[发明专利]用于压控振荡器的开关电容器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地，本发明涉及用于压控振荡器的开关电容器阵列。

背景技术

在射频电路中(例如，接收器或收发器)，将压控振荡器(VCO)用作频率合成器，从而对射频信号进行降频变换或升频变换。频率合成器可以包括：振荡器，被设计为通过由频率合成器控制系统所生成的接收到的电压控制频率，其中，该控制系统由分频器、频率和相位检测器、充电泵、以及低通滤波器形成。在频率合成器控制系统中，将分频器的输出与在频率和相位检测器处的基准信号进行比较。将频率和相位检测器的输出连接至低通滤波器，并且进一步连接至振荡器。因此，响应于来自低通滤波器的电压，振荡器生成期望信号。

CMOS VCO可以包括：第一电感器L_P1、第二电感器L_P2、一对反向型NMOS可变电容器、一对n沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管M1和M2、以及偏置电流源I_bias。第一电感L_P1和第二电感L_P2可由通过诸如方形螺旋电感器的晶圆对方形区域的感应作用而产生。可以通过一对NMOS晶体管来实施这对反向NMOS可变电容器。更具体地来说，将这对NMOS晶体管的漏极端和源极端连接在一起作为控制端，用于微调这对反向NMOS可变电容器的电容。通过将不同控制电压施加在控制端，该对反向NMOS可变电容器的电容进行相应改变。因此，来自L-C储能电路(tank)的振荡频率可能变换范围，其中，L-C储能电路由第一电感器L_P1、第二电感器L_P2、以及一对反向型NMOS可变电容器形成。例如，当控制电压从0伏改变为1伏时，来自L-C储能电路的振荡频率可以从50GHz至54GHz改变4GHz。

为了进一步微调L-C储能电路的振荡频率，可以将额外的开关电容器阵列与这对反向型NMOS可变电容器并联连接。通过导通或关断开关电容器阵列的电容器组，可以实现L-C储能电路的微调步骤。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种系统，包括：压控振荡器，包括电感器和可变电容器；以及开关电容器阵列，与可变电容器并联连接，包括：多个电容器组，其中，采用温度计编码来控制每个电容器组。

其中，电容器组包括：第一电容器；第二电容器，经由开关与第一电容器串联连接，其中，开关的栅极连接至温度计编码的位；反相器，其输入端连接至温度计编码的位；第一偏置电阻器，连接在开关的漏极和反相器的输出端之间；以及第二偏置电阻器，连接在开关的源极和反相器的输出端之间。

其中，反相器的输出端连接至第一偏置电阻器和第二偏置电阻器，并且反相器被配置为使得：当将逻辑高状态施加给温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为正电压；以及当将逻辑低状态施加给温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为负电压。

其中，压控振荡器为交叉连接的振荡器，包括：L-C储能电路，由第一电感器、第二电感器、第一电容器、以及第二电容器形成；交叉连接的晶体管对，其中，第一晶体管的栅极连接至第二晶体管的漏极，并且第二晶体管的栅极连接至第一晶体管的漏极；以及偏置电流源，被连接在交叉连接的晶体管对和一电压电势之间。

其中，第一电容器和第二电容器是通过漏极端连接至源极端的NMOS晶体管对形成的。

其中，第一电容器和第二电容器具有响应于施加给控制端的控制电压而改变的电容值，控制端位于在第一电容器和第二电容器之间的接合点处。

其中，控制电压从零伏改变至电压电势。

此外，本发明还提供了一种开关电容器阵列，包括：电容器组，包括：第一电容器；第二电容器，经由开关与第一电容器串联连接，其中，开关的栅极连接至温度计编码的位；反相器，其输入端连接至温度计编码的位；第一偏置电阻器，连接在开关的漏极和反相器的输出端之间；以及第二偏置电阻器，连接在开关的源极和反相器的输出端之间。

其中，第一电容器的电容值等于第二电容器的电容值。

其中，当将逻辑高状态施加给连接至开关的栅极的温度计编码的位时，第一电容器和第二电容器与L-C储能电路的可变电容器并联连接。

其中，由反相器、第一偏置电阻器和第二偏置电阻器形成的偏置电路配置为使得：当将逻辑高状态施加在温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为正电压；以及当将逻辑低状态施加在温度计编码的位时，从开关的栅极至源极之间为负电压。

开关为NMOS晶体管。