CN103475309A - 一种恒定调谐增益压控振荡器 - Google Patents
一种恒定调谐增益压控振荡器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103475309A CN103475309A CN2013104251856A CN201310425185A CN103475309A CN 103475309 A CN103475309 A CN 103475309A CN 2013104251856 A CN2013104251856 A CN 2013104251856A CN 201310425185 A CN201310425185 A CN 201310425185A CN 103475309 A CN103475309 A CN 103475309A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- controlled oscillator
- transistor
- voltage controlled
- npn
- output end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种恒定调谐增益压控振荡器，属于射频集成电路技术领域。所述恒定调谐增益压控振荡器包括：电感电容谐振电路、两对交叉耦合连接的晶体管、固定电容阵列、可变电容阵列；可变电容阵列包括：容抗管单元；容抗管单元包括若干并联连接的容抗管。本发明根据振荡频率的变化利用数字控制信号调整接入谐振回路的可变电容的大小，通过若干并联连接的容抗管形成的容抗管单元优化增益曲线的线性度，使得单条调谐曲线上的增益趋于恒定；若干并联连接的容抗管单元形成的可变电容阵列使得不同的调谐曲线之间也能实现趋于恒定的调谐增益。
Description
技术领域
本发明属于射频集成电路技术领域，特别涉及一种恒定调谐增益压控振荡器。
背景技术
宽带压控振荡器除了调谐范围外，还有两个非常关键的性能参数：相位噪声和调谐增益。理想的本振信号是单频信号，在频谱上表现为单一谱线，相位噪声表现为压控振荡器输出信号的裙状频谱，相位噪声性能直接影响射频收发机的接收和发射路径；调谐增益直接关系到锁相环环路的带宽，锁相环的带宽是其***设计的一个重要参数，它直接影响着频率综合器的相位噪声。
在以往常规开关电容结构压控振荡器电路的设计中，往往把设计的重点放在如何优化压控振荡器的相位噪声性能上。但是，控振荡器电路还存在两个非常重要的问题：在以往的电路设计中，往往仅分析压控振荡器内部器件的噪声，而忽略了如何强化压控振荡器电路本身对噪声的抑制能力，传统的电流型偏置结构的压控振荡器对电源的噪声几乎没有抵抗能力；可变电容阵列采用容抗管并联形成，在压控振荡器的整个调谐范围内，由于容抗管的C-V曲线本身严重非线性，使得调谐增益在单条调谐曲线上会随着调谐电压的变化而剧烈变化，不同调谐曲线之间的调谐增益由于接入电容阵列的不同差异巨大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低调谐增益变化的压控振荡器。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种恒定调谐增益压控振荡器，包括：电感电容谐振电路、固定电容阵列和可变电容阵列；
所述并联的电感电容谐振电路包括：并联连接的电感L和电容、N型晶体管Q3、N型晶体管Q4、P型晶体管Q1以及P型晶体管Q2；所述电感的两端对应连接压控振荡器的两个振荡输出端OP和ON，所述电容的两端对应连接压控振荡器的两个振荡输出端OP和ON；所述P型晶体管Q1的源极和所述P型晶体管Q2的源极相连，所述P型晶体管Q1的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连，所述P型晶体管Q2的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述P型晶体管Q1的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述P型晶体管Q2的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连；所述N型晶体管Q3的源极与所述N型晶体管Q4的源极相连；所述N型晶体管Q3的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连，所述N型晶体管Q4的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述N型晶体管Q3的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述N型晶体管Q4的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连；所述固定电容阵列以及所述可变电容阵列均连接在两个振荡输出端OP和ON之间；
所述可变电容阵列包括：若干容抗管单元；所述容抗管单元包括并联连接的若干容抗管。
进一步地，所述可变电容阵列中若干所述容抗管单元并联连接。
进一步地，还包括：误差放大器电路；所述误差放大器电路包括：晶体三极管以及误差放大器；所述晶体三极管的栅极与所述误差放大器的输出端相连；所述误差放大器的同相输入端与所述电感L的中间抽头相连；所述误差放大器的反相输入端与外部基准电源相连；所述晶体三极管的源极与外部正电源端相连，所述晶体三极管的漏极与所述P型晶体管对的共源端相连。
进一步地，还包括：两个LC并联谐振电路；一个所述LC并联谐振电路连接在所述晶体三极管的漏极与P型晶体管对的共源端之间；另一个所述LC并联谐振电路连接在所述N型晶体管对的共源端与负电源端之间。
