振蕩器和集成電路的製作方法
2023-09-22 02:13:20 2
專利名稱：振蕩器和集成電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及平衡晶體振蕩器電路，其中包括壓電元件；結合了電晶體的第一振蕩器子電路；以及結合了電晶體的第二振蕩器子電路；其中，各電晶體具有不同類型的電晶體端子，並且振蕩器子電路配置了至少三個互連。
背景技術：
平衡晶體振蕩器電路可用於各種電子電路。但是，一個特殊的應用領域是在通信設備、尤其是電信設備中，其中生成或合成了參考頻率以作為調製器、解調器、上行及下行變頻器和定時電路等的周期信號。這些周期信號通常是矩形波信號。
周期信號具有基頻，並由所謂的頻率合成器生成，它提供了作為參考信號的基頻的重數的周期信號的基頻。為了滿足在這些設備所要符合的標準中提出的涉及頻率穩定性或定時精確度的要求，通常要求晶體振蕩器用於提供充分穩定或精確的參考信號。
通信設備涉及不同頻率範圍內的信號處理；設置成可處理與RF載波信號的調製相關的信號的電路在最高頻率範圍內工作，並且通常表示為RF級。設置成可處理與要通過載波信號傳遞的信號相關的信號的電路在更低頻率範圍內工作，並且表示為基帶級或基帶電路。
RF級主要涉及以較高功率及較高頻率來處理信號；因此，作為RF級的不可避免的遺留特徵而存在有大噪聲源。基帶電路通常涉及更低功率級的較低頻率信號，但是，此電路中的信號處理通常作為數位訊號處理來進行，因此涉及繁重的數字交換。因此，基帶電路也是強大的噪聲源。
對於例如以射頻(RF)提供無線通信的通信設備而言，所謂的RF頻率合成器配有來自通常在10-40MHz下運行的晶體振蕩器的參考信號。
對於例如蜂窩電話、藍牙(TM)通信裝置等較複雜和緊湊的通信設備而言，更緊密的集成等級使得希望將通信裝置的各種電路集成在一個集成電路上。這樣一種集成電路通常屬於半導體類型，其中，半導體晶片(矽襯底)設置在封裝的陶瓷對底(或所謂的金屬端板)上，其中具有端子用於提供與印製電路板(PCB)的電接觸。矽襯底與陶瓷襯底之間的電接觸通過接合線來實現。同樣，陶瓷襯底與封裝端子之間的電接觸也通過接合來實現。
由於電路的以上所需集成以及電路對於噪聲的產生和散發的相應屬性，因此振蕩器電路適合於大噪聲環境。因此，振蕩器易於從集成電路的矽襯底拾取幹擾。另外，由于振蕩器電路的諧振器元件往往設置在集成電路的外部(即集成電路封裝的外部)，因此，振蕩器也易於通過接合線及端子拾取幹擾。實際上，晶體極為穩定，並且在某種程度上能夠抑制幹擾，但由於要求極為嚴格，因此幹擾靈敏度的降低是電路設計人員當前的一個難題。對於GSM/GPRS蜂窩終端而言，例如在典型元件如電壓控制振蕩器VCO接通及斷開或者改變頻率的情況下，低至0.1ppm的頻移作為最大值是可接受的。
但是，不希望的頻移或頻率誤差的主要原因是工作點的漂移(由於公共電源線的幹擾感應DC電壓降，或者由於導致電流或電壓的局部DC漂移的幹擾信號的整流，和/或由於進入晶體振蕩器電路的幹擾信號)，在其中非線性分量被調製(涉及裝置gm的變化或輸入容量)。在某種程度上可使用片上屏蔽，但接合線和金屬跡線易受到磁場影響。與單端結構相反的平衡結構是有用的，但即使共模(即作用於一對平衡信號的影響)幹擾分量也是有害的。
一般來說，應當指出，晶體振蕩器提供了極穩定的振蕩器頻率，而不管電源電壓電平以及負載特性的變化如何，因此是極穩健的振蕩器類型。
先有技術一種眾所周知的振蕩器是所謂的皮爾斯振蕩器，其中具有由EricVittoz提出的單CMOS增益單元(「高性能晶體振蕩器電路理論及應用」；IEEE Joumal of Solid State Circuits，第774-783頁，1988年6月)。出於電流消耗的考慮，許多低頻晶體振蕩器通常採用Vittoz所提出的單CMOS增益單元。這樣一種振蕩器如圖1所示。這種增益單元採用單端信號，因此，振蕩器的接地對於大數字晶片來說是一個嚴重問題。這種充分接地的缺乏可能導致噪聲及對振蕩器核心的幹擾注入。同樣，集成電路襯底不會直接連接到諧振器接地端，因而也提供了到電路的幹擾通路。但是，儘管存在這些明顯的缺陷，它仍然是通用的振蕩器，因為它可通過單CMOS反相器來實現。
存在上述基於CMOS反相的振蕩器的備選方案。皮爾斯(Pierce)振蕩器也可基於以共集電極耦合的方式耦合起來的雙極結電晶體(BJT)。略微較少受歡迎的具有雙極結電晶體的單端晶體振蕩器基於共發射極或共基極耦合。
以上單端振蕩器均存在對襯底幹擾不是充分穩健的缺點。
SU 1771058公開了一種差分振蕩器，其中具有由兩個電晶體以及分別耦合在電源電壓與這兩個電晶體的集電極端子之間的兩個電阻器組成的負阻抗變換器(NIC)。電晶體之一的基極端子連接到另一個電晶體的集電極端子，反之亦然。晶體耦合在兩個電晶體的發射極端子之間。NIC在晶體上提供了負電阻，晶體在具有適當大小時能夠不使電路衰減，使得它將在晶體的諧振頻率附近振蕩。
由於差分操作，因此能夠抑制在接合線上感應的一部分幹擾，例如以RF感應的寄生頻率形式的幹擾。但是，這種及其它振蕩器的缺點是缺乏對於可能由例如相同襯底上涉及密集數字交換的電路產生的所謂襯底幹擾或者對于振蕩器節點處感應的、例如來自另一個片上RF振蕩器的其它強幹擾的穩健性。這種不完善的性能導致振蕩頻率的微小變化，稱作頻移。例如，當數字交換活動根據電路活動開始或停止時，或者當附近的RF振蕩器在所謂的空閒、發射(TX)或接收(RX)模式之間接通或斷開時，或者當RF振蕩器調諧到另一個頻率時，就可能出現頻移。當RX或TX RF振蕩器接通或斷開時的典型頻移可能達到百萬分之一(ppm)。GSM/GPRS要求比1ppm更為嚴格，一般來說，這種振蕩器相對GSM/GPRS要求來說無法很好地工作。
如上所述，集成振蕩器易於拾取襯底幹擾。皮爾斯振蕩器(圖1)經由所謂的後門效應(即，它的襯底與源端子之間的信號將被放大其正向跨導的約30％的增益)而對襯底幹擾敏感。此外，漏極對襯底具有平行板電容，這種通路也可導致噪聲注入。採用雙極電晶體取代MOS器件的確可消除後門效應，但沒有消除平行板襯底電容。
總之，雖然在基於NIC的振蕩器中存在某種共模噪聲降低，然而皮爾斯振蕩器或者基於NIC的振蕩器電路對於襯底幹擾都不穩健。
發明內容
以上問題通過這樣一種在開始部分所述的振蕩器來得到解決，該振蕩器的特徵在於，第一和第二振蕩器子電路之間的各互連包括一對相似類型的電晶體端子；其中，所述互連的第一個組成到接地參考或信號地參考、如電壓幹線的連接；所述互連的第二個經由第一諧振器元件；以及所述互連的第三個經由第二諧振器元件；所述第一和第二電路設置成通過所述第一和第二諧振器元件而相互作用，以便形成平衡的振蕩器信號。
第一和第二振蕩器子電路可包括電晶體，或者為雙極結電晶體或者為金屬氧化物半導體；以及用於對電晶體偏壓並濾出不希望的頻率分量的電路。濾波器可以是例如簡單RC濾波器的形式。電晶體端子的相似對可以分別是由來自各電晶體的集電極端子組成的一對集電極端子，或者一對BJT或MOS電晶體的漏極端子。第一和第二諧振器元件通常分別為電容器和壓電晶體。兩個振蕩器子電路通過以諧振器(振蕩器)頻率在第一和第二振蕩器電路之間來回搭接能量而相互作用。最好在第一或第二諧振器元件上提供平衡的輸出信號。
因此便提供了一種對幹擾穩健的極精確的振蕩器。該振蕩器對幹擾的敏感比上述先有技術振蕩器少五至十倍。
