一种高频压控振荡器的制作方法
专利名称：一种高频压控振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压控振荡器，特别涉及一种可设定控制压控振荡器的振荡幅度的高频压控振荡器。
背景技术：
振荡器(简称VC0)在锁相环和普通时钟信号产生以使用的很普遍，随着通信技术的发展，VCO的频率已从几十M发展到几百M，甚至几G的频率；一般在非很昂贵尖端的 CMOS工艺中很难达到如此高的速率。采用CML形式的VCO可达到较高频率。但如采用固定的电阻做输出阻抗，一方面面积可能占得较大，带来更大电容，影响达到较高频率；另一方面其振幅会随着频率、温度等变化，振荡频率线性度不好，振荡范围缩小。中国专利号 200580009950. X公开了一种温度补偿的压控振荡器，包括一可提供所需信号增益的放大器、一可提供所需相移的谐振器振谐电路、及至少一个用于对振荡器信号频率进行调谐的频率调谐电路；每一频率调谐电路包括至少一个调谐电容器及至少一个MOS传送晶体管， 所述MOS传送晶体管用于将所述调谐电容器连接至所述谐振器振谐电路或断开所述调谐电容器与所述谐振器振谐电路的连接；每一反偏压二极管可为一寄生二极管，其形成于一 MOS晶体管的一漏极或源极结处；所述反偏压二极管的电容可由一反偏压来控制以补偿所述VCO振荡频率随温度的漂移。又中国专利号200810101211. 9公开了一种压控振荡器， 包括主、副两路偏置电路和包含环形振荡器，主、副两路供电调节电路的振荡产生电路；副偏置电路在控制电压作用下输出副偏置电压到副供电调节电路，副供电调节电路接通并控制环形振荡器产生振荡信号；主偏置电路在控制电压小于电压阈值时输出主偏置电压到主供电调节电路，主供电调节电路关断，在控制电压大于或等于电压阈值时输出主偏置电压到主供电调节电路，主供电调节电路接通并控制环形振荡器产生振荡信号。前一个发明虽然在一定程度上对VCO进行温度补偿，但是电路比较复杂且仍不能完全解决现有的问题，后一个发明的压控振荡器在控制电压从零到电源电压的全范围内都可以实现振荡，但是其仍未能解决振荡器振幅会随对频率、温度等变化，振荡频率线性度不好，振荡范围缩小等问题。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种使VCO频率的线性度好、噪声小、频率高、 震荡频率范围大的高频压控振荡器。为解决此技术问题，本发明采取以下方案一种高频压控振荡器，包括偏置电路、 包含环形振荡器的振荡产生电路和振荡产生电路的工作电源VDD，还包括一放大器，所述放大器在输入工作电压VPF1D的作用下,其输出端与环形振荡器的供电输入端相连,输入端则与振荡产生电路的一个输出端相连，使得振荡产生电路工作在高电压并保持输出在低电压；所述偏置电路在输入控制电压VC的作用下，输出随环境变化的偏置电压至振荡产生电路并控制所述环形振荡器产生振荡信号，且使振荡产生电路总工作于线性工作区中并调节振荡广生电路的震荡幅度。进一步的，所述偏置电路由两个NMOS管M1、M2、两个PMOS管M3、M4和一个可调式电阻RC组成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管M4的漏端与工作电源VDD相连，所述第一 PMOS管M3的栅端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的栅端和第一 NMOS管 Ml的漏端相连，所述第一 NMOS管Ml的栅端与控制电压VC相连，所述第一 NMOS管Ml的源端与可调式电阻Re —端相连，所述可调式电阻Re另一端和第二 NMOS管M2源端接地VSS， 所述第二 PMOS管M4的源端、第二 NMOS管M2的漏端和第二 NMOS管M2的栅端相连，所述第二 NMOS管M2的栅端为偏置电路输出端，输出恒定偏置电压。进一步的，所述环形振荡器由N个反相器构成，其中N为大于等于3的奇数，所述反相器是振荡幅度固定可调的CML型反相器。更进一步的，所述环形振荡器由5个反相器构成。进一步的，所述各反相器均由三个匪OS管和两个PMOS管构成。通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是通过设置偏置电路复印环形振荡器单个单元的部分，并在振荡产生电路上设置一个反馈电路的放大器，使得振荡器的振荡幅度可以固定，即可自己在一定范围设定，且整个振荡器内部自我调节，使其输出幅度不随频率、温度等外界的变化而变化，输出的频率线性度好，噪声小，频率高，振荡范围大(最高振荡频率和最低振荡频率之比可达10倍以上)。
图I是本发明实施例的高频压控振荡器的电路原理图。
具体实施例方式现结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。本发明中的环形振荡器可以是由N个反相器构成，其中N为大于等于3的奇数，下面本发明以由5个反相器构成的环形振荡器为例对本发明进一步说明。参考图1，优选的本发明的一种高频压控振荡器，包括偏置电路I、包含环形振荡器的振荡产生电路2和振荡产生电路2的工作电源VDD，还包括一放大器3，所述放大器3 在输入工作电压VPH)的作用下，其输出端与环形振荡器的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、 M19、M23、M24、M28、M29的栅端相连，输入端则与振荡产生电路的一个输出端相连，使得振荡产生电路2的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、M24、M28、M29均工作在高电压并保持输出在低电压；所述偏置电路I在输入控制电压VC的作用下，输出随环境变化的偏置电压至振荡产生电路2并控制所述环形振荡器产生振荡信号，且使振荡产生电路2总工作于线性工作区中并调节振荡产生电路的震荡幅度。