[0002] 本发明的实施例涉及包括共模抑制电路的电路、用于操作所述电路的方法、包括共模抑制电路的振荡设备、以及用于操作所述振荡设备的方法。

[0003] 共模抑制电路可用来达到抑制通过电路（例如通过移动通信设备的射频收发器的电路或通过振荡器）的共模和所产生的共模电流的目的。这样的共模是由振荡器或由在一个频率上操作的电路造成的干扰。例如，包括利用高信号摆幅驱动的差分放大器的振荡器遭受大信号的影响（例如共模）。共模出现在振荡器的信号输出上以及出现在接地和电源上。该共模信号或主振荡信号可能导致在接地和电源之间的电压摆幅的产生，或者甚至超出在两倍的输入频率的振荡器处的直流电源。

[0004] 在没有共模抑制或者具有有限的共模抑制的情况下，该电压摆幅导致通过振荡器的共模电流。共模电流在高振荡频率上可能负面地影响信号纯度。此外，随着共模信号的出现，附加噪声转换通常将闪烁噪声上变频至振荡频率。共模对于电流消耗具有进一步的影响。如果考虑由存储的能量与耗散的能量的比所定义的振荡器或谐振器的品质因数（Q因数），则这是清楚的。二次谐波频率的共模电流不对存储的能量做出贡献，但是对耗散的能量做出贡献。因此，共模电流降低了振荡器的品质因数，并且因此可能增加没有共模抑制电路或者具有有限的共模抑制电路的振荡器的损耗。最后，这可能对于特定相位噪声性能造成增加的功率消耗。

[0012] 本发明的不同实施例随后将参照附图被讨论。预先地，相同附图标记被提供给具有相同或类似功能的对象，使得在不同实施例内由相同附图标记所引用的对象是可互换的，并且其描述是相互适用的。

[0013] 在讨论针对高频率和低电压余量（headroom）而优化的共模抑制电路元件的常见设计之后，在下面将讨论本发明的实施例。

[0014] 图3示出振荡设备11，其包括振荡器10和共模抑制电路元件12。振荡器10和共模抑制电路元件12被串联连接。因此，所述振荡器被直接连接至电源15并且经由共模抑制电路元件12被连接至接地16。共模抑制电路元件12包括谐振电路，所述谐振电路包括并联连接的电感器13和电容器14。

[0015] 振荡器10包括差分放大器18和LC振荡回路（tank）20。差分放大器18包括具有第一晶体管22和第二晶体管24（例如NMOS晶体管）的差分晶体管对18。两个晶体管22和24经由其源极接点被耦合到公共源极节点26，经由公共源极节点26，振荡器10被连接至共模抑制电路元件12并且因此被连接到接地16。此外，晶体管22经由第一互反馈环路22a与晶体管24相耦合，第一互反馈环路22a将晶体管22的栅极接点连接至晶体管24的漏极接点。反之亦然，晶体管24的栅极接点经由第二互反馈环路24a与晶体管22的漏极接点相耦合。包括两个电感器28a和28b以及可调电容器30的LC振荡回路20形成谐振电路。两个电感器28a和28b被串联连接，其中可调电容器30与两个电感器28a和28b的串联电路并联连接。LC振荡回路20被连接在差分晶体管对18的两个漏极接点之间，使得两个电感器28a和28b的串联电路和可调电容器30分别连接两个漏极接点。两个电感器28a和28b具有公共节点32，也被称为中心抽头，经由公共节点32，振荡器10被连接至电源15。

