CN110022151B 用于操作压控振荡器的方法、压控振荡器和集成电路 （英飞凌科技股份有限公司）

US2008164955A1,2008.US2008266005A1,2008.US2003227336A1,200公开了一种操作具有耦接到滤波电流源的压控振荡器(VCO)核的VCO的方法、VCO和集成电调谐信号来设置VCO核的振荡频率；以及利用具有直接连接至调谐信号输入端的输入端的调谐21.一种操作压控振荡器VCO的方法，所述压控振荡器包括耦接到滤波电流源的VCO核，其中，所述滤波电流源包括电流源以及耦接在所述VCO核与所述电流源之间的可调谐滤波设置所述VCO核的振荡频率包括向所述调谐确定用于所述滤波电流源的与所述多个频率设置中的每一个相对应的多个对应设置，其中，用于所述滤波电流源的所述多个对应设置中的每一个提供是所述VCO核的振荡频率8.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所述多个频率设置和用于所述滤波电流源3所述调谐电路包括耦接在所述调谐信号输入端与所述滤波电流源之被配置成向所述调谐信号加上第二偏移的第二设置在所述半导体基板上的压控振荡器VCO，所述VCO包括VCO核和滤波电流源，所述VCO核包括交叉耦接的晶体管对和耦接到所述交叉耦接的晶体管对的第一可调谐振器，所述滤波电流源包括第一电流源以及耦接在所述交叉耦接的晶体管对与所述第一电流源之调谐电路，其包括调谐输入端、耦接到所述第一可调谐振变压器，所述变压器包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组是所述调谐电路包括耦接在所述调谐输入端与所述第一调谐输出端之间的第一数模转所述调谐电路包括耦接在所述调谐输入端与所述第二调谐输出端之所述第二变容二极管与所述变压器的第一绕组4[0002]由于诸如硅锗(SiGe)和精细几何互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的低成本半导体技术的快速发展，在毫米波频率领域中的应用在过去几年中已经引起了极大的兴趣。高速双极和金属氧化物半导体(MOS)晶体管的可用性已经导致了对用于以60GHz、77GHz和80GHz以及超过100GHz的毫米波应用的集成电路的需求不断增长。这样的应用包括例如机的发射与接收之间的时间延迟和/或频率差确定距离来确定雷达与目标之间的距离。雷达[0010]图1D示出了包括可以用于实现根据实施方式的姿势识别电路的天线布置的电路5次谐波来减小RFVCO的相位噪声。通过根据用于调谐VCO频率的相同调谐信号来调谐偏置磁耦接到VCO的偏置路径的电容器的电容来调谐偏置电路的反射RF信号112。通过姿势识别系统对这些反射RF信号112进行处理以确定目标114的位置中，诸如机动车辆应用，姿势识别电路108可以嵌入诸如汽车钥匙或智能电话的移动装置6施方式中，识别的姿势可以是静态的或动态的。可以通过将手保持在固定位置诸如姿势式的姿势识别系统来识别的许多可能姿势的几[0031]图1C示出了包括雷达前端电路132和处理电路134的姿势识别系统130的框图。在虽然目标114在图1C中被描绘为手，但是姿势识别系统130也可以被配置成确定诸如人体、[0032]雷达前端电路132发射和接收用于检测三维空间中的目标114的无线电信号。例[0033]在各种实施方式中，雷达前端电路132被配置成经由发射天线142朝向目标114发射入射RF信号并且经由接收天线144接收来自目标114的反射RF信号。雷达前端电路132包括耦接到发射天线142的发射器前端电路TX138和耦接到接收天线144的接收器前端电路[0036]雷达电路136向发射器前端电路138提供要被发射的信号，从接收器前端电路1407[0037]雷达电路136可以从处理电路134接收基带雷达信号并且基于接收的基带信号来频率芯片。雷达电路136可以通过将与接收的基带信号成比例的信号施加到锁相环的频率电路134的全部或部分功能可以合并在其上设置有雷达前端电路132的同一集成电路/半导[0040]在一些实施方式中，雷达前端电路132的一些或所有部分可以以包含发射天线天线144的RFIC的雷达前端电路132，发射天线142和接收天线144实现为设置在基板152上设置有雷达前端电路132并且在电路板上利用电路板的导电层来实现发射天线142和接收1D的实现仅是可以实现根据实施方式的姿势识别系统的许多方式中8[0042]图2A示出了示例雷达场景200，其中，雷达系统204发射和接收例如调频连续波可以代表靠近雷达系统204行驶的诸如卡车的大型车辆，而小对象208可以代表小型车辆，开大对象206的回波或反射具有比离开小对象208的反射更大的幅度，这是因为大对象206[0043]图2B示出了针对图2A的场景的接收的信号电平相对于接收的频率的曲线图220。信号电平相对于频率的曲线222对应于从大对象206接收的反射，并且信号电平峰值230的反射的相位噪声224表示为虚线。如曲线图220所示，相位噪声224影响雷达接收由小对象[0045]可能激发相位噪声劣化雷达系统检测紧密间隔对象的能力的一种类型的噪声是高的槽路品质因子来减少与热噪声基础(noisebase)相关的VCO的相位噪声，但还是不能在高于闪烁噪声转角频率Δf1/Δf3的频率处，相位噪声与约1/Δf2成比例并且由热噪声决9[0048]图2D示出了包括VCO核251的示例性VCO250的示意图，VCO核251包括交叉耦接的的晶体管对M1和M2的闪烁噪声的直接耦接到输出端而贡献的噪声。