信号生成电路和电子设备制造技术

一种信号生成电路包括配置为生成具有幅度的差分振荡器信号的压控振荡器。无源混频器具有耦合到压控振荡器以接收振荡器信号的第一差分输入。无源混频器也包括第二差分输入。滤波器电路被耦合在压控振荡器与无源混频器的第二差分输入之间。滤波器电路被配置为根据差分振荡器信号的幅度对差分振荡器信号进行滤波以由此生成滤波的差分振荡器信号并且向无源混频器的第二差分输入提供滤波的差分振荡器信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容主要地涉及高频信号生成电路并且更具体地涉及利用无源混频器电路生成高频本地振荡器信号的高频信号生成电路。
技术介绍
多数电子设备包括用于在设备内的部件之间以及与外部设备和网络通信的各种有线和无线通信接口。典型的膝上型计算机例如包括一个或者多个通用串行总线(USB)通信端口以及用于与膝上型计算机的视频卡、存储设备和其它部件的外设连接接口(PCI)快速(PCIe)通信端口。这些USB和PCIe通信协议的当前版本在操作中利用甚高频吉赫兹(GHz)时钟信号。用于生成所需时钟信号的常见方式利用压控振荡器(VCO)结合用于倍增来自VCO的信号的频率以生成所需GHz时钟信号的频率倍增电路。例如对于在16Gb/s操作的PCIe4.0标准而言，可以利用单独8GHzVCO或者与用来生成8GHz时钟信号的频率倍增电路组合的4GHzVCO。为了在1MHz降低功率消耗并且改善相位噪声以及增加用于时钟信号的调谐范围，一般地认为4GHz至6GHzVCO是用于生成时钟信号以覆盖所有标准的良好选择。在由VCO生成的信号的幅度具有相对高的幅度时，如在一些应用中要求的那样，由VCO生成的信号上的谐波可以具有充分量值以增加由频率倍增电路生成的时钟信号的占空比误差引起的确定性抖动。抖动是从周期性信号的真实周期的偏离，而确定性抖动是并非随机、但是可预测和可再现的抖动。确定性抖动与由这样的占空比误差引起的杂散功率的电平成比例并且必须在这些通信标准中的指定的栅极限电平以下。需要用于生成确定性抖动在指定的栅极限电平以下的高频时钟信号的改进方式。
技术实现思路
本公开的实施例旨在至少部分地解决上述涉及确定性抖动的技术问题。根据本公开内容的一个实施例，一种信号生成电路包括配置为生成具有幅度的差分振荡器信号的压控振荡器。无源混频器具有耦合到压控振荡器以接收振荡器信号的第一差分输入。无源混频器也包括第二差分输入。滤波器电路被耦合在压控振荡器与无源混频器的第二差分输入之间。滤波器电路被配置为根据差分振荡器信号的幅度对差分振荡器信号进行滤波，以由此生成滤波的差分振荡器信号并且向无源混频器的第二差分输入提供滤波的差分振荡器信号。无源混频器可以是由金属氧化物半导体(MOS)晶体管或者双极晶体管形成的吉尔伯特(Gilbert)单元混频器并且也可以是具有不同技术的无源混频器。通过使用根据本公开的实施例，可以解决上述技术问题并且获得相应的技术效果。附图说明图1是根据本公开内容的一个实施例的包括滤波器电路装置的高频信号生成电路的示意图，该滤波器电路装置用于减少无源混频器频率倍增电路的栅极输入上的谐波的电平。图2是图1的无源混频器频率倍增电路的一个实施例的更具体视图。图3是示出针对图1的滤波器电路装置中的栅极选择信号的不同值的情形在图1和图2的无源混频器频率倍增电路的增益的图形。图4是示出针对图1的滤波器电路装置中的栅极选择信号的不同值的情形在图2的无源混频器频率倍增电路的栅极输入上的奇次谐波减少的图形。图5是示出根据由图1的压控振荡器生成的振荡器信号的幅度在图2的无源混频器频率倍增电路的输出生成的偶次谐波的图形。