本公開文件涉及電感電容振蕩器，特別涉及具有緊湊布局及低相位噪聲的整合電感電容振蕩器及其整合方法。

背景技術(shù)：

1、如圖1所示，電感電容(inductor-capacitor，lc)振蕩器100包含lc共振腔(lctank)110、第一交叉耦合對(cross-coupling?pair)120、第二交叉耦合對140、第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)130及第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)150。lc共振腔110包含電感111及電容112，電感111及電容112用于以共振頻率f0進(jìn)行共振。第一交叉耦合對120包含第一n通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(n-channel?metal-oxide?semiconductor?transistors，nmost)121及第二nmost122，第一nmost?121及第二nmost?122以交叉耦合結(jié)構(gòu)(topology)進(jìn)行配置。第二交叉耦合對140包含第一p通道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(p-channel?metal-oxide?semiconductortransistors，pmost)141及第二pmost?142，第一pmost?141及第二pmost?142以交叉耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置。第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)130包含電感131及電容132，電感131及電容132用于以共振頻率f0的兩倍頻進(jìn)行共振并提供高阻抗，其中共振頻率f0的兩倍頻即為振蕩器100的共振頻率的兩倍。第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)150包含電感151及電容152，電感151及電容152用于以共振頻率f0的兩倍頻進(jìn)行共振并提供高阻抗。

2、在本公開文件中，“vdd”代表電源供應(yīng)節(jié)點，且“vss”代表接地節(jié)點。lc共振腔110產(chǎn)生了振蕩頻率約等于共振頻率f0的振蕩。第一交叉耦合對120及第二交叉耦合對140皆為再生網(wǎng)絡(luò)(regenerative?network)，其提供了再生功能，以補(bǔ)償lc共振腔110的歐姆損耗(ohmic?loss)，進(jìn)而維持振蕩。第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)130用以通過在共振頻率f0的兩倍頻形成高阻抗來提供對第一交叉耦合對120的源極衰退(source?degeneration)，以抑制由于第一交叉耦合對120的噪聲的上轉(zhuǎn)換(up-conversion)而產(chǎn)生的振蕩的相位噪聲。第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)150用以通過在共振頻率f0的兩倍頻形成高阻抗來提供對第二交叉耦合對140的源極衰退，以抑制由于第二交叉耦合對140的噪聲的上轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的振蕩的相位噪聲。lc振蕩器100在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，因此不再進(jìn)一步說明。

3、在一些值得關(guān)注的情況中，lc振蕩器100通過使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary?metal-oxide?semiconductor，cmos)工藝而被整合在硅基板上。lc振蕩器100被期望布局緊湊且具有低相位噪聲。然而，當(dāng)布局緊湊時，電感111、131及151將不可避免地具有強(qiáng)大的磁耦合(magnetic?coupling)，導(dǎo)致lc共振腔110、第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)130及第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)150的品質(zhì)因數(shù)下降，進(jìn)而導(dǎo)致更嚴(yán)重的相位噪聲。

4、一種布局緊湊但通過保持其電感的品質(zhì)因數(shù)而具有低相位噪聲的整合lc振蕩器是眾所期望的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開文件的目標(biāo)是具有一種布局緊湊的lc振蕩器。此目標(biāo)是通過將第一輔助電感(用以抑制相位噪聲)及第二輔助電感(用以抑制相位噪聲)布局于主電感(用以產(chǎn)生振蕩)之內(nèi)來實現(xiàn)。

2、本公開文件的另一個目標(biāo)是具有一種即使布局緊湊仍具有低相位噪聲的lc振蕩器。此目標(biāo)是通過以下方法來實現(xiàn)：將輔助電感(用以抑制噪聲)分成兩個對稱的半部分，故主電感(用以產(chǎn)生振蕩)及輔助電感之間的凈磁耦合(net?magnetic?coupling)會被顯著地消除，進(jìn)而減緩了主電感的品質(zhì)因數(shù)的下降。此目標(biāo)更通過以下方法來確保實現(xiàn)：將第一輔助電感(用以抑制噪聲)及第二輔助電感(用以抑制噪聲)高度緊鄰配置，進(jìn)而提高第一輔助電感和第二輔助電感的品質(zhì)因數(shù)，且進(jìn)而提高抑制噪聲的效能。

