專(zhuān)利名稱：一種壓控振蕩調(diào)制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制解調(diào)技術(shù)，尤其涉及適用于高性能的音頻調(diào)制電路的壓控振蕩調(diào)制電路。
背景技術(shù)：
FM調(diào)制電路要求輸出載波的中心頻率固定、頻偏恒定、線性度高，但是受工藝和工作環(huán)境等影響，導(dǎo)致輸出的頻偏不能相對(duì)恒定，引起失真。為了實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定度的中心頻率，傳統(tǒng)的音頻調(diào)制方式有以下幾種(1)通過(guò)對(duì)晶體振蕩器調(diào)頻，但晶體調(diào)頻的頻偏非常小，往往達(dá)不到一定的帶寬要求；(2)通過(guò)LC振蕩實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，但中心頻率穩(wěn)定度較差，以至于接收機(jī)中發(fā)生頻率漂移，同時(shí)由于采用電感，增加了芯片的面積，增加了成本；(3)通過(guò)鎖相調(diào)制實(shí)現(xiàn)，可以產(chǎn)生高穩(wěn)定度的中心頻率，而且在使用分頻器的條件下，頻偏可以做的較大，克服了調(diào)頻和穩(wěn)頻之間的矛盾。傳統(tǒng)的鎖相調(diào)制電路，如圖1所示，包括晶體振蕩器11，所述的晶體振蕩器11用于產(chǎn)生調(diào)制電路需要的穩(wěn)定的頻率信號(hào)，穩(wěn)定的頻率信號(hào)發(fā)送至鑒相器12 ；鑒相器12，所述的鑒相器12用于將晶體振蕩器11輸出的穩(wěn)定的頻率信號(hào)與分頻器14輸出的分頻信號(hào)Uin(t)進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生誤差電壓，并將誤差電壓Ud(t)發(fā)送至環(huán)路濾波器13 ；環(huán)路濾波器13，所述的環(huán)路濾波器13用于將所述的鑒相器12輸出的誤差電壓Ud(t)進(jìn)行濾波，產(chǎn)生濾波信號(hào)VLPF，并將濾波信號(hào)VLPF發(fā)送至壓控振蕩調(diào)制電路15 ；壓控振蕩調(diào)制電路15，所述的壓控振蕩調(diào)制電路15用于將輸入的音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)對(duì)環(huán)路濾波器13輸出的濾波信號(hào)VLPF進(jìn)行調(diào)制，并產(chǎn)生振蕩信號(hào)Vosc，振蕩信號(hào)Vosc的頻偏受音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)控制；分頻器14，所述的分頻器14用于將來(lái)至壓控振蕩調(diào)制電路15的輸出信號(hào)Vosc進(jìn)行分頻，并將分頻信號(hào)Uin (t)發(fā)送至所述的鑒相器12。圖1所示的鎖相調(diào)制電路中的環(huán)路濾波器的輸出和音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，中心頻率和頻偏是分開(kāi)控制的，導(dǎo)致在不同工藝和工作環(huán)境下，相同的中心頻率下頻偏變化比較大，引起失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓控振蕩調(diào)制電路，該電路載波質(zhì)量高，頻偏恒定，高線性度，受工藝影響小，解決了頻偏隨工藝和外界條件變化太大的缺陷。壓控振蕩調(diào)制電路，包括
電平調(diào)節(jié)模塊，所述電平調(diào)節(jié)模塊輸入濾波信號(hào)VLPF，輸出中心頻率控制電壓Vc，所述中心頻率控制電壓Vc比所述濾波信號(hào)VLPF高，使壓控振蕩調(diào)制電路在濾波信號(hào)VLPF較低時(shí)能正常工作；自動(dòng)增益控制模塊，所述自動(dòng)增益模塊對(duì)輸入的音頻調(diào)制信號(hào)Uf(t)進(jìn)行放大，產(chǎn)生頻偏控制電壓Vm，所述頻偏控制電壓Vm為低頻交流信號(hào)，所述頻偏控制電壓Vm的幅度受所述中心頻率控制電壓Vc控制，頻偏控制電壓Vm同中心頻率控制電壓Vc成正比；壓控振蕩器，所述壓控振蕩器輸入所述中心頻率控制電壓Vc和頻偏控制電壓Vm，輸出第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2，所述第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2構(gòu)成差分振蕩信號(hào)，所述的差分振蕩信號(hào)的中心頻率由中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)，頻偏由頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)。進(jìn)一步，所述控振蕩調(diào)制電路還包括輸出模塊，所述輸出模塊輸入第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2，所述輸出模塊為一個(gè)雙端轉(zhuǎn)單端緩沖器，輸出單端滿擺幅電壓信號(hào)Vosc。