[发明专利]一种具有自适应电压偏置的宽带低功耗的振荡器装置

说明书

本发明公开一种具有自适应电压偏置的宽带低功耗的振荡器装置，包含:振荡器；自适应偏置电路，用于输出偏置电压至振荡器；自适应偏置电路设有：信号检测电路模块，用于检测振荡器的输出信号得到检测结果；信号做差电路模块，接收检测结果并进行做差产生一增强的信号；控制电压自调整模块，根据信号做差电路模块发送的增强的信号，对应地产生一控制信号控制自适应偏置电路输出电压的大小，以输出适配的偏置电压给振荡器。本发明可以根据检测到的振荡器的输出信号判定振荡器是否正常振荡自己调整产生一个合适的偏置电压，可以在保证正常起振和振荡的情况下在不同的Corner和不同的频率下实现较优的功耗，实现了宽带和低功耗很好的折中。

技术领域

本发明属于模拟射频集成电路领域，特别涉及一种具有自适应电压偏置的宽带低功耗的振荡器装置。

背景技术

振荡器是集成电路中基本的模块之一，广泛的应用在模拟射频集成电路中，为电路提供所需要的具有周期性的时钟信号使得系统正常工作，比如频率综合器、时钟产生电路、时钟数据恢复电路等等。另外，振荡器工作在高频的情况下的功耗较高低频时起振所需的功耗也会相应增加，所以振荡器的噪声和jitter以及功耗直接影响着整个电路性能的好坏，具体的电路性能指标根据应用的场景不同对振荡器的要求也不一样。但是主要集中在低相位噪声、低jitter(低抖动)和低功耗这三个方面。

近年来，随着无线通信技术的发展，不断地影响着人们的生活方式，不同的网络下终端设备工作的频率是不一样的，这样就要求在不同的应用场景下接收机的工作频率也是不一样的，在这种需求下多模收发机得到广泛的应用，从而就要求振荡器覆盖不同的频带要求振荡器要有较宽的调谐范围，并且功耗不能太大，但是功耗和宽调谐范围，在振荡器的设计中本身就是一对矛盾，要想覆盖整个宽的调谐范围必定导致功耗的增加。随着技术的发展目前常见的振荡器已经有class_B、class_C、class_D、class_F等结构，在功耗、宽带和相位噪声方面各有特点，但是实现宽频带的情况下低功耗的较少，主要的难点在于不同的频带下谐振腔的电容和电感值不一样，这样影响了整个电路的Q值，这样就影响了谐振腔电阻从而影响起振条件这样就影响了交叉耦合管的跨导进一步影响电路的功耗。

如图1所示为常用的降低功耗的结构是传统的class C型的VCO(电压控制振荡器，简称压控振荡器)，它是在class B基础上在交叉耦合的管子栅极增加了偏置电压得来的，由于class_B型的振荡器功耗并不能调整，在某一频率下实现的低功耗但是在其他频率下往往不能起振或者功耗很大，这样class_C型振荡器可以通过调整电路偏置实现低功耗，这样振荡器在起振后，通过降低偏置电压来降低功耗，但是这种最后的偏置电压通常是固定的或者是人为可调的，问题在于只能实现手动调整，常见方式的是通过使能信号来调整，开始给一个较大的偏置电压使得交叉耦合管子的栅极电压较大产生加大的跨导gm从而满足起振要求：

从而让VCO起振，然后将偏置电压降低到某一个值该值相对于启动电压较小，只是为了提供维持电路正常振荡所需的能量来降低功耗，但是这种电路的最终电压常常是固定的，所以只能确保起振的实现，至于最后降到某个电压值能否维持所有Corner振荡无法保证，原因是在工艺生产的过程中 PVT的变化使得功耗和宽带之间的trade off(权衡)较难，能够维持振荡器正常振荡的偏置电压也是不一样的，这样通过设定最后的稳定值可能会导致不能正常振荡。这样在不同的Corner下生产出来的片子功耗就不一样且存在较大偏差，有的功耗大有的就不能起振，这样有的就不能用或者人为的检测每一片芯片给予适当的电压显然这种解决方法是不可行的。