3、本公開文件提供一種整合振蕩器，包含電感電容共振腔、第一交叉耦合對、第二交叉耦合對、第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)及第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)。電感電容共振腔包含并聯(lián)耦接于第一漏極節(jié)點及第二漏極節(jié)點之間的主電感及主電容，且主電感相對于對稱平面被對稱地布局。第一交叉耦合對包含第一nmost及第二nmost，第一nmost及第二nmost耦接至第一源極節(jié)點，且用以交叉耦合第一漏極節(jié)點及第二漏極節(jié)點。第二交叉耦合對包含第一pmost及第二pmost，第一pmost及第二pmost耦接至第二源極節(jié)點，且用以交叉耦合第一漏極節(jié)點及第二漏極節(jié)點。第一源極衰退網(wǎng)絡(luò)包含并聯(lián)耦接于第一源極節(jié)點及接地節(jié)點之間的第一輔助電容及第一輔助電感，第一輔助電感包含相對于對稱平面互為鏡像且被布局于主電感之內(nèi)的兩個半部分。第二源極衰退網(wǎng)絡(luò)包含并聯(lián)耦接于第二源極節(jié)點及電源供應(yīng)節(jié)點之間的第二輔助電容及第二輔助電感，第二輔助電感包含相對于對稱平面互為鏡像且被布局于主電感之內(nèi)的兩個半部分，且第二輔助電感的此兩個半部分緊鄰于第一輔助電感，進(jìn)而具有強(qiáng)互耦。

4、本公開文件提供一種振蕩器的整合方法，包含：加入主電感及主電容，以產(chǎn)生振蕩；加入兩個交叉耦合nmost及兩個交叉耦合pmost，以維持振蕩；加入第一輔助電感及第一輔助電容，以抑制兩個交叉耦合nmost的噪聲；加入第二輔助電感及第二輔助電容，以抑制兩個交叉耦合pmost的噪聲；將主電感相對于對稱平面對稱地布局；將第一輔助電感布局為并聯(lián)耦接的兩個半部分，其中第一輔助電感的兩個半部分位于主電感之內(nèi)且相對于對稱平面彼此對稱；以及將第二輔助電感布局為并聯(lián)耦接的兩個半部分，其中第二輔助電感的兩個半部分位于主電感之內(nèi)，緊鄰于第一輔助電感，且相對于對稱平面彼此對稱。

技術(shù)特征：

1.一種整合振蕩器，包含：

2.如權(quán)利要求1所述的整合振蕩器，其中該整合振蕩器通過使用一互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體工藝而制造于一硅基板上，該互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體工藝的多層結(jié)構(gòu)包含一極厚金屬層、一再分布層及多個下方金屬層。

3.如權(quán)利要求2所述的整合振蕩器，其中該主電感包含一金屬走線圈，該金屬走線圈被布局于該極厚金屬層。

4.如權(quán)利要求2所述的整合振蕩器，其中該第一輔助電感包含一金屬走線圈，該金屬走線圈被布局于該極厚金屬層及該再分布層的其中一者。

5.如權(quán)利要求2所述的整合振蕩器，其中該第二輔助電感包含一金屬走線圈，該金屬走線圈被布局于該極厚金屬層及該再分布層的其中一者。

6.如權(quán)利要求1所述的整合振蕩器，其中該主電感及該主電容形成一共振網(wǎng)絡(luò)，該共振網(wǎng)絡(luò)的一共振頻率約等于該整合振蕩器的一振蕩頻率。

7.如權(quán)利要求6所述的整合振蕩器，其中在兩倍的該振蕩頻率下，該第一輔助電感及該第一輔助電容形成一高阻抗共振網(wǎng)絡(luò)。

8.如權(quán)利要求6所述的整合振蕩器，其中在兩倍的該振蕩頻率下，該第二輔助電感及該第二輔助電容形成一高阻抗共振網(wǎng)絡(luò)。

9.一種振蕩器的整合方法，包含：

10.如權(quán)利要求9所述的整合方法，其中該主電感及該主電容形成一共振網(wǎng)絡(luò)，該共振網(wǎng)絡(luò)的一共振頻率約等于該振蕩器的一振蕩頻率。

技術(shù)總結(jié)
一種整合振蕩器及其整合方法，該整合方法包含：加入主電感及主電容以產(chǎn)生振蕩；加入兩個交叉耦合NMOST及兩個交叉耦合PMOST以維持振蕩；加入第一輔助電感及第一輔助電容，以抑制兩個交叉耦合NMOST的噪聲；加入第二輔助電感及第二輔助電容，以抑制兩個交叉耦合PMOST的噪聲；將主電感相對于對稱平面對稱地布局；將第一輔助電感布局為并聯(lián)耦接的兩個半部分，第一輔助電感的兩個半部分位于主電感之內(nèi)且相對于對稱平面彼此對稱；以及將第二輔助電感布局為并聯(lián)耦接的兩個半部分，第二輔助電感的兩個半部分位于主電感之內(nèi)，緊鄰于第一輔助電感，且相對于對稱平面彼此對稱。

技術(shù)研發(fā)人員：林嘉亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30