[发明专利]振荡器、负电阻电路及其振荡方法

说明书

技术领域

本发明是关于振荡器，特别是关于包含可改善其输出摆幅(output swing)的压降产生器的振荡器、负电阻电路及其振荡方法。

背景技术

图1A为一个基本的压控振荡器(voltage controlled oscillator；VCO)100的电路图，其包括电感电容槽(LC tank)110、负电阻电路120与130以及电流源140。负电阻电路120与130分别包括交叉耦接(cross coupled)的双极结晶体管(bipolar junction transistor；BJT)以及金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor；MOS)晶体管。负电阻电路120的双极结晶体管Q1与Q2的集电极C1与C2耦接到电感电容槽110，负电阻电路130的金属氧化物半导体晶体管的漏极也耦接到电感电容槽110。双极结晶体管的发射极接地，金属氧化物半导体晶体管的源极耦接到电流源140。

图1B与图1C分别为图1A所示的双极结晶体管Q1与Q2的集电极C1与C2在低频与高频下的输出波形，而波形图也表示了双极结晶体管Q2与Q1的基极节点波形。低频与高频分别对应于双极结晶体管Q1与Q2的集电极C1与C2有微小输出摆幅与较大输出摆幅的情形。当V_BE＞0.7V且V_BC＞0.5V时，双极结晶体管会进入饱和状态，其中V_BE为双极结晶体管的基极与发射极之间的电压差，V_BC为双极结晶体管的基极与集电极之间的电压差。因此，当集电极C1与C2的输出摆幅较大时，双极结晶体管可能会进入饱和状态。举例来说，当图1C所示的V_C1C2＝0.5V时，双极结晶体管Q2会进入饱和状态。当任一个双极结晶体管进入饱和状态时，压控振荡器就无法正常地工作。另一方面，为防止前面所说的双极结晶体管进入饱和状态，输出摆幅需要被限制在一个特定范围内。

图2A为一个传统的包含电阻电容电路(RC circuit)225的压控振荡器(voltage controlled oscillator；VCO)200的电路图。图2A所示的压控振荡器200与图1A的压控振荡器100相似，包括电感电容槽210、负电阻电路220、230以及电流源240，其不同仅在于压控振荡器200的负电阻电路220进一步包括电阻电容电路225。电阻电容电路225包括第一电容C3与第二电容C4，其中，第一电容C3连接在双极结晶体管Q1的集电极C1与双极结晶体管Q2的基极B2之间，第二电容C4连接在双极结晶体管Q1的基极B1与双极结晶体管Q2的集电极C2之间。此外，电阻电容电路225进一步包括第一电阻R1与第二电阻R2，第一电阻R1的第一端耦接于双极结晶体管Q2的基极B2，第二电阻R2的第一端耦接于双极结晶体管Q1的基极B1，而第一电阻R1与第二电阻R2的第二端共同连接到偏压源。

图2B为图2A所示的双极结晶体管Q1与Q2的集电极C1与C2在高频下的输出波形示意图。高频下双极结晶体管Q1与Q2的集电极C1与C2有较大的输出摆幅。基极B2的电压在某种程度上随集电极C1的电压而变动。此外，偏压源通常提供固定的偏压电压给电阻电容电路225。因此，当集电极C1与C2的输出摆幅较大时，双极结晶体管仍会进入饱和状态。举例来说，当图2B所示的V_B2C2＝0.5V时，双极结晶体管Q2会进入到饱和状态，当任一个双极结晶体管进入饱和状态时，压控振荡器就无法正常地工作。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种包含压降产生器的振荡器。

本发明提供了一种振荡器，包括电感电容槽电路以及负电阻电路，负电阻电路耦接于电感电容槽电路，且包括一对晶体管以及一对压降产生器，该对晶体管分别包含第一端与第二端，且第一端交叉耦接于第二端，该对压降产生器分别耦接在该对晶体管的第一端与第二端之间。

本发明还提供了一种负电阻电路的振荡方法，包括提供分别包含第一端与第二端的一对晶体管，且第一端交叉耦接于第二端，将一对压降产生器分别安插在该对晶体管的第一端与第二端之间，并在该对晶体管的第一端与第二端之间产生压降。

本发明还提供了一种负电阻电路，包括一对晶体管以及一对压降产生器，该对晶体管分别包含第一端与第二端，且第一端交叉耦接于第二端，该对压降产生器分别耦接在该对晶体管的第一端与第二端之间。