[发明专利]一种压控振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压控振荡器，具体地说，是涉及一种具有两路供电调节电路的压控振荡器。

背景技术

频率产生源是大多数电子系统必不可少的组成部分，更是无线通信系统和时钟产生电路的核心。压控振荡器是一种振荡频率随外加控制电压变化而变化的振荡器，是频率产生源的关键部件。在许多现代通信系统中，压控振荡器是频率可调信号源，用以实现锁相环和其他频率合成源电路的快速频率调谐。电子装置和电子系统的发展不断推动着压控振荡器技术的更新与进步，从现代和将来的无线系统，特别是无线移动通信系统来看，兼备低功耗特性与宽调频范围的压控振荡器是当前亟待解决的重要技术问题之一。

传统的环形压控振荡器适合低电压下工作，而且具有很宽的调节范围，但是它在低电压下的线性度比较差，线性范围窄，而且对电源电压有较高的敏感度，对电源线上的噪声非常敏感，这就造成它的相位噪声性能比较差。尽管可以使用片上稳压器(Voltage regulator)在一定程度上抑制电源噪声的影响，但由于稳压器本身较差的交流特性，使得高频下的稳压效果微乎其微。此外稳压器的使用还不可避免地减小了片内的有效电源电压范围，因此稳压器加反相器环形压控振荡器的组合不适合低电源电压下的应用。

而且现有大多数的压控振荡器只能在外部输入的控制电压大于某一阈值电压时才开始振荡，有效的电压调节范围就变得更窄，这个问题在低电压应用情况下是尤为严重的。

Howard C.Yang等人提出的一种电流模压控振荡器，适合低电源电压(1.2V)工作环境，而且具有较好的相位噪声抑制特性。如图1所示，该电流模压控振荡器的电流模反相器环由3级电流模反相器组成，每级电流模反相器由两个N型MOS管组成，即图中M12和M13组成第一级，M14和M15组成第二级，以及M16和M17组成第三级。这3级电流模反相器各自有自己的供电调节电路，每条供电调节电路都由两级P型MOS管进行电流控制，例如M6和M7组成的供电调节电路控制提供给第一级电流模反相器的电流的大小。每级中都有一个MOS管为输入管(图中M12、M14和M16)，另一个二极管连接方式的MOS管为负载管(图中M13、M15和M17)。当本级的输入电压为高电平时，本级输入管开启，对本级输出节点进行放电，使其降为低电平。而当输入电压为低电平时，输入管关闭，供电调节电路对输出节点充电。

采用这种方式可以降低电源线上的噪声对振荡产生电路的影响，而且还能改善压控振荡器的调节线性度。M1-M5组成的偏置电路为两级电流控制管提供偏置电压。虽然与早期的电流模压控振荡器相比，图1所示电流模压控振荡器的结构已经大为简化，而且输出振荡摆幅也有所提高，但是该电路的偏置电路结构在低电源电压下的线性度不够理想，而且该压控振荡器依旧是只有当外部输入的控制电压大于NMOS管M1的阈值电压时才开始振荡，有效的电压调节范围窄。

综上所述，有必要对现有压控振荡器做进一步的改进以满足工业等方面的诸多需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种压控振荡器，能在控制电压从零到电源电压的全范围内都可以实现振荡。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种压控振荡器，包括偏置电路和包含环形振荡器的振荡产生电路，所述偏置电路包括主偏置电路和副偏置电路，所述振荡产生电路还包括分别连接在电源和所述环形振荡器之间的主供电调节电路和副供电调节电路，其中：

所述副偏置电路在输入的控制电压作用下，输出副偏置电压到所述副供电调节电路，所述副供电调节电路接通并控制所述环形振荡器产生振荡信号；

所述主偏置电路在输入的控制电压小于一电压阈值时，输出主偏置电压到所述主供电调节电路，所述主供电调节电路关断；在所述控制电压大于或等于所述电压阈值时，输出主偏置电压到所述主供电调节电路，所述主供电调节电路接通并控制所述环形振荡器产生振荡信号。

如上所述的压控振荡器中，所述主偏置电路可以进一步包括第一级偏置电路和第二级偏置电路，所述主供电调节电路可以包括第一级电流源管和第二级电流源管，所述第一级电流源管连接在电源和所述第二级电流源管之间，所述第二级电流源管另一端与所述环形振荡器连接；

所述第一级偏置电路输出第一级偏置电压到所述第一级电流源管，在所述控制电压小于所述电压阈值时，可以控制所述第一级电流源管关断；在控制电压大于或等于所述电压阈值时，可以控制所述第一级电流源管接通；