新型等效電容陣列線性電感電容壓控振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，涉及到一種基于新型等效開關(guān)電容的線性電感電容壓控振蕩器的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS工藝的改進(jìn)、特征尺寸的不斷減小以及采用銅連線等技術(shù)，其截止頻率已接近GaAs的水平，并且其截止頻率還將隨著工藝特征尺寸的進(jìn)一步縮小而不斷提高。CMOS工藝具有低功耗、低成本、高集成度的優(yōu)勢(shì)，是其它工藝無法比擬的，CMOS工藝實(shí)現(xiàn)射頻集成電路有著非常誘人的前景。集成電路制造工藝的進(jìn)步也極大地促進(jìn)了無線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是那些個(gè)人移動(dòng)通信產(chǎn)品，發(fā)展速度尤為驚人。
[0003]無線通信系統(tǒng)的核心部件是無線收發(fā)器，它由三部分電路組成:射頻前端、信號(hào)處理后端和用戶端接口。射頻前端負(fù)責(zé)射頻信號(hào)與低頻基帶信號(hào)之間的頻率轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理后端負(fù)責(zé)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，而用戶端接口則實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交互。顯然，射頻前端必須具有兩種不同的工作模式，即接收和發(fā)射。頻率合成器是收發(fā)器中的一個(gè)關(guān)鍵單元電路，用來產(chǎn)生無線收發(fā)器中信道選擇和頻率變換所需的精準(zhǔn)、純粹并且穩(wěn)定的本振信號(hào)，使系統(tǒng)可以較好地進(jìn)行變頻處理，將接收到的射頻信號(hào)降低頻率后送入低頻的基帶，或者將基帶信號(hào)上變頻轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)射出去，因?yàn)轭l率綜合器為接收和發(fā)射都提供本振信號(hào)，所以頻率綜合器的性能好壞對(duì)無線收發(fā)器有很大的影響，因此對(duì)頻率綜合器性能的要求十分嚴(yán)格。
[0004]壓控振蕩器是鎖相環(huán)最關(guān)鍵的模塊，傳統(tǒng)壓控振蕩器采用電感和變?nèi)莨軜?gòu)成振蕩腔，利用數(shù)字信號(hào)控制下的電容陣列進(jìn)行粗略調(diào)諧，擴(kuò)大工作頻率范圍，使用加載在變?nèi)莨苌系哪M電壓進(jìn)行精確調(diào)諧。傳統(tǒng)使用的電容陣列一般使用二進(jìn)制加權(quán)或者線性疊加，在打開的開關(guān)數(shù)增加時(shí)，步進(jìn)頻率會(huì)發(fā)生波動(dòng)，調(diào)諧增益也會(huì)變化，從而影響了鎖相環(huán)的環(huán)路特性。這種波動(dòng)會(huì)影響鎖相環(huán)的的性能參數(shù)，例如:鎖定時(shí)間、頻譜純度和穩(wěn)定性等，從而影響無線收發(fā)器的性能，因此在整個(gè)調(diào)諧頻率內(nèi)高線性的壓控振蕩器的設(shè)計(jì)和研究對(duì)于無線收發(fā)器乃至無線通信系統(tǒng)研究具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新型等效電容陣列線性電容電感壓控振蕩器。主要應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)、射頻標(biāo)簽等射頻系統(tǒng)中的鎖相環(huán)頻率綜合器，以提供線性的調(diào)諧特性，從而為系統(tǒng)提供一個(gè)精準(zhǔn)、純粹并且穩(wěn)定的本振信號(hào)用于頻率變換。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種新型等效電容陣列線性電感電容壓控振蕩器，包括等效電容電壓產(chǎn)生器、互補(bǔ)式交叉耦合對(duì)管構(gòu)成的負(fù)阻、變?nèi)莨?、電感L ;數(shù)字信號(hào)和調(diào)諧電壓輸入到等效電容電壓產(chǎn)生器后，等效電容電壓產(chǎn)生器和變?nèi)莨芟噙B，變?nèi)莨芊謩e和負(fù)阻、電感L并聯(lián)從而構(gòu)成壓控振蕩器，最后壓控振蕩器和輸出部件相連；等效電容電壓產(chǎn)生器用于產(chǎn)生一組直流電壓，為調(diào)諧信號(hào)提供直流偏置，設(shè)定不同數(shù)字信號(hào)控制下的電容值，從而控制壓控振蕩器的中心振蕩頻率，調(diào)諧信號(hào)和直流電壓疊加之后的信號(hào)加載變?nèi)莨苌?，從而控制壓控振蕩器的振蕩頻率，得到需要的輸出信號(hào)。利用變?nèi)莨苌系碾妷簺Q定了變?nèi)莨艿碾娙葜?，任意的電壓值意味著我們可以選取任意的電容值。通過控制調(diào)諧電壓的直流偏置電壓來控制不同數(shù)字信號(hào)控制下的電容值的大小。
[0008]進(jìn)一步，所述等效電容電壓產(chǎn)生器包括電阻陣列、電流源陣列和電壓電流轉(zhuǎn)換器，電壓電流轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)將調(diào)諧電壓轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后和電流源陣列產(chǎn)生的直流偏置電流疊加在一起流向電阻陣列，電阻陣列用于將流過的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，得到一組電壓信號(hào)用于控制變?nèi)莨艿碾娙荽笮〔⒄{(diào)節(jié)不同數(shù)字信號(hào)下的調(diào)諧增益。