图6是示出偶次谐波对由图2的无源混频器频率倍增电路生成的输出信号的占空比的影响的图形。图7是根据本公开内容的另一实施例的包括图1的高频信号生成电路的电子设备的功能框图。具体实施方式图1是根据本公开内容的一个实施例的包括滤波器电路装置102(102a和102b)的高频信号生成电路的示意图，该滤波器电路装置用于减少无源混频器频率倍增电路104的差分输入上的谐波的电平。高频信号生成电路100包括压控振荡器(VCO)106，该VCO生成耦合到无源混频器频率倍增电路104的第一差分输入S1、S2的振荡器信号VOUT_OSC。VOUT_OSC信号也通过滤波器电路装置102(102a、102b)施加到无源混频器频率倍增电路104的第二差分输入G1、G2。在一个实施例中，无源混频器频率倍增电路104由MOS晶体管形成，并且在这样的实施例中，第一差分输入是向这些MOS晶体管中的一些MOS晶体管的源极施加的输入。因此，第一差分输入在图1中表示为S1和S2。相似地，在实施例中，第二差分输入是向MOS晶体管中的一些MOS晶体管的栅极施加，因此第二差分输入在图1中表示为G1和G2。如以下将更具体描述的那样，无源混频器频率倍增电路104响应于在第二差分输入G1、G2上接收的VOUT_OSC和经滤波的振荡器信号FVOUT_OSC在VOUT_OSC信号的频率fLO的两倍的希望频率生成时钟信号VOUT_MIX。当前模式逻辑(CML)缓冲器108从无源混频器频率倍增电路104接收VOUT_MIX信号并且在频率2fLO生成向其它电路装置(未示出)分发用于如需要的那样在其中利用的缓冲的时钟信号VOUT_BUF。这一其它电路装置可以例如是通信电路装置，诸如如先前讨论的USB或者PCIe通信电路装置。由VCO106生成的VOUT_OSC信号的幅度可以在信号生成电路100的不同应用中显著地变化。例如VOUT_OSC信号可以从0.7Vpp到2.1Vpp变化。随着VOUT_OSC信号的幅度增加，由VOC106生成的在频率fLO的希望VOUT_OSC信号的谐波的电平或者幅度相应地增加。VOUT_OSC信号是正弦信号并且可以由下式给出：其中B是信号的幅度，是信号的角频率(即)，t是时间，并且φ是信号的相移。随着VOUT_OSC信号的幅度增加，第二差分输入G1、G2上的谐波的电平相应地增加，并且第二差分输入上的这些谐波的信号变成方波信号多于变成正弦信号。包括每个第二差分输入G1、G2上的这些谐波的方波信号的傅里叶分解信号f(t)可以由下式给出：如从式2所见，在第二差分输入G1、G2中的每个第二差分输入的这一傅里叶分解信号仅包括非时变DC分量以及奇次谐波。由无源混频器频率倍增电路104生成的VOUT_MIX信号可以由下式给出：其中第一分量是在频率的VOUT_OSC信号的馈通，第二分量是二阶谐波，而第三分量是四阶谐波。为了简洁而可以在本说明书的其余部分中简称为“无源混频器”的无源混频器频率倍增电路104作为频率倍增电路工作，并且因此仅二阶分量在VOUT_MIX信号中是感兴趣的。通过添加LO和LO信号，希望的混合产物是式3的第二项。也有从式3的第三项产生的非期望的混合产物。4LO项是通过添加LO+3LO而获得的混合结果。2LO项是通过添加3LO–LO而获得的混合结果。如以下将更具体描述的那样，这两个非期望的项降低无源混频器104的占空比性能。与VOUT_OSC信号的谐波(LO、2LO、…)混合的方波的附加更高阶项(5LO、7LO…)可能在混频器的输出生成附加非期望的2LO和4LO贡献，但是有更低幅度。如果由VCO106生成的VOUT_OSC信号如在常规方式中那样被直接地施加到无源混频器104的第一差分输入S1、S2和第二差分输入G1、G2，这则将成立。