本发明提供的恒定调谐增益压控振荡器，通过多个采用并联连接的容抗管组成容抗管单元替代单个容抗管，克服了单个容抗管C-V曲线严重非线性的缺陷，使单条调谐曲线在调谐电压变化时调谐增益基本不变，从而起到恒定压控振荡器调谐增益的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的恒定调谐增益压控振荡器的结构原理图；
图2为本发明实施例提供的可变电容阵列的结构原理图；
图3为本发明实施例提供的容抗管单元的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种恒定调谐增益压控振荡器，包括以下结构：
由一对P型晶体管Q1和Q2与一对N型晶体管Q3和Q4组成交叉互补耦合对管，作为提供能量的负阻抗电路，补充振荡损耗；其中，P型晶体管Q1的源极和P型晶体管Q2的源极相连，P型晶体管Q1的漏极与压控振荡器的振荡输出端OP相连，P型晶体管Q2的漏极与压控振荡器的振荡输出端ON相连，P型晶体管Q1的栅极与压控振荡器的振荡输出端ON相连，P型晶体管Q2的栅极与压控振荡器的振荡输出端OP相连；N型晶体管Q3的源极与N型晶体管Q4的源极相连；N型晶体管Q3的漏极与压控振荡器的振荡输出端OP相连，N型晶体管Q4的漏极与压控振荡器的振荡输出端ON相连，N型晶体管Q3的栅极与压控振荡器的振荡输出端ON相连，N型晶体管Q4的栅极与压控振荡器的振荡输出端OP相连。
对称结构的电感，连接在两个振荡输出端OP和ON之间，作为并联的电感电容谐振电路的电感部分。
电容，连接在两个振荡输出端OP和ON之间与电感L并联，作为电感电容谐振电路的电容部分。
固定电容阵列(Cap Array)连接在两个振荡输出端OP和ON之间。
可变电容阵列(Varactor Array)连接在两个振荡输出端OP和ON之间,此阵列受差分控制电压的控制，其变化范围随外部输入控制信号而变化，使压控振荡器工作在不同的子频带，其频率变化范围相同，调谐增益的变化降低。
参见图3，可变电容阵列是由一定数量的容抗管并联组成，但是由于容抗管本身的线性度很差，导致调谐增益随着调谐电压的变化而剧烈变化。鉴于容抗管本身的线性度差的原因，本发明实施例提出了并联连接的多个容抗管构成容抗管单元的结构。通过不同的偏置电压偏置不同的容抗管，相对于单个容抗管，容抗管单元整体的线性度更优，线性范围更大。
参见图2，常规的可变电容阵列由一定数量的容抗管并联连接组成，不同调谐曲线之间的调谐增益由于接入电容阵列的不同差异巨大。可变电容阵列采用并联连接一定数量的容抗管单元。通过分压电阻形成不同的电位点，将容抗管单元接入不同的电位点，从而获取不同的偏置电压偏置容抗管单元，使不同调谐曲线之间的调谐增益趋于恒定，使得压控振荡器的整个调谐频带内，不同调谐曲线之间，实现近乎恒定的调谐增益。
参见图1，为了降低压控振荡器的电路噪声，在压控振荡器中设置两个LC谐振电路。一个LC谐振电路连接在一对P型晶体管的共源端与正电源之间；另一个LC谐振电路连接在一对N型晶体管的共源端与负电源之间。从而阻止压控振荡器的二次谐波分量直接入地，改善相位噪声。
压控振荡器还设置误差放大器电路，用于稳定工作电压。不同于传统的压控振荡器采用的电流调节式偏置结构，为了增强对电源噪声的抑制能力，本实施例引入误差放大器连接在LC谐振电路和正电源之间，通过基准电源电压控制振荡器。
误差放大电路包括：误差放大器以及晶体三极管；晶体三极管的栅极与误差放大器的输出端相连；误差放大器的同相输入端与电感L的中间抽头相连；误差放大器的反相输入端与外部基准电源相连；晶体三极管的源极与外部正电源端相连，晶体三极管的漏极与并联的电感电容谐振电路电源输入端相连。
误差放大电路使得压控振荡器的输出直流电平被固定在外部基准电压Vref上，降低了输出抖动从而降低门限效应，改善相位噪声。
本发明提供的恒定调谐增益压控振荡器，通过多个采用分布式偏置结构并联连接的容抗管组成线性度和线性范围优越的容抗管单元替代单个容抗管，克服了单个容抗管C-V曲线严重非线性的缺陷，使单条调谐曲线在调谐电压变化时调谐增益基本不变，从而起到恒定压控振荡器调谐增益的目的。可变电容阵列也采用分布式偏置结构并联连接容抗管单元，使得不同调谐曲线的调谐增益趋于一致。引入差分放大器以及LC谐振电路，降低了输出抖动同时滤除了二次谐波，从而降低了相位噪声；使得压控振荡器恒定调谐增益的同时具有对噪声良好的抑制能力。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种恒定调谐增益压控振荡器，其特征在于，包括：电感电容谐振电路、固定电容阵列和可变电容阵列；
所述并联的电感电容谐振电路包括：并联连接的电感L和电容、N型晶体管Q3、N型晶体管Q4、P型晶体管Q1以及P型晶体管Q2；所述电感的两端对应连接压控振荡器的两个振荡输出端OP和ON，所述电容的两端对应连接压控振荡器的两个振荡输出端OP和ON；所述P型晶体管Q1的源极和所述P型晶体管Q2的源极相连，所述P型晶体管Q1的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连，所述P型晶体管Q2的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述P型晶体管Q1的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述P型晶体管Q2的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连；所述N型晶体管Q3的源极与所述N型晶体管Q4的源极相连；所述N型晶体管Q3的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连，所述N型晶体管Q4的漏极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述N型晶体管Q3的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端ON相连，所述N型晶体管Q4的栅极与所述压控振荡器的振荡输出端OP相连；所述固定电容阵列以及所述可变电容阵列均连接在两个振荡输出端OP和ON之间；
