一種可編程負阻電路結構的製作方法

2023-10-10 08:27:44 2

專利名稱：一種可編程負阻電路結構的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及負阻電路結構，尤其指一種可編程的負阻電路結構。
背景技術：
由於CMOS LC_VC0具有較好的相位噪聲性能而被廣泛地應用在CMOS收發機或數據通信中，它主要由LC諧振迴路和負阻電路構成。振蕩器中的負阻電路主要用於補償LC諧振迴路中的能量損失。根據設計實現方式不同，有N-Core、P-Core和NP-Core等。由於N-Core或P-Core在結構上不具有對稱性，振蕩波形對稱性較差，使得其相位噪聲性能不理想。NP-Core結構則由於結構對稱性好，提高振蕩波形的對稱性，減小器件引起的Ι/f噪聲 上跳變到載波附近的噪聲。同時，該結構採用更小的電流來補償電容和電感的損耗，從而減小電路的功耗。對於無尾電流源的NP-Core結構，其消除了尾電流源Ι/f噪聲的影響，同時增大了 VCO輸出擺幅。
圖I給出了一種交叉耦合互補無尾電流源負阻電路結構，其中麗I、麗2與MP1、MP2交叉耦合構成互補結構的負阻放大器，產生的負阻分別為_2/Gw、-2/Gmp，即總的負阻R1可以表示為
-2
R1 =--—(I)
Gmn + Gmp
由於該結構支路電流變化範圍有限，使得其提供的負阻範圍較小，不能實現寬範圍感值的lc_vco結構的需求。

發明內容
本發明要解決的問題在於針對現有技術存在的問題，本發明提供一種可編程負阻電路結構。
為實現上述技術問題，本發明提出的解決方案為一種可編程負阻電路結構，其特徵在於所述的交叉耦合無尾電流源互補負阻電路包括兩個P型電晶體MPl和MP2，兩個N型電晶體麗I和麗2，電晶體MPl的柵極和電晶體麗I的柵極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MPl的漏極和電晶體麗I的漏極互連接到輸出端OUT，電晶體MPl的源極接電源，電晶體麗I的源極接地線，電晶體MP2的柵極和電晶體麗2的柵極互連接到輸出端OUT，電晶體MP2的漏極和電晶體麗2的漏極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MP2的源極接電源，電晶體麗2的源極接到地線。
作為本發明的進一步改進，所述的電流源包括左右兩條支路上的電流源，左支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN5的漏極，電晶體MN5的柵極與漏極短接，源極接地，右支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN6的漏極，電晶體MN6的柵極與漏極短接，源極接地。
所述的可編程電流鏡包括左右兩個部分，其中左半部分的電晶體麗3_ I，麗3_2----麗3_n的柵極接電晶體麗5的柵極,漏極分別通過開關sw_l、sw_2.....sw_n連接到輸出端OUT，源極均接地，右邊部分的電晶體MN4_1，MN4_2……MN4_n的柵極接電晶體
MN6的柵極,漏極分別通過開關sw_l、sw_2.....sw_n連接到輸出端0UTBAR,源極均接地。
所述的可編程電流鏡中的MN3_1、MN3_2.....MN4_n以及MN4_1、MN4_2.....MN4_n的尺
寸相同，且與電晶體麗5和電晶體MN6尺寸相同。
與現有技術相比，本發明的優點在於
1、負阻大小可調範圍大。與傳統負阻結構相比，本發明的負阻結構引入了可編程開關電路調節交叉耦合無尾電流源兩條支路的電流，擴大了負阻可調範圍。
2、實現反饋系統進行負阻調節。與傳統負阻結構相比，本發明的負阻結構可以引入振蕩波形相關信息作為反饋信號進行負阻調節。
3、增加了LC_VC0的設計靈活性。與傳統負阻結構相比，本發明的負阻結構能夠適應不同LC諧振器的對負阻需求，提高LC_VC0的設計靈活性。


