[发明专利]噪声容限压控振荡器

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求享有2005年5月24日提交的题为“时钟数据恢复结构”  的美国临时专利申请No.60/684195的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明主要涉及一种压控振荡器，尤其是，涉及一种包括变容二极管元件的压控振荡器。

背景技术

现在许多电路都使用压控振荡器(VCO)来产生可靠的周期信号，例如，锁相环(PLL)典型地包含一个VCO来进行占空系数校正，相位/延迟补偿和/或倍频。尽管VCO以不同的结构出现(例如，有环形振荡器，晶体振荡器或LC(电感电容)储能电路)，但VCO主要是接收一个电压调谐信号表示一个有用的周期输出信号。施加的电压信号可以被改变以调整或调谐输出信号频率。例如，使用这样的电压信号，锁相环可以调整VCO直到VCO输出有用波形。如果操作需要，波形需要调整或校正，锁相环可以通过调整电压信号幅度来调谐VCO。

遗憾的是，由于VCO靠近其他电路，经常共享同一基板和偏压，VCO容易受到噪声的影响(例如：共模电压偏移)。而且，环境因素，如温度和电磁辐射也可能产生噪声。这样的噪声降低了VCO的性能，增加了运作费用。例如，VCO内的共模电压噪声可能增加VCO包含的电路元件的电容。当VCO接收调谐信号时，增加的电容可能增加VCO产生正确波形需要的时间。这样时间上的滞后同样降低使用VCO的电路和器件的性能。因此，有必要提供一种受到噪声影响时不影响性能的VCO。

发明内容

本发明提出一种噪声容限VCO的操作设备和方法。在一个示例中，一个VCO包括具有两个输入节点和两个输出节点的变容二极管元件，变容二极管元件的输出节点提供一个有效电容，并与电感元件互相耦合。变容二极管元件可以包含四个变容二极管，用来接收输入信号。

电感元件和变容二极管元件一起作为一个差分储能电路(也可以看作两个储能电路)，产生一个VCO所需的LC常量。偏置电路给变容二极管元件的输出节点提供一个偏压信号，以适当地偏置变容二极管元件。例如，偏置电路可以是能带隙基准电路。

为了调谐VCO，变容二极管元件的输入节点互相连接以接收偏压依赖性控制信号，该控制信号是调谐信号和偏压信号的合成信号。在优选实施方式中，偏压依赖性信号的共模或平均基本上等于偏压信号。偏压依赖性控制信号调整变容二极管元件的电容值。因此，LC常量可以改变，产生所需频率的周期输出信号。有利的是，由于偏压依赖性控制信号是调谐信号和偏压信号的合成信号，任何噪声，包括共模电压偏移都降低了。

在一个示例中，偏压依赖性控制信号可以由调谐电路产生。调谐电路可以包含一个差分放大器，调谐信号和偏压依赖性控制信号也同样可以是差分信号。例如，差分放大器可以进一步降低调谐信号可能产生的共模电压。为了提高调谐效率或速度，调谐电路的差分放大器可以通过一个低阻抗驱动器如射极跟随器电路与变容二极管元件连结。

在一个附加示例中，VCO可以包含一对电阻元件，一对电容元件和一个负阻分量，这些都与变容二极管元件的输出节点互相耦合。电阻元件可以用来分配偏压信号到变容二极管元件的输出节点。例如，偏压信号可以施加给电阻元件互相连接的公共节点。另外，偏置电路可以通过低阻抗驱动器如射极跟随器电路与公共节点连结。

另一方面，电容元件可以提高变容二极管元件对负阻分量的耦合。通常，负组分量给VCO提供能量，以维持输出波形。在一个示例中，负阻可以包含一个差分对，提供变容二极管元件输出节点的负跨导。

在另一个示例中，介绍了操作VCO的方法。在示例性方法中，VCO接收一个调谐信号和一个偏压信号。VCO合成调谐信号和偏压信号组成偏压依赖性控制信号并提供给可变电容的控制节点。例如，可变电容可以位于振荡电路内。VCO也利用偏压信号对可变电容的两个输出节点进行偏置。由于偏压依赖性控制信号包含一个偏压信号分量，VCO对噪声有增加的容限。例如，当偏压信号被共模电压噪声影响时，偏压依赖性控制信号也同样被影响。从而可以防止可变电容的容值形成尖峰或增加。

在另一个示例中，调谐信号和偏压依赖性控制信号可以是差分信号，此外，偏压依赖性控制信号可以看作是围绕着偏压信号的调谐信号。

通过阅读下面的详细说明，适当的参考附图，对于本领域的普通技术人员来说这些以及其它方面的优势将很明显。而且，应理解本发明内容只是一个示例，其目的不在于限制权利要求的发明范围。

附图说明