所述可变电容阵列包括：若干容抗管单元；所述容抗管单元包括并联连接的若干容抗管。
2.如权利要求1所述的恒定调谐增益压控振荡器，其特征在于：所述可变电容阵列中若干所述容抗管单元并联连接。
3.如权利要求2所述的恒定调谐增益压控振荡器，其特征在于，还包括：误差放大器电路；所述误差放大器电路包括：晶体三极管以及误差放大器；所述晶体三极管的栅极与所述误差放大器的输出端相连；所述误差放大器的同相输入端与所述电感L的中间抽头相连；所述误差放大器的反相输入端与外部基准电源相连；所述晶体三极管的源极与外部正电源端相连，所述晶体三极管的漏极与所述P型晶体管对的共源端相连。
4.如权利要求3所述的恒定调谐增益压控振荡器，其特征在于：还包括：两个LC并联谐振电路；一个所述LC并联谐振电路连接在所述晶体三极管的漏极与P型晶体管对的共源端之间；另一个所述LC并联谐振电路连接在所述N型晶体管对的共源端与负电源端之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310425185.6A CN103475309B (zh) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 一种恒定调谐增益压控振荡器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310425185.6A CN103475309B (zh) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 一种恒定调谐增益压控振荡器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103475309A true CN103475309A (zh) | 2013-12-25 |
| CN103475309B CN103475309B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=49800041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310425185.6A Active CN103475309B (zh) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 一种恒定调谐增益压控振荡器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103475309B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106803745A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-06 | 麦堆微电子技术（上海）有限公司 | 一种毫米波宽带压控振荡器 |
| CN107834982A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-23 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种有效抑制杂散的宽带信号产生的装置 |
| CN108199687A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-22 | 重庆西南集成电路设计有限责任公司 | 跨导线性化宽带lc型压控振荡器及可调电容阵列电路 |
| CN108352811A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-31 | 德州仪器公司 | 三线压控振荡器 |
| CN112737510A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-04-30 | 深圳大学 | 一种压控振荡器、压控振荡处理方法及电子设备 |
| CN113364454A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-09-07 | 川土微电子(深圳)有限公司 | 压控振荡器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1326612A (zh) * | 1998-11-18 | 2001-12-12 | 艾利森公司 | 使功率放大器中的调幅线性化的电路和方法 |
| US20070085617A1 (en) * | 2005-10-10 | 2007-04-19 | Raffaele Salerno | Amplifier arrangement for ultra-wideband applications and method |
| CN103187927A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国科学院微电子研究所 | 一种双模宽带压控振荡器 |
-
2013
- 2013-09-17 CN CN201310425185.6A patent/CN103475309B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1326612A (zh) * | 1998-11-18 | 2001-12-12 | 艾利森公司 | 使功率放大器中的调幅线性化的电路和方法 |