進(jìn)一步，所述壓控振蕩器，包括頻率控制模塊，所述頻率控制模塊接收比較反饋模塊輸出的第一輸出信號(hào)Voutl和第二輸出信號(hào)Vout2，中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)頻率控制模塊輸出的中心頻率，頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)頻率控制模塊的頻偏，頻率控制模塊輸出第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2是一對(duì)差分信號(hào)；緩沖模塊，所述緩沖模塊將頻率控制模塊同比較反饋模塊隔離緩沖，保證頻率控制模塊不受比較反饋模塊干擾，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)緩沖模塊后得到第三信號(hào)C和第四信號(hào)D，所述第三信號(hào)C和第四號(hào)D是一對(duì)差分信號(hào)，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2的幅值和中心電平高于第三信號(hào)C和第四號(hào)D，第三信號(hào)C與第一信號(hào)Ql的相位相同，第四號(hào)D與第二信號(hào)Q2的相位相同；比較反饋模塊所述比較反饋模塊為正反饋比較器，所述第一信號(hào)Q1、第二信號(hào)Q2、第三信號(hào)C和第四信號(hào)D輸入比較反饋模塊，所述第一信號(hào)Ql同第四信號(hào)D進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓高于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl為高電平，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓低于于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl為低電平；比較反饋模塊所述第二信號(hào)Q2同第三信號(hào)C進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓高于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為高電平，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓低于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為低電平，比較反饋模塊對(duì)第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間的壓差進(jìn)行放大，直至反饋環(huán)路增益為1，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。進(jìn)一步，所述頻率控制模塊包括第一開(kāi)關(guān)管Mll和第三開(kāi)關(guān)管M13構(gòu)成第一支路，第二開(kāi)關(guān)管M12和第四開(kāi)關(guān)管M14構(gòu)成第二支路，在第一支路和第二支路之間連接一電容C11，在第一支路和第二支路之間還連接第一電阻Rll和第二電阻R12，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極分別由比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2控制，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的漏極連接電源VDD，第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12的柵極相連并受中心頻率控制電壓Vc的控制，第一開(kāi)關(guān)管Ml 1和第二開(kāi)關(guān)管M12的源級(jí)通過(guò)第一電流源111接地，第一電阻Rll的另一端和第二電阻R22之間受頻偏控制電壓Vm的控制。進(jìn)一步，所述緩沖模塊包括第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16、第二電流源112和第三電流源113，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的柵極分別連接電容Cl 1兩端，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的源極分別經(jīng)第二電流源112、第三電流源113接地，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的漏極接電源VDD，所述第五開(kāi)關(guān)管M15和電流源112構(gòu)成第一源極跟隨器，所述第六開(kāi)關(guān)管M16和第三電流源113構(gòu)成第二源極跟隨器，第一信號(hào)Ql經(jīng)過(guò)第一源極跟隨器，通過(guò)所述第五開(kāi)關(guān)管M15的源極輸出第三信號(hào)C，第三信號(hào)C的直流電平比第一信號(hào)Ql低一個(gè)柵源電壓，第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)第二源跟隨器后，通過(guò)所述第六開(kāi)關(guān)管M16的源極輸出第四信號(hào)D，第四信號(hào)D的直流電平比第二信號(hào)Q2低一個(gè)柵源電壓；在中心頻率控制電壓Vc的控制下，當(dāng)所述頻率控制模塊的第一支路導(dǎo)通時(shí)，頻率控制模塊的第二支路關(guān)斷，第一支路對(duì)電容Cll的一端充電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端放電，反之，第一支路關(guān)斷時(shí)，第二支路導(dǎo)通，第一支路對(duì)電容Cll的一端放電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端充電。