另外，振蕩器具有優良的頻移性能，它使振蕩器可與其它片上振蕩器如RF振蕩器結合起來使用，從而在所有操作模式下提供穩定的參考頻率。頻移性能可作為當諸如數字交換電路或其它振蕩器之類的幹擾源接通或斷開或者當其工作條件改變時根據本發明的振蕩器的頻率變化來測量。對於根據本發明的振蕩器而言，振蕩頻率僅受到幹擾的極有限的影響。這又使得能夠符合關於其輸出頻率的變化的要求，不需要附加電路用於減少這個變化。試驗表明，本振蕩器能夠滿足GSM/GPRS標準所提出的要求。
最好是在分別連接到第一和第二端子的第一電路結點(T1a；T2a；T3a)以及第二電路結點(T1b；T2b；T3b)處從相似類型電晶體端子對中之一提供所述平衡輸出信號；其中的相似類型電晶體端子通過諧振器元件互連。
在一些有利的實施例中，電晶體屬於雙極結電晶體(BJT)類型。由於BJT電晶體沒有MOS電晶體所具有的所謂後門效應，因此消除了對襯底幹擾通路的這個來源。
在一個優選實施例中，所述互連的第一、第二和第三個分別由一對集電極型端子、基極型端子和發射極型端子組成；從而為平衡振蕩器電路配置了雙共集電極電晶體耦合。這個優選實施例的有利之處在於，比較容易例如由簡單電阻器子電路進行偏壓。另外，由於集電極連接到接地參考，因此構成電晶體的集電極的襯底部分可提供對電晶體的基極和發射極的屏蔽，因而進一步防止振蕩器受到噪聲信號的影響。
在一個備選實施例中，所述互連的第一、第二和第三個分別由一對基極型端子、集電極型端子和發射極型端子組成，從而為平衡振蕩器電路配置了雙共基極電晶體耦合。
當第一諧振器元件由壓電元件構成以及第二諧振器由電容器構成時，就可以實現振蕩器的一種有利配置。儘管存在振蕩器的平衡操作，也只需要使用一個晶體，從而提供了成本效率合算的平衡振蕩器。
在一個備選實施例中，所述互連的第一、第二和第三個分別由一對發射極型端子、集電極型端子和基極型端子組成，從而為平衡振蕩器電路配置了雙共發射極電晶體耦合。
有利的是，通過連接在電晶體的發射極與電源電壓之間的電阻器，就可為其中的至少一個電晶體提供偏流。電阻器偏壓電路提供了優於有效電流源的優點，即電阻器子電路提供了針對襯底絕緣的優點。因此，通過電阻子電路便可提供電晶體的偏壓，而沒有引入來自襯底的其它部分對電晶體的幹擾通路。
當要求具有比配備了基於電阻器的偏壓子電路更穩定的電晶體工作點時，通過有效電流源為電晶體中的至少一個提供偏流。當集成電路內部或外部的條件極大地影響並以不受控制的方式作用於工作點時，可能要求這個更穩定的工作點。
電晶體最好是工作在C類。因此，電晶體電路的加載更低，因RF幹擾而導致更低的頻移。另外，由於輸出電流僅以低於整個振蕩器周期的半周期的時間間隔流動，因此電流消耗極低。時間間隔還表示為傳導角。
電晶體最好是金屬氧化物半導體(MOS)類型。
前面指出，共集電極耦合的BJT器件提供了基極和發射極的屏蔽；然而，MOS器件沒有在相應的共漏極耦合中提供相似的屏蔽，除非採用成本昂貴的三阱(triple-well)技術。但是，當振蕩器的特徵為所述互連的第一、第二和第三個分別由一對漏極型端子、柵極型端子和源極型端子組成從而形成雙共漏極電晶體耦合時，柵極與襯底之間以及源極與襯底之間的較大信號波動會使襯底幹擾較小。
所述互連的第一、第二和第三個最好分別由一對柵極型端子、漏極型端子和源極型端子組成，從而為平衡振蕩器電路配置了雙共柵極電晶體耦合。
第一諧振器元件最好由壓電元件構成，第二諧振器最好由電容器構成。
晶體振蕩器的一個常見問題在於它們可能按照不希望的模式開始工作。實際上，振蕩器可在任何頻率下進行振蕩，其中環路增益充分高(即大於一)而相移等於180度。這些諧振頻率常常在晶體諧波處出現，或者在可見到寄生諧振(通常為高頻)的情況下出現。當振蕩器電路配置了RC電路、形成高于振蕩輸出信號的基本振蕩頻率的頻率範圍內的環路增益極點時，這個問題得到解決。這種一般不希望有的諧振最好是通過插入與晶體串聯的LC濾波器來抑制。
