电容器切换电路.pdf

摘要
申请专利号：	CN201080025959.0	申请日：	2010.06.09
公开号：	CN102460955A	公开日：	2012.05.16
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H03B 5/12申请日:20100609\|\|\|公开
IPC分类号：	H03B5/12	主分类号：	H03B5/12
申请人：	高通股份有限公司
发明人：	拉贾戈帕兰·兰加拉詹; 钦玛雅·米什拉
地址：	美国加利福尼亚州
优先权：	2009.06.09 US 12/480,966
专利代理机构：	北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287	代理人：	宋献涛
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内容摘要

一种电容切换元件(200)包括由晶体管(205、210)串联连接的第一电容器(240)及第二电容器(245)。所述晶体管的栅极由通过一组电阻器(220、230)的第一信号(b0/)加偏压，且源极及漏极由通过第二组电阻器(215、225、235)的第二信号(b0)加偏压。所述信号经电平移位且可为互补的。为了接通所述元件，可将所述第一信号(b0/)设定为VDD，且可将所述第二信号(b0)设定为零。为了断开所述元件，可将所述第一信号(b0/)设定为VDD/2的倍数，且可将所述第二信号(b0)设定为VDD/2的所述倍数加1倍。当所述元件用于振荡器调谐电路中时，所述晶体管上的电压应力降低，且所述晶体管可用薄氧化物制造。所述振荡器可用于蜂窝式接入终端的收发器中。

权利要求书

1：一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；第一晶体管，其包含第一栅极、第一源极及第一漏极；第二晶体管，其包含第二栅极、第二源极及第二漏极，其中所述第一晶体管与所述第二晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一电阻器，其将所述第一栅极连接到第一控制信号；第二电阻器，其将所述第二栅极连接到所述第一控制信号；第三电阻器，其将所述第二漏极连接到第二控制信号；第四电阻器，其将所述第一源极连接到所述第二控制信号；及第五电阻器，其将所述第二源极及所述第一漏极连接到所述第二控制信号；其中所述第二控制信号为所述第一控制信号的经电平移位的互补信号。2：根据权利要求 1 所述的电容切换元件，其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位 (VDD) 及接地电位的电源来操作；所述第一控制信号在大体所述 VDD 与大体所述 VDD 的一半之间切换；所述第二控制信号在大体所述接地电位与大体所述 VDD 之间切换。3：根据权利要求 2 所述的电容切换元件，其中所述第一晶体管为薄氧化物晶体管，且所述第二晶体管为薄氧化物晶体管。4：根据权利要求 2 所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的电平移位电路。5：根据权利要求 4 所述的电容切换元件，其中所述电平移位电路包含串联耦合的第一反相器及第二反相器。6：根据权利要求 2 所述的电容切换元件，其进一步包含用于接收位控制信号且基于所述位控制信号产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的装置。7：一种振荡器调谐块，其包含根据权利要求 2 所述的电容切换元件。8：一种振荡器，其包含负跨导块、电感器及根据权利要求 7 所述的调谐块。9：一种收发器，其包含接收器及发射器，其中所述接收器及所述发射器中的至少一者包含根据权利要求 8 所述的振荡器。10：一种接入终端，其包含根据权利要求 9 所述的收发器。11：一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；第一晶体管，其包含第一栅极、第一源极及第一漏极；第二晶体管，其包含第二栅极、第二源极及第二漏极；第三晶体管，其包含第三栅极、第三源极及第三栅极，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述第三晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一电阻器，其将所述第一栅极连接到第一控制信号；第二电阻器，其将所述第二栅极连接到所述第一控制信号； 2 第三电阻器，其将所述第三栅极连接到所述第一控制信号；第四电阻器，其将所述第三漏极连接到第二控制信号；第五电阻器，其将所述第三源极及所述第二漏极连接到所述第二控制信号；第六电阻器，其将所述第二源极及所述第一漏极连接到所述第二控制信号；及第七电阻器，其将所述第一源极连接到所述第二控制信号；其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位 (VDD) 及接地电位的电源来操作；所述第一控制信号被上拉到大体所述 VDD ；且所述第二控制信号在以下两者间切换： (1) 大体所述接地电位，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器，及 (2) 大体一又二分之一倍所述 VDD 电位，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。12：根据权利要求 11 所述的电容切换元件，其中所述第一晶体管为薄氧化物晶体管，所述第二晶体管为薄氧化物晶体管且所述第三晶体管为薄氧化物晶体管。13：根据权利要求 11 所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第二控制信号的电平移位电路。14：一种振荡器调谐块，其包含根据权利要求 11 所述的切换元件。15：一种振荡器，其包含负跨导块及谐振电路，其中所述谐振电路包含电感器及根据权利要求 14 所述的调谐块。16：一种收发器，其包含接收器及发射器，其中所述接收器及所述发射器中的至少一者包含根据权利要求 15 所述的振荡器。17：一种接入终端，其包含根据权利要求 16 所述的收发器。18：一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；多个 n 个晶体管， n 至少为 3，所述多个晶体管中的每一晶体管包含栅极、源极及漏极，其中所述晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一多个电阻器，其将所述晶体管的所述栅极连接到第一控制信号；第二多个电阻器，其将所述晶体管的所述漏极及源极连接到第二控制信号；其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位 (VDD) 及接地电位的电源来操作；所述第一控制信号在大体所述 VDD 与大体 ((n-1)/2) 倍所述 VDD 之间切换；且所述第二控制信号在大体所述接地电位与大体 (n/2) 倍所述 VDD 电位之间切换。19：根据权利要求 18 所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的电平移位电路。20：一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；及 3 用于选择性地串联耦合所述第一电容器与所述第二电容器且降低晶体管电压应力的装置。21：一种切换电容的方法，所述方法包含：提供第一电容器及第二电容器；提供串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间的第一晶体管及第二晶体管；对所述第一及第二晶体管的栅极以大体供应电压 VDD 加偏压，且对所述第一及第二晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器；及对所述第一及第二晶体管的所述栅极以大体所述 VDD 的一半加偏压，且对所述第一及第二晶体管的所述源极及漏极以大体所述 VDD 加偏压，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。22：根据权利要求 21 所述的切换电容的方法，其进一步包含：操作电平移位电路以从位控制信号产生用于对所述栅极加偏压的第一控制信号及用于对所述源极及漏极加偏压的第二控制信号。23：根据权利要求 22 所述的切换电容的方法，其中所述第一及第二晶体管为薄氧化物晶体管。24：一种切换电容的方法，所述方法包含：提供第一电容器及第二电容器；提供多个 n 个晶体管， n 至少为 3，其中所述多个晶体管中的所述晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；对所述多个晶体管中的每一晶体管的栅极以大体供应电压 VDD 加偏压，且对所述每一晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器；及对所述栅极以大体 ((n-1)/2) 倍 VDD 加偏压，且对所述源极及漏极以大体 (n/2) 倍 VDD 加偏压，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。25：根据权利要求 24 所述的切换电容的方法，其进一步包含：操作电平移位电路以从位控制信号产生以下各项中的至少一者： (1) 用于对所述栅极加偏压的第一控制信号，及 (2) 用于对所述源极及漏极加偏压的第二控制信号。26：根据权利要求 25 所述的切换电容的方法，其中所述每一晶体管为薄氧化物晶体管。