由于第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間存在電壓差，導(dǎo)致第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上的電流有偏差，經(jīng)過(guò)緩沖模塊的緩沖和比較反饋模塊放大，形成正反饋輸入到第三開(kāi)關(guān)管M13、第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極，導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差進(jìn)一步變大，在電容Cll上的充放電電流也一直增加；由于頻偏控制電壓Vm的變化引起流過(guò)第一電阻Rll和第二電阻R12的電流變化，導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差的微小變化，第一電阻Rll和第二電阻R12上流過(guò)的電流遠(yuǎn)小于第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上流過(guò)的電流，從而小幅改變振蕩頻率；電容Cll兩端的充放電電流的變化引起了振蕩頻率的變化，直到第一開(kāi)關(guān)管M11，第二開(kāi)關(guān)管M12，第三開(kāi)關(guān)管M13，第四開(kāi)關(guān)管M14進(jìn)入深度線性區(qū)，整個(gè)環(huán)路的增益為1，輸出穩(wěn)定的振蕩波形。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的鎖相環(huán)電路中的環(huán)路濾波器的輸出和音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，以至于中心頻率和頻偏分開(kāi)控制，最終在不同工藝和工作環(huán)境下，相同的中心頻率下頻偏變化比較大，引起失真的問(wèn)題。本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路實(shí)現(xiàn)了在不同工藝和工作環(huán)境下，相同的中心頻率下具有穩(wěn)定的頻偏。音頻調(diào)制增益由電阻控制，電阻有較好的線性度，使得音頻調(diào)制電路的載波質(zhì)量高，頻偏恒定，高線性度，調(diào)制頻偏受工藝等影響很小。本發(fā)明采用正反饋結(jié)構(gòu)的比較器，并通過(guò)對(duì)電容充放電，振蕩相移很快達(dá)到振蕩所需要的振蕩條件，減少了傳統(tǒng)技術(shù)中所需的振蕩單元的級(jí)數(shù)，相比傳統(tǒng)的多級(jí)數(shù)的環(huán)形振蕩器，容易實(shí)現(xiàn)高的相位噪聲性能。同時(shí)本發(fā)明同傳統(tǒng)技術(shù)相比避免了電感的使用，大大減小了芯片面積。


圖1是傳統(tǒng)的鎖相調(diào)制電路原理圖；圖2是本發(fā)明的提出的壓控振蕩調(diào)制電路結(jié)構(gòu)圖；圖3a是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路輸出的中心頻率控制電壓Vc和濾波信號(hào)VLPF的電壓關(guān)系示意6
圖北是音頻調(diào)制信號(hào)UF(t)和本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路輸出的頻偏控制電壓Vm的電壓關(guān)系示意圖；圖3c是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路輸出的差分振蕩信號(hào)；圖3d是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路輸出的滿擺幅電壓信號(hào)Vosc圖4是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路輸出的滿擺幅電壓信號(hào)Vosc信號(hào)的頻率示意5是本明提出的壓控振蕩調(diào)制電路的壓控振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的具體電路結(jié)構(gòu)；圖7是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路的比較反饋模塊具體電路結(jié)構(gòu)；圖8是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路的Ql，Q2，C，D點(diǎn)的電壓在一個(gè)周期內(nèi)的關(guān)系示意圖；圖9是本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路的自動(dòng)增益控制模塊VGA電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明提出的壓控振蕩調(diào)制電路，包括電平調(diào)節(jié)模塊31，所述的電平調(diào)節(jié)模塊31輸入環(huán)路濾波器13輸出的濾波信號(hào)VLPF，輸出中心頻率控制電壓Vc，所述中心頻率控制電壓Vc比所述濾波信號(hào)VLPF高，使壓控振蕩調(diào)制電路在濾波信號(hào)VLPF較低時(shí)能正常工作；自動(dòng)增益控制模塊(VGA) 33，所述的自動(dòng)增益模塊33對(duì)輸入的音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)進(jìn)行放大，產(chǎn)生頻偏控制電壓Vm，所述頻偏控制電壓Vm為低頻交流信號(hào)，所述頻偏控制電壓Vm的幅度受電平調(diào)節(jié)模塊31中心頻率控制電壓Vc控制，頻偏控制電壓Vm同中心頻率控制電壓Vc成正比；壓控振蕩器32，所述的壓控振蕩器32輸入中心頻率控制電壓Vc和頻偏控制電壓Vm,壓控振蕩器8輸出為第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2，所述第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2構(gòu)成差分振蕩信號(hào)，所述的差分振蕩信號(hào)的中心頻率由中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)，頻偏由控制電壓Vm調(diào)節(jié)。