| US20070085617A1 (en) * | 2005-10-10 | 2007-04-19 | Raffaele Salerno | Amplifier arrangement for ultra-wideband applications and method |
| CN103187927A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国科学院微电子研究所 | 一种双模宽带压控振荡器 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108352811A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-31 | 德州仪器公司 | 三线压控振荡器 |
| CN106803745A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-06-06 | 麦堆微电子技术（上海）有限公司 | 一种毫米波宽带压控振荡器 |
| CN107834982A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-03-23 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种有效抑制杂散的宽带信号产生的装置 |
| CN107834982B (zh) * | 2017-11-15 | 2020-12-01 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种有效抑制杂散的宽带信号产生的装置 |
| CN108199687A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-22 | 重庆西南集成电路设计有限责任公司 | 跨导线性化宽带lc型压控振荡器及可调电容阵列电路 |
| CN108199687B (zh) * | 2018-01-16 | 2021-06-01 | 重庆西南集成电路设计有限责任公司 | 跨导线性化宽带lc型压控振荡器及可调电容阵列电路 |
| CN113364454A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-09-07 | 川土微电子(深圳)有限公司 | 压控振荡器 |
| CN112737510A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-04-30 | 深圳大学 | 一种压控振荡器、压控振荡处理方法及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103475309B (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103107811B (zh) | 一种低相位噪声电感电容压控振荡器 | |
| CN103095217B (zh) | 低相位噪声压控振荡器 | |
| CN103475309A (zh) | 一种恒定调谐增益压控振荡器 | |
| CN106877819B (zh) | 基于复合型谐振器的压控振荡器 | |
| CN108199687B (zh) | 跨导线性化宽带lc型压控振荡器及可调电容阵列电路 | |
| CN110729967B (zh) | 一种具有宽调谐范围的窄带切换毫米波压控振荡器 | |
| CN102904527B (zh) | 一种电压转换频率线性度补偿的lc振荡器 | |
| CN102545783B (zh) | 一种宽频率调谐范围lc-vco | |
| CN109995324A (zh) | 一种动态偏置调节的lc压控振荡器 | |
| CN107623492A (zh) | 一种高频宽带压控振荡器及其运作方法 | |
| CN111478668A (zh) | 一种低闪烁噪声的毫米波压控振荡器 | |
| CN108768301A (zh) | 一种衬底动态偏置的lc压控振荡器 | |
| CN107659267B (zh) | 一种调谐曲线线性化的全差分压控振荡器 | |
| ITMI20100418A1 (it) | Oscillatore. | |
| CN106374838A (zh) | 一种用于fm‑uwb发射机的带自动幅度控制的lc振荡器 | |
| CN207269218U (zh) | 一种高频宽带压控振荡器 | |
| CN103731140A (zh) | 一种具有低相位噪声的高频压控振荡器 | |
| CN103138679A (zh) | 一种振荡周期内可变电容基本恒定的lc振荡器 | |
| KR101562212B1 (ko) | 선형 동조 범위를 갖는 차동 콜피츠 전압제어 발진기 | |
| CN103414434A (zh) | 一种低相位噪声正交压控振荡器 | |
| CN112953464A (zh) | 一种低功耗大带宽高分辨率低相位噪声数控振荡器 | |
| CN110350870B (zh) | 一种Class-F2压控振荡器 | |
| CN116317954A (zh) | 一种宽调谐范围和低相位噪声的压控振荡器 | |
| CN103208991A (zh) | 一种基于电感偏置的压控振荡器 | |
| TW201743556A (zh) | 壓控振盪器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |