本發(fā)明涉及一種振蕩器,更特別地,涉及一種具有內(nèi)在的(intrinsic)低通濾波器的電感電容諧振回路(lc-tank)振蕩器。
背景技術(shù):
近來,低電源電壓(supplyvoltage)已成為低功率系統(tǒng)的主要解決方案。然而,對(duì)于數(shù)控振蕩器(digitallycontrolledoscillator,dco)或壓控振蕩器(voltage-controlledoscillator,vco),低電源電壓導(dǎo)致振蕩信號(hào)的小擺幅(swing),以及,信噪比(signal-to-noiseratio,snr)將因此變差。為了解決所述小擺幅和變差的snr問題,其中一種解決方案是只使用p型金屬氧化物半導(dǎo)體(p-channelmetaloxidesemiconductor,pmos)晶體管的壓控振蕩器(vco)或只使用n型金屬氧化物半導(dǎo)體(n-channelmetaloxidesemiconductor,nmos)的壓控振蕩器(vco),以使擺幅翻倍,然而,只使用pmos的壓控振蕩器(vco)或只使用nmos的壓控振蕩器(vco)具有高的功率消耗,以及,高的擺幅信號(hào)會(huì)破壞由先進(jìn)工藝制造的晶體管。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的之一在于提供一種振蕩器,以解決上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例,本發(fā)明提供一種振蕩器,包括第一輸出端和第二輸出端,用于在兩個(gè)所述第一輸出端和所述第二輸出端上產(chǎn)生振蕩信號(hào)。該振蕩器包括:電感器,耦接在所述兩個(gè)第一輸出端和所述第二輸出端之間;電容器,耦接在所述兩個(gè)第一輸出端和所述第二輸出端之間;兩個(gè)p型晶體管,包括第一p型晶體管和第二p型晶體管,其中,所述兩個(gè)第一p型晶體管和所述第二p型晶體管的源極均耦接于電源電壓,以及,所述兩個(gè)第一p型晶體管的柵極分別耦接于所述兩個(gè)第二輸出端,所述第二p型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端;以及兩個(gè)n型晶體管,包括第一n型晶體管和第二n型晶體管,其中,所述兩個(gè)第一n型晶體管的柵極分別耦接于所述兩個(gè)第二輸出端,所述第二n型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端,以及,所述兩個(gè)第一n型晶體管的漏極分別耦接于所述兩個(gè)第一p型晶體管的漏極,所述第二n型晶體管的漏極耦接于所述第二p型晶體管的漏極;其中,所述兩個(gè)第一n型晶體管的漏極還耦接于所述電感器的第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn),所述第二n型晶體管的漏極還耦接于所述電感器的兩個(gè)第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,本發(fā)明還提供了一種振蕩器,包括第一輸出端和第二輸出端,用于在所述第一輸出端和所述第二輸出端上產(chǎn)生振蕩信號(hào)。該振蕩器包括:電感器,耦接在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間;電容器,耦接在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間;兩個(gè)晶體管,包括第一晶體管和第二晶體管,其中,所述第一晶體管和所述第二晶體管的源極均耦接于第一供給電壓,以及,所述第一晶體管的柵極耦接于所述第二輸出端,所述第二晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端;其中,所述第一晶體管的漏極還耦接于所述電感器的第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn),所述第二晶體管的漏極還耦接于所述電感器的第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn),以及,所述電感器的中心抽頭耦接于第二供給電壓。在一些實(shí)施例中,所述兩個(gè)晶體管為n型晶體管,所述第一供給電壓為接地電壓,所述第二供給電壓為電源電壓。在另一些實(shí)施例中,所述兩個(gè)晶體管為p型晶體管,所述第一供給電壓為電源電壓,所述第二供給電壓為接地電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,本發(fā)明還提供了一種振蕩器,包括第一輸出端和第二輸出端,用于在兩個(gè)所述第一輸出端和所述第二輸出端上產(chǎn)生振蕩器信號(hào)。該振蕩器包括:兩個(gè)p型晶體管,包括第一p型晶體管和第二p型晶體管,其中,所述兩個(gè)第一p型晶體管和所述第二p型晶體管的源極均耦接于電源電壓,以及,所述兩個(gè)第一p型晶體管的柵極分別耦接于所述兩個(gè)第二輸出端,所述第二p型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端;兩個(gè)n型晶體管,包括第一n型晶體管和第二n型晶體管,其中,所述兩個(gè)第一n型晶體管的柵極分別耦接于所述兩個(gè)第二輸出端,所述第二n型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端,以及,所述兩個(gè)第一n型晶體管的漏極分別耦接于所述兩個(gè)第一p型晶體管的漏極,所述第二n型晶體管的漏極耦接于所述第二p型晶體管的漏極;以及低通濾波器,耦接于所述兩個(gè)p型晶體管和所述兩個(gè)n型晶體管,用于過濾所述振蕩信號(hào)的頻率成分,所述頻率成分是根據(jù)第一電感器和寄生電容產(chǎn)生的。
在上述振蕩器中,由于晶體管的柵極分別耦接于兩個(gè)輸出端,而其漏極分別耦接于電感器的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn),電感器表現(xiàn)為分壓器,因此,振蕩器能夠在輸出端上產(chǎn)生高擺幅的振蕩信號(hào),且不會(huì)損壞振蕩器中的晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀附圖所示優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)描述之后,可以毫無疑義地理解本發(fā)明的這些目的及其它目的。
附圖說明
圖1a是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的vco/dco的信號(hào)模型的概念的示意圖;
圖1b是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的一種振蕩器的示意圖;
圖1c是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的振蕩器的示意圖;
圖1d是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的振蕩器的示意圖;
圖2根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出了電感器及連接;
圖3a是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的振蕩器的等效模型;
圖3b示出了圖3a所示振蕩器的兩個(gè)主要的頻率成分的示意圖;
圖4根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出了兩個(gè)輔助電容器和電感器;
圖5a是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振蕩器的等效模型;
圖5b示出了圖5a所示振蕩器的兩個(gè)主要的頻率成分的示意圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的振蕩器的示意圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的當(dāng)圖6所示的振蕩器操作在高電流模式時(shí)該振蕩器的示意圖;
圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的當(dāng)圖6所示的振蕩器操作在低電流模式時(shí)該振蕩器的示意圖;
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的當(dāng)振蕩器操作在高電流模式時(shí)該振蕩器的示意圖;
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的當(dāng)振蕩器操作在低電流模式時(shí)該振蕩器的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下描述為本發(fā)明實(shí)施的較佳實(shí)施例,其僅用來例舉闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征,而并非用來限制本發(fā)明的范疇。在通篇說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,制造商可能會(huì)使用不同的名稱來稱呼同樣的元件。因此,本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)別元件的方式,而是以元件在功能上的差異作為區(qū)別的基準(zhǔn)。