進(jìn)一步，所述控振蕩調(diào)制電路還包括輸出模塊34，所述輸出模塊34輸入第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2，所述輸出模塊34為一個(gè)雙端轉(zhuǎn)單端緩沖器，輸出單端滿擺幅電壓信號(hào)Vosc。圖3是壓控振蕩調(diào)制電路各點(diǎn)的信號(hào)示意圖如圖3a所示，電平調(diào)節(jié)模塊31輸出的中心頻率控制電壓Vc比濾波信號(hào)VLPF值高出一個(gè)晶體管的閾值電壓(Vth)；如圖北所示，音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制模塊(VGA) 33處理后輸出正弦信號(hào)Vm ；如圖3c所示為差分振蕩信號(hào)；如圖3d所示為輸出模塊輸出的滿擺幅電壓信號(hào)Vosc。如圖4所示為滿擺幅電壓信號(hào)Vosc的頻率最大頻偏θ ρ。進(jìn)一步，所述壓控振蕩器，如圖5所示，包括頻率控制模塊42，所述頻率控制模塊接收比較反饋模塊44輸出的第一輸出信號(hào)Voutl和第二輸出信號(hào)Vout2，中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)頻率控制模塊42輸出的中心頻率，頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)頻率控制模塊的頻偏，頻率控制模塊42輸出第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2是一對(duì)差分信號(hào)；緩沖模塊43，所述緩沖模塊將頻率控制模塊同比較反饋模塊隔離緩沖，保證頻率控制模塊不受比較反饋模塊干擾，有較好的噪聲性能，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)緩沖模塊43后得到第三信號(hào)C和第四信號(hào)D，所述第三信號(hào)C和第四號(hào)D是一對(duì)差分信號(hào)，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2的幅值和中心電平高于第三信號(hào)C和第四號(hào)D，第三信號(hào)C與第一信號(hào)Ql的相位相同，第四號(hào)D與第二信號(hào)Q2的相位相同；比較反饋模塊44:所述比較反饋模塊為正反饋比較器，所述第一信號(hào)Q1、第二信號(hào)Q2、第三信號(hào)C和第四信號(hào)D輸入比較反饋模塊44，所述第一信號(hào)Ql同第四信號(hào)D進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓高于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl為高電平，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓低于于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl為低電平；比較反饋模塊所述第二信號(hào)Q2同第三信號(hào)C進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓高于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為高電平，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓低于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為低電平，比較反饋模塊對(duì)第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間的壓差進(jìn)行放大，直至反饋環(huán)路增益為1，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。如圖6所示，壓控振蕩器的具體電路結(jié)構(gòu)為所述頻率控制模塊42包括第一開(kāi)關(guān)管Mll和第三開(kāi)關(guān)管M13構(gòu)成第一支路，第二開(kāi)關(guān)管M12和第四開(kāi)關(guān)管M14構(gòu)成第二支路，在第一支路和第二支路之間連接一電容C11，在第一支路和第二支路之間還連接第一電阻Rll和第二電阻R12，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極分別由比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2控制，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的漏極連接電源VDD，第一開(kāi)關(guān)管Ml 1和第二開(kāi)關(guān)管M12的柵極相連并受中心頻率控制電壓Vc的控制，第一開(kāi)關(guān)管Ml 1和第二開(kāi)關(guān)管M12的源極通過(guò)第一電流源111接地，第一電阻Rll的另一端和第二電阻R22之間受頻偏控制電壓Vm的控制，所述緩沖模塊包括第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16、第二電流源112和第三電流源113，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的柵極分別連接電容Cll兩端，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的源極分別經(jīng)第二電流源112、第三電流源113接地，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的漏極接電源VDD，所述第五開(kāi)關(guān)管M15和電流源112構(gòu)成第一源極跟隨器，所述第六開(kāi)關(guān)管M16和第三電流源113構(gòu)成第二源極跟隨器，第一信號(hào)Ql經(jīng)過(guò)第一源極跟隨器，通過(guò)所述第五開(kāi)關(guān)管M15的源極輸出第三信號(hào)C，第三信號(hào)C的直流電平比第一信號(hào)Ql低一個(gè)柵源電壓，第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)第二源極跟隨器后，通過(guò)所述第六開(kāi)關(guān)管M16的源級(jí)輸出第四信號(hào)D，第四信號(hào)D的直流電平比第二信號(hào)Q2低一個(gè)柵源電壓。在中心頻率控制電壓Vc的控制下，當(dāng)所述頻率控制模塊的第一支路導(dǎo)通時(shí)，頻率控制模塊的第二支路關(guān)斷，第一支路對(duì)電容Cll的一端充電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端放電，反之，第一支路關(guān)斷時(shí)，第二支路導(dǎo)通，第一支路對(duì)電容Cll的一端放電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端充電；由于第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間存在電壓差，導(dǎo)致第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上的電流有偏差，經(jīng)過(guò)緩沖模塊的緩沖和比較反饋模塊放大，形成正反饋輸入到第三開(kāi)關(guān)管M13、第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極，導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差進(jìn)一步變大，在電容Cll上的充放電電流也一直增加；由于頻偏控制電壓Vm的變化引起流過(guò)第一電阻Rll和第二電阻R12的電流變化， 導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差的微小變化，第一電阻Rll和第二電阻R12上流過(guò)的電流遠(yuǎn)小于第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上流過(guò)的電流，從而小幅改變振蕩頻率；電容Cll兩端的充放電電流的變化引起了振蕩頻率的變化，直到第一開(kāi)關(guān)管M11， 第二開(kāi)關(guān)管M12，第三開(kāi)關(guān)管M13，第四開(kāi)關(guān)管M14進(jìn)入深度線性區(qū)，整個(gè)環(huán)路的增益為1，輸出穩(wěn)定的振蕩波形。第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上流過(guò)交流電流對(duì)電容Cll充放電，從而決定了振蕩頻率的大小，由于流過(guò)Mll和M12的交流電流大小相等，方向相反，|/M11| = |/‘12| ,振
蕩中心頻率為f0SC = Ι/Λ/11Ι I/mi 1| oc Vc^ fosc χ Vc (其中fosc是壓控振蕩調(diào)制電路的 4* Vc* Cll 1 丨
中心頻率，是流過(guò)第一開(kāi)關(guān)管Mll的平均電流，Cll是第一電容Cll的容值，Vc是中
心頻率控制電壓)，即壓控振蕩調(diào)制電路的中心頻率和中心頻率控制電壓Vc成正比；第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2的最大頻偏和中心頻率的比值為Gp - VaKmod _ Vgudiomj^vVGAKMOD
f0SC VcKvco^C ^ VCO其中θ p是振蕩器輸出信號(hào)相對(duì)于中心頻率的最大頻偏，Va是頻偏調(diào)制信號(hào)Vm 的幅度，vaudi。m是輸入音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)的幅度，K mod是壓控振蕩器的音頻FM調(diào)制系數(shù)，Kvco是壓控振蕩器頻率增益，VGA的增益Avtca受Vc的控制，和Vc成正比關(guān)系，所以
-^l-= 腳OC腿，這個(gè)比值和中心頻率控制電壓Vc無(wú)關(guān)，可以抵消工
Josc^C^VCO^vco
藝及環(huán)境偏差帶來(lái)的部分影響。進(jìn)一步，所述比較反饋模塊，如圖7所示，第二十一開(kāi)關(guān)管M21和第二十二開(kāi)關(guān)管 M22構(gòu)成第一差分管，第二十二開(kāi)關(guān)管M22的漏極接負(fù)載第二十一電阻R21，第一信號(hào)Ql和第四信號(hào)D輸入第一差分管，如果第一信號(hào)Ql的電壓比第四信號(hào)D的電壓高，第二十一開(kāi)關(guān)管M21被打開(kāi)，第二十二開(kāi)關(guān)管M22關(guān)斷，電流全部流入第二十一開(kāi)關(guān)管M21所在支路， 第二十二開(kāi)關(guān)管M22和第一電阻R21流過(guò)的電流為零，第三輸出電壓Fl被拉到高電平；反之，如果第四信號(hào)D的電壓比第一信號(hào)Ql的電壓高一定數(shù)值，電流全部流入第二十二開(kāi)關(guān)管M22和第二十一電阻R21所在的支路，第三輸出電壓Fl為電源電壓Vdd減去第一電阻 R21與121的乘積，即Vdd-R21*I21。同理，二十三開(kāi)關(guān)管M23和第二十四開(kāi)關(guān)管MM構(gòu)成第二差分管，第二十四開(kāi)關(guān)管M22的漏極接負(fù)載第二十二電阻R22，第二信號(hào)Q2和第三信號(hào)C輸入第二差分管，如果第二信號(hào)Q2的電壓比第三信號(hào)C的電壓高，第二十三開(kāi)關(guān)管M23 被打開(kāi)，第二十四開(kāi)關(guān)管MM關(guān)斷，電流全部流入第二十三開(kāi)關(guān)管M23所在支路，第二十四開(kāi)關(guān)管MM和第二十四電阻RM流過(guò)的電流為零，第四輸出電壓F2被拉到高電平；反之，如果第三信號(hào)C的電壓比第二信號(hào)Q2的電壓高一定數(shù)值，電流全部流入第二十四開(kāi)關(guān)管M24 和第二十二電阻R22所在的支路，第四輸出電壓F2為電源電壓Vdd減去第二十二電阻R22 與第二十二電流源122的乘積，即Vdd-R22*I22。