一種寬帶壓控振蕩器及頻率合成器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種寬帶壓控振蕩器及頻率合成器。該寬帶壓控振蕩器包括：電流源模塊(1)、諧振模塊(2)和峰值檢測模塊(3)；所述電流源模塊(1)連接至所述諧振模塊(2)，用于為所述諧振模塊(2)提供可調(diào)電流源；所述諧振模塊(2)用于產(chǎn)生諧振并輸出諧振頻率；峰值檢測模塊(3)分別連接至所述諧振模塊(2)和所述電流源模塊(1)，用于檢測所述諧振模塊(2)的峰值電壓并反饋至所述電流源模塊(1)以調(diào)節(jié)所述電流源模塊(1)的輸出電流，進(jìn)而調(diào)整所述諧振模塊(2)的峰值電壓。該寬帶壓控振蕩器輸出頻帶寬且噪聲小，使用該寬帶壓控振蕩器的頻率合成器輸出頻帶寬、面積小且功耗低。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及頻率合成器
，尤其涉及一種寬帶壓控振蕩器及頻率合成器。
技術(shù)介紹
在無線通信領(lǐng)域，為了滿足用戶日益增長的語音、視頻和數(shù)據(jù)瀏覽等通信需求，需要設(shè)計(jì)出一款能兼容多種協(xié)議的芯片。目前，市面上雖然出現(xiàn)了一些支持多協(xié)議的通信芯片，但那些都只是簡單地將符合各通信協(xié)議的射頻芯片堆疊在一個PCB(印制電路板)上面，屬于簡單的板級集成，具有面積大、成本高的缺陷。在通信系統(tǒng)中，一個很重要的模塊就是頻率合成器(FS)。為了使一塊芯片能兼容多種協(xié)議，就需要一個寬帶頻率合成器。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過以下三種方式來實(shí)現(xiàn)寬帶頻率合成器。方式一：在頻率合成器中使用多個鎖相環(huán)(PLL)，每個鎖相環(huán)覆蓋一定頻率范圍。這一技術(shù)方案的缺陷就是面積和功耗大，每增加一個鎖相環(huán)，面積和功耗就將增加一倍。方式二：在頻率合成器中使用多個壓控振蕩器(VCO)，每個壓控振蕩器覆蓋一定頻率范圍。這一技術(shù)方案的缺陷是面積和功耗大，而且需要對多個壓控振蕩器進(jìn)行隔離，否則耦合效應(yīng)非常嚴(yán)重。方式三：在頻率合成器中同時使用壓控振蕩器和混頻器。這一技術(shù)方案的缺陷是頻譜的雜散和諧波非常大，嚴(yán)重惡化輸出的頻譜的純度。另外，由于使用混頻器，需要再使用至少一個電感，這樣就大大增加了面積。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的寬帶頻率合成器存在面積大、功耗高的技術(shù)缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中寬帶頻率合成器面積大、功耗高的缺陷，本專利技術(shù)提供一種
可顯著減少頻率合成器的面積和功耗的寬帶壓控振蕩器及面積小、功耗低的寬帶頻率合成器。本專利技術(shù)就上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案如下：一方面，提供了一種寬帶壓控振蕩器，包括：電流源模塊、諧振模塊和峰值檢測模塊；所述電流源模塊連接至所述諧振模塊，用于為所述諧振模塊提供可調(diào)電流源；所述諧振模塊，用于產(chǎn)生諧振并輸出諧振頻率；峰值檢測模塊，分別連接至所述諧振模塊和所述電流源模塊，用于檢測所述諧振模塊的峰值電壓并反饋至所述電流源模塊以調(diào)節(jié)所述電流源模塊的輸出電流，進(jìn)而調(diào)整所述諧振模塊的峰值電壓。優(yōu)選地，所述峰值檢測模塊包括第一PMOS管和第二PMOS管；所述第一PMOS管的柵極連接至所述第二PMOS管的漏極，形成第一檢測端；所述第一PMOS管的漏極連接至所述第二PMOS管的柵極，形成第二檢測端；所述第一檢測端和所述第二檢測端分別連接至所述諧振模塊的兩端；所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的源極分別連接至所述電流源模塊的兩端。優(yōu)選地，所述諧振模塊包括：負(fù)阻電路，電容單元和與所述電容單元并聯(lián)連接的電感；所述第一檢測端和所述第二檢測端分別連接至所述電感的兩端。優(yōu)選地，所述電感的形狀為具有一縫隙的圓形，所述縫隙的寬度為所述電感的兩端的距離。優(yōu)選地，所述電感包括兩個并聯(lián)的線圈，所述兩個并聯(lián)的線圈的形狀均為具有一縫隙的圓形。