压控振荡器的制作方法

压控振荡器
1.本申请要求于2019年12月3日在日本专利局提交的第2019
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219023号日本专利申请和于2020年8月12日在韩国知识产权局提交的第10
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2020
‑
0101033号韩国专利申请的权益，该日本专利申请和该韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
2.下面的描述涉及一种电子电路，更具体地，涉及一种压控振荡器。


背景技术：

3.无线通信网络可以包括能够支持用于若干移动站的通信的若干基站。移动站可以通过上行链路和下行链路与基站通信。各种无线通信装置用于无线通信。这样的无线通信装置包括智能电话、移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能车辆、可穿戴装置等。
4.用于这样的无线通信装置的重要组件之一是压控振荡器(vco)。压控振荡器是用于在无线通信装置中生成本地振荡信号的装置，并且可以通过电压来改变本地振荡信号的频率。


技术实现要素：

5.提供本发明内容以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容既不意图确定要求权利的主题的关键特征或必要特征，也不意图用于帮助确定要求权利的主题的范围。
6.在一个总体方面，一种压控振荡器(vco)包括第一晶体管、第二晶体管、电感性阻抗元件、第一可变电容性阻抗元件和第二可变电容性阻抗元件。
7.第一晶体管的源极结合到第一电源。第一晶体管的漏极结合到第一节点，第一晶体管的栅极结合到第二节点。第二晶体管的源极结合到第一电源。第一电源可以提供电源电压vdd。
8.第二晶体管的漏极结合到第二节点。第二晶体管的栅极结合到第一节点。电感性阻抗元件的第一端结合到第一节点。电感性阻抗元件的公共连接端结合到第二电源。第二电源可以提供地电压。电感性阻抗元件的第二端结合到第二节点。第一可变电容性阻抗元件的第一端结合到第一节点。第一可变电容性阻抗元件的第二端结合到第三节点。第二可变电容性阻抗元件的第一端结合到第二节点。第二可变电容性阻抗元件的第二端结合到第三节点。频率控制电压vctrl可以被施加到第三节点。
9.vco还可以包括结合在第一晶体管的漏极与第一节点之间的第一电阻器。vco还可以包括结合在第二晶体管的漏极与第二节点之间的第二电阻器。
10.第一可变电容性阻抗元件包括第三晶体管和第一电容器。第一电容器结合在第三晶体管的栅极与第三晶体管的漏极之间。第二可变电容性阻抗元件可以包括第四晶体管和第三电容器。第三电容器结合在第四晶体管的栅极与第四晶体管的漏极之间。第三晶体管的源极和第四晶体管的源极结合到第二电源。第二电源可以提供地电压。
11.第三晶体管和第四晶体管可以具有寄生电容。为了便于描述，第三晶体管和第四晶体管可以分别被称为第一电容性晶体管和第二电容性晶体管。
12.第一可变电容性阻抗元件还可以包括结合在第三晶体管的栅极与第一节点之间的第二电容器。第二可变电容性阻抗元件还可以包括结合在第四晶体管的栅极与第二节点之间的第四电容器。
13.第一可变电容性阻抗元件还包括结合在第三晶体管的栅极与第三节点之间的第三电阻器。第二可变电容性阻抗元件还包括结合在第四晶体管的栅极与第三节点之间的第四电阻器。
14.vco还包括被配置为将偏置电流提供给第三晶体管的漏极的第一偏置电路。vco还包括被配置为将偏置电流提供给第四晶体管的漏极的第二偏置电路。
15.第一偏置电路可以包括第五晶体管和第六晶体管。第五晶体管和第六晶体管可以分别被称为第一镜像晶体管和第二镜像晶体管。偏置电压被施加第一镜像晶体管的源极。第一镜像晶体管的栅极结合到第一镜像晶体管的漏极。偏置电压被施加到第二镜像晶体管的源极。第二镜像晶体管的栅极结合到第一镜像晶体管的栅极。第二镜像晶体管的漏极结合到第三晶体管的漏极。
16.第二偏置电路可以包括第七晶体管和第八晶体管。第七晶体管和第八晶体管可以分别被称为第三镜像晶体管和第四镜像晶体管。偏置电压被施加到第三镜像晶体管的源极。第三镜像晶体管的栅极结合到第三镜像晶体管的漏极。偏置电压被施加到第四镜像晶体管的源极。第四镜像晶体管的栅极结合到第三镜像晶体管的栅极。第四镜像晶体管的漏极结合到第四晶体管的漏极。
17.第一偏置电路还可以包括结合在第一镜像晶体管的漏极与第二电源之间的第五电阻器。第五电阻器可以被称为第一镜像电阻器。第二偏置电路还可以包括结合在第三镜像体管的漏极与第二电源之间的第六电阻器。第六电阻器可以被称为第二镜像电阻器。第二电源可以提供地电压。
18.第三晶体管和第四晶体管可以是金属氧化物半导体(mos)晶体管。
19.第二电容器、第一电容器、第四电容器和第三电容器可以使用布线间电容来形成。
20.在另一总体方面，一种压控振荡器(vco)包括第一晶体管、第二晶体管、电感性阻抗元件、第一可变电容性阻抗元件和第二可变电容性阻抗元件。第一晶体管的源极结合到第一电源。第二晶体管的源极结合到第一电源，第二晶体管的漏极结合到第一晶体管的栅极，第二晶体管的栅极结合到第一晶体管的漏极。电感性阻抗元件的一端结合到第一晶体管的漏极，电感性阻抗元件的另一端结合到第二晶体管的漏极。第一可变电容性阻抗元件的第一端结合到第一晶体管的漏极，频率控制电压被施加到第一可变电容性阻抗元件的第二端。第二可变电容性阻抗元件的第一端结合到第二晶体管的漏极，频率控制电压被施加到第二可变电容性阻抗元件的第二端。
21.第一可变电容性阻抗元件包括第三晶体管、第二电容器和第一电容器。第二电容器结合在第三晶体管的栅极与第一可变电容性阻抗元件的第一端之间。第一电容器结合在第三晶体管的栅极与第三晶体管的漏极之间。第二可变电容性阻抗元件包括第四晶体管、第四电容器和第三电容器。第四电容器结合在第四晶体管的栅极与第二可变电容性阻抗元件的第一端之间。第三电容器结合在第四晶体管的栅极与第四晶体管的漏极之间。
22.第一可变电容性阻抗元件还可以包括结合在第三晶体管的栅极与第一可变电容性阻抗元件的第二端之间的第三电阻器。第二可变电容性阻抗元件还可以包括结合在第四晶体管的栅极与第二可变电容性阻抗元件的第二端之间的第四电阻器。
23.在另一总体方面，一种压控振荡器(vco)包括两个交叉耦合的晶体管以及电容性阻抗元件。电容性阻抗元件中的每个电容性阻抗元件结合在所述两个交叉耦接的晶体管中的每个晶体管与频率控制电压之间。
24.电容性阻抗元件可以均包括晶体管和电容器。电容器可以结合在所述晶体管的栅极与漏极之间。电容性阻抗元件均还可以包括附加电容器。附加电容器可以结合在所述两个交叉耦合的晶体管中的每个晶体管与所述晶体管的栅极之间。电容性阻抗元件均还可以包括结合在所述晶体管的栅极与频率控制电压之间的电阻器。
25.vco还可以包括被配置为将偏置电流提供给包括在电容性阻抗元件中的每个电容性阻抗元件中的晶体管的偏置电路。偏置电路还可以被配置为将偏置电流提供给包括在电容性阻抗元件中的每个电容性阻抗元件中的晶体管的漏极。
26.在另一总体方面，一种无线通信装置包括接收器和发送器中的至少一者，所述接收器和发送器中的至少一者包括在这里描述的vco。所述无线通信装置包括：至少一根天线；以及接收器和发送器中的至少一者，接收器被配置为通过所述至少一根天线接收射频(rf)信号，发送器被配置为通过所述至少一根天线发送rf信号。
27.vco可以针对控制电压的可变量而扩大输出信号的可变范围。
28.通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
29.图1是示出压控振荡器的示例的电路图。
30.图2是示出压控振荡器的示例以描述可变电容性阻抗元件的详细电路图的电路图。
31.图3是示出可变电容性阻抗元件的示例的等效电路图。
32.图4a和图4b是示出可变电容性阻抗元件的电容的可变范围的示例的曲线图。
33.图5a和图5b是示出压控振荡器的频率的可变范围的示例的曲线图。
34.图6是示出压控振荡器的示例以描述可变电容性阻抗元件的详细电路图的电路图。
35.图7是示出用户无线通信装置(诸如，移动电话或智能电话)的示例的框图。
36.图8是示出接入点的示例的示图。
37.贯穿附图和具体实施方式，除非被另外描述或提供，否则相同的附图参考标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。附图可以不按比例绘制，并且为了清楚、图示和方便，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可以被夸大。
具体实施方式
38.下面的结构性或功能性的描述是示例性的，以仅描述示例，并且示例的范围不限于本说明书中提供的描述。
39.术语“和/或”包括相关所列项中的任何一个以及相关所列项中的任何两个或更多
个的组合。
40.在这里可以使用诸如第一、第二、第三等的术语来描述组件。这些术语中的每个不用于限定对应的组件的本质、次序或顺序，而是仅用于将对应的组件与另一(其他)组件区分开。例如，在根据本公开的构思的权利的范围内，“第一”组件可以被称为“第二”组件，或相似地，“第二”组件可以被称为“第一”组件。
41.应注意的是，如果描述了一个组件“连接”、“结合”或“接合”到另一组件，则第三组件可以“连接”、“结合”或“接合”在第一组件与第二组件之间，然而，第一组件可以直接连接、直接结合或直接接合到第二组件。相反，应理解的是，如果描述了一个组件“直接连接”、“直接结合”或“直接接合”到另一组件，则第三组件可以不存在。描述组件之间的关系的表述(例如，“在
……
之间”、“直接在
……
之间”或“直接相邻”等)应被相似地解释。
42.除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当术语“包括”和/或“具有”在本说明书中被使用时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
43.除非被另外定义，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在这里明确地如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)将被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化的或过于形式化的含义来解释。
44.在下文中，将参照附图详细地描述示例。在附图中，同样的参考标号用于同样的元件。
45.图1是示出压控振荡器的示例的电路图。参照图1，压控振荡器1包括第一晶体管tr1、第二晶体管tr2、第一可变电容性阻抗元件cv1、第二可变电容性阻抗元件cv2和电感性阻抗元件l1。第一晶体管tr1和第二晶体管tr2交叉耦合。除了以上提及的元件之外，压控振荡器1还可以包括第一缓冲电路buf1、第二缓冲电路buf2和负载电阻器rl。在压控振荡器1中，电源电压vdd由第一电源提供，地电压gnd由第二电源提供。此外，用于控制压控振荡器1的输出信号vout的频率的频率控制电压vctrl被施加。
46.第一晶体管tr1的源极结合到第一电源。第一电源提供电源电压vdd。第一晶体管tr1的漏极结合到第一节点n1。第一晶体管tr1的栅极结合到第二节点n2。第二晶体管tr2的源极结合到第一电源。第一电源提供电源电压vdd。第二晶体管tr2的漏极结合到第二节点n2。第一晶体管tr1的栅极结合到第一节点n1。因此，第一晶体管tr1的漏极结合到第二晶体管tr2的栅极，第一晶体管tr1的栅极结合到第二晶体管tr2的漏极。第二晶体管tr2的漏极结合到第一晶体管tr1的栅极，第二晶体管tr2的栅极结合到第一晶体管tr1的漏极。
47.如图1中所示，压控振荡器1还可以包括：结合在第一晶体管tr1的漏极与第一节点n1之间的第一电阻器r1以及结合在第二晶体管tr2的漏极与第二节点n2之间的第二电阻器r2。第一晶体管tr1的漏极结合到第一电阻器r1的一端，第二晶体管tr2的漏极结合到第二电阻器r2的一端。此外，第一晶体管tr1的栅极结合到第二电阻器r2的另一端，第二晶体管tr2的栅极结合到第一电阻器r1的另一端。第一电阻器r1和第二电阻器r2分别用作第一晶体管tr1的负载电阻器和第二晶体管tr2的负载电阻器。在一些示例中，还可以采用不使用电阻器r1和r2的电路配置。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了第一
晶体管tr1的漏极结合到第一节点n1，则电阻器可以被包括在第一晶体管tr1的漏极与第一节点n1之间，或者可以不被包括在第一晶体管tr1的漏极与第一节点n1之间。相似地，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了第二晶体管tr2的漏极结合到第二节点n2，则电阻器可以被包括在第二晶体管tr2的漏极与第二节点n2之间，或者可以不被包括在第二晶体管tr2的漏极与第二节点n2之间。
48.电感性阻抗元件l1的第一端结合到第一节点n1，电感性阻抗元件l1的第二端结合到第二节点n2。例如，电感性阻抗元件l1的一端结合到第一晶体管tr1的漏极，电感性阻抗元件l1的另一端结合到第二晶体管tr2的漏极。
49.在采用电阻器r1和r2的示例中，电感性阻抗元件l1的第一端通过第一电阻器r1结合到第一晶体管tr1的漏极。这里，将电感性阻抗元件l1的第一端和第一电阻器r1的一端结合的第一节点n1将被称为第一输出节点n1。电感性阻抗元件l1的第二端通过第二电阻器r2结合到第二晶体管tr2的漏极。这里，将电感性阻抗元件l1的第二端和第二电阻器r2的一端结合的第二节点n2将被称为第二输出节点n2。在一些示例中，还可以采用不使用电阻器r1和r2的电路配置。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了电感性阻抗元件l1的第一端结合到第一晶体管tr1的漏极，则电阻器可以被包括在电感性阻抗元件l1的第一端与第一晶体管tr1的漏极之间，或者可以不被包括在电感性阻抗元件l1的第一端与第一晶体管tr1的漏极之间。相似地，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了电感性阻抗元件l1的第二端结合到第二晶体管tr2的漏极，则电阻器可以被包括在电感性阻抗元件l1的第二端与第二晶体管tr2的漏极之间，或者可以不被包括在电感性阻抗元件l1的第二端与第二晶体管tr2的漏极之间。
50.第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11结合到第一节点n1。第一可变电容性阻抗元件cv1的第二端t12结合到第三节点n3。频率控制电压vctrl被施加到第三节点n3。例如，第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11结合到第一晶体管tr1的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第一可变电容性阻抗元件cv1的第二端t12。
51.在采用第一电阻器r1的示例中，第一可变电容性阻抗元件cv1的一端通过第一电阻器r1结合到第一晶体管tr1的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第一可变电容性阻抗元件cv1的另一端。在一些示例中，还可以采用不使用第一电阻器r1的电路配置。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11结合到第一晶体管tr1的漏极，则电阻器可以被包括在第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11与第一晶体管tr1的漏极之间，或者可以不被包括在第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11与第一晶体管tr1的漏极之间。
52.第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21结合到第二节点n2。第二可变电容性阻抗元件cv2的第二端t22结合到第三节点n3。频率控制电压vctrl被施加到第三节点n3。例如，第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21结合到第二晶体管tr2的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第二可变电容性阻抗元件cv2的第二端t22。
53.在采用第二电阻器r2的示例中，第二可变电容性阻抗元件cv2的一端通过第二电阻器r2结合到第二晶体管tr2的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第二可变电容性阻抗元件cv2的另一端。在一些示例中，还可以采用不使用第二电阻器r2的电路配置。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，如果描述了第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21结
合到第二晶体管tr2的漏极，则电阻器可以被包括在第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21与第二晶体管tr2的漏极之间，或者可以不被包括在第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21与第二晶体管tr2的漏极之间。
54.压控振荡器1在第二输出节点n2处通过第二缓冲电路buf2输出输出信号vout，第二输出节点n2将电感性阻抗元件l1的一端和第二电阻器r2的一端结合。第二缓冲电路buf2放大由压控振荡器1生成的发送信号。
55.此外，压控振荡器1通过结合到第一输出节点n1的第一缓冲电路buf1来驱动负载电阻器rl。第一输出节点n1是将电感性阻抗元件l1的一端和第一电阻器r1的一端结合的节点。第一缓冲电路buf1放大由压控振荡器1生成的发送信号，同时使第一输出节点n1的阻抗和第二输出节点n2的阻抗均衡。
56.图2是示出压控振荡器的示例的包括可变电容性阻抗元件的详细电路图的电路图。在下文中，将详细地描述可变电容性阻抗元件cv1和cv2的配置的示例。
57.如图2中所示，第一可变电容性阻抗元件cv1和第二可变电容性阻抗元件cv2可以具有相同的配置。
58.详细地，第一可变电容性阻抗元件cv1可以包括第一电容器c12、第二电容器c11和第三晶体管tr11。
59.第一电容器c12结合在第三晶体管tr11的栅极与第三晶体管tr11的漏极之间。例如，第一电容器c12的第一端结合到第三晶体管tr11的栅极，第一电容器c12的第二端结合到第三晶体管tr11的漏极。第一电容器c12可以使用布线间电容(interwire capacitance)来形成。例如，第一电容器c12可以用这样的层间电容(interlayer capacitance)来形成：该层间电容使用形成在布线层之间的层间绝缘膜以及其间具有层间绝缘膜的金属线。
60.第二电容器c11结合在第三晶体管tr11的栅极与第一节点n1之间。例如，第二电容器c11的第一端结合到第三晶体管tr11的栅极，第二电容器c11的第二端用作第一可变电容性阻抗元件cv1的第一端t11并结合到第一节点n1。第二电容器c11可以使用布线间电容来形成。例如，第二电容器c11可以用这样的层间电容来形成：该层间电容使用形成在布线层之间的层间绝缘膜以及其间具有层间绝缘膜的金属线。
61.第三晶体管tr11的源极结合到第二电源。第二电源可以提供地电压。第三晶体管tr11的漏极通过第一电容器c12结合到第三晶体管tr11的栅极。例如，第三晶体管tr11的栅极结合到第一电容器c12的第一端，第三晶体管tr11的漏极结合到第一电容器c12的第二端。第三晶体管tr11的栅极还结合到第二电容器c11。第三晶体管tr11可以是金属氧化物半导体(mos)晶体管。为了便于描述，第三晶体管tr11也可以被称为第一电容性晶体管tr11。第一电容性晶体管tr11具有寄生电容。
62.第一可变电容性阻抗元件cv1还可以包括结合在第三晶体管tr11的栅极与第三节点n3之间的第三电阻器r11。例如，第三电阻器r11的第一端结合到第三晶体管tr11的栅极，第三电阻器r11的第二端用作第一可变电容性阻抗元件cv1的第二端t12并结合到施加有频率控制电压vctrl的第三节点n3。在一些示例中，还可以采用不使用第三电阻器r11的电路配置。
63.第二可变电容性阻抗元件cv2可以包括第三电容器c21、第四电容器c22和第四晶体管tr21。
64.第三电容器c21结合在第四晶体管tr21的栅极与第四晶体管tr21的漏极之间。例如，第三电容器c21的第一端结合到第四晶体管tr21的栅极，第三电容器c21的第二端结合到第四晶体管tr21的漏极。第三电容器c21可以使用布线间电容来形成。例如，第三电容器c21可以用这样的层间电容来形成：该层间电容使用形成在布线层之间的层间绝缘膜以及其间具有层间绝缘膜的金属线。
65.第四电容器c22结合在第四晶体管tr21的栅极与第二节点n2之间。例如，第四电容器c22的第一端结合到第四晶体管tr21的栅极，第四电容器c22的第二端用作第二可变电容性阻抗元件cv2的第一端t21并结合到第二节点n2。第四电容器c22可以使用布线间电容来形成。例如，第四电容器c22可以用这样的层间电容形成：该层间电容使用形成在布线层之间的层间绝缘膜以及其间具有层间绝缘膜的金属线。
66.第四晶体管tr21的源极结合到第二电源。第二电源可以提供地电压。第四晶体管tr21的漏极通过第三电容器c21结合到第四晶体管tr21的栅极。例如，第四晶体管tr21的栅极结合到第三电容器c21的第一端，第四晶体管tr21的漏极结合到第三电容器c21的第二端。第四晶体管tr21的栅极还结合到第四电容器c22。第四晶体管tr21可以是mos晶体管。为了便于描述，第四晶体管tr21也可以被称为第二电容性晶体管tr21。第二电容性晶体管tr21具有寄生电容。
67.第二可变电容性阻抗元件cv2还可以包括结合在第四晶体管tr21的栅极与第三节点n3之间的第四电阻器r21。例如，第四电阻器r21的第一端结合到第四晶体管tr21的栅极，第四电阻器r21的第二端用作第二可变电容性阻抗元件cv2的第二端t22并结合到施加有频率控制电压vctrl的第三节点n3。在一些示例中，还可以采用不使用第四电阻器r21的电路配置。
68.这里，由包括在可变电容性阻抗元件cv1和cv2中的电容性晶体管tr11和tr21以及由结合在电容性晶体管tr11和tr21的漏极与栅极之间的电容器c12和c21确定的电容是可变的。
69.电容的可变范围基于通过将电容性晶体管tr11和tr21的寄生电容与结合在电容性晶体管tr11和tr21的栅极和漏极之间的电容器c12和c21的电容相加而获得的值来确定。因此，对于频率控制电压vctrl的可变量，压控振荡器具有扩大的输出频率可变范围。
70.在下文中，将使用可变电容性阻抗元件cv1的电容性晶体管tr11和电容器c12的等效电路的示例来描述可变电容性阻抗元件cv1的电容。
71.图3是示出可变电容性阻抗元件的示例的等效电路图。在图3的等效电路图中，电容性晶体管tr11的栅极被表示为端子g，电容性晶体管tr11的漏极被表示为端子d，电容性晶体管tr11的源极被表示为端子s。在可变电容性阻抗元件cv1的等效电路中，随频率控制电压vctrl改变的栅极
‑
源极电容cgs设置在端子g与端子s之间。此外，随频率控制电压vctrl改变的源极
‑
漏极电阻rds设置在端子s与端子d之间。此外，电容器c12结合在端子g与端子d之间。
72.在使用图3的等效电路图计算可变电容性阻抗元件cv1的导纳y时，导纳y可以由等式1表示。这里，在下面的等式中，认为电容器c12具有大约500飞法(ff)的电容。
73.[等式1]
[0074][0075]
在等式1中，如果频率控制电压vctrl为0伏(v)，则源极
‑
漏极电阻r
ds
充分增大，并且1<<ω2c
122
r
ds2
被满足。因此，导纳y可以由等式2表示。在等式2中，c
gs0
表示当频率控制电压vctrl为0v时的栅极
‑
源极电容。
[0076]
[等式2]
[0077][0078]
因此，如果频率控制电压vctrl为0v，则不会看到电容器c12的影响，可变电容性阻抗元件cv1的导纳y与在电容器c12不存在的情况下的导纳y相同。
[0079]
同时，如果频率控制电压vctrl为1v，则源极
‑
漏极电阻r
ds
变为零，并且1>>ω2c
122
r
ds2
被满足。因此，导纳y可以由等式3表示。在等式3中，c
gs1
表示当频率控制电压vctrl为1v时的栅极
‑
源极电容。
[0080]
[等式3]
[0081]
y＝jω(c
gs1
+c
12
)
…
(3)
[0082]
因此，电容器c12的电容作为并联分量与可变电容性阻抗元件cv1的电容相加，使得可变电容性阻抗元件cv1的电容被电容器c12的电容增大。
[0083]
如果频率控制电压vctrl为0v，则可变电容性阻抗元件具有与没有电容器c12的电路的电容相等的电容，如果频率控制电压vctrl为1v，则可变电容性阻抗元件具有通过将电容器c12的电容与栅极
‑
源极电容c
gs
相加而获得的电容。因此，与没有电容器c12的电路相比较，可变电容性阻抗元件具有更宽的电容可变范围。此外，具有可变电容性阻抗元件cv1和cv2的压控振荡器1具有扩大的振荡频率可变范围。
[0084]
在下文中，将描述可变电容性阻抗元件cv1和cv2的特性以及具有可变电容性阻抗元件cv1和cv2的压控振荡器1的特性。在下面的描述中，将参照在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器的压控振荡器(示例1)以及在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)。
[0085]
图4a是描述压控振荡器(示例1)中的可变电容性阻抗元件的电容的可变范围的曲线图，压控振荡器(示例1)在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器。图4a示出了在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器的压控振荡器(示例1)中的根据频率控制电压vctrl的改变的可变电容性阻抗元件的电容。如图4a中所示，如果频率控制电压vctrl从0v改变到1v，则可变电容性阻抗元件的电容从大约50ff变化到大约100ff。这里，可以得知可变电容性阻抗元件的电容的可变范围是从大约50ff至大约100ff。
[0086]
图4b是描述压控振荡器(示例2)中的可变电容性阻抗元件的电容的可变范围的曲线图，压控振荡器(示例2)在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器。图4b示出了在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)中的根据频率控制电压vctrl的改变的可变电容性阻抗元件的电容。
如图4b中所示，如果频率控制电压vctrl从0v改变到1v，则可变电容性阻抗元件的电容从大约50ff变化到600ff或更大。这里，可以得知可变电容性阻抗元件的电容的可变范围是从大约50ff至600ff或更大。
[0087]
与在电容性晶体管的栅极与漏极之间没有结合电容器的压控振荡器(示例1)中的可变电容性阻抗元件相比，在电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)中的可变电容性阻抗元件具有更宽的电容可变范围。
[0088]
图5a是描述在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器的压控振荡器(示例1)的频率的可变范围的曲线图。图5a示出了在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器的压控振荡器(示例1)中的根据频率控制电压vctrl的改变的压控振荡器的振荡频率。如图5a中所示，如果频率控制电压vctrl从0v改变到1v，则压控振荡器的振荡频率从大约7.1ghz变化到大约6.5ghz。这里，可以得知示例1的压控振荡器的频率的可变范围是从大约7.1ghz至大约6.5ghz。
[0089]
图5b是描述在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)的频率的可变范围的曲线图。图5b示出了在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)中的根据频率控制电压vctrl的改变的压控振荡器的振荡频率。如图5b中所示，如果频率控制电压vctrl从0v改变到1v，则压控振荡器的振荡频率从大约6.7ghz变化到大约4.0ghz。这里，可以得知示例2的压控振荡器的频率的可变范围是从大约6.7ghz至大约4.0ghz。
[0090]
与在电容性晶体管的栅极与漏极之间没有结合电容器的压控振荡器(示例1)相比，在电容性晶体管的栅极与漏极之间包括电容器的压控振荡器(示例2)具有更宽的频率可变范围。如此，当设置在电容性晶体管的栅极与漏极之间的电容器被包括在压控振荡器的可变电容性阻抗元件中时，压控振荡器的振荡频率的可变范围被扩大。
[0091]
因此，压控振荡器1可以通过在可变电容性阻抗元件的电容性晶体管的栅极与漏极之间设置电容器来扩大可变电容性阻抗元件的电容的可变范围。此外，与具有在电容性晶体管的栅极与漏极之间没有电容器的可变电容性阻抗元件的压控振荡器相比，具有这样的可变电容性阻抗元件的压控振荡器1可以将输出信号的频率的可变范围扩大更大的宽度。
[0092]
在下文中，将参照图6描述作为图2的压控振荡器的可变电容性阻抗元件cv1和cv2的不同类型的可变电容性阻抗元件cv1a和cv2a。这里，与图2中的参考标号相同的参考标号可以被分配给与图2中示出的组件相同的组件。图6的可变电容性阻抗元件cv1a和cv2a与添加了包括两个晶体管和单个电阻器的偏置电路的图2的可变电容性阻抗元件cv1和cv2对应。偏置电路将偏置电流提供给电容性晶体管tr11和tr21的漏极。
[0093]
图6是示出压控振荡器的示例的包括可变电容性阻抗元件的详细电路图的电路图。
[0094]
压控振荡器2包括第一晶体管tr1、第二晶体管tr2、第一可变电容性阻抗元件cv1a、第二可变电容性阻抗元件cv2a和电感性阻抗元件l1。除了上面提及的元件之外，压控振荡器2还可以包括第一缓冲电路buf1、第二缓冲电路buf2和负载电阻器rl。第一晶体管tr1和第二晶体管tr2交叉耦合。第一晶体管tr1的源极结合到第一电源。第一电源提供电源电压vdd。第二晶体管tr2的源极结合到第一电源，第二晶体管tr2的漏极结合到第一晶体管
tr1的栅极，第二晶体管tr2的栅极结合到第一晶体管tr1的漏极。电感性阻抗元件l1的一端结合到第一晶体管tr1的漏极，电感性阻抗元件l1的另一端结合到第二晶体管tr2的漏极。
[0095]
第一可变电容性阻抗元件cv1a的第一端结合到第一晶体管tr1的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第一可变电容性阻抗元件cv1a的第二端。第二可变电容性阻抗元件cv2a的第一端结合到第二晶体管tr2的漏极，频率控制电压vctrl被施加到第二可变电容性阻抗元件cv2a的第二端。
[0096]
第一可变电容性阻抗元件cv1a可以包括第一电容器c12、第二电容器c11、第三晶体管tr11、第三电阻器r11和第一偏置电路。第一电容器c12结合在第三晶体管tr11的栅极与第三晶体管tr11的漏极之间。第二可变电容性阻抗元件cv2a可以包括第三电容器c21、第四电容器c22、第四晶体管tr21、第四电阻器r21和第二偏置电路。第三电容器c21结合在第四晶体管tr21的栅极与第四晶体管tr21的漏极之间。第一电容器c12和第三电容器c21可以使用布线间电容来形成。例如，第一电容器c12和第三电容器c21可以用这样的层间电容来形成：该层间电容使用形成在布线层之间的层间绝缘膜以及其间具有层间绝缘膜的金属线。
[0097]
第一偏置电路将偏置电流提供给第三晶体管tr11的漏极。第一偏置电路包括电阻器和两个晶体管。如图6中所示，第一偏置电路包括第五晶体管tr31、第六晶体管tr32和电阻器r31。在下文中，为了便于描述，第五晶体管tr31、第六晶体管tr32和电阻器r31还可以分别被称为第一镜像晶体管tr31、第二镜像晶体管tr32和第一镜像电阻器r31。
[0098]
偏置电压vd被施加到第一镜像晶体管tr31的源极。第一镜像晶体管tr31的栅极结合到第一镜像晶体管tr31的漏极。
[0099]
偏置电压vd被施加到第二镜像晶体管tr32的源极。第二镜像晶体管tr32的栅极结合到第一镜像晶体管tr31的栅极。第二镜像晶体管tr32的漏极结合到第三晶体管tr11的漏极。
[0100]
第一镜像电阻器r31结合在第一镜像晶体管tr31的漏极与第二电源之间。例如，第一镜像电阻器r31的一端结合到第一镜像晶体管tr31的漏极。第一镜像电阻器r31的所述端还结合到第一镜像晶体管tr31的栅极和第二镜像晶体管tr32的栅极。第一镜像电阻器r31的另一端结合到第二电源。第二电源是地，并且提供地电压gnd。
[0101]
第二可变电容性阻抗元件cv2a具有与第一可变电容性阻抗元件cv1a的配置基本相同的配置。例如，第二可变电容性阻抗元件cv2a与添加了第二偏置电路的图2的第二可变电容性阻抗元件cv2对应，第二偏置电路包括第七晶体管tr41、第八晶体管tr42和电阻器r41。
[0102]
第二偏置电路将偏置电流提供给第四晶体管tr21的漏极。第二偏置电路包括电阻器和两个晶体管。如图6中所示，第二偏置电路包括第七晶体管tr41、第八晶体管tr42和电阻器r41。在下文中，为了便于描述，第七晶体管tr41、第八晶体管tr42和电阻器r41还可以分别被称为第三镜像晶体管tr41、第四镜像晶体管tr42和第二镜像电阻器r41。
[0103]
偏置电压vd被施加到第三镜像晶体管tr41的源极。第三镜像晶体管tr41的栅极结合到第三镜像晶体管tr41的漏极。
[0104]
偏置电压vd被施加到第四镜像晶体管tr42的源极。第四镜像晶体管tr42的栅极结合到第三镜像晶体管tr41的栅极。第四镜像晶体管tr42的漏极结合到第四晶体管tr21的漏
极。
[0105]
第二镜像电阻器r41结合在第三镜像晶体管tr41的漏极与第二电源之间。例如，第二镜像电阻器r41的一端结合到第三镜像晶体管tr41的漏极。第二镜像电阻器r41的所述端还结合到第三镜像晶体管tr41的栅极和第四镜像晶体管tr42的栅极。第二镜像电阻器r41的另一端结合到第二电源。第二电源是地，并且提供地电压gnd。
[0106]
在图6的压控振荡器的可变电容性阻抗元件cv1a和cv2a中，可以通过适当地设置镜像电阻器r31和r32的电阻来实现这样的电路：响应于偏置电压vd的值的改变，电容性晶体管tr11和tr21中流动的电流的值几乎没有改变。
[0107]
上述压控振荡器可以被包括在各种类型的电子装置中。例如，电子装置可以包括个人计算机(pc)、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、电视机(tv)、智能电子装置、智能车辆、自助服务终端(kiosk)、可穿戴装置、通信装置、消费电子装置(consumer electronic device，或称为“消费者电子装置”)、医疗电子装置、工业电子装置等。
[0108]
图7示出了用户无线通信装置(诸如，移动电话或智能电话)的示例，图8示出了无线通信装置(诸如，接入点)的示例。由用户装置发送的信号可以由接入点接收，由接入点发送的信号可以由用户装置接收。
[0109]
图7是示出用户无线通信装置(诸如，移动电话或智能电话)的示例的框图。
[0110]
用户终端700包括多根天线711、712
……
71n(其中，n是大于1的整数)以及收发器720。收发器720作为发送器或接收器操作。在这种示例中，发送器和接收器通过被集成到收发器720中来实现。然而，在一些示例中，发送器和接收器可以被独立地实现。在下文中，为了便于描述，收发器720可以根据其操作而被称为发送器或接收器。在这种情况下，发送器和接收器可以被实现为收发器，或者可以被独立地实现。此外，用户终端700可以包括发送器和接收器两者(包括收发器的实施方式)，或者可以仅包括发送器和接收器中的一者。
[0111]
将描述用户终端700接收信号的示例。在用户终端700中，多根天线711、712
……
71n接收下行链路信号。下行链路信号可以是射频(rf)信号。为了进行处理，接收器720可以选择从天线711、712
……
71n中的一根接收的信号。在一些示例中，来自从天线711、712
……
71n之中选择的两根或更多根的信号可以被组合。接收器720通过执行与由接入点的发送器执行的操作对应的处理来生成恢复的下行链路数据符号流。接收器720将恢复的下行链路数据符号流提供给rx数据处理器730。rx数据处理器730对恢复的下行链路数据符号流进行处理(例如，解调、解交织或解码)，以获得用于用户终端700的解码的数据。为了进行数据存储，解码的数据可以被发送到数据宿(data sink)740。rx数据处理器730可以从控制器750接收控制数据。
[0112]
将描述用户终端700发送信号的示例。在用户终端700中，tx数据处理器770从数据源780接收流量数据(traffic data)。tx数据处理器770可以从控制器750接收控制数据。tx数据处理器770对流量数据进行处理(例如，编码、交织或调制)，以生成上行链路数据符号流。tx数据处理器770将上行链路数据符号流提供给发送器720。发送器720执行对上行链路数据符号流的处理(例如，数模转换、放大、滤波或频率上转换(frequency up
‑
conversion))，以生成上行链路信号。发送器720通过rf开关(未示出)将上行链路信号提供给多根天线711、712
……
71n中的一根或两根或更多根。控制器750可以控制天线选择。天线711、712
……
71n发送rf信号。在一些示例中，用于rx数据处理器730和tx数据处理器770的
控制数据可以被存储在存储器760中。
[0113]
接收器720、发送器720或收发器720包括压控振荡器(vco)725。压控振荡器是其振荡频率由输入控制电压控制的电子振荡器。因此，压控振荡器的振荡频率由输入控制电压确定。压控振荡器725可以用于通过将调制信号施加到控制信号来执行频率调制或相位调制。
[0114]
图8是示出接入点的示例的框图。
[0115]
接入点800包括多根天线811、812
……
81m(其中，m是大于1的整数)以及收发器820。收发器820作为发送器或接收器操作。在这种示例中，发送器和接收器通过被集成到收发器中来实现。然而，在一些示例中，发送器和接收器可以被独立地实现。在下文中，为了便于描述，收发器820可以根据其操作而被称为发送器或接收器。在这种情况下，发送器和接收器可以被实现为收发器，或者可以被独立地实现。此外，接入点800可以包括发送器和接收器两者(包括收发器的实施方式)，或者可以仅包括发送器和接收器中的一者。
[0116]
将描述接入点800发送信号的示例。接入点800可以将信号发送到用户终端700。在接入点800中，tx数据处理器830从数据源840接收流量数据。tx数据处理器830可以从控制器850接收控制数据。tx数据处理器830对流量数据进行处理(例如，编码、交织或调制)，以生成下行链路数据符号流。tx数据处理器830将下行链路数据符号流提供给发送器820。发送器820执行对下行链路数据符号流的处理(例如，数模转换、放大、滤波或频率上转换)，以生成下行链路信号。发送器820通过rf开关(未示出)将下行链路信号提供给多根天线811、812
……
81m中的一根或两根或更多根。控制器850可以控制天线选择。天线811、812
……
81m发送rf信号。
[0117]
将描述接入点800接收信号的示例。接入点800可以从用户终端700接收上行链路信号。上行链路信号可以是rf信号。在接入点800中，多根天线811、812
……
81m接收上行链路信号。为了进行处理，接收器820可以选择从天线811、812
……
81m中的一根接收的信号。在一些示例中，来自从天线811、812
……
81m之中选择的两根或更多根的信号可以被组合。接收器820通过执行与由用户终端的发送器执行的操作对应的处理来生成恢复的上行链路数据符号流。接收器820将恢复的上行链路数据符号流提供给rx数据处理器870。rx数据处理器870对恢复的上行链路数据符号流进行处理(例如，解调、解交织或解码)，以获得用于接入点800的解码的数据。为了进行数据存储，解码的数据可以被发送到数据宿880。rx数据处理器870可以从控制器850接收控制数据。在一些示例中，用于tx数据处理器830和rx数据处理器870的控制数据可以被存储在存储器860中。
[0118]
接收器820、发送器820或收发器820包括压控振荡器(vco)825。压控振荡器的振荡频率由输入控制电压控制。
[0119]
以上已经描述了若干示例。然而，应理解的是，可以对这些示例做出各种修改。例如，如果描述的技术以不同的次序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式进行组合和/或被其他组件或它们的等同物替换或补充，则合适的结果可以被实现。
[0120]
因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。