第四輸出電壓F2經(jīng)過(guò)第二十七開(kāi)關(guān)管和第二十四電流源IM構(gòu)成的跟隨器控制第二十五開(kāi)關(guān)M25，第三輸出電壓Fl經(jīng)過(guò)第二十八開(kāi)關(guān)管和電流源125構(gòu)成的跟隨器控制第二十六開(kāi)關(guān)管M26。當(dāng)?shù)谌敵鲭妷篎l為高電平，第四輸出F2為低電平時(shí)，第二十三電流源123的電流全部流過(guò)第二十六開(kāi)關(guān)管似6和第二十二電阻R22支路，是的第三輸出電壓Fl繼續(xù)保持高電平輸出，第四輸出電壓F2繼續(xù)保持低電平；當(dāng)?shù)谌敵鲭妷篎l為低電平，第四輸出電壓F2為高電平時(shí)，第二十三電流源 123的電流全部流過(guò)第二十五開(kāi)關(guān)管M25和第二十一電阻R21支路，使得第三輸出電壓Fl 繼續(xù)保持低電平輸出，第四輸出電壓F2繼續(xù)保持高電平輸出，即構(gòu)成鎖存保持的作用，使第三輸出Fl和第四輸出F2在第一信號(hào)Ql，第二信號(hào)Q2的一個(gè)周期內(nèi)只跳變一次，不會(huì)引起頻率的變化。第一差分管的輸出Fl和第二差分管的輸出F2經(jīng)過(guò)鎖存保持跟隨器后輸出得到第一輸出電壓VOUTl和第二輸出電壓V0UT2。本發(fā)明中，由于電平調(diào)節(jié)模塊6輸出電壓Vc低通濾波器的濾波信號(hào)VLPF的直流電平升高得到的，保證了即使在濾波信號(hào)VLPF輸出電壓很低時(shí)，也能使第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12導(dǎo)通，同時(shí)由于比較反饋模塊的正反饋?zhàn)饔茫部梢员ＷC第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12導(dǎo)通。圖9是自動(dòng)增益控制模塊的結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，音頻調(diào)制信號(hào)Uf(t)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)固定增益的放大器51進(jìn)行放大，并將音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)由單端輸入轉(zhuǎn)為雙端輸出信號(hào)Vp和Vn。雙端輸出信號(hào)Vp和Vn分別輸入差分對(duì)管第三十一開(kāi)關(guān)管M31和第三十二開(kāi)關(guān)管M32的柵極，第三十一開(kāi)關(guān)管M31至第三十八開(kāi)關(guān)管M38構(gòu)成了電流放大器，增益和Vc中心頻率控制電壓Vc相關(guān)。假設(shè)某一時(shí)刻，流過(guò)第三十一開(kāi)關(guān)管M31和第三十三開(kāi)關(guān)管M33的電流為第三十一電流131，流過(guò)第三十二開(kāi)關(guān)管M32，和第三十四開(kāi)關(guān)管M34的電流為第三十二電流132，第三十一電流131加第三十二電流132等于第三十三電流133則131+132 = 133。第三十五開(kāi)關(guān)管M35和第三十三開(kāi)關(guān)管M33構(gòu)成電流鏡，第十一電流131流過(guò)第五開(kāi)關(guān)管M35，第三十六開(kāi)關(guān)管M36支路的電流為Dlx
(WIL)mzs
(WIL)mi
第三十六開(kāi)關(guān)管M36和第三十七開(kāi)關(guān)管M37同樣構(gòu)成電流鏡，流過(guò)第三十七開(kāi)關(guān)管M37 (WZL)m35 (WZL)m31
的電流為門(mén)Ix !^,，35 (U/IT，同理可導(dǎo)出流過(guò)第三十八開(kāi)關(guān)管M38的電流為 …(JVIL)m,.
nifw,rT，則輸出端Vm、流過(guò)的電流為第三十七開(kāi)關(guān)管M37和三十HA開(kāi)關(guān)管M38上
電流的差值^Znlm5 Ζ'πΓ -132xWJTTl，在設(shè)計(jì)中第三十三開(kāi)關(guān)管Μ33
的大小和第三十四開(kāi)關(guān)管M34 —樣，第三十六開(kāi)關(guān)管M36的大小和第三十七開(kāi)關(guān)管M37 —
(ψ /1)
樣，Vm 流過(guò)的電流可簡(jiǎn)化為(/3I-/32):, ^35，其中(W/L)M33、(ff/L)M34, (ff/L)M35(ff/L)M36,
(ff/L)M37, (W/L)B8分別代表第三十三開(kāi)關(guān)管至第三十八開(kāi)關(guān)管的寬長(zhǎng)比。由于第三十一開(kāi)關(guān)管和第三十二開(kāi)關(guān)管工作在小信號(hào)差分狀態(tài)，131和132的直流電流相等，都等于133/2， 交流電流相反，大小整比于廂，同時(shí)，133 - Vc2，所以流過(guò)自動(dòng)增益控制模塊的輸出端的電流正比于Vc，即電流放大器的增益正比于Vc。 加上自動(dòng)增益控制電路后，頻偏的調(diào)制受工藝等影響很小，能實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的頻偏值。