本發(fā)明中使用的術(shù)語“元件”、“系統(tǒng)”和“裝置”可以是與計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體,其中,該計(jì)算機(jī)可以是硬件、軟件、或硬件和軟件的結(jié)合。在以下描述和權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的術(shù)語“包含”和“包括”為開放式用語,故應(yīng)解釋成“包含,但不限定于…”的意思。此外,術(shù)語“耦接”意指間接或直接的電氣連接。因此,若文中描述一個(gè)裝置耦接于另一裝置,則代表該裝置可直接電氣連接于該另一裝置,或者透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該另一裝置。
在一些實(shí)施例中,本發(fā)明提供了一種振蕩器,包括第一輸出端和第二輸出端,用于在所述第一輸出端和所述第二輸出端上產(chǎn)生振蕩器信號(hào)。該振蕩器包括:兩個(gè)p型晶體管、兩個(gè)n型晶體管以及低通濾波器。其中,所述兩個(gè)p型晶體管包括第一p型晶體管和第二p型晶體管,所述第一p型晶體管和所述第二p型晶體管的源極均耦接于電源電壓,以及,所述第一p型晶體管的柵極耦接于所述第二輸出端,所述第二p型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端。所述兩個(gè)n型晶體管包括第一n型晶體管和第二n型晶體管,其中,所述第一n型晶體管的柵極耦接于所述第二輸出端,所述第二n型晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端,以及,所述第一n型晶體管的漏極耦接于所述第一p型晶體管的漏極,所述第二n型晶體管的漏極耦接于所述第二p型晶體管的漏極。低通濾波器耦接于所述兩個(gè)p型晶體管和所述兩個(gè)n型晶體管,用于過濾所述振蕩信號(hào)的頻率成分,所述頻率成分是根據(jù)第一電感器和寄生電容產(chǎn)生的。在一些示例中,所述低通濾波器是電感電容濾波器。在另一些實(shí)施例中,所述低通濾波器是由第二電感器和電容器構(gòu)成的,以及,所述振蕩信號(hào)的期望頻率成分是根據(jù)所述第一電感器、所述第二電感器和所述電容器產(chǎn)生的。
請(qǐng)參考圖1a,圖1a是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的振蕩器100的信號(hào)模型的概念的示意圖。在本實(shí)施例中,振蕩器100可以是vco或者dco。如圖1a所示,振蕩器100具有寄生電容cpar,以及,寄生電容cpar和電感器的一部分α*l會(huì)產(chǎn)生不需要的(unwanted)高頻成分,振蕩器100設(shè)計(jì)低通濾波器102(例如,電阻電容(rc)濾波器或者電感電容(lc)濾波器),以過濾此不需要的高頻成分。反相器104對(duì)低通濾波器102的輸出信號(hào)進(jìn)行反相,反相后的信號(hào)用以控制晶體管m1,以滿足振蕩的基本前提。圖1a所示的晶體管m1可以是振蕩器100中的nmos對(duì)中的其中一個(gè)。
請(qǐng)參考圖1b,圖1b是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的振蕩器100的示意圖。如圖1b所示,振蕩器100包括電容器(capacitor)110、電感器(inductor)120、兩個(gè)pmos晶體管mp1和mp2,以及,兩個(gè)nmos晶體管mn1和mn2。在本實(shí)施例中,電感器120和電容器110并聯(lián),以構(gòu)成振蕩電路;pmos晶體管mp1和mp2的源極均耦接于電源電壓vdd,以及,pmos晶體管mp1和mp2的柵極分別耦接于兩個(gè)輸出端n2和n1;nmos晶體管mn1和mn2的源極均耦接于接地電壓gnd,nmos晶體管mn1和mn2的柵極分別耦接于輸出端n2和n1,以及,nmos晶體管mn1和mn2的漏極分別耦接于nmos晶體管mn1和mn2的漏極。此外,nmos晶體管mn1和mn2的漏極還分別耦接于電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2。如圖1b所示,位于nmos晶體管mn1的漏極(即電感器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1)上的信號(hào)與位于輸出端n1上的振蕩信號(hào)(即pmos晶體管mp1的柵極上的信號(hào))反相,以及,位于nmos晶體管mn2的漏極(即電感器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd2)上的信號(hào)與位于輸出端n2上的振蕩信號(hào)(即nmos晶體管mn2的柵極上的信號(hào))反相。
在本實(shí)施例中,振蕩器100是電感電容諧振回路dco或vco,電容器110可以由開關(guān)電容器陣列來實(shí)現(xiàn),電容器110的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)可作為振蕩器100的輸入端,以及,振蕩器100可以在該輸入端上接收控制電壓,以在輸出端n1和n2上產(chǎn)生振蕩信號(hào)。
此外,在一些實(shí)施例,基于圖1b所示的實(shí)施例,本發(fā)明還提供一種僅使用nmos的振蕩器和僅使用pmos的振蕩器,包括第一輸出端和第二輸出端,用于在所述第一輸出端和所述第二輸出端上產(chǎn)生振蕩信號(hào)。該振蕩器包括:耦接在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間的電感器、耦接在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間的電容器,以及兩個(gè)晶體管。所述兩個(gè)晶體管包括第一晶體管和第二晶體管,其中,所述第一晶體管和所述第二晶體管的源極均耦接于第一供給電壓,以及,所述第一晶體管的柵極耦接于所述第二輸出端,所述第二晶體管的柵極耦接于所述第一輸出端。其中,所述第一晶體管的漏極還耦接于所述電感器的第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn),所述第二晶體管的漏極還耦接于所述電感器的第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn),以及,所述電感器的中心抽頭(centertap)耦接于第二供給電壓。在一些示例中,所述兩個(gè)晶體管均為n型晶體管,所述第一供給電壓為接地電壓,所述第二供給電壓為電源電壓。在另一些示例中,所述兩個(gè)晶體管均為p型晶體管,所述第一供給電壓為電源電壓,所述第二供給電壓為接地電壓。
請(qǐng)參考圖1c,圖1c是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的振蕩器100’的示意圖。如圖1c所示,振蕩器100’為僅使用nmos的振蕩器。在圖1c所示的實(shí)施例中,振蕩器100’包括電容器110、電感器120以及兩個(gè)nmos晶體管mn1和mn2,其中,電容器110與電感器120并聯(lián),nmos晶體管mn1的柵極耦接于振蕩器100’的輸出端n2,nmos晶體管mn2的柵極耦接于振蕩器100’的輸出端n1,兩個(gè)nmos晶體管mn1和mn2的漏極分別耦接于電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2,以及,兩個(gè)nmos晶體管mn1和mn2的源極耦接于接地電壓gnd。應(yīng)當(dāng)說明的是,在圖1c所示的實(shí)施例中,電感器120的中心抽頭耦接于電源電壓vdd。為簡(jiǎn)潔起見,對(duì)于圖1c所示實(shí)施例與圖1b所示實(shí)施例的類似之處,此處不再一一描述。
請(qǐng)參考圖1d,圖1d是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出的振蕩器100”的示意圖。如圖1d所示,振蕩器100”為僅使用pmos的振蕩器。在圖1d所示的實(shí)施例中,振蕩器100”包括電容器110、電感器120以及兩個(gè)pmos晶體管mp1和mp2,其中,電容器110與電感器120并聯(lián),pmos晶體管mp1的柵極耦接于振蕩器100”的輸出端n2,pmos晶體管mp2的柵極耦接于振蕩器100”的輸出端n1,兩個(gè)pmos晶體管mp1和mp2的漏極分別耦接于電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2,以及,兩個(gè)pmos晶體管mp1和mp2的源極分別耦接于電源電壓vdd。應(yīng)當(dāng)說明的是,在圖1d所示的實(shí)施例中,電感器120的中心抽頭耦接于接地電壓gnd。為簡(jiǎn)潔起見,關(guān)于圖1d所示實(shí)施例與圖1b所示實(shí)施例的類似描述,此處不再一一描述。
圖2根據(jù)圖1b示出了電感器120及連接。如圖2所示,電感器120包括多個(gè)段(segment)ls1-ls4,nmos晶體管mn1的漏極連接至位于段ls1和段ls2之間的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1,nmos晶體管mn2的漏極連接至位于段ls3和段ls4之間的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd2,位于段ls2和段ls3之間的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)連接至中心抽頭,以接收直流(dc)電壓。在本實(shí)施例中,電感器120可以由任意類型的集成電感器(如8字形電感器)來實(shí)現(xiàn)。
請(qǐng)參考圖3a,圖3a是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的振蕩器的等效模型,其中,圖3a所示的等效模型可以是圖1b所示振蕩器100的實(shí)施例。如圖3a所示,由于nmos晶體管mn1/mn2的漏極連接至電感器120的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1/nd2,對(duì)于電容器110的電容值csca來說,電感器120的等效電感值為(α*l+(1-α)*l),其中,0<α<1,l為電感器120的電感值,以及,對(duì)于寄生電容cpar來說,電感器120的等效電感值為lp,其中,電感值lp小于電感值l。此外,由于圖3a所示的寄生電容cpar,振蕩信號(hào)會(huì)具有不需要的頻率成分,該頻率成分由寄生電容cpar和電感器120的一部分的電感值α*l產(chǎn)生。換言之,振蕩信號(hào)具有兩個(gè)主要的頻率成分,如圖3b所示,圖3b示出了圖3a所示振蕩器的兩個(gè)主要的頻率成分的示意圖,其中一個(gè)是需要的頻率成分fl,而另一個(gè)是不需要的高頻成分fh。在本實(shí)施例中,電容器110的電容值csca和電感器120的一部分的電感值(1-α)*l構(gòu)成內(nèi)在的電感電容(lc)低通濾波器,以減小該不需要的高頻成分fh的回路增益。
在另一實(shí)施例中,振蕩器100可以被修改為添加兩個(gè)輔助電容器,以更多地減小該不需要的高頻成分fh的回路增益。請(qǐng)參考圖4,圖4根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出了兩個(gè)輔助電容器510、520以及電感器120。如圖4所示,輔助電容器510耦接在輸出端n1和nmos晶體管mn1的漏極(內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1)之間,即輔助電容器510與電感器120的段ls1并聯(lián);以及,輔助電容器520耦接在輸出端n2和nmos晶體管mn2的漏極(內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd2)之間,即輔助電容器520與電感器120的段ls4并聯(lián)。借助于輔助電容器510,可以在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1上進(jìn)一步減小不需要的高頻成分的回路增益,以及,借助于輔助電容器520,可以在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd2上進(jìn)一步減小不需要的高頻成分的回路增益。
請(qǐng)參考圖5a和圖5b,圖5a是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振蕩器的等效模型,圖5b示出了圖5a所示振蕩器的兩個(gè)主要的頻率成分的示意圖。參考圖5a和圖5b可知,輔助電容器510和520進(jìn)一步使得內(nèi)在的電感電容(lc)低通濾波器在不需要的高頻成分fh上具有凹口(notch),從而,不需要的高頻成分fh的回路增益能夠被進(jìn)一步減少。
在一實(shí)施例中,輔助電容器510和520的電容值可被設(shè)計(jì)為滿足等式α*l*cpar=(1-α)*l*cres,其中,cres是輔助電容器510或520的電容值,cpar是寄生電容的電容值。
此外,在圖1b所示的振蕩器100中,由于電感器120能夠表現(xiàn)為分壓器,以及,nmos晶體管mn1和mn2的漏極分別連接至電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2,以及,nmos晶體管mn1和mn2的柵極分別連接至輸出端n2和n1,因此,nmos晶體管mn1和mn2的漏電壓vd的擺幅會(huì)接近于電源電壓vdd,以及,nmos晶體管mn1和mn2的柵電壓vg的擺幅將大于漏電壓vd的擺幅。例如,若α=0.5,以及,電源電壓vdd=0.9v,則最大的漏電壓vd可以接近于0.9v,以及,最大的柵電壓vg可以接近于1.8v(即遠(yuǎn)大于電源電壓vdd)。根據(jù)以上描述,較低的(lower)漏電壓vd能夠防止nmos晶體管mn1/mn2和pmos晶體管mp1/mp2遭受損壞,以及,高擺幅的柵電壓vg(即高擺幅的振蕩信號(hào))能夠增大振蕩信號(hào)的信噪比(snr)。相應(yīng)地,在圖1c所示的振蕩器100’中,由于電感器120能夠表現(xiàn)為分壓器,且nmos晶體管mn1和mn2的漏極分別連接至電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2,而nmos晶體管mn1和mn2的柵極分別連接至輸出端n2和n1,因此,振蕩器100’也能夠在輸出端上產(chǎn)生高擺幅的振蕩信號(hào),而不會(huì)損壞振蕩器100’中的晶體管mn1和mn2。相應(yīng)地,在圖1d所示的振蕩器100”中,由于電感器120能夠表現(xiàn)為分壓器,且pmos晶體管mp1和mp2的漏極分別連接至電感器120的兩個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)nd1和nd2,而pmos晶體管mp1和mp2的柵極分別連接至輸出端n2和n1,因此,振蕩器100”也能夠在輸出端上產(chǎn)生高擺幅的振蕩信號(hào),而不會(huì)損壞振蕩器100”中的晶體管mp1和mp2。
此外,由于nmos晶體管mn1/mn2的柵電壓vg具有大擺幅,nmos晶體管mn1/mn2的柵源電壓vgs將變大,以增大電流。因此,在性能滿足條件的情況下,能夠減小晶體管尺寸,以減小寄生電容。
在以上提及的實(shí)施例中,電感器120的段ls1-ls4的電感值是預(yù)先確定的,即,“α”值不能夠被調(diào)整。然而,在另一實(shí)施例中,振蕩器可被設(shè)計(jì)為選擇不同的“α”值。具體地,請(qǐng)參考圖6,圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的振蕩器600的示意圖。如圖6所示,振蕩器600包括電容器610、電感器620、兩個(gè)pmos晶體管mp1和mp2、兩個(gè)nmos晶體管mn1和mn2,以及,開關(guān)模塊,在圖6所示的實(shí)施例中,開關(guān)模塊包括多個(gè)開關(guān)sw1-sw4。在本實(shí)施例中,電感器620和電容器610并聯(lián),以構(gòu)成振蕩電路;pmos晶體管mp1和mp2的源極分別耦接于電源電壓vdd,以及,pmos晶體管mp1和mp2的柵極分別耦接于兩個(gè)輸出端n2和n1;nmos晶體管mn1和mn2的源極均耦接于接地電壓gnd,nmos晶體管mn1和mn2的柵極分別耦接于輸出端n2和n1,以及,nmos晶體管mn1和mn2的漏極分別耦接于pmos晶體管mp1和mp2的漏極。此外,開關(guān)sw1用于選擇性地將nmos晶體管mn1的漏極連接至電感器620的第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn);開關(guān)sw2用于選擇性地將nmos晶體管mn2的漏極連接至電感器620的第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn);開關(guān)sw3用于選擇性地將nmos晶體管mn1的漏極連接至電感器620的第三內(nèi)部節(jié)點(diǎn);以及,開關(guān)sw4用于選擇性地將nmos晶體管mn2的漏極連接至電感器620的第四內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。
通過接通或斷開開關(guān)sw1-sw4,電感器620可被劃分為具有不同電感值的不同部分,即圖3a或圖5a所示,其中,等效模型的“α”值可被選擇。通過選擇“α”值,可改變振蕩器600的特性(如振蕩信號(hào)的擺幅)。例如,請(qǐng)參考圖7,圖7為基于圖6所示振蕩器的一種高電流模式配置,在圖7中,當(dāng)振蕩器600操作在高電流模式(例如,在需要提供較大電流的模式中,如2g模式)時(shí),振蕩器600具有較高的電源電壓vdd(如1.05v),開關(guān)sw1和sw2被接通,而開關(guān)sw3和sw4被斷開,以使得電感器120具有第一“α”值。此外,請(qǐng)參考圖8,圖8為基于圖6所示振蕩器的一種低電流模式配置,在圖8中,當(dāng)振蕩器600操作在低電流模式(例如,在不需要提供較大電流的模式中,如長(zhǎng)期演進(jìn)(longtermevolution,lte)模式)時(shí),振蕩器600具有較低的電源電壓vdd(如0.85v),開關(guān)sw1和sw2被斷開,而開關(guān)sw3和sw4被接通,以使得電感器120具有第二“α”值。在一些實(shí)施例中,高電流模式提供的電流大于低電流模式提供的電流。例如,上述較大電流可以大于第一預(yù)設(shè)電流值,而上述較小電流可以小于第二預(yù)設(shè)電流值,其中,第二預(yù)設(shè)電流值可小于或等于第一預(yù)設(shè)電流值,具體地,本發(fā)明實(shí)施例不做任何限制。
通常,解決小擺幅和變差的snr問題的另一種解決方案是增大電流,以維持信號(hào)的功率,然而,隨著電流增大,電感值必須減小,以及,電容值需要相應(yīng)地增大,因此,造成了一些副作用。例如,若電源電壓從1.6v變化為0.8v,則電感值必須是0.25×(即原始電感值的0.25倍),電容值需要增大4倍。然而,小的電感值會(huì)嚴(yán)重降低其品質(zhì)因數(shù)(q),以及,vco/dco需要更多的電力來補(bǔ)償性能。此外,若設(shè)計(jì)平行電感器以及將跨導(dǎo)對(duì)(gm-對(duì))饋送到低阻抗節(jié)點(diǎn),以克服低品質(zhì)因數(shù)的問題,則該vco/dco還具有寄生振蕩問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的振蕩器結(jié)構(gòu)可以克服這些問題。
請(qǐng)參考圖9和圖10,圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的當(dāng)振蕩器900操作在高電流模式(如2g模式)時(shí)振蕩器900的示意圖,圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出的當(dāng)振蕩器900操作在低電流模式(如lte模式)時(shí)振蕩器900的示意圖。如圖9所示,圖9所示的振蕩器900與圖1b所示的振蕩器100相比,振蕩器900還至少包括多個(gè)柵控晶體管(gatingtransistor)mg1-mg8,用于提供附加電流,以調(diào)整振蕩器900的跨導(dǎo),即提供可調(diào)的跨導(dǎo)(gm)對(duì)。如圖9所示,柵控晶體管mg7、mg5與pmos晶體管mp1并聯(lián),其中,柵控晶體管mg5用于控制柵控晶體管mg7的通斷,以選擇性地給輸出端n2提供附加電流;柵控晶體管mg3、mg1與nmos晶體管mn1并聯(lián),其中,柵控晶體管mg3用于控制柵控晶體管mg1的通斷,以選擇性地給輸出端n2提供附加電流;柵控晶體管mg8、mg6與pmos晶體管mp2并聯(lián),其中,柵控晶體管mg6用于控制柵控晶體管mg8的通斷,以選擇性地給輸出端n1提供附加電流;柵控晶體管mg4、mg2與nmos晶體管mn2并聯(lián),其中,柵控晶體管mg4用于控制柵控晶體管mg2的通斷,以選擇性地給輸出端n1提供附加電流。應(yīng)當(dāng)說明的是,在一些變型實(shí)施例中,可以省略柵控晶體管mg5、mg3、mg6以及mg4。在圖9中,當(dāng)振蕩器900操作在高電流模式時(shí),柵控晶體管mg1-mg8被接通,以提供附加電流,從而,增大振蕩器900內(nèi)的晶體管的跨導(dǎo)(gm)。與此同時(shí),相反地,在圖10中,當(dāng)振蕩器900操作在低電流模式時(shí),柵控晶體管mg1-mg8被斷開,以節(jié)省電力。
應(yīng)當(dāng)說明的是,在本發(fā)明中,不同附圖提供的不同實(shí)施例或者不同實(shí)施例的部分特征可以被結(jié)合,而受不限于該附圖所示的特定實(shí)施例。例如,圖1c和圖1d所示的實(shí)施例也可以具有圖6-圖8所示出的開關(guān)模塊或者圖9-圖1c和圖1d所示的實(shí)施例也可以具有圖6-8所示出的開關(guān)模塊或者圖9-10所示出的柵控晶體管,具體的各元件的功能與圖6至圖10的描述相似。從而得到圖6至圖10所示各實(shí)施例的變型,以提供一種“α”值能夠被調(diào)整的僅使用nmos的振蕩器和僅使用pmos的振蕩器。為簡(jiǎn)潔起見,本發(fā)明關(guān)于各變型實(shí)施例的類似描述不一一贅述。
綜上所述,在本實(shí)施例的振蕩器中,nmos和/或pmos的漏極耦接于電感器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn),以及,nmos和/或pmos的柵極耦接于振蕩器的輸出端。因此,電感器可以使用較大的尺寸,以具有小的電感值,以及,品質(zhì)因數(shù)(q)將不會(huì)由于所述小的電感值的設(shè)計(jì)而惡化;以及,所形成的內(nèi)在的電感電容(lc)低通濾波器可以濾除掉不需要的高頻成分。此外,輸出的振蕩信號(hào)可以具有較高的擺幅(如比電源電壓的擺幅更大),以增大信噪比。
在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍內(nèi),本發(fā)明可以其它特定格式呈現(xiàn)。所描述的實(shí)施例在所有方面僅用于說明的目的而并非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員皆在不脫離本發(fā)明之精神以及范圍內(nèi)做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾。