[发明专利]低噪声可编程电流源

说明书

技术领域

本发明涉及一种低噪声可编程电流源。

背景技术

传统上，把通常使用电流镜(current mirror)实现的可编程电流源用于控制到多个不同类型的负载的电流。例如，在许多现代通信系统中，要求宽带低相位噪声VCO。由于这些VCO提供了相当好的相位噪声性能，所以通常把这些VCO实现为LC调谐的VCO。由于相位噪声随调谐灵敏度(K_vco)的增加而恶化，所以通常通过与变容二级管并行的可切换电容器组进行宽带设计。电容器组把VCO的频率范围分割成小频带。这允许VCO以小的K_vco覆盖大的频率范围。

就针对给定偏置电流的最佳相位噪声而言，期望按限流方式，而不是按限压方式操作VCO。使用宽带VCO，储能电路幅度(tankamplitude)随频率显著变化，因此，期望具有一种控制振荡幅度的方法。在振荡器中，偏置电流按限流方式控制振荡的幅度。对于固定的偏置电流，在限流方式下振荡的幅度随储能电路阻抗而增加，而储能电路阻抗通常随频率而增加。可以通过用电流源DAC取代偏置源或者电流镜，数字地控制偏置电流。这两种方法中的每一种方法都允许根据VCO的频带选择不同的偏置。

在其中用DAC取代偏置源的情况下，镜晶体管的vdsat将随VCO的偏置电流而减小。在其中用DAC取代镜的情况下，晶体管的vdsat将不随偏置电流变化。

在振荡器中，VCO的偏置电流中的噪声可能为明显的相位噪声源。在振荡器中低频偏置噪声向相位噪声的转换依赖于核心晶体管的过渡频率(ft)。由于固定宽度的晶体管在较低偏置电流的情况下具有较低的ft，所以当偏置电流最低时，偏置噪声向相位噪声的转换最糟糕。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的低噪声可编程电流源。

本发明的另一个目的是提供一种改进的低噪声可编程电流源，该低噪声可编程电流源通过可用的余量(headroom)优化控制电压，以最小化噪声。

本发明的另一个目的是提供这样一种改进的低噪声可编程数字可控电流源。

本发明的另一个目的是提供这样一种改进的低噪声可编程数字可控电流源，该低噪声可编程数字可控电流源使用电流镜与/或数字到模拟转换器实现。

本发明的另一个目的是提供这样一种改进的低噪声可编程数字可控电流源，该低噪声可编程数字可控电流源提高了对减小的输出电流的依从性。

本发明的另一个目的是提供这样一种改进的低噪声可编程数字可控电流源，该低噪声可编程数字可控电流源在电流减小时提供可调整的退化(degeneration)(例如，电阻器)。

本发明的另一个目的是提供这样一种改进的低噪声可编程数字可控电流源，该低噪声可编程数字可控电流源在电流减小时提供可调整的器件尺寸。

本发明源自这样一种认识：由于驱动负载的电流源可用的余量随电流的减小而增加，所以可以通过增加MOS电流镜中的控制电压，例如V_gs，最佳地降低噪声，以通过可编程电流源和控制电路最佳地利用所述余量，其中，可编程电流源具有用于提供输出负载电流的输出数字到模拟转换器，控制电路响应定义预定的负载电流的输入和负载电压来为数字到模拟转换器生成控制字和控制电压，所述控制字和控制电压驱动数字到模拟转换器，以产生预定的负载电流，并且控制电压把数字到模拟转换器的适从电压(compliance voltage)设置为基本上等于负载电压，以最小化电流源中的电流噪声。

本发明的特征在于低噪声可编程电流源，该低噪声可编程电流源包括输出数字到模拟转换器和控制电路，其中，所述输出数字到模拟转换器用于提供输出负载电流，所述控制电路响应定义预定的负载电流的输入，来为数字到模拟转换器生成控制字和控制电压。控制字和控制电压驱动数字到模拟转换器，以产生预定的负载电流，而控制电压设置数字到模拟转换器的适从电压，以最小化数字到模拟转换器中的电流噪声。