当晶体管M1和M2传导相基本f0混合并且直接转换成相位噪声。非线性槽路电容(Groszkowski效应)和变容二极管AM-PM转换也在将热噪声和闪烁噪声转换为相位噪声方面发挥作用。来减小或最小化从电流源256注入的噪声的影响，该噪声滤波器254具有在VCO250的振荡件并且因此仅可调谐到单个频率。因此，VCO250的相位噪声随着其工作频率的变化而劣fmin啁啾的中间具有最小值PMmin，此时啁啾的频率262处于fH2/2，这是噪声滤波器的谐振频率除由晶体管MC2和电流源356生成的噪声的低通滤波器。电容器Ctail代表晶体管MC2的漏极的VCO300以及其他VCO结构可以设置在与以上参照图1C和图1D描述的雷达前端电路132相同[0057]可调谐滤波器304包括可调谐振电路，其实现为由与电感器L2并联耦接的可变电电容器C1和C2。在一些实施方式中，可以使用MOM/MIM电容器、MOS电容器、pn结电容器或POLY-POLY电容器或本领域中已知的其他基于半导体的电容器结构、以半导体工艺实现可[0058]在工作期间，耦接到VCO调谐信号Vmod的调谐电路303向可调谐滤波器304的可变调谐滤波器304的LC槽路的谐振频率可以被调谐为可调谐振器302的谐振频率的两倍。因0的扫频范围在约76GHz与约81GHz之间。描述的VCO300，除了VCO调谐信号mod[k]是表示VCO320的期望调谐频率的k位数字信号。字可选电容器或数字可选电容器阵列来实现可调谐振器302的可变电容器C1和可调谐滤波以上参照图3B描述的VCO320，除了调谐电路333除数字乘法器322之外还包括数模转换器增益g1可以用于校准VCO340，使得可调谐滤波器304的谐振频率调谐到可调谐振器302的方式，在求和电路342的输出端与电容器C1之间可以耦接第一DAC并且在求和电路344的输352和354可以使用本领域中已知的求和电路来实现。在一些实施方式中，可以使用基于[0066]在一些实施方式中，可调谐电流源滤波器可以以可变电容器C2不直接连接至VCO包括具有如上所述的可调谐振器302和交叉耦接的晶体管M1和M2的VCO核301。滤波电流源图3A中所示的电流源358类似的方式实现，或者可以使用本领域中已知的其他电流源电路[0067]调谐电路401基于在调谐信号输入端连接至调谐电路401的模拟调谐信号Vmod或[0068]如图所示，可调谐滤波器404包括与变压器406的第一绕组407并联耦接的可变电容器C2中，这些变化的工作条件可能导致直接放置在VCO400的偏置电流路径中的谐振槽路的调核301，可变电容器C2两端的电压可以[0071]利用变压器406，可以扩展在变压器406的第二绕组409处看到的电容的范围。例匝数比的变压器406来产生看作变压器406的第二绕组409的在约40fF与约400fF之间的电4A描述的VCO400，其中添加了可以用于放大VCO420的振荡频率的二次谐波2f0的缓冲器428。如图所示，包含在滤波电流源422中的可调谐滤波器424的变压器426包括第三绕组411，第三绕组411用作共模传感器并且允许VCO420的振荡频率的二次谐波2f0由缓冲器428缓冲。在各种实施方式中，可以使用本领域中已知的高频VCO缓冲电路来实现缓冲器4B描述的VCO420，除了滤波电流源442的可调谐滤波器444包括与变压器426的第一绕组组510包括在第一绕组的一侧上的绕组端子512和514以及在第一绕组的另一侧上的中心抽二绕组的另一侧上的中心抽头端子526。这两个绕组布置成使得第二绕组的中心抽头端子第二绕组下方横过并且第二绕组经由下方交叉部528在第一绕组下方横过，使得绕组的主[0077]图5B示出了可以用于实现具有1：1匝数比的变压器406和426的集成对称变压器端子558设置在端子554与556之间并与第的端部端子570和574经由第三导电层连接至相应的部576和584，并且中心抽头端子572经可以利用本文公开的实施方式VCO来使用的变压器的许多可能实施方式实现[0079]图5C示出了可以用于实现诸如各种所公开的实施方式VCO的可变电容器C1和C2之DV的结的耗尽区的宽度增加而减小。电容的这种减小导致了VCO槽路的谐振频率的相应增tune减小，变容二极管DV的电容由于二极管DV的结的耗尽区的宽度减[0080]图6A示出了根据本文公开的各种实施方式的用于校准包括VCO608的RFIC602的I2滤波电流源相关联的可应用调谐电压和/或可应用调谐设置来扫描VCO核和滤波电流源的[0087]图8示出了可以应用于本文描述的包括耦接到滤波电流源的VCO核的各种实施方[0089]示例1：一种操作具有耦接到滤波电流源的压控振荡器(VCO)核的VCO的方法，包压器具有耦接到可变电容器的第一绕组和耦接到VCO核的第二绕组；并且设置滤波电流源振频率包括将调谐信号乘以第一因子以形成第一谐电路被配置成通过调节并联谐振LC电路的电容来设置滤接到可变电容器的第一绕组和耦接到VCO核的第二绕组的变压器；以及调谐电路被配置成通过调节可变电容器的电容来设置滤波电流入端处的调谐信号向第一可调谐振器提供VCO调谐信号，并且基于在调谐输入端处的调谐[0131]示例43：一种集成电路包括：半导体基板；设置在半导体基板上的压控振荡器耦接到电流源的第一端和耦接到交叉耦接的晶体管对[0135]各实施方式的优点包括单个RFVCO在大范围的输出频率上产生低相位噪声信号