一種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路設計領域，具體涉及一種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器。
【背景技術】
[0002] 壓控振蕩器（VCO,VoltageControlledOscillator)作為時鐘恢復、鎖相環(huán)以及 頻率綜合器等電路的重要模塊，廣泛應用于手機、軍事通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信終端、無線數(shù)字 通信等電子系統(tǒng)中。振蕩器電路結構普遍有兩種：環(huán)行振蕩器和LC振蕩器。由于LC振蕩器 電路結構簡單，具有較高的相位噪聲性能，所以在高性能片上系統(tǒng)中得到了最廣泛的應用。
[0003] 在傳統(tǒng)的差分負阻壓控振蕩器中，尾流管對相位噪聲有著非常大的影響，特別是 在較小的頻率偏移量的情況下。2001年，E.Hegazi等人在文獻Afilteringtechniqueto lowerLCoscillatorphasenoise中提出了幾種方法來抑制尾流源帶來的噪聲，其中一種 是噪聲濾波技術。該技術通過濾除振蕩頻率的二次諧波改善了相位噪聲性能，但是引入了 額外的電感，增大了芯片面積，同時也不能確定其是否減少了閃爍噪聲對相位噪聲的貢獻。 在1^?&11〇4，？.411(1代3111的文獻4 2.5-仂-3.36抱01?)5(：1388-0￥〇)中，通過去掉尾流源 降低相位噪聲，但是負阻管的閃爍噪聲會直接注入諧振腔，同時使得振蕩器對電源噪聲敏 感，這影響了相位噪聲的性能。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器，其能夠有效 減小尾流管的閃爍噪聲。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0006] -種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器，包括振蕩器本體，其中振蕩器本體包括1個振 蕩核心電路和2個結構完全相同的輸出驅動電路；振蕩核心電路的兩端分別連接第一輸出 驅動電路和第二輸出驅動電路；第一輸出驅動電路形成振蕩器本體的一個輸出端，第二輸 出驅動電路形成振蕩器本體的另一個輸出端；其中振蕩核心電路包括若干條并聯(lián)的開關電 容支路；其不同之處是，還進一步包括1個尾流陣列電路；其中尾流陣列電路包括若干條并 聯(lián)的尾流支路，且尾流支路的個數(shù)與開關電容支路的個數(shù)相同；該尾流陣列電路的一端同 時連接第一輸出驅動電路和外部偏置電壓Vb，尾流陣列電路的另一端同時連接第二輸出驅 動電路和外部偏置電壓Vb。
[0007] 上述尾流陣列電路包括2個尾流源NM0S晶體管和若干條并聯(lián)的尾流支路。第一 尾流源NM0S晶體管匪22與第二尾流源NM0S晶體管匪21的漏極相連后，再與連接第一振 蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極相接；第一尾流源NM0S晶體管匪22 與第二尾流源NM0S晶體管匪21的源極相連后，再電性接地；第一尾流源NM0S晶體管匪22 的柵極分為2路，一路連接第一輸出驅動電路，一路接偏置電壓Vb;第二尾流源NM0S晶體 管匪21的柵極分為2路，一路連接第二輸出驅動電路，一路接偏置電壓Vb;尾流支路的條 數(shù)與開關電容支路的條數(shù)相同；每一條尾流支路包括3個尾流NM0S晶體管和1個反相器； 反相器的輸入端和第二尾流NMOS晶體管的柵極同時連接相應的控制電壓；第二尾流NMOS晶體管的源極接直流偏置電壓Vb;第二尾流NM0S晶體管的漏極、第一尾流NM0S晶體管的 柵極與第三尾流NMOS晶體管的漏極相連接；反相器的輸出端接第三尾流NMOS晶體管的柵 極；第一尾流NMOS晶體管的漏極連接第一振蕩NMOS晶體管匪1和第二振蕩NMOS晶體管 匪2的源極；第一尾流NMOS晶體管和第三尾流NMOS晶體管的源極電性接地。
[0008] 上述振蕩核心電路包括負阻振蕩單元、開關電容陣列單元、諧振電感ind和可變 電容支路。負阻振蕩單元包括交叉耦合的第一振蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體 管NM2,以及第一振蕩PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2 ;第一振蕩PM0S晶體 管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連后，連接第一輸出驅動電路；第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連后，連接第二輸出驅動電路；第一振蕩 PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2的源極接電源；第一振蕩NM0S晶體管NM1和 第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極接尾流陣列電路。諧振電感ind的一端與第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1 和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。