優(yōu)選地，所述電容單元包括開關(guān)電容陣列和模擬調(diào)諧電容，所述開關(guān)電容陣列與所述模擬調(diào)諧電容并聯(lián)；所述開關(guān)電容陣列包括n條并列支路，每條支路包括兩個電容和一個開關(guān)，開關(guān)串聯(lián)在兩個電容之間，兩個電容未連接開關(guān)的一端分別連接至所述第一檢測端和所述第二檢測端；所述模擬調(diào)諧電容包括兩個可變電容，所述兩個可變電容背靠背對接，對接端連接至外部調(diào)諧電壓。優(yōu)選地，所述電流源模塊包括電源、模擬電流源和開關(guān)電流源陣列，所述模擬電流源和開關(guān)電流源陣列并聯(lián)；所述模擬電流源包括第三PMOS管和第四PMOS管；所述電源分別連接至
所述第三PMOS管的源極，第四PMOS管的源極和開關(guān)電流源陣列的一端；所述第三PMOS管的漏極，第四PMOS管的漏極和所述開關(guān)電流源陣列的另一端相連接，進(jìn)而連接至所述諧振模塊；所述第三PMOS管的柵極連接至所述第一PMOS管的源極，所述第四PMOS管的柵極連接至所述第二PMOS管的源極；所述開關(guān)電流源陣列包括n條并列支路，每條支路包括一個直流源和一個開關(guān)，直流源與開關(guān)串聯(lián)；每條支路的一端連接至所述電源，另一端連接至所述第三PMOS管的漏極和第四PMOS管的漏極，進(jìn)而連接至所述諧振模塊。優(yōu)選地，所述n條并列支路中，從第一條到第n條支路，直流源的電流值以第一條支路的電流源的電流值為基數(shù)，按2的倍數(shù)增長，直至第n條支路的電流源的電流值為第一支路的電流源的電流值的2n-1倍。優(yōu)選地，所述負(fù)阻電路包括第五PMOS管，第六PMOS管，第一NMOS管和第二NMOS管；所述第五PMOS管的源極連接至所述第三PMOS管的漏極；所述第五PMOS管的柵極分別連接至所述第六PMOS管的漏極、所述第一NMOS管的柵極和所述第二NMOS管的漏極，形成所述諧振模塊的第一輸出端；第五PMOS管的漏極分別連接至所述第六PMOS管的柵極、第一NMOS管的漏極和所述第二NMOS管的柵極，形成所述諧振模塊的第二輸出端；所述第一檢測端與所述第一輸出端相連，所述第二檢測端與所述第二輸出端相連；所述電容單元和所述電感并聯(lián)在所述第一輸出端和第二輸出端之間；所述第一NMOS管的源極和所述第二NMOS管的源極接地。另一方面，還提供了一種寬帶頻率合成器，包括：鑒頻鑒相器、電荷泵、濾波器、小數(shù)分頻器和上述寬帶壓控振蕩器。實(shí)施本專利技術(shù)實(shí)施例，具有如下有益效果：通過峰值檢測模塊檢測諧振模塊的峰值電壓并反饋至電流源模塊，使得峰值檢測模塊與電流源模塊形成負(fù)反饋，可有效調(diào)整諧振模塊的幅值，進(jìn)而降低相位噪聲。這樣，在確保諧振模塊輸出寬頻的同時，可有效降低壓控振蕩器的噪聲。再者，通過將諧振模塊的電感的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成圓形，使得電感的介質(zhì)損耗最小，進(jìn)一步降低了相位噪聲，保證了諧振模塊的寬頻帶輸出。另外，電流源模塊還包括開關(guān)電流源陣列，可通過外部控制信號控制開關(guān)電流源陣列的開啟與關(guān)閉，使得電流源的電流隨著頻率的變化而變化，這樣就可避免壓控振蕩器工作在電壓受限區(qū)，有效控制壓控振蕩
器的功耗和相位噪聲。使用該寬帶壓控振蕩器的寬帶頻率合成器，只需要使用一個壓控振蕩器，具有輸出頻帶寬、面積小、功耗低且噪聲小的特點(diǎn)。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)提供的寬帶壓控振蕩器結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本專利技術(shù)提供的寬帶壓控振蕩器電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中所示的電容單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2中所示的電感結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖2所示的電感的測試結(jié)果圖；圖6是圖2中所示的開關(guān)電流陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本專利技術(shù)提供的頻率合成器結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。