[发明专利]一种频段可编程LC_DCO电路结构

说明书

技术领域

本发明主要涉及DCO电路结构，尤其指一种可编程LC_DCO电路结构。

背景技术

随着射频通信市场的迅速发展，高性能射频(RF)电路需求量的日益增加。在单片RF集成收发系统的设计中，面临最大的挑战之一就是高性能振荡器的设计，即相位噪声低，频率范围宽的振荡器。由于相对环形VCO，LC_VCO表现出较好的相位噪声性能而被广泛地应用在CMOS收发机或数据通信中，它主要由LC谐振回路和负阻电路构成。

一般对于宽带频LC_VCO的实现，其主要采用电容阵列、电感阵列和多个VCO并列的模式。在实际电路中电容阵列和多个VCO并列的模式应用比较多，这主要是由于电感在集成电路中难以实现，成本高，而且集成出来的电感性能不是很理想，主要是指品质因素比较小。但是，对于某一固定感值的谐振器而言，电容阵列能够实现的调谐范围有限，而多个VCO并列模式在工作状态切换时容易导致时序抖动，相互之间的串扰也可能导致噪声性能变差，同时该种结构实现面积较大，灵活性较差。

图2给出了传统多个VCO并列模式的宽频带电路，各个VCO的切换是通过一个MUX的输入数字信号a、b、c…n来实现，通过一个输出缓冲器将正弦波形转换成方波输出，当某个VCO没有工作时，其输出状态为高阻态，从而保证只有一个有效输出，且其他的VCO对工作状态不影响。但是由于该结构在正常工作时各个VCO之间存在相互耦合的作用，会引入相位噪声，同时由于电感面积较大，从而多个VCO并列结构实现面积较大。

针对传统宽频带电路结构存在的缺陷，设计人员提出了一种可频段编程的LC_DCO电路结构(图6所示)。该电路结构主要由交叉耦合无尾电流源的可编程负阻模块、可编程电感结构和开关电容阵列组成，其等效电路结构如图3所示。该电路结构能够实现电感和负阻的编程，结合固有电容形成谐振器产生多个基准频点。在每一种组合下，开关电容阵列进行频率调谐，产生多个频段的振荡信号，增加宽频率范围振荡器的设计灵活性，同时减小了实现面积。

综上所述，本发明的频段可编程LC_DCO设计灵活，具有频段可选择，调谐精度高，相位噪声低等特性，同时具有设计灵活性强，实现面积小等优势。

发明内容

本发明要解决的问题在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种频段可编程的LC_DCO电路结构。

为实现上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种频段可编程LC_DCO电路结构，其特征在于由交叉耦合无尾电流源互补的可编程负阻模块、可编程电感结构和开关电容阵列组成。

所述交叉耦合无尾电流源互补的可编程负阻电路结构，其特征在于所述的交叉耦合无尾电流源互补负阻电路包括两个P型晶体管MP1和MP2，两个N型晶体管MN1和MN2，晶体管MP1的栅极和晶体管MN1的栅极互连接到输出端OUTBAR，晶体管MP1的漏极和晶体管MN1的漏极互连接到输出端OUT，晶体管MP1的源极接电源，晶体管MN1的源极接地线，晶体管MP2的栅极和晶体管MN2的栅极互连接到输出端OUT，晶体管MP2的漏极和晶体管MN2的漏极互连接到输出端OUTBAR，晶体管MP2的源极接电源，晶体管MN2的源极接到地线。

作为本发明的进一步改进，所述的电流源包括左右两条支路上的电流源，左支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN5的漏极，晶体管MN5的栅极与漏极短接，源极接地，右支路的电流源一端接电源，一端接晶体管MN6的漏极，晶体管MN6的栅极与漏极短接，源极接地。

所述的可编程电流镜包括左右两个部分，其中左半部分的晶体管MN3_1，MN3_2….MN3_n的栅极接晶体管MN5的栅极，漏极分别通过开关sw_1、sw_2…..sw_n连接到输出端OUT，源极均接地，右边部分的晶体管MN4_1，MN4_2…..MN4_n的栅极接晶体管MN6的栅极，漏极分别通过开关sw_1、sw_2…..sw_n连接到输出端OUTBAR，源极均接地。

所述的可编程电流镜中的MN3_1、MN3_2…..MN4_n以及MN4_1、MN4_2…..MN4_n的尺寸相同，且与晶体管MN5和晶体管MN6尺寸相同。

所述的可编程电感结构中的L1、L2…..LN的一端均接到输出端OUT，另一端分别与对应的开关s_1、s_2…..s_n的一端相接，开关s_1、s_2…..s_n的另一端均接到输出端OUTBAR。

为了减小电感实现的面积，所述的可编程电感结构中的L1、L2…..LN采用键合线技术实现，其中键合线的长度、材料、间距和半径近似相同。