[发明专利]一种采用电感抽头的高精度数控LC振荡器

说明书

本发明公开了一种采用电感抽头的高精度数控LC振荡器，其特征在于，在传统LC振荡器的电感中间的设定位置选择抽头，并在抽头处接入另一开关电容阵列作为细调电容阵列。电感中间的抽头可以选择一个或一对抽头。当选择一个抽头时，细调电容阵列接在抽头端与电感一端；当选择一对抽头时，细调电容阵列接在两个抽头端。本发明可以在有限的最小电容值下，实现更高的频率精度。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种数控振荡器，具体涉及一种采用电感抽头的数控LC振荡器。

背景技术

锁相环是现代电子系统的核心电路之一，是最常见的频率源。集成电路(Integrated Circuits,IC)工艺技术的发展，使得数字化锁相环技术成为可能。相比于模拟锁相环，数字锁相环的特性受工艺、电压和温度波动的影响较小，有着更好的稳定性。

数字锁相环利用数字码来控制振荡器，其输出频率不像压控振荡器一样是连续值，只能是不同控制码对应的一系列分立频率值。在数字锁相环中，这些分立的频率值与所需的频率之间存在着误差，即数控振荡器的量化误差。这些量化误差会在环路中引入额外的量化噪声，最终叠加到锁相环的最终频率，导致输出相噪声的恶化。因此，数控振荡器输出的频率精度越高，其量化误差也就越小，从而对相噪声的影响也就越小。

图1是典型的电感电容振荡器(LC Oscillator，以下简称LC振荡器)，由电感电容组成的谐振网络和正反馈放大电路构成，其振荡频率可表示为：

其中，L0和C0为谐振网络的电感和电容值，CP为寄生电容。通过改变电感L0或电容C0可以调节振荡器的振荡频率。一般来说，电感值难以精确控制和调节，因此数控振荡器中电容C0一般通过开关电容阵列实现频率调节。然而由于集成电路工艺中可实现的电容值不能无限小，开关电容切换的电容精度是有限的，所调节的频率精度也是有限的。例如一个2.4GHz振荡器，其典型的电感电容值分别为2nH和2.2pF。而一个典型的180nm工艺中提供的最小电容在10fF量级，每增加或减少一位电容可使振荡频率改变5.4MHz，这样的频率精度难以满足锁相环的要求。

现有技术往往通过改进开关电容阵列来提高数控振荡器的精度，如利用电容的串并联关系以获得更小的电容值。这些技术虽然能将精度提高数倍，但仍受限于集成电路工艺所能提供的最小电容，也增加了电容阵列的设计复杂度。

发明内容

针对数控振荡器的精度问题，本发明提出了一种采用电感抽头的数控LC振荡器，从而在有限的最小电容值下，实现更高的频率精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用电感抽头的高精度数控LC振荡器，其特征在于，在传统LC振荡器的电感中间的设定位置选择抽头，并在抽头处接入另一开关电容阵列作为细调电容阵列。

进一步的，电感中间的抽头可以选择一个或一对抽头。当选择一个抽头时，细调电容阵列接在抽头端与电感一端；当选择一对抽头时，细调电容阵列接在两个抽头端。所述电感可以为任何形式的电感，包括方形、多边形、单圈、多圈、单层金属或叠层电感。

进一步的，所述抽头的位置决定了数控振荡器的频率精度，根据频率精度要求设计和下文的计算确定的抽头位置。