一种压控振荡器和频率源的制作方法

本发明涉及集成电路，尤其涉及一种压控振荡器和频率源。

背景技术：

1、频率源是通信和雷达等无线电子系统的心脏部件，具有十分重要的作用。压控振荡器(voltage-controlled oscillator，vco)是频率源中至关重要的组成部分，其性能将直接影响系统的总体表现。

2、在现有技术中，压控振荡器的类型包括class-b vco、class-c vco以及class-f23vco等。这些压控振荡器既可以做成单核vco结构，也可以做成多核vco结构。传统class-bvco以及class-c vco随着频率的升高，相位噪声逐渐恶化，难以满足需求。为了优化相位噪声，现有技术一方面针对单核vco结构采用三次谐波控制技术对输出波形进行整形，使得电路的噪声不受到电压相位影响，从而避免相位噪声恶化。另一方面，通过采用class-f23结构，利用漏源、漏栅、源栅间的耦合在二次和三次谐波频率处形成高阻，以优化相位噪声。

3、然而，这类技术有一个共同的缺点，在进行宽带vco设计的时候，谐波阻抗峰值需要被额外的开关电容调节。其中，开关电容由mos管构成，且由于mos管的导通电阻相比于压控振荡器本身的无源损耗电阻仍然是十分巨大的。因此，现有技术的电路功耗较大，从而不可避免地会降低谐振器的品质因数，无法兼顾相位噪声的优化和低功耗。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种压控振荡器和频率源，以在优化相位噪声的同时，降低功耗。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种压控振荡器，包括：

3、交叉耦合结构，包括对称设置的两个第一晶体管，两个第一晶体管交叉耦合连接；

4、驱动缓冲结构，包括对称设置的两个第二晶体管，两个第二晶体管输出相位相反的射频信号；

5、反馈回路lc谐振网络，包括第一lc谐振网络和/或第二lc谐振网络；其中，第一lc谐振网络电连接于第二晶体管的源极和第一晶体管的漏极之间，用于扩展三次谐波；第二lc谐振网络电连接于第一晶体管的栅极和漏极之间，用于提升第一晶体管的电压增益。

6、可选的，第一lc谐振网络包括：对称设置的两个第一电感、对称设置的两个第二电感、对称设置的两个第一电容和对称设置的两个第二电容；

7、其中，第一电感和第二电感之间存在电磁耦合，构成变压器；第一电感与第二晶体管的源极电连接，第二电感的第一端与第一晶体管的漏极电连接；

8、第一电感与第一电容构成lc谐振网络、第二电感和第二电容构成谐振网络。

9、可选的，两个第一电感的连接节点接地；

10、两个第二电感的连接节点接电源电压；

11、两个第二电容的连接节点接地。

12、进一步的，调节第一电感和第二电感的值在三次谐波处。

13、可选的，第二lc谐振网络包括：对称设置的两个第三电感和对称设置的两个第三电容；

14、其中，第三电感和第三电容串联于第一晶体管的漏极和栅极之间。

15、可选的，交叉耦合结构还包括：对称设置的两个第四电容；

16、其中，第四电容的第一端电连接于第三电感和第三电容的连接节点，第四电容的第二端电连接于对侧的第一晶体管的栅极。

17、可选的，压控振荡器还包括：栅极lc谐振网络，包括对称设置的两个偏置电压输出端；第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极均电连接至偏置电压输出端。

18、可选的，栅极lc谐振网络包括：对称设置的两个可变电容、多位开关电容和对称设置的两个第四电感；

19、其中，可变电容电连接至偏置电压输出端，第四电感电连接至偏置电压输出端，多位开关电容电连接于两个偏置电压输出端之间。

20、可选的，两个可变电容的连接节点接第一偏置电压；

21、两个第四电感的连接节点接第二偏置电压。

22、可选的，驱动缓冲结构还包括：对称设置的两个第五电感和对称设置的两个第五电容；

23、其中，第五电感的第一端与第二晶体管的漏极电连接，第五电容的第一端与第二晶体管的漏极电连接；两个第五电感的第二端接电源电压；两个第五电容的第二端分别作为压控振荡器的射频信号输出端。

24、第二方面，本发明实施例还提供了一种频率源，包括：本发明任一实施例所述的压控振荡器。

25、本发明实施例的技术方案，基于谐波控制的概念，在压控振荡器中增设反馈回路lc谐振网络，具体地，反馈回路lc谐振网络包括第一lc谐振网络和/或第二lc谐振网络；其中，第一lc谐振网络电连接于第二晶体管的源极和第一晶体管的漏极之间，用于扩展三次谐波；第二lc谐振网络电连接于第一晶体管的栅极和漏极之间，用于提升第一晶体管的电压增益。本发明实施例提供的第一lc谐振网络可有效扩展三次谐波处阻抗峰值，无需设置开关电容进行三次谐波控制，有利于降低电路功耗。第二lc谐振网络在第一晶体管的栅极和漏极之间提供一个电压增益，提升了第一晶体管栅极的电压摆幅，从而有利于抑制有源mos管的噪声因数，降低相位噪声的同时降低电路功耗。

26、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种压控振荡器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述第一lc谐振网络包括：对称设置的两个第一电感、对称设置的两个第二电感、对称设置的两个第一电容和对称设置的两个第二电容；

3.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，两个所述第一电感的连接节点接地；

4.根据权利要求2所述的压控振荡器，其特征在于，调节所述第一电感和所述第二电感的值在三次谐波处。

5.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述第二lc谐振网络包括：对称设置的两个第三电感和对称设置的两个第三电容；

6.根据权利要求5所述的压控振荡器，其特征在于，所述交叉耦合结构还包括：对称设置的两个第四电容；

7.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的压控振荡器，其特征在于，所述栅极lc谐振网络包括：对称设置的两个可变电容、多位开关电容和对称设置的两个第四电感；

9.根据权利要求8所述的压控振荡器，其特征在于，两个所述可变电容的连接节点接第一偏置电压；

10.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述驱动缓冲结构还包括：对称设置的两个第五电感和对称设置的两个第五电容；

11.一种频率源，其特征在于，包括：如权利要求1-10中任一项所述的压控振荡器。

技术总结
本发明公开了一种压控振荡器和频率源。其中，压控振荡器包括交叉耦合结构、驱动缓冲结构和反馈回路LC谐振网络；交叉耦合结构包括对称设置的两个第一晶体管，两个第一晶体管交叉耦合连接；驱动缓冲结构包括对称设置的两个第二晶体管，两个第二晶体管输出相位相反的射频信号；反馈回路LC谐振网络包括第一LC谐振网络和/或第二LC谐振网络；其中，第一LC谐振网络电连接于第二晶体管的源极和第一晶体管的漏极之间，用于扩展三次谐波；第二LC谐振网络电连接于第一晶体管的栅极和漏极之间，用于提升第一晶体管的电压增益。本发明实施例相比于现有技术，在有效降低了相位噪声的同时，降低了功耗。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：芯灵通（天津）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12