说明书

电容器切换电路
    技术领域本文献中描述的设备及方法涉及切换电路，且更明确地说，涉及用于调谐通信设备中的振荡器频率的电容器切换电路。
     背景技术可调谐频率产生器用于许多不同电子装置中。举例来说，无线通信装置使用频率产生器将所发射的信号上变频转换为中间频率及 RF 频率，且将接收到的信号下变频转换为中间频率及基带频率。因为操作频率变化，所以产生器的频率需要为可调谐的。
     多种通信标准及多个频带所需的频率覆盖通常需要宽调谐范围振荡器，例如压控振荡器 (VCO) 及数控振荡器 (DCO)。振荡器的调谐范围的广度是一项重要性能参数。常常需要增加调谐范围以 ( 例如 ) 覆盖多个频带。
     可调谐振荡器的其它性能准则包括相位噪声性能、功率消耗，及大小。不同性能准则有时相互竞争。
     常规可调谐振荡器可由 ( 例如 ) 切换电容器调谐到振荡器电感 - 电容 (LC) 谐振电路中或从振荡器电感 - 电容 (LC) 谐振电路调谐出。所述可调谐振荡器的调谐的最高频率及准确度两者均可能受到电容切换电路中的寄生电容限制。因此，需要降低与调谐电路相关联的寄生电容。
     集成电路技术的进步已使得能够缩减装置的大小或规模，且藉此使得能够降低供电电压电平。然而，跨这些装置的不同端子的电压摆动需求可能并不随装置大小而成比例地调整。用于无线应用的高性能振荡器中的严格相位噪声需求可能需要跨 LC 谐振电路的相对较大的电压摆动。举例来说，振荡器谐振电压摆动可能需要大到三伏的峰间值，以满足适用于 CDMA 1X 模式中的个人通信服务 (PCS) 频带的相位噪声规格要求。
     大电压摆动可能对晶体管装置造成过度压力，且降低装置的预期使用寿命或引起装置彻底损坏。因此，可靠性及耐久性问题在推动纳米互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺中的设计决策中往往起重要作用。
     可调谐振荡器的重要块之一可为频率粗调块，其具有二进制加权电容器阵列或二进制加权电容器组，所述二进制加权电容器具有开关。图 1 说明电容器组的一个示范性元件 100 的选定部分。所述部分包括晶体管开关 105、电容器 130 及 135，以及电阻器 110、 115
     及 120。所述元件经配置以使得晶体管 105 的状态由互补控制信号电压 b0 及 b0 为低，且组合有效地置于可调谐振荡器的谐振电路中。当 b0 为高且控制。当为高时，晶体管 105 处于传导 ( 低阻抗 ) 状态，从而将电容器 130/135 的串联为低时，晶体管 105 处于非传导 ( 高阻抗 ) 状态，从而从可调谐振荡器的谐振电路有效移除电容器 130/135 的串联组合。假定晶体管 105 的漏极与源极之间的寄生电容与电容器 130/135 的电容相比较小，那么是寄生电容支配由元件 100 贡献给谐振电路的总电容。因此，需要使寄生电容保持较低，使得元件 100 对谐振电路的影响在非传导状态下降低。
     在晶体管 105 的断开状态中，源极与漏极之间的最高电位差 (VSD)、源极与栅极之间的最高电位差 (VSG) 及漏极与栅极之间的最高电位差 (VDG) 取决于控制电压 b0 及电位之间变化，且 (2) 控制信号电压 b0 及以及跨可调谐振荡器的谐振电路的电压。假定 (1) 跨振荡器的谐振电路的电压在接地与 2×VDD 也在接地与 VDD 电位之间变化，那么电位差 VSD、 VSG 及 VDG 的量值达到 (2×VDD)。如上文所指出，这可能对晶体管 105 造成过度压力，在小规模纳米设计中尤其如此，且因此引起晶体管 105 的可靠性及耐久性性能量度降低。击穿问题可能存在于 65 纳米规模设计中，且可能随着技术发展到 45 纳米规模、 32 纳米规模而加剧，且在亚微米领域中更加严重。
     改进晶体管开关的可靠性及耐久性的一种方式是在电容器组晶体管开关 ( 例如晶体管 105) 中使用厚氧化物装置。顾名思义，厚氧化物晶体管在其栅极中具有较厚的氧化物 ( 与薄氧化物晶体管相比 )，且因此可在击穿前维持较高的栅极到源极与栅极到漏极电压。尽管厚氧化物方法中跨晶体管节点的电位差仍然与薄氧化物方法相同，但可靠性及耐久性得到改进，因为较厚的氧化物在较高电压下击穿。然而，此优点需要付出代价：厚氧化物晶体管在断开 ( 高阻抗 ) 状态下还具有较大的寄生电容，其直接影响调谐范围。如上文所论述，这是不合需要的，在宽调谐范围振荡器中尤其如此。
     因此，在此项技术中需要改进可调谐电容器组的可靠性及耐久性，且尤其需要改进所述可调谐电容器组的晶体管开关的可靠性及耐久性。此项技术中进一步需要降低可调谐振荡器的电容器组中的个别晶体管开关上的电压应力。此项技术中还进一步需要在不过度增加晶体管的寄生电容的情况下，降低可调谐振荡器的电容器组中的个别晶体管开关上的电压应力。发明内容本文中揭示的实施例可通过在晶体管的控制电压的电平偏移的情况下堆叠多个晶体管以切换调谐电容器组的个别元件来解决一个或一个以上上述需要。每一晶体管可能需要承受跨振荡器的 LC 谐振电路的电压摆动的仅一部分，且可制造为具有相关联的低断开状态电容的薄氧化物晶体管。
     在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器、第一晶体管、第二晶体管及第一到第五电阻器。第一晶体管与第二晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。第一电阻器将第一晶体管的栅极连接到第一控制信号。第二电阻器将第二晶体管的栅极连接到第一控制信号。第三电阻器将第二晶体管的漏极连接到第二控制信号。第四电阻器将第一晶体管的源极连接到第二控制信号。第五电阻器将第二晶体管的源极及第一晶体管的漏极连接到第二控制信号。第二控制信号为第一控制信号的经电平移位的互补信号。
     在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第一到第七电阻器。第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。第一电阻器将第一晶体管的栅极连接到第一控制信号。第二电阻器将第二晶体管的栅极连接到第一控制信号。第三电阻器将第三晶体管的栅极连接到第一控制信号。第四电阻器将第三晶体管的漏极连接到第二控制信号。第五电阻器将第三晶体管的源极及第二晶体管的漏极连接到第二控制信号。第六电阻器将第二晶体管的源极及第一晶体管的漏极连接到第二控制信号。第七电阻器将第一晶体管的源极连接到第二
     控制信号。电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位 (VDD) 及接地电位的电源来操作。第一控制信号被上拉到大体 VDD。第二控制信号在以下两者间切换： (1) 大体接地电位，以将第一电容器连接到第二电容器，及 (2) 大体一又二分之一倍 VDD 电位，以使第一电容器从第二电容器断开。
     在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器及多个 (n 个 ) 晶体管 (n ≥ 3)。所述晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。所述电容切换元件还包括将所述晶体管的栅极连接到第一控制信号的第一多个电阻器，及将所述晶体管的漏极及源极连接到第二控制信号的第二多个电阻器。所述电容切换元件经配置以依靠递送供电电压电位 (V DD) 及接地电位的电源来操作。所述第一控制信号在大体 VDD 与大体 ((n-1)/2) 倍 VDD 之间切换。所述第二控制信号在大体接地电位与大体 (n/2) 倍 VDD 电位之间切换。
     在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器及用于选择性地串联耦合第一电容器及第二电容器且降低晶体管电压应力的装置。
     在一实施例中，一种切换电容的方法包括提供第一电容器及第二电容器。所述方法还包括提供串联耦合在第一电容器与第二电容器之间的第一晶体管及第二晶体管。所述方法额外包括对第一晶体管及第二晶体管的栅极以大体供电电压 VDD 加偏压，及对第一晶体管及第二晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，藉此将第一电容器连接到第二电容器。所述方法进一步包括对第一晶体管及第二晶体管的栅极以大体一半的 VDD 加偏压，及对第一晶体管及第二晶体管的源极及漏极以大体 VDD 加偏压，藉此将第一电容器从第二电容器断开。
     在一实施例中，一种切换电容的方法包括提供第一电容器、第二电容器及多个 (n 个 )( 三个或三个以上 ) 晶体管。所述晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。所述方法还包括对每一晶体管的栅极以大体供电电压 VDD 加偏压，及对每一晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，藉此将第一电容器连接到第二电容器。所述方法额外包括对栅极以大体 ((n-1)/2) 倍 VDD 加偏压，及对源极及漏极以大体 (n/2) 倍 VDD 加偏压，藉此将第一电容器从第二电容器断开。
     将参考以下描述、图式及所附权利要求书更佳地理解本发明的这些及其它实施例及方面。附图说明图 1 说明可用于可调谐振荡器组的电容切换元件的选定组件；
     图 2 说明可用于可调谐振荡器组中的双晶体管电容切换元件的选定组件；
     图 3 说明用于产生用于切换例如图 2 中的元件等元件中的电容的控制信号的电路的选定组件；
     图 4 说明可用于可调谐振荡器组中的三晶体管电容切换元件的选定组件；
     图 5 说明具有电容切换元件的可调谐振荡器的选定组件；及
     图 6 说明可使用具有电容切换元件的一个或一个以上振荡器的无线电收发器的选定组件。
     具体实施方式在此文献中，词 “实施例” 、 “变体” 及类似表述用于指代特定设备、工艺或制品，但未必指代同一设备、工艺或制品。因此，在一处或在上下文中使用的 “一个实施例” ( 或类似表述 ) 可指代特定设备、工艺或制品；在不同地方的相同或类似表述可指代不同设备、工艺或制品。表述 “替代性实施例” 及类似词组用于指示许多不同的可能实施例中的一者。可能实施例的数目不必限于两个或任何其它数量。
     词 “示范性” 在本文中用以表示 “充当实例、例子或说明” 。本文中描述为 “示范性” 的任何实施例或变体不必理解为比其它实施例或变体优选或有利。此描述中描述的所有实施例及变体均为示范性实施例及变体，其经提供以使所属领域的技术人员能够制作并使用本发明，且未必限制给予本发明的合法保护范围。
     描述中 “VCO” 与 “DCO” 名称可互换使用，其各自指代可调谐振荡器，尤其可经由振荡器的 LC 谐振电路中的切换电容器调谐的振荡器。
     “薄氧化物” 指代上面制造有特定薄氧化物晶体管的芯片 ( 集成电路 ) 的标准氧化物厚度。芯片上的大部分晶体管为薄氧化物晶体管。 “厚氧化物” 晶体管为具有相对于同一芯片上的大多数晶体管的氧化物厚度增加的氧化物厚度的晶体管。通常，增加氧化物厚度是为了增强厚氧化物晶体管的击穿电压，且因此改进厚氧化物晶体管的可靠性及耐久性。图 2 说明可调谐振荡器中的电容器组的示范性元件 200 的选定部分。如图所示，元件 200 包括串联配置于电容器 240 与 245 之间的两个切换晶体管 205 及 210，以降低寄生电容且同时减少电位可靠性及耐久性问题。电容器 240 及 245 可经设计以具有相同标称电容值。
     晶体管 205 与 210 的切换由通过电阻器 215、 220、 225、 230 及 235 的控制信号 b0
     及控制。控制信号 b0 与彼此互补，使得当处于不作用低时， b0 处于作用高，且反之相对于彼此经电平移位。举例来说，亦然。与图 1 的元件 100 不同，此处控制信号 b0 与当元件 200 接通时 ( 晶体管 205/210 两者均传导 )，处于 VDD 电位，且 b0 处于零或接地电且 b0 处于 VDD 电位；且当元件 200 断开时 ( 晶体管 205/210 不传导 )，处于约 VDD/2 电位，位。如果断开状态下低于 VDD/2，那么栅极到源极电压可变得大于 -VDD，此可引起达不到最高于 VDD/2，那么栅极到漏极电压可能变得高于接地电位，因为电压为约电压电压在 VDD 佳的设计。另一方面，如果
     中间节点为虚拟接地，从而保持约处于 VDD。在一些实施例中，对于可在此情况下实现的精度，选择断开状态下的 VDD/2。举例来说，精度可由组件的容差定义及限制。在一些实施例中，断开状态下的在 VDD/2 的确切值的 2％、 5％、 10％或 20％内。在一些实施例中，接通状态下的的确切值的 2％、 5％、 10％或 20％内。在一些实施例中，断开状态下的 b0 电压在 VDD 的 2％、 5％、 10％或 20％内。在一些实施例中，接通状态下的 b0 电压在接地电位的 100 毫伏内。
     当元件 200( 或 100，在此方面 ) 处于接通状态时，电压应力通常不是大问题，因为源极到漏极晶体管电压较低。在断开状态下，谐振电路的两个端子 (V 谐振 + 及 V 谐振 -) 之间的电容在两个晶体管 205/210 的栅极处不形成虚拟接地 ( 如在元件 100 中在晶体管 105 的栅极处的情况 )，藉此允许晶体管 205/210 的栅极跟随相应 210 的漏极或 205 的源极上的电压。这有效地将晶体管 205/210 的任两个节点 ( 源极、漏极、栅极 ) 之间的最大电位差限于 VDD 的电平。注意，源极或漏极节点与晶体管主体之间的电位差可能超过 VDD，例如将达到两倍 VDD。但这在相对较低电压下可能并不是可靠性或耐久性问题，因为源极或漏极对主体接口本质上为二极管结。
     归因于较低电压及偏压电阻器的值的可能增加，与图 1 的相当 ( 相同频率、相同电容器大小 ) 元件 100 相比，实际上元件 200 的质量因子 (Q) 可得到改进。
     图 3 说明用于从单个控制位 0 信号产生用于元件 200 的信号 b0 及的示范性电路 300 的选定部分。电路 300 本质上为双反相器设计，其中第一反相器由晶体管 305 及 310 组成，且第二反相器由晶体管 315 及 320 组成。第一反相器在接地与 VDD 之间操作，而第二反相器在 VDD/2 与 VDD 之间操作，从而提供信号的电平移位。注意，图中使用 “0” 记号是示范性的，且发明性概念不仅可应用于控制 “0” 位，而且还可用于控制位中的任一者，或可调谐振荡器的控制位的任何组合 ( 包括所有控制位 )。
     可在多个晶体管的控制电压的适当电平移位下串联堆叠两个以上晶体管，以进一步降低跨个别晶体管的电压应力，并扩大对较高谐振电路摆动电压的可靠性 / 耐久性益处。图 4 说明可调谐振荡器中的电容器组的示范性三晶体管元件 400 的选定部分，其可有利地在较高电压 ( 例如，在 -3VDD 到 +3VDD 的电压摆动下 ) 下操作。
     如图所示，元件 400 包括串联配置 ( 堆叠 ) 的三个切换晶体管 405、 410 及 415，从而降低寄生电容，且同时减小因过量电压应力而导致的电位可靠性及耐久性问题。三个晶体管 405/410/415 的切换由控制信号 b0 及控制，所述控制信号 b0 及经由电阻器 420、 425、 430、 435、 440、 445 及 450 施加。此处，控制信号可仅为对 VDD 的上拉，且控制信号 b0当元件 400 可具有为接地电位的低电压电平，及为 (3/2)VDD 电位的高电压电平。举例来说，接通时 ( 所有三个晶体管 405/410/415 均传导 )，可以 VDD 加偏压，且 b0 可以零或接地电位加偏压；且当元件 400 断开时 ( 晶体管 405/410/415/420 均不传导 )，可继续以约 VDD 加偏压，且 b0 可以 (3/2)VDD 电位加偏压。
     如在图 2 的实施例中， b0 及的电压的精度可受到组件的容差限制。在一些实施例中，精度可为上文所示的确切值的 2％、 5％、 10％或 20％；且在接地电位的情况下，精度可为 VDD 的 2％、 5％、 10％或 20％或为 100 毫伏。
     更一般来说，对于为 nVDD(n ≥ 3) 的振荡器谐振电压摆动及元件中待断开的所有 n 个晶体管，对晶体管栅极以约 ((n-1)/2)VDD 加偏压，且 b0 对晶体管的源极及漏极以约 (n/2)VDD 加偏压；对于待传导的所有 n 个晶体管， b0 对栅极以约零或接地电位加偏压，且对源极及漏极以约 VDD 加偏压。
     对于电压摆动不超过 2VDD 的设计，可使用元件 200 以保持电压应力为约 VDD 或更低。对于谐振电路中预期电压摆动为 v ≤ nVDD(n 为整数 ) 的设计，可使用具有 n 个堆叠晶体管的结构以保持电压应力为约 VDD 或以下。
     图 5 说明具有电容切换元件 525-1、 525-2、 ......、 525-m 的可调谐振荡器 500 的选定组件。电容切换元件 525 中的每一者可实施为上述元件 200 或元件 400。元件 525 组成振荡器 500 的粗调块。电感器 515、元件 525 的电容器及微调块 510 的电容器组成由负跨导 (Gm) 块 505 驱动的 LC 谐振电路。应注意，微调块还可包括与元件 200 及 400 类似的元件。
     尽管元件 525 的电容器展示为电容器的二进制阵列 ( 每一元件中的电容器对的电容值形成实质上二进制级数 )，但这不是必要条件。图 6 说明无线电收发器 600( 其可为蜂窝式收发器 ) 的选定组件。收发器 600 包括用于控制 Rx 振荡器 625 的接收 (Rx) 锁相回路 (PLL) 电路 630( 即，将振荡器 625 锁相到参考 )，及其它 Rx 电路 615 及 620。Rx 电路 615/620 经配置以从振荡器 625 接收 ( 经由天线 605 及双工器 610) 射频 (RF) 信号及 Rx 本机振荡器频率，且从所接收到的 RF 信号产生经解码的数据。收发器 600 还包括用于控制 Tx 振荡器 645 的发射 (Tx)PLL 电路 650，及其它发射电路 635 及 640。Tx 电路 635/640 经配置以接收用于发射的数据及 Tx 振荡器 645 的输出，且产生运载数据的 RF 信号。接着，来自电路 635/640 的 RF 信号经由双工器 610 及天线 605 发射。振荡器 625 及 645 中的每一者或两者可实施为振荡器 500，其使用例如元件 200 及 400 等电容器切换元件。
     可使用 P 信道及 N 信道场效晶体管 (FET) 两者。
     在实施例中，图中展示的 FET 可由双极结型晶体管 (BJT) 或其它类似切换装置代替。举例来说， BJT 的基极节点可由相同位置中的 FET 的栅极节点替代； BJT 的发射极节点可由 FET 的源极节点替代；且 BJT 的集极节点可由 FET 的漏极节点替代。
     此文献中所描述的设备及方法可用于各种电子装置中，包括 ( 但不限于 ) 在蜂窝式无线电网络内操作的接入终端，所述蜂窝式无线电网络在所述网络的多个接入终端之间或在接入终端与连接到接入网络外的额外网络的装置之间传输话音及 / 或数据包。如图 6 所示，所述设备及方法可用于接入终端的本机振荡器频率源中。
     尽管在本发明中可能已连续地描述了各种方法的步骤及决策，但可通过独立元件联合或并行、异步或同步地以管线方式或其它方式来执行这些步骤及决策中的一些。不存在以此描述列出步骤及决策的相同次序来执行步骤及决策的特定要求，除非明确这样指示，或在上下文中清楚地表明，或固有地要求如此。然而，应注意，在选定变体中，按在附图中描述及 / 或展示的特定序列来执行步骤及决策。此外，并非在每一实施例或变体中均需要每一所说明的步骤及决策，同时在一些实施例 / 变体中可能需要一些未特定说明的步骤及决策。
     所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术及技法中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子，或其任何组合来表示可遍及以上描述所引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
     所属领域的技术人员将进一步了解，可将结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地展示硬件与软件的这种可互换性，在上文中大体上根据其功能性来描述各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。将所述功能性实施为硬件、软件还是硬件与软件的组合取决于特定应用及强加于整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但不应将所述实施决策解释为导致偏离本发明的范围。
     结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电路可用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器 (DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA) 或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如， DSP 与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合 DSP 核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。
     结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻留于 RAM 存储器、快闪存储器、 ROM 存储器、 EPROM 存储器、 EEPROM 存储器、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、 CD-ROM 或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留于 ASIC 中。ASIC 可驻留于接入终端中。或者，处理器与存储媒体可作为离散组件驻留于接入终端中。
     提供所揭示的实施例的先前描述是为了使所属领域的技术人员能够制作及使用本发明。所属领域的技术人员将容易明白对这些实施例的多种修改，且在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可将本文中界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102460955 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 6 0 9 5 5 A *CN102460955A* (21)申请号 201080025959.0 (22)申请日 2010.06.09 12/480,966 2009.06.09 US H03B 5/12(2006.01) (71)申请人高通股份有限公司地址美国加利福尼亚州 (72)发明人拉贾戈帕兰兰加拉詹钦玛雅米什拉 (74)专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 代理人宋献涛 (54) 发明名称电容器切换电路 (57) 摘要一种电容切换元件(20。

2、0)包括由晶体管 (205、210)串联连接的第一电容器(240)及第二电容器(245)。所述晶体管的栅极由通过一组电阻器(220、230)的第一信号(b0/)加偏压，且源极及漏极由通过第二组电阻器(215、225、235)的第二信号(b0)加偏压。所述信号经电平移位且可为互补的。为了接通所述元件，可将所述第一信号 (b0/)设定为VDD，且可将所述第二信号(b0)设定为零。为了断开所述元件，可将所述第一信号 (b0/)设定为VDD/2的倍数，且可将所述第二信号 (b0)设定为VDD/2的所述倍数加1倍。当所述元件用于振荡器调谐电路中时，所述晶体管上的电压应力降低，且所述晶体管。

3、可用薄氧化物制造。所述振荡器可用于蜂窝式接入终端的收发器中。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.12.09 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/038038 2010.06.09 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/144621 EN 2010.12.16 (51)Int.Cl. 权利要求书3页说明书7页附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 3 页说明书 7 页附图 6 页 1/3页 2 1.一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；第一晶体管，其包含第一栅极、第一源极及。

4、第一漏极；第二晶体管，其包含第二栅极、第二源极及第二漏极，其中所述第一晶体管与所述第二晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一电阻器，其将所述第一栅极连接到第一控制信号；第二电阻器，其将所述第二栅极连接到所述第一控制信号；第三电阻器，其将所述第二漏极连接到第二控制信号；第四电阻器，其将所述第一源极连接到所述第二控制信号；及第五电阻器，其将所述第二源极及所述第一漏极连接到所述第二控制信号；其中所述第二控制信号为所述第一控制信号的经电平移位的互补信号。 2.根据权利要求1所述的电容切换元件，其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位(V DD )及。

5、接地电位的电源来操作；所述第一控制信号在大体所述V DD 与大体所述V DD 的一半之间切换；所述第二控制信号在大体所述接地电位与大体所述V DD 之间切换。 3.根据权利要求2所述的电容切换元件，其中所述第一晶体管为薄氧化物晶体管，且所述第二晶体管为薄氧化物晶体管。 4.根据权利要求2所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的电平移位电路。 5.根据权利要求4所述的电容切换元件，其中所述电平移位电路包含串联耦合的第一反相器及第二反相器。 6.根据权利要求2所述的电容切换元件，其进一步包含用于接收位控制信号。

6、且基于所述位控制信号产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的装置。 7.一种振荡器调谐块，其包含根据权利要求2所述的电容切换元件。 8.一种振荡器，其包含负跨导块、电感器及根据权利要求7所述的调谐块。 9.一种收发器，其包含接收器及发射器，其中所述接收器及所述发射器中的至少一者包含根据权利要求8所述的振荡器。 10.一种接入终端，其包含根据权利要求9所述的收发器。 11.一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；第一晶体管，其包含第一栅极、第一源极及第一漏极；第二晶体管，其包含第二栅极、第二源极及第二漏极；第三晶体管，其包含第三栅极、第三源极及第三栅极，其中所述第一晶体管。

7、、所述第二晶体管及所述第三晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一电阻器，其将所述第一栅极连接到第一控制信号；第二电阻器，其将所述第二栅极连接到所述第一控制信号；权利要求书CN 102460955 A 2/3页 3 第三电阻器，其将所述第三栅极连接到所述第一控制信号；第四电阻器，其将所述第三漏极连接到第二控制信号；第五电阻器，其将所述第三源极及所述第二漏极连接到所述第二控制信号；第六电阻器，其将所述第二源极及所述第一漏极连接到所述第二控制信号；及第七电阻器，其将所述第一源极连接到所述第二控制信号；其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压。

8、电位(V DD )及接地电位的电源来操作；所述第一控制信号被上拉到大体所述V DD ；且所述第二控制信号在以下两者间切换：(1)大体所述接地电位，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器，及(2)大体一又二分之一倍所述V DD 电位，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。 12.根据权利要求11所述的电容切换元件，其中所述第一晶体管为薄氧化物晶体管，所述第二晶体管为薄氧化物晶体管且所述第三晶体管为薄氧化物晶体管。 13.根据权利要求11所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第二控制信号的电平移位电路。 14.一种振荡器调谐块，其包含。

9、根据权利要求11所述的切换元件。 15.一种振荡器，其包含负跨导块及谐振电路，其中所述谐振电路包含电感器及根据权利要求14所述的调谐块。 16.一种收发器，其包含接收器及发射器，其中所述接收器及所述发射器中的至少一者包含根据权利要求15所述的振荡器。 17.一种接入终端，其包含根据权利要求16所述的收发器。 18.一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；多个n个晶体管，n至少为3，所述多个晶体管中的每一晶体管包含栅极、源极及漏极，其中所述晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；第一多个电阻器，其将所述晶体管的所述栅极连接到第一控制信号；第二多个电阻器，其将。

10、所述晶体管的所述漏极及源极连接到第二控制信号；其中：所述电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位(V DD )及接地电位的电源来操作；所述第一控制信号在大体所述V DD 与大体(n-1)/2)倍所述V DD 之间切换；且所述第二控制信号在大体所述接地电位与大体(n/2)倍所述V DD 电位之间切换。 19.根据权利要求18所述的电容切换元件，其进一步包含经配置以接收位控制信号且响应于所述位控制信号而产生所述第一控制信号及所述第二控制信号的电平移位电路。 20.一种电容切换元件，其包含：第一电容器；第二电容器；及权利要求书CN 102460955 A 3/3页。

11、4 用于选择性地串联耦合所述第一电容器与所述第二电容器且降低晶体管电压应力的装置。 21.一种切换电容的方法，所述方法包含：提供第一电容器及第二电容器；提供串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间的第一晶体管及第二晶体管；对所述第一及第二晶体管的栅极以大体供应电压V DD 加偏压，且对所述第一及第二晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器；及对所述第一及第二晶体管的所述栅极以大体所述V DD 的一半加偏压，且对所述第一及第二晶体管的所述源极及漏极以大体所述V DD 加偏压，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。 22.根据权利要求。

12、21所述的切换电容的方法，其进一步包含：操作电平移位电路以从位控制信号产生用于对所述栅极加偏压的第一控制信号及用于对所述源极及漏极加偏压的第二控制信号。 23.根据权利要求22所述的切换电容的方法，其中所述第一及第二晶体管为薄氧化物晶体管。 24.一种切换电容的方法，所述方法包含：提供第一电容器及第二电容器；提供多个n个晶体管，n至少为3，其中所述多个晶体管中的所述晶体管串联耦合在所述第一电容器与所述第二电容器之间；对所述多个晶体管中的每一晶体管的栅极以大体供应电压V DD 加偏压，且对所述每一晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，以将所述第一电容器连接到所述第二电容器；及。

13、对所述栅极以大体(n-1)/2)倍V DD 加偏压，且对所述源极及漏极以大体(n/2)倍V DD 加偏压，以使所述第一电容器从所述第二电容器断开。 25.根据权利要求24所述的切换电容的方法，其进一步包含：操作电平移位电路以从位控制信号产生以下各项中的至少一者：(1)用于对所述栅极加偏压的第一控制信号，及(2)用于对所述源极及漏极加偏压的第二控制信号。 26.根据权利要求25所述的切换电容的方法，其中所述每一晶体管为薄氧化物晶体管。权利要求书CN 102460955 A 1/7页 5 电容器切换电路技术领域 0001 本文献中描述的设备及方法涉及切换电路，且更明确地说，涉及。

14、用于调谐通信设备中的振荡器频率的电容器切换电路。背景技术 0002 可调谐频率产生器用于许多不同电子装置中。举例来说，无线通信装置使用频率产生器将所发射的信号上变频转换为中间频率及RF频率，且将接收到的信号下变频转换为中间频率及基带频率。因为操作频率变化，所以产生器的频率需要为可调谐的。 0003 多种通信标准及多个频带所需的频率覆盖通常需要宽调谐范围振荡器，例如压控振荡器(VCO)及数控振荡器(DCO)。振荡器的调谐范围的广度是一项重要性能参数。常常需要增加调谐范围以(例如)覆盖多个频带。 0004 可调谐振荡器的其它性能准则包括相位噪声性能、功率消耗，及大小。不同性能准则有时。

15、相互竞争。 0005 常规可调谐振荡器可由(例如)切换电容器调谐到振荡器电感-电容(LC)谐振电路中或从振荡器电感-电容(LC)谐振电路调谐出。所述可调谐振荡器的调谐的最高频率及准确度两者均可能受到电容切换电路中的寄生电容限制。因此，需要降低与调谐电路相关联的寄生电容。 0006 集成电路技术的进步已使得能够缩减装置的大小或规模，且藉此使得能够降低供电电压电平。然而，跨这些装置的不同端子的电压摆动需求可能并不随装置大小而成比例地调整。用于无线应用的高性能振荡器中的严格相位噪声需求可能需要跨LC谐振电路的相对较大的电压摆动。举例来说，振荡器谐振电压摆动可能需要大到三伏的峰间值，以满足。

16、适用于CDMA 1X模式中的个人通信服务(PCS)频带的相位噪声规格要求。 0007 大电压摆动可能对晶体管装置造成过度压力，且降低装置的预期使用寿命或引起装置彻底损坏。因此，可靠性及耐久性问题在推动纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺中的设计决策中往往起重要作用。 0008 可调谐振荡器的重要块之一可为频率粗调块，其具有二进制加权电容器阵列或二进制加权电容器组，所述二进制加权电容器具有开关。图1说明电容器组的一个示范性元件100的选定部分。所述部分包括晶体管开关105、电容器130及135，以及电阻器110、115 及120。所述元件经配置以使得晶体管105的状态由互补控制信号。

17、电压b0及控制。当 b0为低，且为高时，晶体管105处于传导(低阻抗)状态，从而将电容器130/135的串联组合有效地置于可调谐振荡器的谐振电路中。当b0为高且为低时，晶体管105处于非传导(高阻抗)状态，从而从可调谐振荡器的谐振电路有效移除电容器130/135的串联组合。假定晶体管105的漏极与源极之间的寄生电容与电容器130/135的电容相比较小，那么是寄生电容支配由元件100贡献给谐振电路的总电容。因此，需要使寄生电容保持较低，使得元件100对谐振电路的影响在非传导状态下降低。 0009 在晶体管105的断开状态中，源极与漏极之间的最高电位差(V SD )、源极与栅极之说明。

18、书CN 102460955 A 2/7页 6 间的最高电位差(V SG )及漏极与栅极之间的最高电位差(V DG )取决于控制电压b0及以及跨可调谐振荡器的谐振电路的电压。假定(1)跨振荡器的谐振电路的电压在接地与2V DD 电位之间变化，且(2)控制信号电压b0及也在接地与V DD 电位之间变化，那么电位差V SD 、 V SG 及V DG 的量值达到(2V DD )。如上文所指出，这可能对晶体管105造成过度压力，在小规模纳米设计中尤其如此，且因此引起晶体管105的可靠性及耐久性性能量度降低。击穿问题可能存在于65纳米规模设计中，且可能随着技术发展到45纳米规模、32纳米规模而加。

19、剧，且在亚微米领域中更加严重。 0010 改进晶体管开关的可靠性及耐久性的一种方式是在电容器组晶体管开关(例如晶体管105)中使用厚氧化物装置。顾名思义，厚氧化物晶体管在其栅极中具有较厚的氧化物(与薄氧化物晶体管相比)，且因此可在击穿前维持较高的栅极到源极与栅极到漏极电压。尽管厚氧化物方法中跨晶体管节点的电位差仍然与薄氧化物方法相同，但可靠性及耐久性得到改进，因为较厚的氧化物在较高电压下击穿。然而，此优点需要付出代价：厚氧化物晶体管在断开(高阻抗)状态下还具有较大的寄生电容，其直接影响调谐范围。如上文所论述，这是不合需要的，在宽调谐范围振荡器中尤其如此。 0011 因此，在此项技术。

20、中需要改进可调谐电容器组的可靠性及耐久性，且尤其需要改进所述可调谐电容器组的晶体管开关的可靠性及耐久性。此项技术中进一步需要降低可调谐振荡器的电容器组中的个别晶体管开关上的电压应力。此项技术中还进一步需要在不过度增加晶体管的寄生电容的情况下，降低可调谐振荡器的电容器组中的个别晶体管开关上的电压应力。发明内容 0012 本文中揭示的实施例可通过在晶体管的控制电压的电平偏移的情况下堆叠多个晶体管以切换调谐电容器组的个别元件来解决一个或一个以上上述需要。每一晶体管可能需要承受跨振荡器的LC谐振电路的电压摆动的仅一部分，且可制造为具有相关联的低断开状态电容的薄氧化物晶体管。 0013 。

21、在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器、第一晶体管、第二晶体管及第一到第五电阻器。第一晶体管与第二晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。第一电阻器将第一晶体管的栅极连接到第一控制信号。第二电阻器将第二晶体管的栅极连接到第一控制信号。第三电阻器将第二晶体管的漏极连接到第二控制信号。第四电阻器将第一晶体管的源极连接到第二控制信号。第五电阻器将第二晶体管的源极及第一晶体管的漏极连接到第二控制信号。第二控制信号为第一控制信号的经电平移位的互补信号。 0014 在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第一到第七电阻器。第。

22、一晶体管、第二晶体管及第三晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。第一电阻器将第一晶体管的栅极连接到第一控制信号。第二电阻器将第二晶体管的栅极连接到第一控制信号。第三电阻器将第三晶体管的栅极连接到第一控制信号。第四电阻器将第三晶体管的漏极连接到第二控制信号。第五电阻器将第三晶体管的源极及第二晶体管的漏极连接到第二控制信号。第六电阻器将第二晶体管的源极及第一晶体管的漏极连接到第二控制信号。第七电阻器将第一晶体管的源极连接到第二说明书CN 102460955 A 3/7页 7 控制信号。电容切换元件经配置以依靠经配置以递送供电电压电位(V DD )及接地电位的电源来操作。第一。

23、控制信号被上拉到大体V DD 。第二控制信号在以下两者间切换：(1)大体接地电位，以将第一电容器连接到第二电容器，及(2)大体一又二分之一倍V DD 电位，以使第一电容器从第二电容器断开。 0015 在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器及多个(n个)晶体管 (n3)。所述晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。所述电容切换元件还包括将所述晶体管的栅极连接到第一控制信号的第一多个电阻器，及将所述晶体管的漏极及源极连接到第二控制信号的第二多个电阻器。所述电容切换元件经配置以依靠递送供电电压电位(V DD )及接地电位的电源来操作。所述第一控制信号在大体V DD 与大体。

24、(n-1)/2)倍 V DD 之间切换。所述第二控制信号在大体接地电位与大体(n/2)倍V DD 电位之间切换。 0016 在一实施例中，电容切换元件包括第一电容器、第二电容器及用于选择性地串联耦合第一电容器及第二电容器且降低晶体管电压应力的装置。 0017 在一实施例中，一种切换电容的方法包括提供第一电容器及第二电容器。所述方法还包括提供串联耦合在第一电容器与第二电容器之间的第一晶体管及第二晶体管。所述方法额外包括对第一晶体管及第二晶体管的栅极以大体供电电压V DD 加偏压，及对第一晶体管及第二晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，藉此将第一电容器连接到第二电容器。所述方法进一步。

25、包括对第一晶体管及第二晶体管的栅极以大体一半的V DD 加偏压，及对第一晶体管及第二晶体管的源极及漏极以大体V DD 加偏压，藉此将第一电容器从第二电容器断开。 0018 在一实施例中，一种切换电容的方法包括提供第一电容器、第二电容器及多个(n 个)(三个或三个以上)晶体管。所述晶体管串联耦合在第一电容器与第二电容器之间。所述方法还包括对每一晶体管的栅极以大体供电电压V DD 加偏压，及对每一晶体管的源极及漏极以大体接地电位加偏压，藉此将第一电容器连接到第二电容器。所述方法额外包括对栅极以大体(n-1)/2)倍V DD 加偏压，及对源极及漏极以大体(n/2)倍V DD 加偏压，藉此将。

26、第一电容器从第二电容器断开。 0019 将参考以下描述、图式及所附权利要求书更佳地理解本发明的这些及其它实施例及方面。附图说明 0020 图1说明可用于可调谐振荡器组的电容切换元件的选定组件； 0021 图2说明可用于可调谐振荡器组中的双晶体管电容切换元件的选定组件； 0022 图3说明用于产生用于切换例如图2中的元件等元件中的电容的控制信号的电路的选定组件； 0023 图4说明可用于可调谐振荡器组中的三晶体管电容切换元件的选定组件； 0024 图5说明具有电容切换元件的可调谐振荡器的选定组件；及 0025 图6说明可使用具有电容切换元件的一个或一个以上振荡器的无线电收发器的选定组件。

27、。具体实施方式说明书CN 102460955 A 4/7页 8 0026 在此文献中，词“实施例”、“变体”及类似表述用于指代特定设备、工艺或制品，但未必指代同一设备、工艺或制品。因此，在一处或在上下文中使用的“一个实施例”(或类似表述)可指代特定设备、工艺或制品；在不同地方的相同或类似表述可指代不同设备、工艺或制品。表述“替代性实施例”及类似词组用于指示许多不同的可能实施例中的一者。可能实施例的数目不必限于两个或任何其它数量。 0027 词“示范性”在本文中用以表示“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性” 的任何实施例或变体不必理解为比其它实施例或变体优选或有利。此描。

28、述中描述的所有实施例及变体均为示范性实施例及变体，其经提供以使所属领域的技术人员能够制作并使用本发明，且未必限制给予本发明的合法保护范围。 0028 描述中“VCO”与“DCO”名称可互换使用，其各自指代可调谐振荡器，尤其可经由振荡器的LC谐振电路中的切换电容器调谐的振荡器。 0029 “薄氧化物”指代上面制造有特定薄氧化物晶体管的芯片(集成电路)的标准氧化物厚度。芯片上的大部分晶体管为薄氧化物晶体管。“厚氧化物”晶体管为具有相对于同一芯片上的大多数晶体管的氧化物厚度增加的氧化物厚度的晶体管。通常，增加氧化物厚度是为了增强厚氧化物晶体管的击穿电压，且因此改进厚氧化物晶体管的可靠性及。

29、耐久性。 0030 图2说明可调谐振荡器中的电容器组的示范性元件200的选定部分。如图所示，元件200包括串联配置于电容器240与245之间的两个切换晶体管205及210，以降低寄生电容且同时减少电位可靠性及耐久性问题。电容器240及245可经设计以具有相同标称电容值。 0031 晶体管205与210的切换由通过电阻器215、220、225、230及235的控制信号b0 及控制。控制信号b0与彼此互补，使得当处于不作用低时，b0处于作用高，且反之亦然。与图1的元件100不同，此处控制信号b0与相对于彼此经电平移位。举例来说，当元件200接通时(晶体管205/210两者均传导)，处于V。

30、 DD 电位，且b0处于零或接地电位；且当元件200断开时(晶体管205/210不传导)，处于约V DD /2电位，且b0处于V DD 电位。如果断开状态下低于V DD /2，那么栅极到源极电压可变得大于-V DD ，此可引起达不到最佳的设计。另一方面，如果高于V DD /2，那么栅极到漏极电压可能变得高于接地电位，因为中间节点为虚拟接地，从而保持约处于V DD 。 0032 在一些实施例中，对于可在此情况下实现的精度，选择断开状态下的电压为约 V DD /2。举例来说，精度可由组件的容差定义及限制。在一些实施例中，断开状态下的电压在V DD /2的确切值的2、5、10或20内。在一。

31、些实施例中，接通状态下的电压在V DD 的确切值的2、5、10或20内。在一些实施例中，断开状态下的b0电压在V DD 的2、 5、10或20内。在一些实施例中，接通状态下的b0电压在接地电位的100毫伏内。 0033 当元件200(或100，在此方面)处于接通状态时，电压应力通常不是大问题，因为源极到漏极晶体管电压较低。在断开状态下，谐振电路的两个端子(V 谐振 +及V 谐振 -)之间的电容在两个晶体管205/210的栅极处不形成虚拟接地(如在元件100中在晶体管105的栅极处的情况)，藉此允许晶体管205/210的栅极跟随相应210的漏极或205的源极上的电压。这有效地将晶体管20。

32、5/210的任两个节点(源极、漏极、栅极)之间的最大电位差限于 V DD 的电平。注意，源极或漏极节点与晶体管主体之间的电位差可能超过V DD ，例如将达到两倍V DD 。但这在相对较低电压下可能并不是可靠性或耐久性问题，因为源极或漏极对主体接说明书CN 102460955 A 5/7页 9 口本质上为二极管结。 0034 归因于较低电压及偏压电阻器的值的可能增加，与图1的相当(相同频率、相同电容器大小)元件100相比，实际上元件200的质量因子(Q)可得到改进。 0035 图3说明用于从单个控制位0信号产生用于元件200的信号b0及的示范性电路300的选定部分。电路300本质上为。