所述偏置电路I由两个NMOS管M1、M2、 两个PMOS管M3、M4和一个可调式电阻Re组成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管 M4的漏端与工作电源VDD相连，所述第一 PMOS管M3的栅端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的栅端和第一 NMOS管Ml的漏端相连，所述第一 NMOS管Ml的栅端与控制电压VC 相连，所述第一 NMOS管Ml的源端与可调式电阻Re —端相连，所述可调式电阻Re另一端和第二 NMOS管M2源端接地VSS，所述第二 PMOS管M4的源端、第二 NMOS管M2的漏端和第二 NMOS管M2的栅端相连，所述第二 NMOS管M2的栅端为偏置电路输出端，输出恒定偏置电压至振荡产生电路2。所述振荡产生电路2由五个反相器构成，所述反相器是振荡幅度固定可调的CML型反相器，所述各反相器均由三个NMOS管和两个PMOS管构成，第一反相器由三个 NMOS管M5、M6、M7和两个PMOS管M8、M9构成；第二反相器由三个NMOS管M10、M11、M12和两个PMOS管M13、M14构成；第三反相器由三个NMOS管M15、M16、M17和两个PMOS管M18、 M19构成；第四反相器由三个NMOS管M20、M21、M22和两个PMOS管M23、M24构成；第五反相器由三个NMOS管M25、M26、M27和两个PMOS管M28、M29构成。本发明通过设置偏置电路复印环形振荡器单个单元的部分，其提供的整个振荡产生电路的偏置电压和电流都是一致的，故设置各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、 M24、M28、M29均工作在线性区，则各PMOS管均相当于电阻输出，而在振荡产生电路上设置一个反馈电路的放大器，使得振荡产生电路的各PMOS管工作在高电压并保持输出在低电压，即栅源极电压Vgs- Vt远大于源漏极电压VDD-Vd,故PMOS管工作在线性区，因而由图中可看出振荡器的最大振荡幅度被钳制在VDD-VPPD，使得振荡幅度可以固定，即可自己在一定范围设定，又有图中可看出振荡器的偏置电流Ib约为(VC-Vt )/Rc，Vt为MOS管的启动电压，因而振荡器的偏置电流是由VC决定，提供稳定的恒定偏置电流，使其振荡器输出幅度不随频率、温度等外界的变化而变化，整个振荡器内部可自我调节，从而输出频率线性度好，噪声小，频率高，振荡范围大(最高振荡频率和最低振荡频率之比可达10倍以上)。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高频压控振荡器，包括偏置电路(I)、包含环形振荡器的振荡产生电路(2)和振荡产生电路的工作电源(VDD)，其特征在于还包括一放大器(3)，所述放大器(3)在输入工作电压(vpro)的作用下，其输出端与环形振荡器的供电输入端相连，输入端则与振荡产生电路(2)的一个输出端相连，使得振荡产生电路(2)工作在高电压并保持输出在低电压；所述偏置电路(I)在输入控制电压(VC)的作用下，输出随环境变化的偏置电压至振荡产生电路(2)并控制所述环形振荡器产生振荡信号，且使振荡产生电路(2)总工作于线性工作区中并调节振荡广生电路的震荡幅度。
2.根据权利要求I所述的高频压控振荡器，其特征在于所述偏置电路(I)由两个 NMOS管(MI、M2 )、两个PMOS管(M3、M4 )和一个可调式电阻(RC )组成，所述第一 PMOS管(M3 ) 的漏端和第二 PMOS管(M4)的漏端与工作电源(VDD)相连，所述第一 PMOS管(M3)的栅端、 第一 PMOS管(M3)的源端、第二 PMOS管(M4)的栅端和第一 NMOS管(Ml)的漏端相连，所述第一 NMOS管(Ml)的栅端与控制电压(VC)相连，所述第一 NMOS管(Ml)的源端与可调式电阻(Re ) —端相连，所述可调式电阻(Re )另一端和第二 NMOS管(M2 )源端接地(VSS )，所述第二 PMOS管(M4)的源端、第二 NMOS管(M2)的漏端和第二 NMOS管(M2)的栅端相连，所述第二 NMOS管(M2)的栅端为偏置电路(2)输出端，输出恒定偏置电压。
3.根据权利要求I所述的高频压控振荡器，其特征在于所述环形振荡器由N个反相器构成，其中N为大于等于3的奇数，所述反相器是振荡幅度固定可调的CML型反相器。
4.根据权利要求3所述的高频压控振荡器，其特征在于所述环形振荡器由5个反相器构成。
5.根据权利要求3或4所述的高频压控振荡器，其特征在于所述各反相器均由三个 NMOS管和两个PMOS管构成。
全文摘要
本发明涉及压控振荡器，提供一种使VCO频率的线性度好、噪声小、频率高、震荡频率范围大的高频压控振荡器，包括偏置电路、包含环形振荡器的振荡产生电路和振荡产生电路的工作电源VDD，还包括一放大器，所述放大器在输入工作电压VPPD的作用下，其输出端与环形振荡器的供电输入端相连，输入端则与振荡产生电路的一个输出端相连，使得振荡产生电路工作在高电压并保持输出在低电压；所述偏置电路在输入控制电压VC的作用下，输出随环境变化的偏置电压至振荡产生电路并控制所述环形振荡器产生振荡信号，且使振荡产生电路总工作于线性工作区中并调节振荡产生电路的震荡幅度。
文档编号H03L7/099GK102611445SQ20121007011
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者于萍萍, 徐平, 许五云 申请人:于萍萍
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