一種環形壓控振蕩器制造技術

本發明專利技術公開一種環形壓控振蕩器，包括：電流偏置電路，偶數個延遲單元和頻帶控制電路；所述電流偏置電路上具有參考模擬電壓輸入端；所述頻帶控制電路上具有模擬電壓輸入端；所述電流偏置電路，用于為各個所述延遲單元提供偏置電流；各個所述延遲單元依次相連；每一級所述延遲單元的輸入端，與上一級延遲單元的輸出端相連；每一級所述延遲單元的輸出端，與下一級延遲單元的輸入端相連；所述頻帶控制電路與各個所述延遲單元相連，用于通過控制壓控振蕩器各個延遲單元的偏置電流，使所述環形壓控振蕩器達到多頻帶的輸出。采用本發明專利技術所公開的環形壓控振蕩器，能夠在保證較寬的調節范圍情況下，還具有較小的增益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信號處理領域，特別是涉及一種環形壓控振蕩器。
技術介紹
在設計鎖相環電路時，必須考慮到鎖相環電路的穩定性，以及鎖相環電路輸出相位抖動等問題。而在鎖相環電路的各個組成元件中，以壓控振蕩器受到的外界噪聲的干擾最為嚴重。通常，為了獲得高頻、低噪聲的輸出頻率，一般都采用環形壓控振蕩器或LC壓控振蕩器。隨著CMOS集成電路工藝水平的提高，環形壓控振蕩器的性能已逐漸和LC壓控振蕩器相接近。同時，環形壓控振蕩器還具有低功耗、輸出頻率調節范圍寬、占用面積小等優點。現有技術中的環形壓控振蕩器由N個延遲單元連接成環狀構成。延遲單元可以是單端，也可以是差分的。對于單端延遲單元，N只能為大于I的奇數；對于差分延遲單元，N為大于I的偶數。它們都是通過外界控制電壓來改變延遲單元的負載管的導通阻抗，從而改變延遲單元的延遲時間，進而調節整個環路的振蕩頻率。環形壓控振蕩器的輸出信號頻率隨電壓的變化率為壓控振蕩器的增益Kv。現有技術中的的環形壓控振蕩器的主要缺點是調節范圍和噪聲性能之間存在制衡關系要獲得較寬的輸出調節范圍，就相應需要環形壓控振蕩器具有較大的的增益Kv。這樣一來，微小的電壓變化就會引起很大的輸出信號頻率變化，導致現有技術中的環形壓控振蕩器對電源波動、外界噪聲的抵抗能力差。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種環形壓控振蕩器，能夠使環形壓控振蕩器在具有較寬的調節范圍情況下，還能夠具有較小的增益。 為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案一種環形壓控振蕩器，包括電流偏置電路，偶數個延遲單元和頻帶控制電路；所述電流偏置電路上具有參考模擬電壓輸入端；所述頻帶控制電路上具有電壓輸入端;所述電流偏置電路，用于為各個所述延遲單元提供偏置電流；各個所述延遲單元依次相連；每一級所述延遲單元的輸入端，與上一級延遲單元的輸出端相連；每一級所述延遲單元的輸出端，與下一級延遲單元的輸入端相連；所述頻帶控制電路與各個所述延遲單元相連，用于通過控制各個延遲單元的偏置電流，使所述環形壓控振蕩器實現多頻帶輸出。優選的，所述延遲單元為差分延遲單元；所述差分延遲單元的負載管為并聯的兩對PMOS管；所述差分延遲單元的尾電流源由串聯在一起的兩個NMOS管，與另一個NMOS管并聯構成。優選的，所述電流偏置電路包括偏置電路和半復制電路；所述偏置電路由另一個半復制電路和單端輸出的差分運算放大器組成。優選的，所述頻帶控制電路包 括兩個比較器、計數器以及數模轉換器；所述比較器的輸出信號通過一個或門，經延時單元延時后作為所述計數器的使能控制端。本專利技術所公開的環形壓控振蕩器，通過頻帶控制電路對各個延遲單元的偏置尾電流進行控制，使所述環形壓控振蕩器工作在不同的頻率范圍，實現不同頻帶之間的轉變，能夠使環形壓控振蕩器在同一頻帶內具有較小的增益情況下，還能夠保證具有很寬的調節范圍。簡而言之，本專利技術所公開的環形壓控振蕩器，具有如下優點低抖動噪聲，寬調節范圍。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本專利技術實施例所公開的環形壓控振蕩器結構圖；圖2是本專利技術提出的環形壓控振蕩器的延遲單元電路圖；圖3是本專利技術提出的環形振蕩器的電流偏置電路原理圖；圖4是本專利技術提出的環形壓控振蕩器的頻帶控制電路原理圖；圖5是本專利技術提出的環形壓控振蕩器的頻帶控制電路的操作原理圖；圖6為本專利技術所公開的頻帶控制電路的操作狀態圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。參見圖1，為本專利技術實施例所公開的環形壓控振蕩器結構圖。如圖I所示，該環形壓控振蕩器包括電流偏置電路101，偶數個延遲單元1021...... 