[发明专利]一种低相位噪声LC-VCO

说明书

技术领域

本发明涉及电感电容压控振荡器技术领域，更具体涉及一种低相位噪声LC-VCO。

背景技术

电感电容压控振荡器作为高频信号产生模块，通常为其它电路提供一定频率的低抖动时钟。随着通信速率的不断提高，对LC-VCO的频率要求也越来越高，而且，在高频下对振荡器的相位噪声要求也越来越严格。

LC-VCO的振荡核心是并联的电容电感，而由于电感和电容都有损耗，因此在振荡过程中需要外界不断提供振荡所需的能量。通常情况下，利用交叉耦合的MOS管形成负阻，就可以为LC Tank提供能量。传统的电路结构如图1所示，交叉耦合的负阻在导通时，MOS管会有噪声叠加在导通电流上，并将噪声电流传递到LC Tank中，从而影响振荡波形的频谱纯度。由于交叉耦合负阻中的两个MOS管是交替导通的，它们导通电流波形也呈现一定周期的变化，而噪声是在电流不为0时引入的。另外，尾电流源在工作时也会由于陷阱的产生给LC Tank引入噪声。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在不改变电源电压情况下降低LC-VCO的相位噪声。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低相位噪声LC-VCO，所述一种低相位噪声LC-VCO包括PMOS管Mp1、Mp2、Mp3、Mp4；NMOS管Mn1、Mn2；固定电容C1、C2、Cc1、Cc2；可变电容Cvar1、Cvar2；两端电感ind；电阻R1、R2；

所述可变电容Cvar1、Cvar2的阳极均连接电容调节电压Vtune，所述固定电容C1连接在所述Cvar1的阴极与输出节点VCOP之间；所述固定电容C2连接在所述Cvar2的阴极与输出节点VCON之间；所述两端电容ind连接在所述VCOP和VCON之间；所述两端电容ind、可变电容Cvar1、Cvar2、固定电容C1、C2构成基本LC Tank；

所述Mp1和所述Mp2交叉耦合形成负阻，所述Mp1的栅极连接所述Mp2的漏极，所述Mp1的漏极连接所述MP2的栅极；所述Mp1的源极和所述Mp2的源极均与所述Mp3的漏极、所述Mp4的漏极连接；所述Mp1的漏极连接所述输出节点VCOP；所述Mp2的漏极连接所述输出节点VCON；所述Mp1、Mp2的衬底均接地；

所述Mn1与所述Mn2交叉耦合形成负阻，所述Mn1的栅极连接所述Mn2的漏极；所述Mn1的漏极连接所述Mn2的栅极；所述Mn1的漏极连接所述VCOP；所述Mn2的漏极连接所述VCON；所述Mn1源极、Mn1的衬底、Mn2的源极、Mn2的衬底均接地；

所述Cc1连接在所述VCOP和所述Mp3的栅极之间，所述Cc2连接在所述VCON和所述Mp4之间；

所述Mp3的源极、Mp4的源极、Mp3的衬底、Mp4的衬底均与电源Vdd相连；所述Mp3的栅极连接所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接尾电流源偏置电压Vbias，所述电阻R2的一端连接所述Mp4的栅极，所述电阻R2的另一端连接所述尾电流源偏置电压Vbias。

优选地，所述固定电容C1和C2的电容大小相等。

优选地，所述可变电容Cvar1、Cvar2的尺寸相同。

(三)有益效果

本发明提供了一种低相位噪声LC-VCO，本发明采用尾电流源动态切换技术，减小了交叉耦合负阻MOS管的电流波形占空比，而且减少了尾电流源MOS管陷阱的产生，从而降低LC-VCO的相位噪声；另外，本发明将交叉耦合负阻PMOS的衬底接到地，从而降低了交叉耦合PMOS的阈值电压，使得负阻提供的电流增大，LC-VCO的相位噪声降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统LC-VCO的电路图；

图2为本发明的一个较佳实施例的一种低相位噪声LC-VCO的电路图；

图3a为传统LC-VCO在振荡频率为5GHz时的相位噪声仿真结果示意图；

图3b为只采用本发明提出的尾电流源动态切换技术的电路在振荡频率为5GHz时的相位噪声仿真结果示意图；

图3c为本发明的一种低相位噪声LC-VCO在在振荡频率为5GHz时的相位噪声仿真结果示意图。

具体实施方式