[发明专利]基于改进体偏置技术的差分colpitts FBAR振荡器电路及方法

权利要求书

1.一种基于改进体偏置技术的差分Colpitts FBAR振荡器电路，其特征在于，包括依次连接的电源电压端口、改进体偏置的核心振荡电路单元和差分输出端口；所述电源电压端口用于提供电源电压；所述改进体偏置的核心振荡电路单元，提供负阻用于补偿谐振回路的能量损耗维持振荡；所述差分输出端口用于输出正弦信号；

所述输出正弦信号包括输出两个频率为1.93GHz且相位差为180°的正弦信号；

所述改进体偏置的核心振荡电路单元采用改进的C类振荡器拓扑结构，并引入一个额外的RC滤波网络，通过偏置电压端口为NMOS对的栅极提供一个直流偏置电压；

所述改进体偏置的核心振荡电路单元具体包括MOS管NM₁、NM₂、NM₃、NM₄，反馈电容C₁、C₂、C₃、C₄，FBAR谐振器以及电阻R₁、R₂、R₃、R₄；所述电阻R₃的正端、电阻R₄的正端、NM₁的漏极、NM₂的漏极均与电源电压VDD连接；所述NM₁、NM₄的栅极、反馈电容C₁的正端、R₄的负端均与FBAR谐振器的一端连接；所述NM₂、NM₃的栅极、反馈电容C₂的正端和R₃的负端均与FBAR谐振器的另一端连接；所述反馈电容C₁负端和反馈电容C₃的正端连接；所述反馈电容C₂负端和反馈电容C₄的正端连接；所述反馈电容C₃的负端、反馈电容C₄的负端、NM₃的源极、NM₄的源极均连接至GND；所述NM₁、NM₂的源极分别与NM₃、NM₄的漏极连接；所述NM₁、NM₃的衬底端分别与R₁的两端连接，且R₁的正端还与NM₁的漏端连接；所述NM₂、NM₄的衬底端分别于R₂的两端连接，且R₂的正端还与NM₂的漏端连接；所述电源电压端口包括电源端口、偏置电压端口，用于提供0.5V的电源电压，振荡器频率为1.93GHz。

2.一种基于改进体偏置技术的差分Colpitts FBAR振荡器电路的控制方法，其特征在于采用了上述权利要求1所述的基于改进体偏置技术的差分Colpitts FBAR振荡器电路，包括以下步骤：

为了提供第一晶体管NM₂、第二晶体管NM₄的体源端PN结电压，在它们的体端之间使用电阻R₂连接，形成一个正向偏置分压回路；通过选择R₂的阻值大小产生工作在截止区的PN结压降；

PN结形成了回路中的分压二极管，由于PN结两端电压小于开启电压因而只工作在截止区，PN结IV特征方程如下式所示：

上式中η为理想系数，V_T为热电压，I_S为反偏漏电流，V_PN为PN结电压；

在截止区域(0V_PNV_cut-in)时，由于通过PN结的电流非常小，从而形成了超低功耗的自偏置回路；

从自偏置回路的电压方程出发，得到：

上式中η为理想系数，V_T为热电压，V_BS4为NM₄管的体源端电压，I₂为流过超低功率自偏置回路的电流，I_S4表示NM₄管体源PN结的反相偏置漏电流；

上式中V_DB2为NM₂管的漏体端电压，V_BS4为NM4管的体源端电压。