專利名稱：一種高頻壓控振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓控振蕩器，特別涉及一種可設定控制壓控振蕩器的振蕩幅度的高頻壓控振蕩器。
背景技術：
振蕩器(簡稱VC0)在鎖相環(huán)和普通時鐘信號產生以使用的很普遍，隨著通信技術的發(fā)展，VCO的頻率已從幾十M發(fā)展到幾百M，甚至幾G的頻率；一般在非很昂貴尖端的 CMOS工藝中很難達到如此高的速率。采用CML形式的VCO可達到較高頻率。但如采用固定的電阻做輸出阻抗，一方面面積可能占得較大，帶來更大電容，影響達到較高頻率；另一方面其振幅會隨著頻率、溫度等變化，振蕩頻率線性度不好，振蕩范圍縮小。中國專利號 200580009950. X公開了一種溫度補償?shù)膲嚎卣袷幤?，包括一可提供所需信號增益的放大器、一可提供所需相移的諧振器振諧電路、及至少一個用于對振蕩器信號頻率進行調諧的頻率調諧電路；每一頻率調諧電路包括至少一個調諧電容器及至少一個MOS傳送晶體管， 所述MOS傳送晶體管用于將所述調諧電容器連接至所述諧振器振諧電路或斷開所述調諧電容器與所述諧振器振諧電路的連接；每一反偏壓二極管可為一寄生二極管，其形成于一 MOS晶體管的一漏極或源極結處；所述反偏壓二極管的電容可由一反偏壓來控制以補償所述VCO振蕩頻率隨溫度的漂移。又中國專利號200810101211. 9公開了一種壓控振蕩器， 包括主、副兩路偏置電路和包含環(huán)形振蕩器，主、副兩路供電調節(jié)電路的振蕩產生電路；副偏置電路在控制電壓作用下輸出副偏置電壓到副供電調節(jié)電路，副供電調節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產生振蕩信號；主偏置電路在控制電壓小于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調節(jié)電路，主供電調節(jié)電路關斷，在控制電壓大于或等于電壓閾值時輸出主偏置電壓到主供電調節(jié)電路，主供電調節(jié)電路接通并控制環(huán)形振蕩器產生振蕩信號。前一個發(fā)明雖然在一定程度上對VCO進行溫度補償，但是電路比較復雜且仍不能完全解決現(xiàn)有的問題，后一個發(fā)明的壓控振蕩器在控制電壓從零到電源電壓的全范圍內都可以實現(xiàn)振蕩，但是其仍未能解決振蕩器振幅會隨對頻率、溫度等變化，振蕩頻率線性度不好，振蕩范圍縮小等問題。

發(fā)明內容
因此，針對上述的問題，本發(fā)明提出一種使VCO頻率的線性度好、噪聲小、頻率高、 震蕩頻率范圍大的高頻壓控振蕩器。為解決此技術問題，本發(fā)明采取以下方案一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路、 包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路和振蕩產生電路的工作電源VDD，還包括一放大器，所述放大器在輸入工作電壓VPF1D的作用下,其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連,輸入端則與振蕩產生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產生電路工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產生電路并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號，且使振蕩產生電路總工作于線性工作區(qū)中并調節(jié)振蕩廣生電路的震蕩幅度。進一步的，所述偏置電路由兩個NMOS管M1、M2、兩個PMOS管M3、M4和一個可調式電阻RC組成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管M4的漏端與工作電源VDD相連，所述第一 PMOS管M3的柵端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的柵端和第一 NMOS管 Ml的漏端相連，所述第一 NMOS管Ml的柵端與控制電壓VC相連，所述第一 NMOS管Ml的源端與可調式電阻Re —端相連，所述可調式電阻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的柵端相連，所述第二 NMOS管M2的柵端為偏置電路輸出端，輸出恒定偏置電壓。進一步的，所述環(huán)形振蕩器由N個反相器構成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，所述反相器是振蕩幅度固定可調的CML型反相器。更進一步的，所述環(huán)形振蕩器由5個反相器構成。進一步的，所述各反相器均由三個匪OS管和兩個PMOS管構成。通過采用前述技術方案，本發(fā)明的有益效果是通過設置偏置電路復印環(huán)形振蕩器單個單元的部分，并在振蕩產生電路上設置一個反饋電路的放大器，使得振蕩器的振蕩幅度可以固定，即可自己在一定范圍設定，且整個振蕩器內部自我調節(jié)，使其輸出幅度不隨頻率、溫度等外界的變化而變化，輸出的頻率線性度好，噪聲小，頻率高，振蕩范圍大(最高振蕩頻率和最低振蕩頻率之比可達10倍以上)。

圖I是本發(fā)明實施例的高頻壓控振蕩器的電路原理圖。
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明中的環(huán)形振蕩器可以是由N個反相器構成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，下面本發(fā)明以由5個反相器構成的環(huán)形振蕩器為例對本發(fā)明進一步說明。參考圖1，優(yōu)選的本發(fā)明的一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路I、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路2和振蕩產生電路2的工作電源VDD，還包括一放大器3，所述放大器3 在輸入工作電壓VPH)的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、 M19、M23、M24、M28、M29的柵端相連，輸入端則與振蕩產生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產生電路2的各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、M24、M28、M29均工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路I在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產生電路2并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號，且使振蕩產生電路2總工作于線性工作區(qū)中并調節(jié)振蕩產生電路的震蕩幅度。所述偏置電路I由兩個NMOS管M1、M2、 兩個PMOS管M3、M4和一個可調式電阻Re組成，所述第一 PMOS管M3的漏端和第二 PMOS管 M4的漏端與工作電源VDD相連，所述第一 PMOS管M3的柵端、第一 PMOS管M3的源端、第二 PMOS管M4的柵端和第一 NMOS管Ml的漏端相連，所述第一 NMOS管Ml的柵端與控制電壓VC 相連，所述第一 NMOS管Ml的源端與可調式電阻Re —端相連，所述可調式電阻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的柵端相連，所述第二 NMOS管M2的柵端為偏置電路輸出端，輸出恒定偏置電壓至振蕩產生電路2。所述振蕩產生電路2由五個反相器構成，所述反相器是振蕩幅度固定可調的CML型反相器，所述各反相器均由三個NMOS管和兩個PMOS管構成，第一反相器由三個 NMOS管M5、M6、M7和兩個PMOS管M8、M9構成；第二反相器由三個NMOS管M10、M11、M12和兩個PMOS管M13、M14構成；第三反相器由三個NMOS管M15、M16、M17和兩個PMOS管M18、 M19構成；第四反相器由三個NMOS管M20、M21、M22和兩個PMOS管M23、M24構成；第五反相器由三個NMOS管M25、M26、M27和兩個PMOS管M28、M29構成。本發(fā)明通過設置偏置電路復印環(huán)形振蕩器單個單元的部分，其提供的整個振蕩產生電路的偏置電壓和電流都是一致的，故設置各PMOS管M8、M9、M13、M14、M18、M19、M23、 M24、M28、M29均工作在線性區(qū)，則各PMOS管均相當于電阻輸出，而在振蕩產生電路上設置一個反饋電路的放大器，使得振蕩產生電路的各PMOS管工作在高電壓并保持輸出在低電壓，即柵源極電壓Vgs- Vt遠大于源漏極電壓VDD-Vd,故PMOS管工作在線性區(qū)，因而由圖中可看出振蕩器的最大振蕩幅度被鉗制在VDD-VPPD，使得振蕩幅度可以固定，即可自己在一定范圍設定，又有圖中可看出振蕩器的偏置電流Ib約為(VC-Vt )/Rc，Vt為MOS管的啟動電壓，因而振蕩器的偏置電流是由VC決定，提供穩(wěn)定的恒定偏置電流，使其振蕩器輸出幅度不隨頻率、溫度等外界的變化而變化，整個振蕩器內部可自我調節(jié)，從而輸出頻率線性度好，噪聲小，頻率高，振蕩范圍大(最高振蕩頻率和最低振蕩頻率之比可達10倍以上)。盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種高頻壓控振蕩器，包括偏置電路(I)、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路(2)和振蕩產生電路的工作電源(VDD)，其特征在于還包括一放大器(3)，所述放大器(3)在輸入工作電壓(vpro)的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連，輸入端則與振蕩產生電路(2)的一個輸出端相連，使得振蕩產生電路(2)工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路(I)在輸入控制電壓(VC)的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產生電路(2)并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號，且使振蕩產生電路(2)總工作于線性工作區(qū)中并調節(jié)振蕩廣生電路的震蕩幅度。
2.根據(jù)權利要求I所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述偏置電路(I)由兩個 NMOS管(MI、M2 )、兩個PMOS管(M3、M4 )和一個可調式電阻(RC )組成，所述第一 PMOS管(M3 ) 的漏端和第二 PMOS管(M4)的漏端與工作電源(VDD)相連，所述第一 PMOS管(M3)的柵端、 第一 PMOS管(M3)的源端、第二 PMOS管(M4)的柵端和第一 NMOS管(Ml)的漏端相連，所述第一 NMOS管(Ml)的柵端與控制電壓(VC)相連，所述第一 NMOS管(Ml)的源端與可調式電阻(Re ) —端相連，所述可調式電阻(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)的柵端相連，所述第二 NMOS管(M2)的柵端為偏置電路(2)輸出端，輸出恒定偏置電壓。
3.根據(jù)權利要求I所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述環(huán)形振蕩器由N個反相器構成，其中N為大于等于3的奇數(shù)，所述反相器是振蕩幅度固定可調的CML型反相器。
4.根據(jù)權利要求3所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述環(huán)形振蕩器由5個反相器構成。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的高頻壓控振蕩器，其特征在于所述各反相器均由三個 NMOS管和兩個PMOS管構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓控振蕩器，提供一種使VCO頻率的線性度好、噪聲小、頻率高、震蕩頻率范圍大的高頻壓控振蕩器，包括偏置電路、包含環(huán)形振蕩器的振蕩產生電路和振蕩產生電路的工作電源VDD，還包括一放大器，所述放大器在輸入工作電壓VPPD的作用下，其輸出端與環(huán)形振蕩器的供電輸入端相連，輸入端則與振蕩產生電路的一個輸出端相連，使得振蕩產生電路工作在高電壓并保持輸出在低電壓；所述偏置電路在輸入控制電壓VC的作用下，輸出隨環(huán)境變化的偏置電壓至振蕩產生電路并控制所述環(huán)形振蕩器產生振蕩信號，且使振蕩產生電路總工作于線性工作區(qū)中并調節(jié)振蕩產生電路的震蕩幅度。
文檔編號H03L7/099GK102611445SQ20121007011
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權日2012年3月16日
發(fā)明者于萍萍, 徐平, 許五云 申請人:于萍萍

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