本發明還涉及一種集成電路，其包括與諧振器元件共同構成上述振蕩器的電路；所述集成電路包括與諧振器元件電互連的端子。因此，佔用集成電路晶片上的較大面積的元件被設置在集成電路晶片之外。這是更為節省空間和成本效率合算的解決方案。
另外，本發明還涉及一種集成電路，其包括與壓電元件共同構成上述振蕩器的電路；所述集成電路包括與壓電元件電互連的端子。因此，如果在集成電路晶片上有充分空間可用，則電容元件可設置在集成電路晶片上，從而只把壓電元件設置在晶片之外。
此外，本發明還涉及包括上述振蕩器的行動電話。
下面將結合優選實施例並參照附圖來更完整地說明本發明，附圖包括
圖1表示單端晶體振蕩器；
圖2a表示基於雙共集電極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器；圖2b表示基於雙共基極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器；圖2c表示基於雙共發射極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器；圖3表示基於雙共集電極電晶體耦合併具有偏壓電路的平衡晶體振蕩器；圖4表示電流源；圖5表示具有外部諧振器元件的平衡晶體振蕩器。
具體實施例方式
圖1表示單端晶體振蕩器。振蕩器電路表示為包括第一和第二子電路。第一子電路101通常通過安裝在印製電路板(PCB)上的無源元件來實現，而第二子電路102則在安裝在PCB上的集成電路(IC)元件的襯底上實現。
第一子電路101包括振蕩器件，它的形式為例如具有範圍為10-40MHz的標稱振蕩頻率的晶體(Xtal)103。晶體通過兩個連接器106和107電連接到第二子電路102。
在大約為標稱串行諧振頻率的頻率處，晶體具有較低阻抗。但是，在低於及高於串行諧振頻率的頻率處，晶體具有較高阻抗。因此，在標稱頻率以下、尤其是以上，晶體上的振蕩信號將對連接器106和107上感應的、作為噪聲的電磁幹擾敏感。電容器104和105連接到晶體，以便提供規定的負載和諧振，以及把高頻信號分量耦合到接地參考G1。第二子電路102包括有源器件109，它的形式是MOS電晶體，通過電流源(IQ)110偏壓。MOS電晶體和電流源連接到接地參考G2。接地參考G2通過導體108電連接到接地參考G1。
因此，能夠參考第二子電路中以大寫字母『A』表示的電路結點處的接地參考G2來檢測振蕩信號。偏壓電阻器111放置在電晶體109的漏極和柵極端子之間，以便為電晶體提供適當的工作條件。
上述類型的振蕩器通常提供了定時信號，這個定時信號通過例如雙電晶體CMOS反相器從振蕩器信號中提取，並提供給上述集成電路的襯底中的其它子電路。
圖2a表示基於雙共集電極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器。平衡晶體振蕩器包括兩個相似的振蕩器子電路，即子電路201和202。這些子電路是在功能上相似的子電路，它們沒有描述振蕩器的物理實現。對於物理實現來說，壓電晶體207以及可選的電容器208、206和205設置在集成電路之外，因為它們佔用了集成電路上的過多空間。振蕩器的其它元件如電晶體203和204設置在集成電路中。
電晶體具有三個不同的電晶體端子，即，在電晶體屬於雙極(BJT)型的情況下的集電極、基極和發射極，以及在電晶體屬於金屬氧化物半導體(MOS)型的情況下的源極、柵極和漏極。
