[发明专利]可集成化MEMS振荡器电路

说明书

本发明公开了一种可集成化MEMS振荡器电路，包括：集成的多级信号放大模块，用于对输入信号进行各级放大，该多级信号放大模块的最后一级信号放大模块用于信号的输出，输出信号连接至高频器件的输入端，输入信号连接至高频器件的输出端；其中，第一级信号放大模块中的跨阻放大器采用较低带宽来获得较大增益，其滞后的相移量通过后面设置的有源移相器提供超前相位来补偿，同时有源移相器还能提供额外增益；通过在多级信号放大模块的各级信号放大模块之间、模块内部之间、以及模块与测试缓冲器(测试电路)之间采用多个电源以及多个地的架构，并且通过隔直电容进行级联，具有高稳定性、高增益、低功耗、较好的安全性、以及简单实用的优点。

技术领域

本公开属于高频驱动电路和特殊用途集成电路(ASIC)技术领域，涉及一种可集成化MEMS振荡器电路。

背景技术

当下，5G通信的射频收发机正朝着微波和单片集成的方向发展，急切需要能提供多个较高频率的可单片集成的频率参考源。

采用硅基MEMS技术的圆盘谐振器有望实现这一点，因为可通过设计不同的圆盘半径，实现在一个硅片上制作多个不同谐振的谐振器阵列。通过优化MEMS工艺，谐振器阵列可与驱动电路单片集成。硅基MEMS圆盘谐振器不仅品质因数大(Q＞10000)，而且能输出V/U波段的高频频率，非常适合应用于5G通信收发机。MEMS圆盘谐振器采用电容换能机制，插入损耗大，器件输出电流微弱，一般为nA～μA量级，这就需要高增益低噪声的宽带驱动电路。该电路提取微弱的电流信号，转换成电压信号，然后放大到合适值，用以激励谐振器件，从而实现稳定的振荡。

现有的驱动电路中，板级电路(例如PCB板上电路)的架构实现方式中，驱动电路含有L-C转换等匹配电路，该电路很难集成，因为片上电感和片上电容很占芯片面积，且不易调控，不满足低成本、高度集成化、小型化的要求。

在现有的可集成化驱动电路中，通常采用同一电源供电，同一个接地点，电路放大后的电压极易通过电源线和地线等路径耦合到输入端，容易造成电路不稳定性，同时电路增益还不够高，无法驱动高频谐振器。因此，目前尚未提出一种能够同时实现具有高度集成化和高度稳定性的高增益宽带高频振荡电路，另外，架构设计中还需要考虑到功耗、噪声、以及安全性等因素。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种可集成化MEMS振荡器电路，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种可集成化MEMS振荡器电路，包括：集成的多级信号放大模块，用于对输入信号进行各级放大，该多级信号放大模块的最后一级信号放大模块用于信号的输出，输出信号连接至高频器件的输入端，输入信号连接至高频器件的输出端；其中，各级信号放大模块采用不同的电源进行供电，且各级信号放大模块具有各自独立的地，在各级信号放大模块之间设置有隔直电容，通过该隔直电容实现各级信号放大模块的级联。

在本公开的一些实施例中，该高频器件为MEMS谐振器或者高频传感器件，多级信号放大模块的输出信号连接至MEMS谐振器或者高频传感器件的输入端，实现对MEMS谐振器或者高频传感器件的驱动。

在本公开的一些实施例中，多级信号放大模块包括：第一级信号放大模块和第二级信号放大模块，第一级信号放大模块用于将输入信号进行放大以及输出，第二级信号放大模块用于将第一级信号放大模块的输出信号进行进一步放大以及输出；其中，第一级信号放大模块采用第一电源进行供电，第二级信号放大模块采用第二电源进行供电，第二电源由第一电源的一个分支经过低压差调节器转换得到，该第二电源设置为不超过高频器件能承受的电压幅值。

在本公开的一些实施例中，第一级信号放大模块包括如下放大器中的一种或几种：跨阻放大器、电压放大器、电荷放大器、以及电容放大器；和/或，第二级信号放大模块包括电压放大器。