33、双反相器设计，其中第一反相器由晶体管305及310 组成，且第二反相器由晶体管315及320组成。第一反相器在接地与V DD 之间操作，而第二反相器在V DD /2与V DD 之间操作，从而提供信号的电平移位。注意，图中使用“0”记号是示范性的，且发明性概念不仅可应用于控制“0”位，而且还可用于控制位中的任一者，或可调谐振荡器的控制位的任何组合(包括所有控制位)。 0036 可在多个晶体管的控制电压的适当电平移位下串联堆叠两个以上晶体管，以进一步降低跨个别晶体管的电压应力，并扩大对较高谐振电路摆动电压的可靠性/耐久性益处。图4说明可调谐振荡器中的电容器组的示范性三晶体管元件400的选。

34、定部分，其可有利地在较高电压(例如，在-3V DD 到+3V DD 的电压摆动下)下操作。 0037 如图所示，元件400包括串联配置(堆叠)的三个切换晶体管405、410及415，从而降低寄生电容，且同时减小因过量电压应力而导致的电位可靠性及耐久性问题。三个晶体管405/410/415的切换由控制信号b0及控制，所述控制信号b0及经由电阻器420、 425、430、435、440、445及450施加。此处，控制信号可仅为对V DD 的上拉，且控制信号b0 可具有为接地电位的低电压电平，及为(3/2)V DD 电位的高电压电平。举例来说，当元件400 接通时(所有三个晶体管405/410。

35、/415均传导)，可以V DD 加偏压，且b0可以零或接地电位加偏压；且当元件400断开时(晶体管405/410/415/420均不传导)，可继续以约V DD 加偏压，且b0可以(3/2)V DD 电位加偏压。 0038 如在图2的实施例中，b0及的电压的精度可受到组件的容差限制。在一些实施例中，精度可为上文所示的确切值的2、5、10或20；且在接地电位的情况下，精度可为V DD 的2、5、10或20或为100毫伏。 0039 更一般来说，对于为nV DD (n3)的振荡器谐振电压摆动及元件中待断开的所有 n个晶体管，对晶体管栅极以约(n-1)/2)V DD 加偏压，且b0对晶体管的源极。

36、及漏极以约 (n/2)V DD 加偏压；对于待传导的所有n个晶体管，b0对栅极以约零或接地电位加偏压，且对源极及漏极以约V DD 加偏压。 0040 对于电压摆动不超过2V DD 的设计，可使用元件200以保持电压应力为约V DD 或更低。对于谐振电路中预期电压摆动为vnV DD (n为整数)的设计，可使用具有n个堆叠晶体管的结构以保持电压应力为约V DD 或以下。 0041 图5说明具有电容切换元件525-1、525-2、525-m的可调谐振荡器500的选定组件。电容切换元件525中的每一者可实施为上述元件200或元件400。元件525组成振荡器500的粗调块。电感器515、元件5。

37、25的电容器及微调块510的电容器组成由负跨导(G m )块505驱动的LC谐振电路。应注意，微调块还可包括与元件200及400类似的元件。 0042 尽管元件525的电容器展示为电容器的二进制阵列(每一元件中的电容器对的电容值形成实质上二进制级数)，但这不是必要条件。说明书CN 102460955 A 6/7页 10 0043 图6说明无线电收发器600(其可为蜂窝式收发器)的选定组件。收发器600包括用于控制Rx振荡器625的接收(Rx)锁相回路(PLL)电路630(即，将振荡器625锁相到参考)，及其它Rx电路615及620。Rx电路615/620经配置以从振荡器625接。

38、收(经由天线605及双工器610)射频(RF)信号及Rx本机振荡器频率，且从所接收到的RF信号产生经解码的数据。收发器600还包括用于控制Tx振荡器645的发射(Tx)PLL电路650，及其它发射电路635及640。Tx电路635/640经配置以接收用于发射的数据及Tx振荡器645 的输出，且产生运载数据的RF信号。接着，来自电路635/640的RF信号经由双工器610及天线605发射。振荡器625及645中的每一者或两者可实施为振荡器500，其使用例如元件 200及400等电容器切换元件。 0044 可使用P信道及N信道场效晶体管(FET)两者。 0045 在实施例中，图中展示的FE。

39、T可由双极结型晶体管(BJT)或其它类似切换装置代替。举例来说，BJT的基极节点可由相同位置中的FET的栅极节点替代；BJT的发射极节点可由FET的源极节点替代；且BJT的集极节点可由FET的漏极节点替代。 0046 此文献中所描述的设备及方法可用于各种电子装置中，包括(但不限于)在蜂窝式无线电网络内操作的接入终端，所述蜂窝式无线电网络在所述网络的多个接入终端之间或在接入终端与连接到接入网络外的额外网络的装置之间传输话音及/或数据包。如图6 所示，所述设备及方法可用于接入终端的本机振荡器频率源中。 0047 尽管在本发明中可能已连续地描述了各种方法的步骤及决策，但可通过独立元件联合或。

40、并行、异步或同步地以管线方式或其它方式来执行这些步骤及决策中的一些。不存在以此描述列出步骤及决策的相同次序来执行步骤及决策的特定要求，除非明确这样指示，或在上下文中清楚地表明，或固有地要求如此。然而，应注意，在选定变体中，按在附图中描述及/或展示的特定序列来执行步骤及决策。此外，并非在每一实施例或变体中均需要每一所说明的步骤及决策，同时在一些实施例/变体中可能需要一些未特定说明的步骤及决策。 0048 所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术及技法中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子，或其任何组合来表示可遍及以上描述所引用的。

41、数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。 0049 所属领域的技术人员将进一步了解，可将结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地展示硬件与软件的这种可互换性，在上文中大体上根据其功能性来描述各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。将所述功能性实施为硬件、软件还是硬件与软件的组合取决于特定应用及强加于整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但不应将所述实施决策解释为导致偏离本发明的范围。 0050 结合本文中所揭示的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块及电。

42、路可用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP 与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任说明书CN 102460955 A 10 7/7页 11 何其它此类配置。 0051 结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中。

43、、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻留于RAM存储器、快闪存储器、 ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于接入终端中。或者，处理器与存储媒体可作为离散组件驻留于接入终端中。 0052 提供所揭示的实施例的先前描述是为了使所属领域的技术人员能够制作及使用本发明。所属领域的技术人员将容易明白对这些实施。

44、例的多种修改，且在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可将本文中界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中所揭示的原理及新颖特征一致的最广范围。说明书CN 102460955 A 11 1/6页 12 图1 说明书附图CN 102460955 A 12 2/6页 13 图2 说明书附图CN 102460955 A 13 3/6页 14 图3 说明书附图CN 102460955 A 14 4/6页 15 图4 说明书附图CN 102460955 A 15 5/6页 16 图5 说明书附图CN 102460955 A 16 6/6页 17 图6 说明书附图CN 102460955 A 17 。

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