[发明专利]一种正交输出压控振荡器及设计方法和振荡器芯片

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种正交输出压控振荡器及设计方法和振荡器芯片。

背景技术

正交输出压控振荡器电路在无线通信系统和光纤通信系统中得到了广泛的应用。在无线通信系统中，用来产生本振信号的正交输出，实现正交混频、调制与解调的功能；在光纤通信系统中，作为时钟恢复电路中的振荡器，产生多相位的时钟输出，对接收端的数据进行低速的采样与鉴别，由此降低电路的工作频率，减小电路设计难度。同时正交输出压控振荡器还要求具有足够大的信号摆幅，低的功耗和较好的相位噪声性能等特点。

发明内容

本发明目的是对于多相位输出的压控振荡器电路有两种类型的结构，分为环形振荡器和LC谐振选频振荡器两种，环形振荡器具有宽的频率范围但是相位噪声性能比较差，LC谐振选频振荡器选频范围比较窄，但是具有较好的相位噪声性能，同时能够获得相对较高的工作频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种正交输出压控振荡器及设计方法，所述方法是由两级LC谐振单元构成，其中每级LC单元包括两对反相器和两对负阻单元，反相器用来增大输出摆幅，构成了负跨导单元，使振荡器容易起振，在谐振状态下，两个LC谐振单元提供90°的相位差，从而实现了正交输出。本正交输出压控振荡器电路相对于其它的多相位振荡器电路，只采用了两个电感和4个可变电容，减小了面积，降低了电路成本。电路具有结构简单，低功耗和大输出摆幅的特点。

所述正交输出压控振荡器的连接方法是：

M1、M5、M6、M3、M9、M13、M14和M11的源端连接到电源VDD；M1的栅端连接M2、M13、M15的栅端和M11、M12、M14、M16的漏端，为0相位点；M1的漏端连接M5、M2、M7的漏端和M6、M8、M9、M10的栅端，为270相位点；M5的栅端连接M6、M3、M8、M14的漏端和M7、M11、M12的栅端，为90相位点；M3的栅端连接M4、M14、M16的栅端和M9、M13、M10、M15的漏端，为180相位点；

L1、C1和C2三器件并联，一端接M1、M5的漏端和M6的栅端，为270相位点；一端接M6、M3的漏端和M5的栅端，为90相位点；

L2、C3和C4三器件并联，一端接M9、M13的漏端和M14的栅端，为180相位点；一端接M14、M11的漏端和M13的栅端，为0相位点；

M2、M7、M8、M4、M10、M15、M16和M12的源端连接到地。

本发明还提供一种正交输出压控振荡器芯片，其结构包括：

采用两级LC谐振单元实现正交输出，每级LC谐振单元由两个反相器对和两个负跨导单元构成；每级LC选频网络由一个电感和两个可变电容构成；

M1、M5、M6、M3、M9、M13、M14和M11的源端连接到电源VDD；M1的栅端连接M2、M13、M15的栅端和M11、M12、M14、M16的漏端，为0相位点；M1的漏端连接M5、M2、M7的漏端和M6、M8、M9、M10的栅端，为270相位点；M5的栅端连接M6、M3、M8、M14的漏端和M7、M11、M12的栅端，为90相位点；M3的栅端连接M4、M14、M16的栅端和M9、M13、M10、M15的漏端，为180相位点；

L1、C1和C2三器件并联，一端接M1、M5的漏端和M6的栅端，为270相位点；一端接M6、M3的漏端和M5的栅端，为90相位点；

L2、C3和C4三器件并联，一端接M9、M13的漏端和M14的栅端，为180相位点；一端接M14、M11的漏端和M13的栅端，为0相位点；

M2、M7、M8、M4、M10、M15、M16和M12的源端连接到地。

除了采用上述正交输出压控振荡器及设计方法外，本发明还采用MOSFET、MESFET工艺来实现。

有益效果：

A)本发明的LC谐振单元中采用了P型晶体管和N型晶体管构成的反相器结构，可以将输出信号的摆幅增大到电源电压VDD值。

B）LC谐振单元中分别采用P型晶体管和N型晶体管构成的负跨导单元，使得该振荡器电路容易起振。

C）通过两级环形耦合结构，使得该振荡器获得了四路正交信号输出，简化了电路结构，降低了功耗。

D）每级LC谐振单元中只采用了一个电感，正交输出振荡器电路只有两个电感，减小了面积，降低了成本。