[0016] 振荡器10被配置成生成振荡信号，如果直流电压被施加在接地16和电源15之间，则所述振荡信号可以经由LC振荡回路20的两侧被输出。这里，LC振荡回路20可以被差分放大器18激励至振荡。在LC振荡回路20内，电荷通过电感器28a和28b在可调电容器30的板之间来回流动，使得电流在LC振荡回路20的谐振频率上振荡。在常见振荡器10中，振荡信号是所谓的轨到轨信号。这意味着，最大电压导致高转换速率，所述高转换速率导致低的功率消耗和良好的相位噪声性能。差动放大器18进行操作以补偿LC振荡回路20的损耗。这里，相应晶体管22和24经由相应反馈环路22a和24a被控制，使得流过晶体管22和24的电流与谐振LC振荡回路20的谐振频率同相振荡，这取决于晶体管22和24的相应状态。由于两个反馈环路22a和24a，所以如果电荷在LC振荡回路20内在第一方向上流动（向前），则晶体管22被接通，以及如果电荷在第二方向上流动（向后），则晶体管24被接通。

[0017] LC振荡回路20充当可以被控制以便确定振荡频率的谐振器。通过调节可调电容器30的（各种可控）电容，LC振荡回路20的谐振频率并且因此振荡器10的想要的振荡频率可以被调谐。这使得能够一次将振荡器设置为想要的频带，并且把调制置于振荡频率。用于移动通信系统的典型的（操作的）调谐范围是在3.6 GHz的标称振荡频率上的1 GHz。这可能导致在7.2 GHz的振荡频率上用于二次谐波频率的2 GHz的调谐范围。例如，在处于二次谐波频率的调谐范围内的频率上可能引起共模电流。该共模电流被共模抑制电路元件12抑制，其中元件12的阻抗在共模频率上被最大化。其背景是，电感器13的直流串联电阻将其两端的直流电压降减少到可忽略的量。在谐振的情况下，相对于低的直流电压降，共模抑制电路元件12的阻抗是高的。因此，为了实现最高的共模抑制，谐振电路12的谐振频率被选择成使得，谐振频率基本上符合共模的频率。谐振频率对于共模的频率的适配可以通过选择电感器13的电感或电容器14的电容来完成。由于电感器13的固定电感和电容器14的固定电容，共模抑制电路元件12具有固定的谐振频率，并且被优化至特定振荡频率和/或另一性能参数（例如相位噪声参数）。

[0018] 然而，振荡器10的振荡频率是可变的，如上相对于GSM或UMTS振荡器的调谐范围所示。因此，为了覆盖整个频率范围，共模抑制电路元件12可以具有例如3dB的宽带频率特性。然而，LC振荡回路20的品质因数通过增加带宽而被减小。由于品质因数的减小，共模抑制电路元件12的有效并联电阻在谐振的情况下被减小，并且因此共模抑制变得更低。一般而言，共模抑制电路元件12的最优操作频率（其可以被用于振荡器或具有大的调谐范围的系统）在特定性能参数上被限制于整个调谐范围的小部分，其中在除该小部分之外的频率上共模抑制无效。因此，需要共模抑制电路元件的改进的方法以便对于每个可调谐振荡频率确保高共模抑制。

[0019] 在下面将讨论共模抑制电路元件的改进的方法。下列实施例基于使用共模抑制电路元件的原理，所述共模抑制电路元件作为电路元件的选定频率的函数或者作为振荡器的振荡频率的函数而是示例性可调的，其中将相对于图1b讨论作为另一性能参数的函数而可调的共模抑制电路元件的实施例。

[0020] 图1a示出包括电路元件36和共模抑制电路元件38的电路34。电路元件36和共模抑制电路元件38被串联连接，其中电路元件36被直接连接至电源15并且经由共模抑制电路元件38被连接至接地16。电路元件36可以是振荡器、混频器、缓冲器、运算放大器或差分放大器，其被配置成在可变频率范围内的选定频率上操作。