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有新型自動(dòng)增益調(diào)節(jié)閉合鎖相環(huán)的頻率調(diào)制電路，并且參照附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是，上述實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，包括但不限于對(duì)電流控制模塊、頻率控制模塊、緩沖模塊、比較反饋模塊、自動(dòng)增益控制模塊的修改、對(duì)電路的局部構(gòu)造的變更，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于包括電平調(diào)節(jié)模塊，所述電平調(diào)節(jié)模塊輸入濾波信號(hào)VLPF，輸出中心頻率控制電壓Vc，所述中心頻率控制電壓Vc比所述濾波信號(hào)VLPF高，使壓控振蕩調(diào)制電路在濾波信號(hào)VLPF較低時(shí)能正常工作；自動(dòng)增益控制模塊，所述自動(dòng)增益模塊對(duì)輸入的音頻調(diào)制信號(hào)Uf (t)進(jìn)行放大，產(chǎn)生頻偏控制電壓Vm，所述頻偏控制電壓Vm為低頻交流信號(hào)，所述頻偏控制電壓Vm的幅度受所述中心頻率控制電壓Vc控制，頻偏控制電壓Vm同中心頻率控制電壓Vc成正比；壓控振蕩器，所述壓控振蕩器輸入所述中心頻率控制電壓Vc和頻偏控制電壓Vm，輸出由第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2構(gòu)成差分振蕩信號(hào)，所述的差分振蕩信號(hào)的中心頻率由中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)，頻偏由頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于所述控振蕩調(diào)制電路還包括輸出模塊，所述輸出模塊輸入第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2，所述輸出模塊為一個(gè)雙端轉(zhuǎn)單端緩沖器，輸出單端滿擺幅電壓信號(hào)Vosc。
3.如權(quán)利要求1或2所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于所述壓控振蕩器，包括頻率控制模塊，所述頻率控制模塊接收比較反饋模塊輸出的第一輸出信號(hào)Voutl和第二輸出信號(hào)Vout2，中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)頻率控制模塊輸出的中心頻率，頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)頻率控制模塊的頻偏，頻率控制模塊輸出第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2是一對(duì)差分信號(hào)；緩沖模塊，所述緩沖模塊將頻率控制模塊同比較反饋模塊隔離緩沖，保證頻率控制模塊不受比較反饋模塊干擾，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)緩沖模塊后得到第三信號(hào)C和第四信號(hào)D，所述第三信號(hào)C和第四號(hào)D是一對(duì)差分信號(hào)，所述第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2的幅值和中心電平高于第三信號(hào)C和第四號(hào)D，第三信號(hào)C與第一信號(hào)Ql的相位相同，第四號(hào)D與第二信號(hào)Q2的相位相同；比較反饋模塊所述比較反饋模塊為正反饋比較器，所述第一信號(hào)Q1、第二信號(hào)Q2、第三信號(hào)C和第四信號(hào)D輸入比較反饋模塊，所述第一信號(hào)Ql同第四信號(hào)D進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓高于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl為高電平，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)Ql的電壓低于第四信號(hào)D的電壓，比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Vout 1為低電平；比較反饋模塊所述第二信號(hào)Q2同第三信號(hào)C進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓高于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為高電平，當(dāng)?shù)诙盘?hào)Q2的電壓低于第三信號(hào)C的電壓，比較反饋模塊輸出的第二輸出電壓Vout2為低電平，比較反饋模塊對(duì)第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間的壓差進(jìn)行放大，直至反饋環(huán)路增益為1，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于，所述頻率控制模塊包括第一開(kāi)關(guān)管Mll和第三開(kāi)關(guān)管M13構(gòu)成第一支路，第二開(kāi)關(guān)管M12和第四開(kāi)關(guān)管M14構(gòu)成第二支路，在第一支路和第二支路之間連接一電容C11，在第一支路和第二支路之間還連接第一電阻Rll和第二電阻R12，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極分別由比較反饋模塊輸出的第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2控制，第三開(kāi)關(guān)管M13和第四開(kāi)關(guān)管M14的漏極連接電源VDD，第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12的柵極相連并受中心頻率控制電壓Vc的控制，第一開(kāi)關(guān)管Ml 