子電路通過三個互連耦合在一起，其中每個互連包括一對相似類型的電晶體端子。因此，互連包括從第一子電路的電晶體端子(集電極、基極、發射極或者漏極、柵極、源極)到第二子電路的相似電晶體端子的電路通路，其中這兩個電晶體端子組成了一對端子。三個互連的第一個包括壓電晶體(Xtal)207，它把電晶體204的基極端子耦合到電晶體203的基極端子。三個互連的第二個包括電容器208形式的諧振器元件，它把電晶體204的發射極端子耦合到電晶體203的發射極端子。三個互連的第三個把電晶體204的集電極端子和電晶體203的集電極端子連接到接地(gnd)參考或者信號地(例如Vcc)參考。這個接地參考最好是集成電路中的接地參考。
在電路結點即端子T1a和T1b處的壓電晶體207上或者在電路結點即端子T2a和T2b處的電容器208上提供平衡(即雙線)輸出振蕩器信號。因此，在相似類型的電晶體端子對其中之一、即基極端子對或發射極端子對上提供了平衡輸出信號。
圖2b表示基於雙共基極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器。平衡晶體振蕩器包括兩個相似振蕩器子電路，即子電路210和209。各子電路包括電容器214、213以及電晶體212、211的形式的有源器件。電晶體具有三個不同的電晶體端子，即，在電晶體屬於雙極(BJT)型的情況下的集電極、基極和發射極，以及在電晶體屬於金屬氧化物半導體(MOS)型的情況下的源極、柵極和漏極。
子電路通過三個互連耦合在一起，其中每個互連由一對相似類型的電晶體端子組成。三個互連的第一個包括壓電晶體(Xtal)215，它把電晶體212的集電極端子耦合到電晶體211的集電極端子。三個互連的第二個包括電容器216形式的諧振器元件，它把電晶體212的發射極端子耦合到電晶體213的發射極端子。三個互連的第三個把電晶體212的基極端子和電晶體213的基極端子連接到接地參考gnd。同樣應當注意，互連包括從第一子電路的電晶體端子(集電極、基極、發射極或者漏極、柵極、源極)到第二子電路的相似電晶體端子的電路通路，其中這兩個電晶體端子組成了一對端子。
在端子T3a和T3b處的壓電晶體215或者在端子T4a和T4b處的電容器216提供平衡輸出振蕩器信號。因此，在相似類型的電晶體端子對其中之一、即集電極端子對或發射極端子對上提供了平衡輸出信號。
應當注意，這些子電路210和209是功能上相似的子電路，它們沒有描述振蕩器的物理實現。對於物理實現，諧振器元件215以及可選的214、213和216設置在集成電路之外，而其它元件則通常設置在集成電路中。
圖2c表示基於雙共發射極電晶體耦合的平衡晶體振蕩器。平衡晶體振蕩器包括兩個相似振蕩器子電路，即子電路218和217。各子電路包括壓電晶體222、221以及電晶體220、219形式的有源器件。電晶體具有三個不同的電晶體端子，即，在電晶體屬於雙極(BJT)型的情況下的集電極、基極和發射極，以及在電晶體屬於金屬氧化物半導體(MOS)型的情況下的源極、柵極和漏極。
子電路通過三個互連耦合在一起，其中每個互連由一對相似類型的電晶體端子組成。三個互連的第一個和第二個分別包括電容器223和224形式的諧振器元件，它們分別把電晶體220的集電極端子耦合到電晶體219的集電極端子和把電晶體220的基極端子耦合到電晶體219的基極端子。三個互連的第三個把電晶體220的發射極端子和電晶體219的發射極端子連接到接地參考gnd。因此，子電路217和218的壓電元件221和222分別通過相似標稱振蕩頻率相互作用，從而提供頻率為標稱振蕩頻率或接近標稱振蕩頻率的平衡輸出振蕩器信號。
在端子T5a和T5b處的電容器223上或者在端子T6a和T6b處的電容器224上提供平衡輸出振蕩器信號。因此，在相似類型的電晶體端子對其中之一、即集電極端子對或發射極端子對上提供了平衡輸出信號。應當注意，這些子電路218和217是在功能上相似的子電路，它們沒有描述振蕩器的物理實現。