[0021] 类似于根据图3的振荡器10，由于在选定频率上的操作，可能生成通过电路元件36的共模电流。该共模电流被共模抑制电路元件38抑制。为了提供共模抑制对于选定频率的最优适配，共模抑制电路元件38作为选定频率的函数而是可调的。因此，共模抑制电路元件38可以从电路元件36接收关于选定频率（f）的信息40，或者可以被外部控制器经由控制信号来控制。这里，有利的是，可控的或可调的共模抑制电路元件38可以增加在取决于选定频率的频率上的阻抗。因此，与共模抑制电路元件12（参照图3）相比，共模抑制电路元件38的带宽可以小得多。此外，在不减小品质因数的情况下共模抑制将更高，也被称为加载Q。这导致能源消耗的改进以及相位噪声性能的改进。由于更少的耗散能量，所以品质因数增加，并且因此总相位噪声被减少。因此，可适配或可调谐共模抑制可以对闪烁噪声、白噪声、推出（pushing）、交叉耦合、温度范围和/或调谐范围具有积极的影响。

[0022] 图1b示出包括类似于图3中所示的振荡器的振荡器和根据图1a的共模抑制电路元件38的振荡设备42。共模抑制电路元件38经由源极公共节点26被串联连接至振荡器10，经由源极公共节点26，差分放大器18的差分晶体管对18被耦合。共模抑制电路元件38被配置成接收关于振荡器10的可变振荡频率（f）的信息40，振荡器10可以通过改变可调电容器30的电容而被调谐。共模抑制电路元件38的功能对应于如上讨论的功能。在一个实施例中，振荡器10可以被用作移动通信设备的振荡器。

[0023] 根据另一实施例，共模抑制电路元件38作为另一性能参数的函数而是可调的。这样的性能参数可以是相位噪声参数、选定频率居中参数或选定操作模式参数（例如传送或接收通信信号或操作频率信息，选择通信频带或信道，选择功率输入或输出​​情况或测试）。因此，共模抑制电路元件38可以被移动通信设备的控制器控制，所述控制器根据相应性能参数来适配共模抑制电路元件38。自适应共模抑制电路元件38的适配使振荡设备42能够适配至不同条件或不同场景。此外，可适配共模抑制电路元件38实现可编程频率居中共模抑制，使得可以补偿由于其他影响而引起的过程变化和偏移。另一优点是，在接近载波噪声和远离噪声之间的相位噪声折衷可以对于不同频带而被改变，并且在交叉耦合和相位噪声性能之间或者在推出和相位噪声性能之间或者在粗调谐范围和相位噪声性能之间的折衷可以被适配。

[0024] 在下面可以详细地讨论包括谐振电路的可调共模抑制电路元件的两个实施例。这些共模抑制电路元件可以被用作根据图1a和1b的共模抑制电路元件38。对于图1c的实施例，共模抑制电路元件及其谐振频率分别通过调节其电容来适配。对于图1d的实施例，共模抑制电路元件通过作为选定频率的函数来调节其电感而被调节。这些共模抑制电路元件基于下述原理，即当共模抑制电路元件的谐振电路在共模的频率上具有高阻抗时，共模抑制电流可以被抑制，如上所述。

[0025] 图1c示出由谐振电路形成的共模抑制电路元件44。所述谐振电路包括电感器46和多个可切换电容器48，它们彼此之间被并联连接。谐振电路44在第一侧被连接至接地16，并且在第二侧经由振荡器或分别操作在选定频率和在振荡频率上的电路元件（未示出）被连接至电源。在该实施例中，所述多个可切换电容器48示例性地包括三个可切换电容器48a、48b和48c。更详细地，每个可切换电容器48a、48b和48c包括开关，经由所述开关，相应电容器48a、48b和48c可以利用其第一电容器板被连接至接地16，其中每个电容器48a、48b和48c利用其第二电容器板被连接至振荡器的电路元件。每个电容器48a、48b和48c是选择性地可切换的，使得谐振电路44的电容可以根据切换状态而被改变。切换状态可以作为在振荡器的振荡频率上电路元件的选定频率的函数而经由控制线50或可选控制器被控制。

[0026] 通过改变谐振电路44的电容，谐振频率和谐振电路44的阻抗可以被调节以用于适配共模抑制。例如，通过除了启用的电容器（例如电容器48a和48b）之外还切换多个电容器48中的另一电容器（例如电容器48c），谐振电路44的电容被增加，所以谐振频率被降低。根据一个实施例，所述电容可以被适配成使得，谐振频率等于相对于选定频率或振荡频率的二次谐波频率以最大化共模抑制。

