專利名稱：一帶有隔離放大器的積分高頻振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種積分高頻環(huán)形振蕩器，包括至少兩個(gè)串聯(lián)濾波器，每個(gè)濾波器均有一濾波器輸出耦合至一負(fù)載。
本發(fā)明還涉及一通信設(shè)備，例如，一衛(wèi)星接收機(jī)前端或廣播設(shè)備，一頻率轉(zhuǎn)換器，諸如一光學(xué)傳輸前端的一傳輸設(shè)備，包括一積分高頻振蕩器的通信設(shè)備，其中積分高頻振蕩器包括至少兩個(gè)串聯(lián)濾波器，每個(gè)濾波器均有一濾波器輸出耦合至一負(fù)載。
背景技術(shù)：
WO95/01671(US-A-5,949,295)公開了一積分高頻振蕩器?，F(xiàn)有的振蕩器均為一完全單片集成的可控環(huán)形振蕩器，包括以微分放大器形式出現(xiàn)的頻率相關(guān)濾波器級，此微分放大器包括由作用在一普通集極電路的晶體管構(gòu)成的有效負(fù)載。每個(gè)有效負(fù)載是一伴有寄生和互聯(lián)電容以及可能集總/內(nèi)部附加電容的電感，此電感形成環(huán)形振蕩器的頻率相關(guān)元件。另外，可實(shí)現(xiàn)在濾波器級用于調(diào)諧帶通濾波器的中心頻率的適當(dāng)電壓和電流源。在此，積分濾波器輸出信號分別從微分放大器晶體管的基端和集端分接。
現(xiàn)有高頻振蕩器的不足在于當(dāng)若干負(fù)載接入時(shí)啟動(dòng)一振蕩以及特別是將振蕩保持在振蕩器的調(diào)頻頻率而實(shí)質(zhì)不影響振蕩頻率是不可能或至少不可能足夠精確。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一積分高頻環(huán)形振蕩器，尤其當(dāng)一些電路電子加載時(shí)，此積分高頻環(huán)形放大器可有效輸出穩(wěn)定的頻率和振幅。
另外，依據(jù)本發(fā)明積分高頻環(huán)形振蕩器的特征在于，其兩個(gè)濾波器每個(gè)至少包括一耦合至負(fù)載的隔離放大器。
依據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是隔離放大器作為一緩沖器將振蕩器一負(fù)載與振蕩器芯或振蕩敏感部分本身隔離。實(shí)際上這意味著振蕩器的輸出頻率和積分輸出振幅受振蕩器負(fù)載的影響小一些。結(jié)果是振蕩器能夠在一更高和更低的頻率上振蕩。而且，本發(fā)明甚至可能完全去除一集總/內(nèi)部附加電容，這樣，通常為實(shí)現(xiàn)振蕩器采用的半導(dǎo)體的寄生集成電容，即互聯(lián)電容和設(shè)備寄生僅僅為用在其中的電容。根據(jù)本發(fā)明，以上可減少在實(shí)現(xiàn)振蕩器中如前所述的附加電容。而且，由于調(diào)頻幾乎不受振蕩器輸出的負(fù)載電路影響，調(diào)頻不再受限，可更有效而精確。
根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的一實(shí)施例特征在于隔離放大器包括一易于集成的半導(dǎo)體電路。
根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的又一實(shí)施例特征在于半導(dǎo)體電路配備一感抗。
此實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是形成隔離放大器的相同半導(dǎo)體能同時(shí)用于實(shí)現(xiàn)電感阻抗。這樣，半導(dǎo)體電路執(zhí)行雙重功能，進(jìn)一步減少集成元件的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的一易于集成實(shí)現(xiàn)的特征在于濾波器包括跨導(dǎo)電路。
根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的還一實(shí)施例特征在于濾波器配備普通微分雙極，CMOS和/或NMOS半導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的又一特殊實(shí)施例特征在于負(fù)載為一積分負(fù)載。如果輸出不相加，負(fù)載為一積分負(fù)載。