圖3表示基於雙共集電極電晶體耦合併具有偏壓電路的平衡晶體振蕩器。首先將描述該電路的配置，其次將說明功能及設計有關事項。平衡晶體振蕩器包括兩個相似振蕩器子電路，即子電路302和301。各子電路包括電容器306、305以及電晶體304、303形式的有源器件。子電路通過三個互連耦合在一起，其中每個互連由一對相似類型的電晶體端子組成。三個互連的第一個包括壓電晶體(Xtal)313，它把電晶體304的基極端子耦合到電晶體303的基極端子。另外，互連還包括相應子電路的電阻器Rf 311、308。因此，這些基極端子經由電阻器311、308以及晶體313耦合在一起。三個互連的第二個包括電容器314形式的諧振器元件，它把電晶體304的發射極端子耦合到電晶體303的發射極端子。三個互連的第三個把電晶體304的集電極端子和電晶體303的集電極端子連接到接地參考gnd。
在端子T7a和T7b處的壓電晶體313上或者在電路結點即端子T8a和T8b處的電容器314上提供平衡(即雙線)輸出振蕩器信號。因此，在相似類型的電晶體端子對其中之一、即基極端子對或發射極端子對上提供了平衡輸出信號。
可按照圖3中所示來實現雙共集電極振蕩器的偏壓子電路。在這裡，電阻器Rb 310、307把BJT基極端子連接到偏置電壓源Vb 317、318。這個偏壓可經由分壓器等從帶隙參考中導出。Rb 310、307應當選擇為大到足以避免諧振電路的不必要加載，但又不能太高而使得BJT電流增益(βF)變化將導致偏壓點不穩定。電阻器Re 316、315向有源器件304、303提供偏流。如果充分高的電源電壓可用，則這些電阻器316、315可由有效電流源代替，但電阻器可在更好的襯底絕緣方面提供優勢。
不希望的以及寄生振蕩模式可通過電阻器Rf311、308和電容器Cf312、309組成的RC濾波器來抑制。電阻器與Cf312、309和BJT(或在適用時的MOS)輸入電容一起組成了環路增益極點，它可設計成使得只有所需的振蕩模式才是可行的。電容器Cf312、309可省略，因為在不需要共模抑制時有源器件的輸入電容器可能是足夠的，或者可由基極上的單個電容器取代。這不會要求改變電容器306、304和314，這些電容器與晶體共同組成了諧振子電路。電容器306和305通常被選擇成約為電容器314電容的兩倍。
經由集電極襯底平行板電容器的任何襯底耦合噪聲將被偏離到信號地(例如gnd)，而不會進入電晶體。
圖4表示電流源。可施加這個電流源或其它適當的電流源，從而當存在充分高的電源電壓時以及當要求電晶體的穩定工作點時，向電晶體304和303提供偏流。這可通過採用電流源或電流反射鏡取代各電阻器316和315來實現。
如何施加電流源來對電晶體偏壓的方式是眾所周知的，但為了完整性，的端子L(對應於電晶體402的集電極端子)連接到電晶體304和303的發射極端子。電晶體402的發射極端子耦合到接地參考。電晶體402的基極端子連接到電晶體401的基極-集電極結點。這個結點連接到電晶體403的一端，電晶體403的另一端連接到電源電壓(Vcc)。電晶體401的發射極端子連接到接地參考gnd。在一個實際實施例中，取代電阻器Re 316和315的兩個電流源表示為共用相同的電晶體401和電阻器403，從而建立從電晶體401到402a以及從401到402b的基極-基極連接，其中標記a和b表示子電路302或者301的電流源。
圖5表示具有外部諧振器元件的平衡晶體振蕩器。通過例如電池503或另一個電源進行工作的電路501包括集成電路502以及集成電路外部的元件504、505、506和507。集成電路502及外部元件504-507通常安裝在印製電路板PCB上。把元件504、505、506和507設置在集成電路的外部的原因主要是因為以下事實這些元件通常佔用了集成電路上的過多空間。
對於雙共集電極振蕩器，電容器208、314可設置在集成電路的外部，如電容器504所示。同樣，電容器206、306，205、305和晶體207、313可設置在集成電路的外部，如電容器505、506和晶體507所示。根據本發明，平衡振蕩器的偏壓電路、有源器件(電晶體)、濾波器等最好設置在集成電路中。
總之，本申請公開了一種高集成性的差分晶體振蕩器，它具有高共模抑制、良好的襯底抗幹擾性、防寄生諧振模式以及對RF幹擾的低敏感度。
雖然以上公開基於把晶體作為最頻繁選擇的元件，但也可以採用具有適當阻抗特性的電感器、陶瓷諧振器或另一元件來取代Xtal。但是，晶體通常產生了最高的頻率穩定性能。
一般來說，術語「接地參考」表示從信號模型的角度所看到的參考。因此，接地參考可依賴於電源電壓電位(gnd或Vcc)或者其它基本上固定的電壓電位。
一般來說，術語「子電路」用作表示電子電路的組成部分的術語，但諸如「電路網絡」或「網絡」或「電路」等其它術語與其等效。
權利要求
1.一種平衡晶體振蕩器電路，包括壓電元件(207；215；222，221；313)；結合了電晶體(204；212；220；304)的第一振蕩器子電路(202；210；218；302)；以及結合了電晶體(203；211；219；303)的第二振蕩器子電路(201；209；217；301)；其中，所述電晶體各具有不同類型的電晶體端子(C，B，E；D；G；S)，以及所述振蕩器子電路配置了至少三個互連；其特徵在於，每個互連包括一對相似類型的電晶體端子；其中，所述互連的第一個組成到接地參考(gnd；Vcc)的連接；所述互連的第二個通過第一諧振器元件(207；215；223；313)；以及所述互連的第三個通過第二諧振器元件(208；216；224；314)；所述第一和第二電路設置成通過所述第一和第二諧振器元件來相互作用，以形成平衡振蕩器信號。
2.如權利要求1所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，在分別連接到第一和第二端子的第一電路結點(T1a；T2a；T3a)以及第二電路結點(T1b；T2b；T3b)處從所述相似類型的電晶體端子對的其中之一提供平衡輸出信號；其中的相似類型的電晶體端子通過諧振器元件(207；208；215；216；223；224；313；324)互連。
3.如權利要求1或2所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述電晶體屬於雙極結電晶體(BJT)類型。
4.如權利要求3所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述互連的所述第一、第二和第三個分別由一對集電極型端子、基極型端子和發射極型端子組成；從而為所述平衡振蕩器電路配置雙共集電極電晶體耦合。
5.如權利要求3所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述互連的所述第一、第二和第三個分別由一對基極型端子、集電極型端子和發射極型端子組成，從而為所述平衡振蕩器電路配置雙共基極電晶體耦合。
6.如權利要求4或5所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述第一諧振器元件由壓電元件(207；215；313)構成，所述第二諧振器元件(208；216；314)由電容器構成。
