基于电流复用的低功耗正交LC压控振荡器

摘要

本发明公开了一种基于电流复用的低功耗正交LC压控振荡器。主要解决现有LC压控振荡器功耗大，调谐线性度差的缺点。它包括：上、下回路和电流镜，该上回路中的PMOS谐振回路包括差分固定电容阵列Ca1、可变电容阵列Ca2、开关电容阵列Ca3和电感La；该下回路中的NMOS谐振回路包括差分固定电容阵列Cb1、可变电容阵列Cb2、开关电容阵列Cb3和电感Lb；两个电感La和Lb均采用中间带抽头的对称电感，且中间抽头相连，实现电流复用；电流镜在提供基本电流的基础上，增加两路接入电路的偏置电流，以减小功耗；两个可变电容阵列Ca2和Cb2采用偏置电压不同的两个可变电容并联的阵列结构，以提高LC压控振荡器的调谐线性度。本发明可用于射频前端接收机系统频率综合器中。

主权项

一种基于电流复用的低功耗正交LC压控振荡器，包括：上回路A、下回路B、电流镜、低通滤波器和尾电流管，该上回路A由PMOS谐振回路、PMOS负阻差分对管P1a、P1b和PMOS正交管P2a、P2b组成，该PMOS谐振回路由差分固定电容Ca1、可变电容阵列Ca2、开关电容阵列Ca3和对称电感La四部分并联连接组成；该下回路B由NMOS谐振回路、NMOS负阻差分对管N1a、N1b和NMOS正交管N2a、N2b组成，该NMOS谐振回路由差分固定电容Cb1、可变电容阵列Cb2、开关电容阵列Cb3和对称电感Lb四部分并联连接组成；且上回路A和下回路B通过PMOS正交管P2a、P2b和NMOS正交管N2a、N2b耦合，其特征在于：NMOS和PMOS谐振回路里的电感均采用TSMC 0.18um RF CMOS工艺提供的中间带抽头的对称电感，该电感La的中间抽头与电感Lb的中间抽头相连，使上回路A的PMOS谐振回路中的电流通过中间抽头流入下回路B的NMOS谐振回路，以实现电流复用，降低功耗；所述的电流镜包括一个基本电流镜和两路镜像管，该基本电流镜由第一NMOS管N1和第二NMOS管N2连接构成；该两路镜像管包括并联连接的第三NMOS管N3、第四NMOS管N4，且由第三NMOS管N3和第四NMOS管N4构成的两路NMOS管与基本电流镜中的第二NMOS管N2并联连接，输出两路大小不同的偏置电流；所述的上回路中可变电容阵列Ca2采用加不同偏置电压的两个可变电容Cv1和Cv2并联的阵列结构，通过调整Cv1和Cv2所加偏压，得到阵列结构Ca2的理想电容‑电压特性，以提高LC压控振荡器的调谐线性度；所述的下回路中可变电容阵列Cb2采用加不同偏置电压的两个可变电容Cv3和Cv4并联的阵列结构，通过调整Cv3和Cv4所加偏压，得到阵列结构Cb2的理想电容‑电压特性，以提高LC压控振荡器的调谐线性度；所述的开关电容阵列Cb3，包括两个电阻R3和Rb3、两级反相器连接的NMOS管Ns2和分别串联在左右两端的两个固定电容C4和Cb4，外部数字信号经过两级反相器，控制用作开关管的NMOS管Ns2的开启或关断，从而控制固定电容C4和Cb4是否接入电路，在较宽范围内进行频率调整，扩大LC压控振荡器的频率覆盖范围。