102η (η為正偶數)和頻帶控制電路 103 ；所述電流偏置電路101上具有模擬電壓輸入端；所述頻帶控制電路103上具有參考電壓輸入端；所述電流偏置電路101,用于為各個所述延遲單元1021...... 102η提供偏置電流；各個所述延遲單元102依次級連；每一級所述延遲單元的輸入端，與上一級延遲單元的輸出端相連；每一級所述延遲單元的輸出端，與下一級延遲單元的輸入端相連；所述頻帶控制電路103與各個所述延遲單元102相連，用于通過控制各個差分延遲單元的偏置電流，使所述環形壓控振蕩器達到多頻帶輸出。需要說明的是，圖I中的兩個延遲單元之間的虛線表示省略了的延遲單元。因為環形壓控振蕩器中，可以具有偶數個(例如4個或6個)延遲單元，所以在圖I中用虛線表/Jn ο為便于理解，下面對本專利技術的原理進行詳細說明對于一個理想的壓控振蕩器，其輸出頻率是其輸入控制電壓的線性函數= o+Kva)V_t。這里為壓控振蕩器的輸出頻率，Otl對應于輸入控制電壓v_t = O時的頻率，Κνα)為壓控振蕩器的增益(單位為rad/(s ·ν))。現有技術中，對于單一頻帶的壓控振蕩器，如果要獲得寬的調節范圍，必須增大輸入控制電壓的范圍或者提高壓控振蕩器的增益，但通過增大輸入控制電壓的范圍來增大壓控振蕩器的輸出頻率這種方式能夠調節的頻率范圍有限。一般來說，要獲得寬的調節范圍主要是通過提高壓控振蕩器的增益。由于壓控振蕩器的控制電壓上的噪聲引起的壓控振蕩器的輸出噪聲正比于其增益的平方，因此，增大壓控振蕩器的增益會導致其輸出噪聲特性變差。而本專利技術的原理是，對壓控振蕩器而言，當流經延遲單元的電流越大時其振蕩的 頻率也越高，反之，當流經的電流越小，其振蕩的頻率就越低。通過頻帶控制電路對各個差分延遲單元的偏置電流進行控制，控制延遲單元的偏置電流的大小來實現壓控振蕩器的多頻帶輸出。這樣在實現寬的調節范圍下，同一頻帶壓控振蕩器的增益就可以減小。本專利技術所公開的環形壓控振蕩器，通過頻帶控制電路對各個差分延遲單元的偏置電流進行控制，使所述環形壓控振蕩器達到多頻帶輸出，能夠使環形壓控振蕩器在具有較寬的調節范圍情況下，還能夠具有較小的增益。簡而言之，由于壓控振蕩器的控制電壓上的噪聲引起的壓控振蕩器的輸出噪聲正比與其增益的平方，因此，本專利技術所公開的環形壓控振蕩器，具有如下優點低抖動噪聲，寬調節范圍。進一步的，如圖I所示，本專利技術實施例中所公開的環形壓控振蕩器具有模擬電壓輸入端Vi ;參考電壓輸入端Vhref、Vlref ;振蕩信號輸出端Fo+、Fo_。壓控振蕩器輸出信號與預期信號不相同時，輸出信號與預期信號之間的頻率和相位誤差通過鎖相環電路就會轉變成誤差電壓。誤差電壓通過電流偏置電路101輸出模擬電壓Vc、Vcs。模擬電壓Vc控制延遲單元102的負載管的導通程度來改變延遲單元的延遲時間，從而改變輸出信號振幅頻率，輸出模擬電壓Vcs控制延遲單元102的尾電流管用作動態調節壓控振蕩器輸出信號的振幅。同時輸出模擬電壓Vc與參考電壓Vhref、Vlref相比較，改變頻帶控制電路103的輸出狀態，進而控制延遲單元102尾電流源的偏置電壓，從而實現壓控振蕩器多頻帶輸出。這樣，既能夠在減小單個頻帶能壓控振蕩器的增益本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環形壓控振蕩器，其特征在于，包括：電流偏置電路，偶數個延遲單元和頻帶控制電路；所述電流偏置電路上具有參考模擬電壓輸入端；所述頻帶控制電路上具有電壓輸入端；所述電流偏置電路，用于為各個所述延遲單元提供偏置電流；各個所述延遲單元依次相連；每一級所述延遲單元的輸入端，與上一級延遲單元的輸出端相連；每一級所述延遲單元的輸出端，與下一級延遲單元的輸入端相連；所述頻帶控制電路與各個所述延遲單元相連，用于通過控制各個延遲單元的偏置電流，使所述環形壓控振蕩器實現多頻帶輸出。

【技術特征摘要】
1.一種環形壓控振蕩器，其特征在于，包括電流偏置電路，偶數個延遲單元和頻帶控制電路； 所述電流偏置電路上具有參考模擬電壓輸入端；所述頻帶控制電路上具有電壓輸入端; 所述電流偏置電路，用于為各個所述延遲單元提供偏置電流； 各個所述延遲單元依次相連；每一級所述延遲單元的輸入端，與上一級延遲單元的輸出端相連；每一級所述延遲單元的輸出端，與下一級延遲單元的輸入端相連； 所述頻帶控制電路與各個所述延遲單元相連，用于通過控制各個延遲單元的偏置電流，使所述環形壓控振蕩器實現多頻帶輸出。2.根據權利要求I所述的環形壓控振...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂蔭學，羅家俊，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：