[0009]進(jìn)一步，所述電阻陣列中:R1?R5依次串聯(lián)連接，相鄰的電阻中間都有一個(gè)對(duì)地的NM0S開關(guān)管，在數(shù)字信號(hào)S1?S4的控制下，電阻陣列可以提供不同的阻抗，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)字信號(hào)控制下壓控振蕩器的調(diào)諧增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]進(jìn)一步，所述電流源陣列和電壓電流轉(zhuǎn)換器中，
[0011]電流源陣列利用電流鏡從基準(zhǔn)電流處復(fù)制電流:PM0S0提供基準(zhǔn)電流，PM0S1-PM0S6從PM0S0處以一定比例復(fù)制電流；利用S1-S4數(shù)字信號(hào)控制下的PM0S7-PM0S10開關(guān)控制電流鏡產(chǎn)生的直流電流大小，PM0S11的柵極接地使其始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，為電流鏡產(chǎn)生的直流電流提供一個(gè)最小值；電壓電流轉(zhuǎn)換器中的PM0S12將調(diào)諧電壓轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后與電流鏡產(chǎn)生的直流電流疊加，從而電流源陣列和電壓電流轉(zhuǎn)換器與電阻陣列為調(diào)諧電壓提供直流偏置電壓。
[0012]進(jìn)一步，所述壓控振蕩器中，電感L和一對(duì)M0S變?nèi)莨蹸并聯(lián)構(gòu)成壓控振蕩器的諧振腔，NM0S4、NM0S5、PMOS 13、PM0S14開關(guān)構(gòu)成互補(bǔ)式交叉耦合對(duì)管，為諧振腔提供能量以保持持續(xù)振蕩，產(chǎn)生輸出信號(hào)。
[0013]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0014]1)—種新型等效線性電感電容壓控振蕩器。利用歐姆定律將調(diào)諧電壓轉(zhuǎn)換成電流和電阻的乘積，從而得到一個(gè)額外的參數(shù)將調(diào)諧特性分為同一數(shù)字控制信號(hào)下得到的調(diào)諧特性和不同數(shù)字控制信號(hào)下的步進(jìn)頻率特性來進(jìn)行控制，由于電壓是連續(xù)的，所以可以取至IJ任意的等效開關(guān)電容，比傳統(tǒng)開關(guān)電容陣列更加靈活。
[0015]2)本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)不同于傳統(tǒng)的通過控制接入的電容面積控制開關(guān)電容的電容值，本文中通過控制調(diào)諧電壓的直流偏置電壓來控制不同數(shù)字信號(hào)控制下的電容值的大小。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明中新型等效電容陣列壓控振蕩器框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明中等效電容電壓產(chǎn)生器框圖。
[0018]圖3為本發(fā)明中新型等效電容陣列中的電阻陣列原理圖。
[0019]圖4為本發(fā)明中電流源陣列和電壓電流轉(zhuǎn)換器原理圖。
[0020]圖5為本發(fā)明新型等效電容陣列壓控振蕩器的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0022]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0023]如圖1所示，新型等效電容陣列壓控振蕩器包括等效電容電壓產(chǎn)生器、互補(bǔ)式交叉耦合對(duì)管構(gòu)成的負(fù)阻、變?nèi)莨堋㈦姼?；?shù)字信號(hào)和調(diào)諧電壓輸入到等效電容電壓產(chǎn)生器，等效電容電壓產(chǎn)生器和變?nèi)莨芟噙B，變?nèi)莨芊謩e和負(fù)阻、電感相連從而構(gòu)成壓控振蕩器，最后壓控振蕩器和輸出部件相連；等效電容電壓產(chǎn)生器用于產(chǎn)生一組直流電壓，為調(diào)諧信號(hào)提供直流偏置，然后調(diào)諧信號(hào)和直流電壓疊加之后的信號(hào)加載變?nèi)莨苌?，從而控制壓控振蕩器的振蕩頻率，得到需要的輸出信號(hào)。
[0024]本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)不同于傳統(tǒng)的通過控制接入的電容面積控制開關(guān)電容的電容值，本文中通過控制調(diào)諧電壓的直流偏置電壓來控制不同數(shù)字信號(hào)控制下的電容值的大小。
[0025]如圖2所示為等效電容電壓產(chǎn)生器，等效電容電壓產(chǎn)生器包括電流源陣列和電壓電流轉(zhuǎn)換器、電阻陣列；電壓電流轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)將輸入電壓(調(diào)諧電壓)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后和電流源陣列產(chǎn)生的直流偏置電流疊加在一起流過電阻陣列，電阻陣列用于將流過的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，得到一組電壓信號(hào)用于控制變?nèi)莨艿碾娙荽笮〔⒄{(diào)節(jié)不同數(shù)字信號(hào)下的調(diào)諧增益。
[0026]圖3為電阻陣列，其中R1、R2、R3、R4、R5串聯(lián)連接，相鄰的電阻中間都有一個(gè)對(duì)地的NM0S開關(guān)，在數(shù)字信號(hào)Sl、S2、S3、S4的控制下，電阻陣列可以提供不同的阻抗，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)字信號(hào)控制下壓控振