圖I足傳統交叉耦合互補無尾電流源負阻電路結構示意 圖2是本發明可編程負阻電路結構示意具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
針對傳統交叉耦合互補無尾電流源負阻電路結構存在的缺陷，設計人員提出了一種可編程的負阻電路結構(圖2所示)。該負阻電路結構主要由交叉耦合無尾電流源互補負阻模塊、電流源和可編程電流鏡組成，連接在電源和地線之間，其特徵在於所述的交叉耦合無尾電流源互補負阻電路包括兩個P型電晶體MPl和MP2，兩個N型電晶體麗I和麗2，電晶體MPl的柵極和電晶體麗I的柵極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MPl的漏極和電晶體麗I的漏極互連接到輸出端0UT，電晶體MPl的源極接電源，電晶體麗I的源極接地線，電晶體MP2的柵極和電晶體麗2的柵極互連接到輸出端0UT，電晶體MP2的漏極和電晶體麗2的漏極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MP2的源極接電源，電晶體麗2的源極接到地線。
作為本發明的進一步改進，所述的電流源包括左右兩條支路上的電流源，左支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN5的漏極，電晶體MN5的柵極與漏極短接，源極接地，右支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN6的漏極，電晶體MN6的柵極與漏極短接，源極接地。
所述的可編程電流鏡包括左右兩個部分，其中左半部分的電晶體麗3_ I，
麗3_2----麗3_n的柵極接電晶體麗5的柵極,漏極分別通過開關sw_l、sw_2.....sw_n連
接到輸出端0UT，源極均接地，右邊部分的電晶體MN4_1，MN4_2……MN4_n的柵極接電晶體
MN6的柵極,漏極分別通過開關sw_l、sw_2.....sw_n連接到輸出端0UTBAR,源極均接地。
對於圖2給出了可編程負阻電路結構，假設開關個數為N，則其所對應的負阻R2可以表示為
R2=Ir0W-^-
^jMN + ^jMP
(2)基於上式可以看出，當N取不同的值時，R2的取值不一樣。同樣也可以通過調製Ibias的大小來實現負阻取值的調節。
綜上所述，改進型的負阻結構，增加了負阻的調節範圍，增加了不同諧振器的LC_VCO的設計靈活性。
工作原理當某個開關控制信號sw_n為高電平時，其對應的兩個電流鏡被連接到交叉耦合無尾電流源的負阻電路中，此時等效負阻取值增大，提高了 LC振蕩器的起振能力。當所有開關控制信號均為高電平時，等效負阻取值最大，此時起振能力最大；當所有開關控制信號均為低電平時，等效負阻取值最小，此時起振能力最弱。因此，本發明的可編程負阻結構可以實現不同LC諧振器的LC_VCO設計，大大提高了 LC振蕩器的設計靈活性。
權利要求
1.一種可編程負阻電路結構，其特徵在於由交叉耦合無尾電流源互補負阻模塊、電流源和可編程電流鏡組成，連接在電源和地線之間。
2.根據權利要求I所述的可編程負阻電路，其特徵在於所述的交叉耦合無尾電流源互補負阻電路包括兩個P型電晶體MPl和MP2，兩個N型電晶體麗I和麗2，電晶體MPl的柵極和電晶體麗I的柵極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MPl的漏極和電晶體麗I的漏極互連接到輸出端0UT，電晶體MPl的源極接電源，電晶體麗I的源極接地線，電晶體MP2的柵極和電晶體麗2的柵極互連接到輸出端0UT，電晶體MP2的漏極和電晶體麗2的漏極互連接到輸出端0UTBAR，電晶體MP2的源極接電源，電晶體麗2的源極接到地線。
3.根據權利要求I所述的可編程負阻電路，其特徵在於所述的電流源包括左右兩條支路上的電流源，左支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN5的漏極，電晶體MN5的柵極與漏極短接，源極接地，右支路的電流源一端接電源，一端接電晶體MN6的漏極，電晶體MN6 的柵極與漏極短接，源極接地。
4.根據權利要求I所述的可編程負阻電路，其特徵在於所述的可編程電流鏡包括左右兩個部分，其中左半部分的電晶體麗3_1，麗3_2···.麗3_n的柵極接電晶體麗5的柵極，漏極分別通過開關sw_l、sw_2···. . sw_n連接到輸出端OUT,源極均接地,右邊部分的電晶體 MN4_1,MN4_2···. . MN4_n的柵極接電晶體MN6的柵極,漏極分別通過開關sw_l、sw_2···. . sw_ η連接到輸出端0UTBAR，源極均接地。
5.根據權利要求I所述的可編程負阻電路，其特徵在於所述的可編程電流鏡中的 ΜΝ3_1、ΜΝ3_2···. . ΜΝ4_η 以及 ΜΝ4_1、ΜΝ4_2···. . ΜΝ4_η 的尺寸相同，且與電晶體 ΜΝ5 和電晶體ΜΝ6尺寸相同。
全文摘要
本發明公開了一種可編程負阻電路結構，所述負阻電路包括交叉耦合無尾電流源互補負阻模塊、電流源和可編程電流鏡。同一個開關控制的左右兩個電流鏡，分別調製差分負阻兩條支路的電流大小，實現負阻大小的調節。通過可編程控制多組開關，實現對負阻大小寬範圍的調節。本發明具有負阻大小調節範圍寬，提高了不同LC諧振器的設計靈活性。
文檔編號H03B5/18GK102931919SQ20121043365
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者郭斌 申請人:長沙景嘉微電子股份有限公司