[发明专利]压控振荡器

说明书

本发明公开了一种压控振荡器，包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源，所述负阻电路连接所述LC谐振回路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。采用本发明基于单个变压器、单个电感构成的压控振荡器可以有效降低LC谐振回路的电感值、提高品质因数Q值、缩小电路版图面积。

技术领域

本发明涉及振荡器技术领域，特别涉及一种压控振荡器。

背景技术

现有技术中，压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO)是一种输出频率与输入控制电压之间存在对应关系的振荡电路，其输出频率是输入控制电压的函数。振荡器(Oscillator)是指在没有外部信号激励下，自身就能够将直流电能转换成周期性交流信号的电路。若振荡器的工作状态、振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，该振荡器就构成一个压控振荡器。压控振荡器的类型包括LC压控振荡器、RC压控振荡器、晶体压控振荡器。压控振荡器的主要技术要求包括频率稳定度好、控制灵敏度高、调频范围宽、频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。其中，晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽；而LC压控振荡器的性能居于二者之间。

当前主流的压控振荡器采用电感和电容谐振方式实现，即LC压控振荡器，电容包括固定电容和变容管(可变电容)；通过控制变容管的电压来改变电感和电容谐振频率，从而改变压控振荡器的输出频率。压控振荡器的主要性能指标为相位噪声(Phase Noise，简称PN)，而LC压控振荡器的相位噪声(PN)和功耗之间存在折衷关系，若增加压控振荡器的功耗，需要通过减小LC谐振回路的并联等效电阻即减小电感值来实现。

在现有技术中，减小LC压控振荡器电感值的一种常用方案是通过采用线圈数少、面积小的片上电感来减小电感值；当采用该种简单方式减小电感值时，相位噪声(PN)可以降低3dB，同时LC压控振荡器的功耗增加一倍。减小LC压控振荡器电感值的另一种常用方案是利用两个1∶n的变压器来减小电感值，如图1所示。将基于两个背对背连接的比值为1∶n的片上变压器T₁、T₂应用到片上LC压控振荡器中可以将LC压控振荡器的电感值L_p减小至L_p/(1+n²)，如图2所示。

然而，发明人经研究发现，现有技术中的第一种方案采用线圈数少、面积小的片上电感来减小电感值虽然简单明了，但是当电感值减小至一定程度后，LC谐振回路的连接电阻会成为主导的寄生电阻，该寄生电阻降低了LC压控振荡器的相位噪声(PN)；在第二种方案中，如图2所示，增加两个1∶n的变压器可以有效地减小电感值，但增加两个变压器又会大大增加LC压控振荡器的电路板面积，并且由于其需要两个同样的变压器，导致电路设计的灵活性变差，同时变压器的品质因数Q值较低，增加了LC压控振荡器的相位噪声(PN)。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的技术问题，特提出了一种压控振荡器。

所述压控振荡器包括负阻电路、LC谐振回路；所述负阻电路连接电流源；所述LC谐振回路连接所述负阻电路；所述LC谐振回路包括第一电容、变压器、电感、第二电容；所述第一电容与所述变压器的初级线圈之间并联连接；所述变压器的次级线圈、所述电感、所述第二电容之间相互并联连接；所述第一电容为变容管。

在一种实施例中，所述LC谐振回路包括变压器电感网络，所述变压器电感网络包括所述变压器、所述电感；所述变压器为片上变压器，所述电感为片上电感；所述变压器电感网络的左侧为变压器的初级线圈输入端口；所述变压器电感网络的右侧为所述变压器的次级线圈输出端口、所述电感的输入端口以及所述变压器的初级线圈中心抽头端口。