[0027] 图1d示出包括电容器54和多个可切换电感器56的共模抑制电路元件52。多个可切换电感器56被串联连接，其中电容器54与多个可切换电感器56的串联电路并联连接。电容器54和多个电感器56在第一侧经由接地连接被连接至接地16，并且在第二侧经由公共节点被连接至电路元件或振荡器（未示出），从而形成谐振电路52。多个电感器56示例性地包括四个电感器56a、56b、56c和56d。第一电感器56a被连接至公共节点，而最后一个电感器56d被连接至接地16。此外，三个电感器56a、56b和56c中的每个经由其开关而是选择性地可连接至接地16。换句话说，三个可切换电感器56a、56b和56c的每个开关将电感器56a、56b、56c和56d中的两个之间的相应中心抽头连接至电容器54的接地连接。

[0028] 通过作为振荡器的可变振荡频率的函数或者作为电路元件的可变频率范围内的选定频率（参照图1a和1b）或其他性能参数的函数来使用控制信号或可选控制器，开关经由控制线58而是可控的。通过切换电感器56a、56b和56c，谐振电路52的电感并且因此谐振频率以及阻抗可以被调节以便调节共模抑制电路元件52。例如，通过将多个电感器56中的电感器（例如电感器56c）切换至接地，谐振电路52的电感被减小，因此谐振频率被增加。

[0029] 图2示出包括振荡器62和两个共模抑制电路元件64和66的振荡设备60。在该实施例中，振荡器62经由共模抑制电路元件64被连接至接地16以及经由共模抑制电路元件66被连接至电源15。共模抑制电路元件64和66在一个实施例中对应于图1c中所示的共模抑制电路元件44。振荡器62包括对应于图1b中所示的LC振荡回路20的LC振荡回路20以及两个差分晶体管对18和68，也被称为GM级，其作为推挽级被耦合。放大器的推挽级意味着，不同类型的两个晶体管彼此耦合。因此，第一差分晶体管对18的晶体管的类型（例如NMOS或n型晶体管）不同于第二差分晶体管对68的类型（例如PMOS或p型晶体管）。第一差分晶体管对18对应于根据图1b的晶体管对18，其中每个晶体管22和24分别包括常见反馈环路22a和24a。第二差分晶体管对38的结构对应于第一差分晶体管对18的结构。第二差分晶体管对68包括两个晶体管70和72，其中每个晶体管70和72分别包括常见互反馈环路70a和72a。每个互反馈环路70a和72a将相应晶体管70或72的栅极接点耦合至另一晶体管72或70的漏极接点。两个差分晶体管对18和68经由相应晶体管72、24、22和70的相应漏极接点彼此耦合。这意味着，两个晶体管22和70经由第一公共漏极连接与其漏极接点耦合，而晶体管24和72经由第二公共漏极连接与其漏极接点耦合。LC振荡回路20被连接在这两个漏极连接之间。在该实施例中，第一共模抑制电路元件64经由两个晶体管22和24的公共源极节点26被连接至振荡器62，并且因此被连接至晶体管22和24的源极接点。第二共模抑制电路元件66经由第二差分晶体管对68，或者更详细地经由两个晶体管70和72的公共源极节点74，被连接至振荡器62，其中两个晶体管70和72的源极接点经由该公共节点74而被耦合。因此，与图1b的实施例形成对比，振荡器62没有经由两个电感器28a和28b的中心抽头、而是经由第二差分晶体管对68被连接至电源15。

[0030] 在下面将描述振荡设备60的功能。振荡器62的基本功能对应于根据图1b的振荡器10，其中作为推挽级而耦合的两个差分晶体管对18和68具有补偿振荡器损耗的目的。共模抑制电路元件64和66的功能对应于根据图1b和1c的共模抑制电路元件44。在下面将讨论背景以及第二共模抑制电路66的优点。

