[发明专利]一种LC振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电路领域，特别涉及一种LC振荡器。

背景技术

传统的LC振荡器电路，主要应用于高频领域，用来产生系统时钟。因此这种应用背景对振荡器的振幅值并无严格要求，即只要振荡器的振幅值满足反相器阈值即可。绝大多数的LC振荡器在IC实现上都采用片内L、C，而对用于传感器激励的LC振荡器则采用外接LC谐振回路。在电路的实现上，传统的差分调谐VCO电路，需含有尾电流源。但尾电流源会引入额外的噪声，且造成电路对电源、地的不对称，产生衬偏调制效应等二级效应，影响波形的对称和振荡波形中心电平的稳定。而且，传统结构的LC振荡电路一般为电压控制模式，无法对电流大小进行精确控制。因此需要针对特定的应用环境设计新的振荡器电路。

对同一批产品，外接LC的Q值很难做到完全一致，因此对于用来产生传感器激励的LC振荡器来说使振荡器振幅值与Q值无关成为必然要求。

电流模结构LC振荡器的一般原理认为，振幅的大小与提供能量补偿的电流大小成正比。因此振幅的调节即是电流的调节。具体的调节办法是：将振荡器所产生的正弦波的幅值通过一定的手段提取出来，再通过两个不同阈值(相距很近)的比较器来确定振幅的范围，然后通过数字控制负反馈的办法实现自动稳幅。这种自动稳幅的LC振荡器在高精度的感应系统中有重要应用。

发明内容

为了满足实际应用中的需要，对电流大小进行精确的控制，本发明提供了一种LC振荡器，详见下文描述：

一种LC振荡器，所述LC振荡器包括：电流模正反馈控制模块、电流微调模块、LC谐振回路和幅值自动控制模块；

LC谐振回路第一输出端和电流模正反馈控制模块第一输入端相连，LC谐振回路第二输出端和电流模正反馈控制模块第三输入端相连；电流模正反馈控制模块第二输入端接偏置电流；所述电流模正反馈控制模块将反馈电压的变化转化为相应电流的变化，输出第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号和第四电流信号并作为所述电流微调模块的输入电流信号；所述电流微调模块对所述输入电流信号进行放大处理，输出第五电流信号和第六电流信号作为LC谐振回路输入电流信号；所述LC谐振回路输出电压正弦信号；所述幅值自动控制模块检测电压正弦信号的振幅值，通过两个阈值相近的电压比较器确定振幅值范围，当所述振幅值范围超出预设范围，所述幅值自动控制模块调节所述电流微调模块的电流增益，所述LC谐振回路输出在预设范围内电压正弦信号的振幅值。

所述电流模正反馈控制模块，包括：第一对称电路和第二对称电路，其中，

所述第一对称电路包括：M1～M20共20个MOS管，电源、第一偏置电流提供1.5uA的偏置电流，V0为2.5V的恒定直流偏置、V2为所述LC谐振回路的输出电压，用来产生所述LC谐振回路振荡所需的电流，M5源级接地，漏极上分别连接M13的漏极和M14的漏极，M13的源级上分别连接M10的漏极和M11的漏极，M10和M11的源级分别接电源；M14的源级上分别连接M17的漏极和M18的漏极，M17和M18的源级分别接电源；M8和M10采用二级管连接方式，M13的栅极由V0控制，M14的栅极接V2；

所述第二对称电路包括：M21～M40共20个MOS管，电源、第二偏置电流提供1.5uA的偏置电流，V0为2.5V的恒定直流偏置、V1为所述LC谐振回路的输出电压，用来产生所述LC谐振回路振荡所需的电流，M25源级接地，漏极上分别连接M32的漏极和M33的漏极，M32的源级上接M30的漏极和M31的漏极，M30和M31源级分别接电源；M33的源级上分别连接M37的漏极和M38的漏极，M37和M38的源级分别接电源；M38和M30采用二级管连接方式，M32的栅极由V0控制，M33的栅极接V1。

所述电流微调模块包括：第三对称电路和第四对称电路，其中，

所述第三对称电路包括：M1～M20共20个MOS管，M6、M15中流过的电流为常导通；M2、M3、M4、M5中的电流分别由开关n_fa、n_fb、n_sa、n_sb控制；M19、M18、M17、M16中的电流分别由开关fa、fb、sa、sb控制，M1和M20中的电流由所述第一电流信号和所述第二电流信号提供，所有支路的电流供给V1；