專利名稱：基于全解耦lc諧振回路的振蕩器拓撲及解耦方法
技術領域：
本發明一般地涉及信息處理，并且特別地涉及用于低相位噪聲及高振蕩振幅的應用的基于全解稱LC諧振回路(tank)的振蕩器拓撲(topology)。
背景技術：
振蕩器的相位噪聲是在許多無線的和有線的通信應用、雷達、傳感器、成像儀、數據轉換器等中的關鍵性能度量。任何鐘控系統的性能都會獲益于噪聲較低的振蕩器。降低振蕩器的相位噪聲的一種方式是增大振蕩的振幅。在給定的技術下，最大的振幅由有源器件(FET、BJT或其他類型的器件)的擊穿(breakdown)來確定。振蕩器的相位噪聲還能夠通過使用噪聲較低的器件或者擊穿較高的器件，通過降低溫度等來降低。 振蕩器噪聲的一般表不由Leeson公式給出如下
權利要求
1.一種基于諧振回路的振蕩器，包括一個或更多個有源器件；一個或更多個無源器件；以及使用所述一個或更多個無源器件中的至少一個來與所述有源器件解耦的諧振電路，其中在所述諧振電路與所述一個或更多個有源器件之間的耦合比被設定以使所述諧振電路的振蕩振幅的最大值僅基于所述一個或更多個無源器件的擊穿來限定。
2.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個有源器件僅受所述振蕩振幅的所述最大值的一部分的影響。
3.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述振蕩振幅的所述最大值基于所述一個或更多個無源器件中的至少一個的擊穿電壓和擊穿電流中的至少一個來確定。
4.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件包括無源解耦器件。
5.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個有源器件包括一個或更多個MOSFET或者一個或更多個雙極結晶體管。
6.根據權利要求5所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個MOSFET的漏極和柵極被獨立地偏置以控制所述諧振電路的所述振蕩振幅。
7.根據權利要求5所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個雙極結晶體管的集電極和基極被獨立地偏置以控制所述諧振電路的所述振蕩振幅。
8.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一和第二電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有漏極或集電極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第一電容器的另一側與所述第二電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一和第二有源器件解耦。
9.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三及第四電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有漏極或集電極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第三電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第四電容器的一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一和第二有源器件解耦。
10.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有漏極或集電極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接， 所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極及所述第四電容器的一側連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極及所述第三電容器的一側連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
11.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件至少具有漏極或集電極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接，所述第四電容器的一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第三電容器的一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第一電容器的另一側與所述第三電容器的另一側及所述諧振電路的一側連接，所述第二電容器的另一側與所述第四電容器的另一側及所述諧振電路的另一側連接以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
12.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有漏極或集電極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側、所述第三電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側、所述第四電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
13.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一和第二電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的P 溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有源極或發射極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第二有源器件的所述源極或發射極連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第一有源器件的所述源極或發射極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第一電容器的另一側與所述第二電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
14.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三及第四電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的P溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有源極或發射極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第三電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第四電容器的一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述源極或發射極連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述源極或發射極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一和第二有源器件解耦。
15.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的P溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有源極或發射極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接， 所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述源極或發射極及所述第四電容器的一側連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述源極或發射極及所述第三電容器的一側連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
16.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的P溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有源極或發射極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接， 所述第四電容器的一側與所述第一有源器件的所述源極或發射極連接，所述第三電容器的一側與所述第二有源器件的所述源極或發射極連接，所述第一電容器的另一側與所述第三電容器的另一側及所述諧振電路的一側連接，所述第二電容器的另一側與所述第四電容器的另一側及所述諧振電路的另一側連接以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解率禹。
17.根據權利要求1所述的基于諧振回路的振蕩器，其中所述一個或更多個無源器件至少包括第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器，所述一個或更多個有源器件是構成第一和第二有源器件的P溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都至少具有源極或發射極和柵極或基極，并且其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側、所述第三電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側、所述第四電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述源極或發射極連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述源極或發射極連接，以及所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
18.—種方法,包括提供具有一個或更多個有源器件、一個或更多個無源器件及諧振電路的基于諧振回路的振蕩器；以及使用所述一個或更多個無源器件中的至少一個來使所述諧振電路與所述有源器件解奉禹;并且其中設定在所述諧振電路與所述一個或更多個有源器件之間的耦合比以使所述諧振電路的振蕩振幅的最大值僅基于所述一個或更多個無源器件的擊穿來限定。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括使所述一個或更多個有源器件僅受所述振蕩振幅的所述最大值的一部分的影響。
20.根據權利要求18所述的方法，還包括基于所述一個或更多個無源器件中的至少一個的擊穿電壓和擊穿電流中的至少一個來確定所述振蕩振幅的所述最大值。
21.根據權利要求18所述的方法，其中所述一個或更多個有源器件包括一個或更多個 M0SFET，并且所述方法還包括獨立地偏置所述一個或更多個MOSFET的漏極和柵極以控制所述諧振電路的所述振蕩振幅。
22.根據權利要求18所述的方法，其中所述一個或更多個有源器件包括一個或更多個雙極結晶體管，并且所述方法還包括獨立地偏置所述一個或更多個雙極結晶體管的集電極和基極以控制所述諧振電路的所述振蕩振幅。
23.一種基于諧振回路的振蕩器，包括諧振電路；至少第一和第二電容器；以及第一和第二有源器件，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都是N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管并且至少具有漏極或集電極和柵極或基極，其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，并且所述諧振電路被連接于所述第一電容器的另一側與所述第二電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
24.一種基于諧振回路的振蕩器，包括諧振電路；至少第一、第二、第三及第四電容器；以及第一和第二有源器件，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都是N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管并且至少具有漏極或集電極和柵極或基極，其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第三電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第四電容器的一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極連接，并且所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。
25.一種基于諧振回路的振蕩器，包括諧振電路；至少第一、第二、第三、第四電容器及第五電容器；以及第一和第二有源器件，所述第一和第二有源器件中的每個有源器件都是N溝道金屬氧化物場效應晶體管或雙極結晶體管并且至少具有漏極或集電極和柵極或基極，其中所述第一有源器件的所述柵極或基極與所述第一電容器的一側及所述第五電容器的一側連接，所述第二有源器件的所述柵極或基極與所述第二電容器的一側及所述第五電容器的另一側連接，所述第一電容器的另一側與所述第二有源器件的所述漏極或集電極及所述第四電容器的一側連接，所述第二電容器的另一側與所述第一有源器件的所述漏極或集電極及所述第三電容器的一側連接，并且所述諧振電路被連接于所述第三電容器的另一側與所述第四電容器的另一側之間以使所述諧振電路與所述第一及第二有源器件解耦。全文摘要
本公開涉及基于全解耦LC諧振回路的振蕩器拓撲及解耦方法。提供一種基于諧振回路的振蕩器。該振蕩器包括一個或更多個有源器件、一個或更多個無源器件以及使用該一個或更多個無源器件中的至少一個來與有源器件解耦的諧振電路。在諧振電路與該一個或更多個有源器件之間的耦合比被設定以使得諧振電路的振蕩振幅的最大值僅基于該一個或更多個無源器件的擊穿來限定。
文檔編號H03B5/18GK103001584SQ201210186980
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月8日 優先權日2011年9月9日
發明者B·薩杜, J-O·普魯查特, S·K·雷諾德, A·V·里爾亞科夫, J·A·蒂爾諾 申請人:國際商業機器公司