1和第二開(kāi)關(guān)管M12的源極通過(guò)第一電流源111接地，第一電阻Rll的另一端和第二電阻R12之間受頻偏控制電壓Vm的控制；所述緩沖模塊包括第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16、第二電流源112和第三電流源113，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的柵極分別連接電容Cll兩端，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的源極分別經(jīng)第二電流源112、第三電流源113接地，第五開(kāi)關(guān)管M15、第六開(kāi)關(guān)管M16的漏極接電源VDD，所述第五開(kāi)關(guān)管M15和電流源112構(gòu)成第一源極跟隨器，所述第六開(kāi)關(guān)管M16和第三電流源113構(gòu)成第二源極跟隨器，第一信號(hào)Ql經(jīng)過(guò)第一源極跟隨器，通過(guò)所述第五開(kāi)關(guān)管M15的源極輸出第三信號(hào)C，第三信號(hào)C的直流電平比第一信號(hào)Ql低一個(gè)柵源電壓，第二信號(hào)Q2經(jīng)過(guò)第二源極跟隨器后，通過(guò)所述第六開(kāi)關(guān)管M16的源級(jí)輸出第四信號(hào)D，第四信號(hào)D的直流電平比第二信號(hào)Q2低一個(gè)柵源電壓。
5.如權(quán)利要求4所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于，在中心頻率控制電壓Vc的控制下，當(dāng)所述頻率控制模塊的第一支路導(dǎo)通時(shí)，頻率控制模塊的第二支路關(guān)斷，第一支路對(duì)電容Cll的一端充電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端放電，反之，第一支路關(guān)斷時(shí)，第二支路導(dǎo)通，第一支路對(duì)電容Cll的一端放電，第二支路對(duì)電容Cll的另一端充電；由于第一信號(hào)Ql和第二信號(hào)Q2之間存在電壓差，導(dǎo)致第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上的電流有偏差，經(jīng)過(guò)緩沖模塊的緩沖和比較反饋模塊放大，形成正反饋輸入到第三開(kāi)關(guān)管M13、第四開(kāi)關(guān)管M14的柵極，導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差進(jìn)一步變大，在電容Cll上的充放電電流也一直增加；由于頻偏控制電壓Vm的變化引起流過(guò)第一電阻Rll和第二電阻R12的電流變化，導(dǎo)致兩個(gè)支路的電流差的微小變化，第一電阻Rll和第二電阻R12上流過(guò)的電流遠(yuǎn)小于第一開(kāi)關(guān)管Mll和第二開(kāi)關(guān)管M12上流過(guò)的電流，從而小幅改變振蕩頻率；電容Cll兩端的充放電電流的變化引起了振蕩頻率的變化，直到第一開(kāi)關(guān)管M11，第二開(kāi)關(guān)管M12，第三開(kāi)關(guān)管M13，第四開(kāi)關(guān)管M14進(jìn)入深度線性區(qū)，整個(gè)環(huán)路的增益為1，輸出穩(wěn)定的振蕩波形。
6.如權(quán)利要求3所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于，所述壓控振蕩調(diào)制電路的振蕩中心頻率為f0SC = 1/M111 l/Ml Il OC Vc2 , fosc K Vc，其中fosc是壓控振蕩調(diào)制電路的中7 4* Vc* CU 1 I心頻率，|/Λ M是流過(guò)第一開(kāi)關(guān)管Mll的平均電流，Cll是第一電容Cll的容值，Vc是中心頻率控制電壓，即壓控振蕩調(diào)制電路的中心頻率和中心頻率控制電壓Vc成正比。
7.如權(quán)利要求3所述壓控振蕩調(diào)制電路，其特征在于第一輸出電壓Voutl和第二輸出電壓Vout2的最大頻偏和中心頻率fosc的比值為0P _ ^A^·MOD _ Vgudioin ^VVGA ^MODfosc VcKvcoVcKvco其中θ p是振蕩器輸出信號(hào)相對(duì)于中心頻率的最大頻偏，Va是頻偏調(diào)制信號(hào)Vm的幅度，Vaudi。m是輸入音頻調(diào)制信號(hào)Uf(t)的幅度，K mod是壓控振蕩器的音頻FM調(diào)制系數(shù)，Kvco是壓控振蕩器頻率增益，VGA的增益Avtoa受Vc的控制，和Vc成正比關(guān)系，^l- = V— AV，KmOD OC v^kMOD，該比值和中心頻率控制電壓Vc無(wú)關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提出壓控振蕩調(diào)制電路，包括電平調(diào)節(jié)模塊，輸入濾波信號(hào)VLPF，輸出中心頻率控制電壓Vc；自動(dòng)增益控制模塊，對(duì)輸入的音頻調(diào)制信號(hào)Uf(t)進(jìn)行放大，產(chǎn)生頻偏控制電壓Vm，所述頻偏控制電壓Vm的幅度受所述中心頻率控制電壓Vc控制，頻偏控制電壓Vm同中心頻率控制電壓Vc成正比；壓控振蕩器，輸入中心頻率控制電壓Vc和頻偏控制電壓Vm，輸出由第一輸出電壓Vout1和第二輸出電壓Vout2構(gòu)成差分振蕩信號(hào)，所述的差分振蕩信號(hào)的中心頻率由中心頻率控制電壓Vc調(diào)節(jié)，頻偏由頻偏控制電壓Vm調(diào)節(jié)。該電路載波質(zhì)量高，頻偏恒定，高線性度，受工藝影響小，解決了頻偏隨工藝和外界條件變化太大的缺陷。
文檔編號(hào)H03L7/099GK102386850SQ20111024705
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者胡鐵剛, 陳明潔 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司