實(shí)施例一 寬帶壓控振蕩器本實(shí)施例提供了一種寬帶壓控振蕩器，參見圖1～6，該寬帶壓控振蕩器包括：電流源模塊1、諧振模塊2和峰值檢測模塊3。電流源模塊1，連接至諧振模塊2，用于為所述諧振模塊2提供可調(diào)電流源。諧振模塊2，用于產(chǎn)生諧振并輸出諧振頻率。峰值檢測模塊3，分別連接至諧振模塊2和電流源本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種寬帶壓控振蕩器，其特征在于，包括：電流源模塊(1)、諧振模塊(2)和峰值檢測模塊(3)；所述電流源模塊(1)連接至所述諧振模塊(2)，用于為所述諧振模塊(2)提供可調(diào)電流源；所述諧振模塊(2)用于產(chǎn)生諧振并輸出諧振頻率；峰值檢測模塊(3)分別連接至所述諧振模塊(2)和所述電流源模塊(1)，用于檢測所述諧振模塊(2)的峰值電壓并反饋至所述電流源模塊(1)以調(diào)節(jié)所述電流源模塊(1)的輸出電流，進(jìn)而調(diào)整所述諧振模塊(2)的峰值電壓。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種寬帶壓控振蕩器，其特征在于，包括：電流源模塊(1)、諧振模塊(2)和峰值檢測模塊(3)；所述電流源模塊(1)連接至所述諧振模塊(2)，用于為所述諧振模塊(2)提供可調(diào)電流源；所述諧振模塊(2)用于產(chǎn)生諧振并輸出諧振頻率；峰值檢測模塊(3)分別連接至所述諧振模塊(2)和所述電流源模塊(1)，用于檢測所述諧振模塊(2)的峰值電壓并反饋至所述電流源模塊(1)以調(diào)節(jié)所述電流源模塊(1)的輸出電流，進(jìn)而調(diào)整所述諧振模塊(2)的峰值電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述峰值檢測模塊(3)包括第一PMOS管(PM1)和第二PMOS管(PM2)；所述第一PMOS管(PM1)的柵極連接至所述第二PMOS管(PM2)的漏極，形成第一檢測端(D1)；所述第一PMOS管(PM1)的漏極連接至所述第二PMOS管(PM2)的柵極，形成第二檢測端(D2)；所述第一檢測端(D1)和所述第二檢測端(D2)分別連接至所述諧振模塊(2)的兩端；所述第一PMOS管(PM1)和所述第二PMOS管(PM2)的源極分別連接至所述電流源模塊(1)的兩端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述諧振模塊(2)包括：負(fù)阻電路(21)，電容單元(22)和與所述電容單元(22)并聯(lián)連接的電感(L1)；所述第一檢測端(D1)和所述第二檢測端(D2)分別連接至所述電感(L1)的兩端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述電感(L1)的形狀為具有一縫隙(231)的圓形，所述縫隙的寬度為所述電感(L1)的兩端的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述電感(L1)包括兩個并聯(lián)的線圈(232,233)，所述兩個并聯(lián)的線圈(232,233)的形狀均為具有一縫隙(231)的圓形。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述電容單元(22)包括開關(guān)電容陣列(221)和模擬調(diào)諧電容(222)，所述開關(guān)電容陣列(221)與所述模擬調(diào)諧電容(222)并聯(lián)；所述開關(guān)電容陣列(221)包括n條并列支路，每條支路包括兩個電容和一個開關(guān)，開關(guān)串聯(lián)在兩個電容之間，兩個電容未連接開關(guān)的一端分別連接至所述第一檢測端(D1)和所述第二檢測端(D2)；所述模擬調(diào)諧電容(222)包括兩個可變電容(Cv)，所述兩個可變電容(Cv)背靠背對接，對接端連接至外部調(diào)諧電壓(Vctr)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶壓控振蕩器，其特征在于，所述電流源模塊(1)包括電源(VDD)、模擬...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張科峰，胡昂，
申請(專利權(quán))人：武漢芯泰科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42