[发明专利]射级跟随器及采用该射级跟随器的压控振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业集成电路领域，尤其涉及一种射极跟随器及采用该射级跟随器的压控振荡器。

背景技术

压控振荡器(VCO)是射频模拟集成电路中非常重要的一个功能模块，用于提供稳定的本地载波信号，对应用系统的性能有很大的影响，实现具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的压控振荡器一直是研究的重点和热点。

在设计压控振荡器时，确定电路拓扑结构、选择器件工艺类型都是比较关键的步骤。器件工艺类型对其性能影响也较大，例如晶体管的低频噪声对其相位噪声有影响，这些低频噪声包括闪烁噪声、热噪声等。

在设计压控振荡器时，为了便于完成芯片测试，需要给压控振荡器添加输出级。输出级将压控振荡器的信号功率传输给测试设备，并起到缓冲隔离的作用。为了简化输出级的设计，并有效的进行芯片测试，压控振荡器的输出级可采用射极跟随器。图1为现有技术射极跟随器的电路图。如图1所示，Q₁、Q₂、Q₃组成电流镜，把电流源的电流I_ref镜像到Q₃，Q₂的作用是减少电流镜的误差。当晶体管Q₃、Q₄工作于正向工作区时，

V_o＝V_i-V_BE

如果晶体管Q₄的基极-发射级电压V_BE保持常数，输出电压将随输入电压的变化而变化，输入电压与输出电压之间保持一个固定电平的位移。但是，由于晶体管的Early效应，射极跟随器给电路引入了较大的非线性。

对于压控振荡器的电路拓扑结构，通常选用交叉耦合差分负阻结构。图2为现有技术带有射极跟随器的交叉耦合差分振荡器的电路图。对于图2所示的交叉耦合差分振荡器，振荡器的振荡频率主要取决于谐振回路。晶体管Q₁、Q₂组成交叉耦合差分对，提供负阻，补偿谐振回路损耗的能量。V_B通过大电阻为晶体管Q₁、Q₂的基极提供偏置电压。晶体管Q₃和Q₄、Q₅和Q₆组成射极跟随器，构成压控振荡器的输出级。V_bias通过晶体管Q₃、Q₅为Q₄、Q₆提供工作电流。

振荡器的一个重要性能参数是相位噪声，为了优化相位噪声性能，通常会增大振荡器输出波形的振幅，即增加A点电压V_A和B点电压V_B的振幅有利于提供相位噪声性能。采用射极跟随器作为振荡器的输出器，增大振荡器输出波形的振幅容易产生如下问题：

(1)当A点电压V_A和B点电压V_B的振幅较大时，晶体管Q₄、Q₆有可能进入截止区，导致射极跟随器的输出V_o1、V_o2产生截止失真，给电路引入很高的非线性，恶化振荡器的相位噪声性能。

(2)当A点电压V_A和B点电压V_B变化时，射极跟随器的输出V_o1、V_o2会随之变化，即晶体管Q₃、Q₅的集电极电压发生变化，由于Early效应的影响，导致晶体管Q₃、Q₅的集电极电流发生变化。如果A点电压V_A和B点电压V_B的振幅较大，则射极跟随器的输出V_o1、V_o2的振幅也较大，进而使得晶体管Q₃、Q₅的集电极电流的变化也较大，这会给射极跟随器引入很高的非线性，使射极跟随器产生谐波失真，恶化振荡器的相位噪声性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种射极跟随器及采用该射级跟随器的压控振荡器，以降低射极跟随器输出电压的非线性，提高了压控振荡器的相位噪声性能。

(二)技术方案