7.如權利要求3所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述互連的所述第一、第二和第三個分別由一對發射極型端子、集電極型端子和基極型端子組成，從而為所述平衡振蕩器電路配置雙共發射極電晶體耦合。
8.如權利要求1至7中任一項所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，通過耦合在電晶體的發射極與電源電壓之間的電阻器(Re)來為至少一個所述電晶體提供偏流。
9.如權利要求1至7中任一項所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，通過有效電流源(403，401，402)，為至少一個所述電晶體提供偏流。
10.如權利要求3至9中任一項所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述電晶體工作在C類。
11.如權利要求1或2所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述電晶體屬於金屬氧化物半導體(MOS)類型。
12.如權利要求11所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述互連的所述第一、第二和第三個分別由一對漏極型端子、柵極型端子和源極型端子組成；從而為所述平衡振蕩器電路配置雙共漏極電晶體耦合。
13.如權利要求11所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述互連的所述第一、第二和第三個分別由一對柵極型端子、漏極型端子和源極型端子組成，從而為所述平衡振蕩器電路配置雙共柵極電晶體耦合。
14.如權利要求12或13所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述第一諧振器元件由壓電元件構成，所述第二諧振器由電容器構成。
15.如權利要求1至14中任一項所述的平衡晶體振蕩器電路，其特徵在於，所述振蕩器電路配置有RC電路(Rf，Cf)，其形成了高於所述振蕩輸出信號的基本振蕩頻率的頻率範圍內的環路增益極。
16.一種集成電路(502)，包括與諧振器元件共同構成如權利要求1至15中任一項所述的振蕩器的電路；所述集成電路包括與所述諧振器元件電互連的端子。
17.一種集成電路，包括與壓電元件共同構成如權利要求1至16中任一項所述的振蕩器的電路；所述集成電路包括與所述壓電元件電互連的端子。
18.一種行動電話，包括如權利要求1至16中任一項所述的振蕩器。
全文摘要
一種平衡晶體振蕩器電路包括壓電元件Xtal(207；215；222；221；3 13)；結合了電晶體(204；212；220；304)的第一振蕩器子電路(202；210；218；302)；以及結合了電晶體(203；211；219；303)的第二子電路(201；209；217；301)；其中，各電晶體具有不同類型的電晶體端子(C，B，E；D；G；S)，並且振蕩器子電路配置了至少三個互連。各互連包括一對相似類型的電晶體端子；其中，所述互連的第一個組成到接地參考(gnd)的連接；所述互連的第二個經由第一諧振器元件(207；215；223；313)；以及所述互連的第三個經由第二諧振器元件(208；216；224；314)；所述第一和第二電路設置成通過所述第一和第二諧振器元件相互作用，以便形成平衡振蕩器信號。雙共基極或雙共集電極配置是優選的。
文檔編號H03B5/32GK1682434SQ03821193
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月14日 優先權日2002年9月6日
發明者S·馬蒂松 申請人:艾利森電話股份有限公司