[发明专利]压控振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及压控振荡器。

背景技术

压控振荡器(VCO)通常用在无线和有线通信系统中的锁相环(PLL)、参考时钟、频率合成器等中。相位噪声是VCO的参数，该参数指示VCO信号的质量。VCO中的总相位噪声包括在闪烁频率和VCO的振荡频率的整数倍附近由晶体管生成的噪声。振荡频率通常称为基波频率或谐振频率。值1/f被用于指出闪烁频率，其中，f是噪声的频率。通常，闪烁噪声控制噪声频谱的1/f³形状部分，同时热噪声控制噪声频谱的1/f²形状部分。

随着互补金属氧化物半导体(CMOS)技术缩减，由于晶体管的更小尺寸，VCO中的晶体管的1/f闪烁频率倾向于增加。结果，电感器质量因数被称为值Q，并且由于晶体管的金属和基板之间的较小距离，使得CMOSVCO的相位噪声变得更恶劣。

在一种方法中，电感电容(LC)谐振电路被添加作为VCO的LC储能电路中的负载，以影响VCO的频率调谐范围和电感大小Q。然而，不能有效地抑制由闪烁噪声贡献的相位噪声。

在另一方法中，将VCO配置成LC谐振电路在振荡频率处用作开路电路，并且在二次谐波频率处电短路。在该方法中，从二次谐波频率周围的噪声降频转换生成的相位噪声由在二次谐波频率处被电短路的电路进行抑制。再次不能有效地抑制由闪烁噪声贡献的相位噪声。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种压控振荡器(VCO)电路，包括：第一晶体管；第二晶体管；第一谐振电路；第二谐振电路；第一电流路径；以及第二电流路径，其中，所述第一晶体管的漏极连接至所述第二晶体管的栅极以及所述第一谐振电路的第一端；所述第一晶体管的源极连接至所述第一电流路径以及所述第二谐振电路的第一端；所述第二晶体管的漏极连接至所述第一晶体管的栅极以及所述第一谐振电路的第二端；以及所述第二晶体管的源极连接至所述第二电流路径以及所述第二谐振电路的第二端。

该VCO电路进一步包括：第三晶体管；以及第四晶体管，其中，所述第三晶体管的漏极连接至所述第四晶体管的栅极以及所述第一谐振电路的所述第一端；以及所述第四晶体管的漏极连接至所述第三晶体管的栅极以及所述第一谐振电路的所述第二端。

在该VCO电路中，所述第一晶体管和所述第二晶体管是N-型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管，并且所述第三晶体管和所述第四晶体管是P-型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管；或者所述第一晶体管和所述第二晶体管是PMOS晶体管，并且所述第三晶体管和所述第四晶体管是NMOS晶体管。

在该VCO电路中，所述第一电流路径和/或所述第二电流路径由晶体管或电流源形成。

在该VCO电路中，所述第二谐振电路被配置成在VCO电路的振荡频率处提供低阻抗，并且在所述VCO电路的低频、闪烁频率、和/或二次谐波频率处提供高阻抗。

在该VCO电路中，所述第二谐振电路被配置成在所述VCO电路的振荡频率处用作电短路电路，并且在所述VCO电路的低频、闪烁频率、和/或二次谐波频率处用作电开路电路。

在该VCO电路中，所述第二谐振电路包括至少一个电容器件和至少一个电感器件；所述至少一个电容器件的有效电容与所述至少一个电感器件的有效电感串联电连接；以及如果ω_osc表示所述VCO电路的角振荡频率，Leff表示所述有效电感，并且Ceff表示所述有效电容，则所述第二谐振电路被配置成满足以下等式：

ωosc=1Leff·Ceff.]]>

在该VCO电路中，所述第二谐振电路包括至少一个电容器件和至少一条传输线，其中，所述至少一个电容器件与所述至少一条传输连接；如果TCeff表示所述至少一个电容器件的有效电容，Zc表示所述有效电容的所述有效阻抗，fosc表示所述VCO电路的振荡频率，Zpred表示预定阻抗，π表示数学常数，则所述第二谐振电路被配置成满足以下等式：