取而代之，如以下现在将更具体描述的那样，在信号生成电路100中，滤波器电路装置102通过重新组合在fLO和3fLO的频率分量以及DC分量来减少对由无源混频器104生成的VOUT_MIX信号的占空比的不利效果。滤波器电路装置102对由VCO106生成的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号生成电路，其特征在于，包括：压控振荡器，被配置为生成具有差分幅度的差分振荡器信号；无源混频器，具有耦合到所述压控振荡器以接收所述差分振荡器信号的第一差分输入，所述无源混频器还包括第二差分输入；以及滤波器电路，耦合在所述压控振荡器与所述无源混频器的所述第二差分输入之间，所述滤波器电路被配置为根据所述差分振荡器信号的所述差分幅度对所述差分振荡器信号进行滤波，以由此生成经滤波的差分振荡器信号并且在所述无源混频器的所述第二差分输入上提供经滤波的所述差分振荡器信号。

【技术特征摘要】
2015.12.31 US 14/986,4211.一种信号生成电路，其特征在于，包括：压控振荡器，被配置为生成具有差分幅度的差分振荡器信号；无源混频器，具有耦合到所述压控振荡器以接收所述差分振荡器信号的第一差分输入，所述无源混频器还包括第二差分输入；以及滤波器电路，耦合在所述压控振荡器与所述无源混频器的所述第二差分输入之间，所述滤波器电路被配置为根据所述差分振荡器信号的所述差分幅度对所述差分振荡器信号进行滤波，以由此生成经滤波的差分振荡器信号并且在所述无源混频器的所述第二差分输入上提供经滤波的所述差分振荡器信号。2.根据权利要求1所述的信号生成电路，其特征在于，所述无源混频器包括吉尔伯特单元混频器。3.根据权利要求1所述的信号生成电路，其特征在于，所述滤波器电路被配置为对在所述无源混频器的所述第二差分输入上施加的经滤波的所述差分振荡器信号的非时变分量和奇次谐波进行滤波。4.根据权利要求3所述的信号生成电路，其特征在于，所述压控振荡器在第一输出上提供所述差分振荡器信号中的第一差分振荡器信号和在第二输出上提供所述差分振荡器信号中的第二差分振荡器信号；其中所述滤波器电路包括在所述压控振荡器的所述第一输出与所述无源混频器的所述第二差分输入中的第一个第二差分输入之间耦合的第一滤波器；其中所述滤波器电路包括在所述压控振荡器的所述第二输出与所述无源混频器的所述第二差分输入中的第二个第二差分输入之间耦合的第二滤波器；以及其中所述第一滤波器和所述第二滤波器中的每个滤波器被配置为接收具有如下值的选择信号，所述值取决于所述差分振荡器信号的所述差分幅度，所述选择信号设置所述第一滤波器和所述第二滤波器的所述滤波特性。5.根据权利要求4所述的信号生成电路，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器中的每个滤波器包括：第一滤波器电容器，在所述压控振荡器的对应的所述输出与所述无源混频器的对应的所述第二差分输入之间与反相器串联耦合；电阻元件，与所述反相器并联耦合；以及开关式电容器组，耦合在所述无源混频器的对应的所述第二差分输入与参考节点之间，所述开关式电容器组包括多个开关电容器并且被配置为响应于所述选择信号在对应的所述第二差分输入和所述参考节点之间耦合所述开关电容器中选择的开关电容器。6.根据权利要求5所述的信号生成电路，其特征在于，所述开关式电容器组包括：第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·里沃伊拉德，
申请(专利权)人：意法半导体ALPS有限公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR