The invention relates to a high speed, wide tuning range and high linearity ring voltage controlled oscillator, which is composed of at least three delay units and operates in a double loop at two control terminals. The control voltage of the two loops is applied to the gate of the PMOS load tube and the NMOS load tube respectively. When the control voltage is low, the PMOS load tube is in the tuning state; when the control voltage is high, the NMOS load tube is in the tuning state. In this way, the control signal is valid in the whole voltage range, and the tuning range covering the power supply voltage can be obtained. The structure of the invention adopts a pseudo-differential structure, in order to ensure circuit oscillation, a directly cross-coupled MOS transistor is introduced. The MOS transistor with grid grounding is introduced to increase the current flowing in the input to the transistor and the output frequency of the circuit. At the same time, the active inductance structure is added to expand the operating bandwidth of VCO. The invention has the advantages of high speed, wide tuning range and high linearity.
【技术实现步骤摘要】
一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器
本专利技术属于半导体集成电路设计领域，主要涉及到一种高速宽调谐范围以及高线性度的环形压控振荡器。
技术介绍
压控振荡器(Voltage-Controlled-Oscillator，VCO)是输出频率随输入端控制电压变化而变化的信号源。在频率综合电路、锁相环以及时钟恢复电路中起关键作用。在集成电路中，压控振荡器可以分为环形振荡器和电容电感谐振振荡器两大类。电容电感谐振振荡器的噪声性能较好，但是要以大面积高成本为代价。环形电感的噪声性能稍显劣势，可是能实现正交信号的输出在许多应用被采用的重要原因，以及芯片占用面积小、宽的调谐范围和采用标准CMOS工艺实现等优点。环形振荡器多采用偶数级差分结构，如图1所示。偶数级结构可以实现正交信号的输出；差分结构的环形压控振荡器对共模噪声的抑制能力较强且电路结构灵活。环形振荡器的差分结构可分为全差分结构与伪差分结构，如图2和图3所示。全差分结构对噪声具有很好的抑制作用；伪差分结构可以得到全摆幅输出。在随着工艺尺寸的不断下降、电源电压不断下降的情况下，伪差分结构的环形振荡器成为主流。传统的结构如图3和图4所示，采用单一的调谐技术。图3采用控制可变负载PMOS管的调谐方式，此种调谐方式在控制电压较高时不具备调谐的能力。当采用图4控制耦合管的强度的调谐方式，控制电压控制耦合强度来实现频率调节。此种调谐方式只有在控制电压足够高时，才具备调谐的能力。另外，近年来电路输入信号的频率不断提高，因此主要适用于时钟恢复、锁相环等高速环境中的环形振荡器的速度也应该大幅度提高。近年来一是伴随着工艺的发展，电...
【技术保护点】
1.一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器，其特征在于：由至少三级延迟单元组成，形成两条环路：主环路与次级环路；所述主环路按顺序连接，所述次级环路输入接前两级输出；所述延迟单元包括第一对NMOS管(N1,N2)、第二对NMOS管(N3,N4)、第三对NMOS管(N5,N6)、第四对NMOS管(N7,N8)、第五对NMOS管(N9,N10)、第一对PMOS管(P1,P2)、第二对PMOS管(P3,P4)、第三对PMOS管(P5,P6)以及第四对PMOS管(P7,P8)；其中第一对NMOS管(N1,N2)为主输入差分对管，其栅极分别接差分输入信号端(VINP，/VINP)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第二对NMOS管(N3,N4)直接交叉耦合连接，其栅极分别接到差分输出端(VOUT，/VOUT)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第三对NMOS管(N5,N6)为细调端的负载管，其栅极接到细调控制端(VT)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第四对NMOS管(N7,N8)为粗调端的负载管，其栅极接到粗调控制...
【技术特征摘要】
1.一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器，其特征在于：由至少三级延迟单元组成，形成两条环路：主环路与次级环路；所述主环路按顺序连接，所述次级环路输入接前两级输出；所述延迟单元包括第一对NMOS管(N1,N2)、第二对NMOS管(N3,N4)、第三对NMOS管(N5,N6)、第四对NMOS管(N7,N8)、第五对NMOS管(N9,N10)、第一对PMOS管(P1,P2)、第二对PMOS管(P3,P4)、第三对PMOS管(P5,P6)以及第四对PMOS管(P7,P8)；其中第一对NMOS管(N1,N2)为主输入差分对管，其栅极分别接差分输入信号端(VINP，/VINP)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第二对NMOS管(N3,N4)直接交叉耦合连接，其栅极分别接到差分输出端(VOUT，/VOUT)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第三对NMOS管(N5,N6)为细调端的负载管，其栅极接到细调控制端(VT)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第四对NMOS管(N7,N8)为粗调端的负载管，其栅极接到粗调控制端(VC)，漏极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，源极均接地；第五对NMOS管(N9,N10)为有源电感结构中的对管，其栅极接到第一对PMOS管(P1，P2)的漏极，源极分别接到差分输出端(/VOUT，VOUT)，漏极均接电源VDD；第一对PMOS管(P1,P2)为有源电感结构中的可变电阻管，其栅极均接...
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