目前，根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器和通信設(shè)備將參考附圖進(jìn)一步闡明它們其它的一些優(yōu)點(diǎn)，圖中類似元件參考由同樣標(biāo)號表示的元件。附圖中圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中積分高頻環(huán)形振蕩器的一主要結(jié)構(gòu)；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的第一實(shí)施例；圖3顯示圖2中的振蕩器的一所謂行為模式；圖4-6顯示根據(jù)本發(fā)明的積分高頻環(huán)形振蕩器的第二、三和四實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示一積分高頻環(huán)形振蕩器1的一主要結(jié)構(gòu)。振蕩器1具有控制輸入，尤其分別用于控制由負(fù)載ZI和ZQ加載的積分振蕩器輸出信號VI和VQ的頻率和振幅的電流控制輸入Itune和Ilevel。如果輸出信號VI和VQ相加，負(fù)載將是一個(gè)非積分負(fù)載。在將被描述的情形時(shí)，負(fù)載為積分負(fù)載，然而負(fù)載很容易被相加形成一非積分負(fù)載。此振蕩器提供GHz頻率范圍的輸出信號應(yīng)用于通信設(shè)備，例如高頻(HF)接收器，用于諸如衛(wèi)星、發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、振蕩器、電話、傳輸設(shè)備，例如光接口尤其是數(shù)字光傳輸設(shè)備，以及傳輸至或加載于諸如混合器，相位檢測器，分配器，前端電路，時(shí)鐘恢復(fù)電路，頻率轉(zhuǎn)換電路等等。在專業(yè)以及用戶市場有一明顯趨勢在一有限芯片區(qū)域低功耗、低價(jià)和更高的振蕩輸出頻率。積分高頻環(huán)形振蕩器的負(fù)載和耦合輸出信號，振蕩器輸出幅度、調(diào)頻和穩(wěn)定性是否足夠成為問題所在。
圖2所示為一完全集成積分高頻環(huán)形振蕩器1，包括兩個(gè)濾波器2和3串聯(lián)的相同積分微分部分。每部分包括一地耦合于分別用于微分半導(dǎo)體對T1，T2和T3，T4的尾電流源Ilevel。主電流路徑，即半導(dǎo)體T1-T4每個(gè)的集極發(fā)射器路徑，包括普通集極(發(fā)射器追隨者)半導(dǎo)體T5-T8。耦合在每個(gè)半導(dǎo)體T5-T8的基極和電源終端Vcc之間的基極阻抗Rtune能調(diào)諧在T5-T8集極的振蕩器輸出信號VI和VQ的頻率。集極電阻Rc耦合在T5-T8集極和電源終端Vcc之間。由半導(dǎo)體T5-T8的集極輸出。這樣，半導(dǎo)體T5-T8隔離了來自振蕩器半導(dǎo)體T1-T4的敏感振蕩主流路徑的積分輸出。每部分2，3提供一90度的相位反轉(zhuǎn)并且從第二濾波器部分3至第一濾波器部分2的反饋路徑實(shí)現(xiàn)一倒置，所以為產(chǎn)生GHZ振蕩輸出信號，環(huán)形振蕩器1總體提供一360度相位反轉(zhuǎn)。當(dāng)前積分振蕩器1的更基本功能和計(jì)算細(xì)節(jié)被引用文件US-A-5,949,295揭露。
圖3所示為圖2的振蕩器的所謂行為模式的一基礎(chǔ)?？驁D中g(shù)m為電流Ilevel輸入和VI、VQ輸出的跨導(dǎo)。-1表示一180度的相位反轉(zhuǎn)。在濾波器輸出O1和O2的R代表一濾波器部分的歐姆損耗，C代表圖2中的電容C，包括圖2的半導(dǎo)體的寄生電容，L代表模擬可控半導(dǎo)體T5和T6，T7和T8的電感。此圖顯示來自濾波器輸出O1和O2的振蕩器輸出信號VI和VQ，被緩沖且與敏感振蕩器芯隔離，其中GHz振蕩器信號被產(chǎn)生。在積分負(fù)載Rc＝50Ω，Rtune＝5KΩ，Ilevel＝4mA的條件下，采用一30GHz晶體管轉(zhuǎn)變頻率處理，當(dāng)一模擬緩沖輸出電壓峰值為115mv時(shí)，振蕩器模擬輸出頻率是14.777GHz。
圖4顯示一積分高頻環(huán)形振蕩器1的第二實(shí)施例，其中Rtune固定在Rbase中且輸出頻率電壓調(diào)諧由一如圖所示的串聯(lián)的變?nèi)荻O管V1、V2和V3、V4的反向連接實(shí)現(xiàn)，耦合于半導(dǎo)體T1-T4的主流路徑。通過半導(dǎo)體T5-T8，在VI和VQ的積分輸出與振蕩器1的振蕩敏感部分隔離。