[0031] 每个差分放大器对18和68可以包括寄生电容26a和74a。第一寄生电容26a在公共源极节点26和接地16之间与共模抑制电路元件64并联连接，而第二寄生电容74a在公共源极节点74和电源15之间与第二共模抑制电路元件66并联连接。由于两个差分晶体管对18和68不相同这一事实，寄生电容26a和74a通常是不同的。这些寄生电容26a和74a影响相应差分晶体管对18和68的共模抑制。为了补偿这些影响，两个共模抑制电路元件64和66中的每个被配置以考虑相应寄生电容26a和74a。例如，两个共模抑制电路元件64和66可以被配置成在相对于基波振荡频率的二次谐波频率上建立并联振荡。如上所述，两个共模抑制电路元件64和66的电容作为可变振荡频率的函数而是可适配的，以便适配相应共模抑制电路元件64和66的谐振频率。两个共模抑制电路元件64和66的谐振频率被选择成使得，到接地16的阻抗以及到电源15的阻抗在通过相应差分晶体管对18和68的相应共模电流的频率上具有最大值。这使得能够减少通过振荡器62的共模电流，并且减小噪声影响，例如闪烁噪声或近同相（close-in-phase）噪声。如上所述，这导致振荡设备60的能量耗散的减少。

[0032] 根据另一实施例，振荡设备60可以包括阻塞（blocking）电容器76，其被连接在电源15和接地16之间。阻塞电容器76被配置成阻塞电源15和接地16之间的高频。阻塞电容器76在一侧分流由振荡器62产生的谐波，并且在另一侧防止振荡器62遭受由外部块造成的高频失真。阻塞电容器76的电容被确定大小使得，其阻抗在共模抑制电路元件64和66的谐振频率上是小的。这是有利的，因为它使得能够选择相应共模抑制电路元件64和66的电感和电容而不考虑阻塞电容器76的电容。

[0033] 参考图1b，应当注意，振荡器10可以是不同的类型，例如迈斯纳振荡器。

[0034] 虽然在用于抑制通过振荡器的共模的共模抑制电路元件的上下文中已经描述了一些方面，但是显然，这些方面也将给出对用于抑制通过电路元件的共模的共模抑制电路元件的描述，所述电路元件例如是混频器、缓冲器、运算放大器或者包括放大器或差分放大器和/或在可变频率范围内的选定频率上操作的另一电路。

[0035] 参考图1c的实施例，应当注意，多个可切换电容器48通过三个电容器48a、48b和48c来示出，其中多个可切换电容器48还可以包括多于或少于三个可切换电容器。可替换地，谐振电路44可以包括连续可调的电容器，而不是多个可切换电容器48，以便调节谐振电路44的电容。

[0036] 参考图1d的实施例，应当注意，多个电感器56可以包括多于或少于四个电感器56a、56b、56c和56d。此外，共模抑制电路元件的谐振电路52可替换地可以包括连续可变电感器，而不是多个可切换电感器56，以便调节电感。

[0037] 参考图1c和1d的实施例，应当注意，共模抑制电路元件可以包括多个可切换电容器和多个可切换电感器。

[0038] 根据另一实施例，共模抑制电路元件可以被配置成通过使用控制信号而被内部或外部控制器控制。控制器被配置成接收关于选定频率或振荡频率或其他性能参数的信息，并且通过调节共模抑制电路元件的电容或电感来适配谐振频率。

[0039] 虽然在设备的上下文中已经描述了一些方面，但是显然，这些方面也将表示对用于操作包括电路元件和共模抑制电路元件的电路或用于操作包括振荡器和共模抑制电路元件的振荡设备的对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的未来。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也将表示对对应块、项目、或对应设备的未来的描述。

[0040] 上面描述的实施例仅仅用于说明本发明的主要内容。不用说，在这里描述的布置和细节的修改和变化对于本领域其他技术人员来说将是显而易见的。因此，意图是只受限于即将出现的专利权利要求的范围，而不受限于通过在此对实施例的描述和解释的方式而给出的特定细节。