談述一種運用于無線通訊行業新型振蕩器(1)
現代無線通訊技術的蓬勃發展 使射頻收發機的設計在性能 成本以及功耗上的要求越來越高 尤其是隨著 CMOS 工藝的特征尺寸進入到深亞微米和超深亞微米階段 傳統的壓控振蕩器已無法滿足射頻收發機的高性能要求 而近年來 數字射頻的思路已越來越多的應用于無線通訊領域 它利用了深亞微米 CMOS 工藝下數字電路相比于模擬電路存在較快的晶體管翻轉速度 更精細的晶體管尺寸控制以及更高的電路集成度等獨特優勢 采用數字方法來實現傳統射頻電路的功能 本文將詳細介紹應用于無線收發系統的精工振蕩器的設計方法以及其性能上的優點1 全精工振蕩器的概念所謂精工振蕩器其實就是一個從數字到頻率的轉換器 Digital-To-Frequency Conversion DFC [1]即通過輸入一組數字頻率控制字 FCW 來控制和改變振蕩器的輸出信號頻率 用數學公式表示即為f0=f(FCW) (1)因為LC諧振回路本身具有帶通濾波的特性 因而技術上遍及選用精工LC振動器 在DCO中咱們選用精工MOS變容管陣列來進行頻率的調理 且DCO中的MOS變容管工作在電容-電壓曲線上十分平整的兩個區域 分別是強反型高電容區和耗盡型低電容區 在這兩個區域內 電容管的電容值隨操控電壓的改變不明顯 因而 對于疊加在操控電壓上的各種電路噪聲也不敏感DCO輸出信號中的相位噪聲比較低[2]在LC諧振回路中 振動信號的頻率由下式決議在 DCO 中 我們將總電容分成了 N 份獨立的精工變容管 而總電感保持不變 式 2 變成我們可以得到 DCO 的電路結構圖如圖 1 所示 圖中的 負阻電路是負責補充維持 LC 回路振蕩所需的能量 通常由連接成正反饋形式的有源放大器實現2 精工變容管DCO 中的精工變容管一般由兩個連接成差分形式的相同尺寸的PMOS 或 NMOS 管組成 如圖 2 所示 由于 PMOS 處于單獨的 N 阱中受襯底噪聲的影響較小 因此工藝上一般采用 PMOS 變容管 根據數字控制字 dk 的值在差分變容管的源極 漏極和襯底上產生相應的控制電壓 Vhign 或者 Vlow 使變容管工作在高電容區或低電容區 圖中的緩沖器除了用于建立使 MOS 變容管工作在高 低電容區所需的控制電壓外 還起到隔離來自數字電路的耦合噪聲的作用實際應用過程中 工作在耗盡型低電容區的變容管很容易進入累積區 而累積區的電容值會升高 為了防止這一現象的發生 我們可以將 PMOS 變容管對的襯底接到電源電壓上 形成反型精工 PMOS 變容管 這樣在很大范圍內 Vg 都不會大于 Vb 管子不會進入累積區[3]經過上述分析 可知變容管陣列中的電容可以根據各自對應的數字控制字分別工作在高電容狀態 Chigh,k 和低電容狀態 Clow,k 高低電容狀態下的電容差值可表示為ΔCk=Chigh,k-Clow,kCk 就是第 k 個精工變容管在數字控制字 dk 下的有效變容值 也即Ck=Clow,k+dk· ΔCk因此式 3 變成當 d0,d1,d2 dn-1 按照二進制排列時 其中最高位的數字信號 dn-1 控制電容陣列中 Ck 最大的電容 Cn-1,依此類推 最低位的信號d0 控制 Ck 最小的電容 C0 顯然 DCO 的調頻精度由 C0 決定 對式 6 中的頻率 f0 以 C 為變量求導 得到其中 f0 為 DCO 當前的振蕩頻率 Ctotal為諧振回路的總電容值 為了能更精確的調節振蕩頻率 在 DCO 中 人們通過高速抖動精工 MOS 變容管的方法可以得到相當于原來八分之一的最小有效變容值 這樣 DCO 頻率調節的精度就提高了 8 倍[4]本文由海天技術文章 整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。海天精工一直以盡心、盡力、盡意的態度把握每一臺 加工中心、鉆攻中心的質量相關文章可查閱本站：技術文章 或本文下方 標簽 分類 相關產品可查閱本站：產品中心