圖5顯示一積分高頻環(huán)形振蕩器1的第三實(shí)施例，其中依靠耦合在半導(dǎo)體T1-T4的主流路徑和電源供應(yīng)線Vcc之間的電流源Itune產(chǎn)生調(diào)頻。在VI和VQ的積分輸出又通過半導(dǎo)體T5-T8與振蕩器1的振蕩敏感部分隔離。
圖6顯示一積分高頻環(huán)形振蕩器1的最佳第四實(shí)施例，其中取代T1和T5、T2和T6、T3和T7、T4和T8串聯(lián)，如先前實(shí)施例所公開半導(dǎo)體不再串聯(lián)，而是AC通過集成附加電容Cac耦合至敏感振蕩器芯。由于AC耦合，此實(shí)施例有一擴(kuò)大調(diào)頻范圍。另外，除了具有與以上所述的相同的優(yōu)點(diǎn)外，在Vcc電壓中有一節(jié)省電壓大約Vbe-(Ilevel*Rload/2)的低電壓配置。另外，因?yàn)槌齊base和電容C可隨意變化外，采用耦合在T5-T8發(fā)射極和地之間的Itune使得振蕩頻率可變化，所以此第四實(shí)施例可能附加調(diào)頻。此結(jié)構(gòu)有一Itune至地的附加耦合，因此比以上其他實(shí)施例電流有更少的影響。
半導(dǎo)體T1-T8可以是集成微分雙極，CMOS和/或NMOS半導(dǎo)體。當(dāng)有一些如上所述的隔離放大器時(shí)，在微分或非微分形式下，在其他可能實(shí)際積分高頻環(huán)形振蕩器1的實(shí)施例中有可能實(shí)現(xiàn)多于兩個(gè)濾波器部分2和3串聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一積分高頻環(huán)形振蕩器(1)包括至少兩個(gè)串聯(lián)濾波器(2，3)，每個(gè)濾波器包括一耦合至一負(fù)載(ZI，ZQ)的濾波器輸出(O1，O2)，其特征在于兩個(gè)濾波器至少包括耦合在濾波器輸出(O1，O2)和負(fù)載(ZI，ZQ)之間的一隔離放大器(T5-T8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，其特征在于此隔離放大器包括一半導(dǎo)體電路(T5-T8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，其特征在于半導(dǎo)體電路(T5-T8)配備一感抗(L)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，其特征在于濾波器(2，3)包括跨導(dǎo)電路(gm)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，其特征在于濾波器(2，3)配備微分雙極，CMOS和/或NMOS半導(dǎo)體(T1-T8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，其特征在于負(fù)載為一積分負(fù)載(ZI，ZQ)。
7.一通信設(shè)備，如一衛(wèi)星前端接收機(jī)或廣播設(shè)備，一頻率—轉(zhuǎn)換器，一諸如一光學(xué)傳輸前端的傳輸設(shè)備，此通信設(shè)備包括一根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的積分高頻環(huán)形振蕩器(1)，包括至少兩個(gè)串聯(lián)濾波器(2，3)，每個(gè)濾波器包括一耦合至一負(fù)載(ZI，ZQ)的濾波器輸出(O1，O2)，其特征在于兩個(gè)濾波器每個(gè)包括耦合在濾波器輸出(O1，O2)和負(fù)載(ZI，ZQ)之間的一隔離放大器(T1-T4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種積分高頻環(huán)形振蕩器(1),包括至少兩個(gè)串聯(lián)濾波器(2,3),每個(gè)濾波器包括一耦合至一積分負(fù)載(ZI,ZQ)的濾波器輸出(O1,O2),濾波器(2,3)中每一個(gè)包括一耦合在濾波器輸出(O1,O2)和積分負(fù)載(ZI,ZQ)之間的隔離放大器(T5－T8)。隔離放大器在振蕩在GHz范圍的振蕩芯與積分負(fù)載之間形成一緩沖,因此輸出頻率和振幅受負(fù)載影響小一些。
文檔編號H03K3/282GK1383606SQ01801785
公開日2002年12月4日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者J·D·范德唐, W·G·卡斯佩科維茨 申請人:皇家菲利浦電子有限公司