開關電容陣列單元包括若干條并聯(lián)的開關電容 支路，每一條開關電容支路均包括開關NM0S晶體管、2個容值相等的開關電容和2個阻值相 等的開關電阻；開關NM0S晶體管的柵極連接相應的控制電壓；2個開關電容中的一個開關 電容的一端連接開關NM0S晶體管的源極，另一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩 NM0S晶體管匪2的漏極相連；2個開關電容中的另一個開關電容的一端連接開關NM0S晶體 管的漏極，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管W1的漏極相連；2 個開關電阻中的一個開關電阻的一端連接開關NM0S晶體管的源極，另一端電性接地；2個 開關電阻中的另一個開關電阻的一端連接開關NM0S晶體管的漏極，另一端電性接地?？勺?電容支路包括第一可變電容Cvl和第二可變電容02 ;第一可變電容Cvl和第二可變電容 02串聯(lián)后，其一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NMOS晶體管匪2的漏極相連， 另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NMOS晶體管匪1的漏極相連；第一可變電 容Cvl和第二可變電容Cv2的相連端與調諧電壓Vtune相連。
[0009] 每個輸出驅動電路均包括1個驅動NMOS晶體管、1個驅動PM0S晶體管、2個驅動 電容和1個驅動電阻；驅動PM0S晶體管的源極接電源；驅動NMOS晶體管的源極電性接地； 驅動NMOS晶體管和驅動PM0S晶體管的柵極相連后，經一驅動電容與振蕩核心電路相連；驅 動NMOS晶體管和驅動PM0S晶體管的漏極相連后分為2路，一路經另一驅動電容后形成振 蕩器本體的輸出端，另一路接尾流陣列電路；驅動電阻的一端連接驅動NMOS晶體管和驅動 PM0S晶體管的漏極，另一端連接驅動NMOS晶體管和驅動PM0S晶體管的柵極。
[0010] 所述開關電容支路和尾流支路均為4條，其中4條開關電容支路的開關電容的容 值之比為1:2:4:8,這4條開關電容支路的開關電阻的阻值相等。
[0011] 本發(fā)明提出了一種可提高寬調諧范圍的壓控振蕩器相位噪聲性能的尾流源結構， 采用了隨同開關電容接入變化的尾流源陣列，使壓控振蕩器在寬的調諧范圍內都能具有較 好相位噪聲性能；同時通過隔直電容從輸出驅動漏極為主尾流管匪21、匪22的柵極提供反 饋偏置，減小了尾流管引入的閃爍噪聲，進一步優(yōu)化了相位噪聲性能。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下特點：
[0013] 1、提出了一種新的帶尾流反饋的尾流源陣列結構，該電路在不顯著增加芯片面積 的情況下，在2GHz的寬調諧范圍內，達到較好的相位噪聲性能；
[0014] 2、將寬調諧范圍分為16個連續(xù)的子頻帶，尾流陣列使每個子頻帶都工作在最佳 電流，提尚噪聲性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1是一種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器的電路的結構圖；
[0016] 圖2是一種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器的調諧曲線圖。
【具體實施方式】
[0017] -種尾流反饋寬調諧壓控振蕩器，如圖1所示，包括1個振蕩核心電路，2個輸出驅 動電路和1個尾流陣列電路。振蕩核心電路的兩端分別連接第一輸出驅動電路和第二輸出 驅動電路。第一輸出驅動電路形成振蕩器本體的一個輸出端，第二輸出驅動電路形成振蕩 器本體的另一個輸出端。尾流陣列電路的一端同時連接偏置電壓和第一輸出驅動電路，尾 流陣列電路的另一端同時連接偏置電壓和第二輸出驅動電路。
[0018] 上述振蕩核心電路用于實現(xiàn)諧振頻率的粗調與細調。振蕩核心電路包括負阻振蕩 單元、開關電容陣列單元、諧振電感ind、以及可變電容支路。
[0019] 負阻振蕩單元包括交叉耦合的第一振蕩NM0S晶體管匪1和第二振蕩NM0S晶體 管NM2,以及第一振蕩PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2。第一振蕩PM0S晶體 管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連后，連接第一輸出驅動電路。第二振蕩PM0S 晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的漏極相連后，連接第二輸出驅動電路。第一振蕩 PM0S晶體管PM1和第二振蕩PM0S晶體管PM2的源極接電源。第一振蕩NM0S晶體管NM1和 第二振蕩NM0S晶體管匪2的源極接尾流陣列電路。
[0020] 諧振電感ind的一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管匪2的 漏極相連，另一端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。
[0021] 開關電容陣列單元包括若干條并聯(lián)的開關電容支路，每一條開關電容支路均包括 開關NM0S晶體管、2個容值相等的開關電容和2個阻值相等的開關電阻。開關NM0S晶體 管的柵極連接相應的控制電壓a、b、c或d。2個開關電容中的一個開關電容的一端連接開 關NM0S晶體管的源極，另一端與第二振蕩PM0S晶體管PM2和第二振蕩NM0S晶體管NM2 的漏極相連。2個開關電容中的另一個開關電容的一端連接開關NM0S晶體管的漏極，另一 端與第一振蕩PM0S晶體管PM1和第一振蕩NM0S晶體管匪1的漏極相連。2個開關電阻中 的一個開關電阻的一端連接開關NM0S晶體管的源極，另一端電性接地。2個開關電阻中的 另一個開關電阻的一端連接開關NM0S晶體管的漏極，另一端電性接地。在本發(fā)明中，一個 開關電容陣列單元包括4條開關電容支路，這4條開關電容支路的開關電容的容值之比為 1:2:4:8,這4條開關電容支路的開關電阻的阻值相等。開關電容陣列單元與諧振電感ind 并聯(lián)，并按照指定的規(guī)律（控制電壓a、b、c或d)改變自身電容值，以對振蕩核心電路的諧 振頻率進行粗調。