压控振荡器与锁相回路制造技术

本发明专利技术公开了一压控振荡器与锁相回路，能够针对输入电压的慢速变化等效地提供一高压控振荡器增益以增加对制程、温度、电压等等的容忍度，并针对输入电压的快速变化等效地提供一低压控振荡器增益以减少抖动。本发明专利技术的压控振荡器之一实施例包含：一输入电路，用来根据一输入电压产生一输入电流；一第一电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第一输出电流；一第二电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第二输出电流；一滤波器，耦接该输入电路与该第二电流供应电路，用来降低该输入电流的变化对该第二电流供应电路的影响速度；以及一振荡电路，用来根据该第一输出电流与该第二输出电流产生一输出频率。

Voltage Controlled Oscillator and Phase Locked Loop

The invention discloses a voltage controlled oscillator and a phase-locked loop, which can provide a high voltage controlled oscillator gain equivalent to the slow change of input voltage to increase the tolerance of process, temperature, voltage, etc., and provide a low voltage controlled oscillator gain equivalent to the fast change of input voltage to reduce jitter. One embodiment of the voltage controlled oscillator of the present invention includes: an input circuit for generating an input current according to an input voltage; a first current supply circuit for generating a first output current according to the input current; a second current supply circuit for generating a second output current according to the input current; and a filter for coupling the input circuit with the second output current. A current supply circuit is used to reduce the influence speed of the change of the input current on the second current supply circuit, and an oscillating circuit is used to generate an output frequency with the second output current according to the first output current.

【技术实现步骤摘要】
压控振荡器与锁相回路
本专利技术是关于振荡器与锁相回路，尤其是关于压控振荡器以及使用该压控振荡器或其均等的锁相回路。
技术介绍
一锁相回路的输出信号的抖动(jitter)(亦即相位噪声)反映出该锁相回路的输出效能。基于相同的输入噪声，具有较小增益的压控振荡器的锁相回路的输出抖动较小。因此，为了实现一个低抖动的锁相回路，低增益的压控振荡器是必要的。然而，压控振荡器的振荡频率会受到制程、温度、电压的影响，且低增益的压控振荡器对于上述影响的容忍度较低。为了避免压控振荡器的输出的频率受到严重影响，已知低增益的压控振荡器会搭配额外的频率校正电路以消除制程的变异，但温度以及电压的改变所造成的频率偏移，仍可能让压控振荡器的输出的频率超过预期范围，由于使用锁相回路的多数系统，不允许锁相回路在正常工作时挪出时间来重新进行频率校正，因此压控振荡器的增益不能一昧降低以减少抖动，至少须大到足以涵盖温度与电压的变异。承上所述，尽管高增益的压控振荡器较能忍受制程、温度、电压的影响，然而，随着产品规格制定出更加严格的抖动要求，高增益的压控振荡器须使用庞大的回路滤波器以达到该抖动要求，所述回路滤波器甚至须藉由芯片外部电容来实现，这导致电路面积与成本的增加。
技术实现思路
本专利技术之一目的在于提供一种压控振荡器与包含该压控振荡器的锁相回路，以避免先前技术的问题。本专利技术之另一目的在于结合高、低压控振荡器增益的好处。在本专利技术中，由制程、温度与电压所造成的输入电压的慢速变化，会被高压控振荡器增益补偿；而位于设计频宽内的噪声所造成的抖动，会被低压控振荡器增益抑制。藉由上述，本专利技术达到低输出抖动、降低回路滤波器面积与成本、以及省略额外的频率校正电路。本专利技术公开了一种压控振荡器，其一实施例包含：一输入电路，用来根据一输入电压产生一输入电流；一第一电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第一输出电流；一第二电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第二输出电流；一滤波器，耦接该输入电路与该第二电流供应电路，用来降低该输入电流的变化对该第二电流供应电路的影响速度；以及一振荡电路，用来根据该第一输出电流与该第二输出电流产生一输出频率。本专利技术另公开一种锁相回路，其一实施例包含：一相位频率检测器，用来检测一参考频率与一回授频率的差异，从而输出一检测信号；一电荷泵，用来根据该检测信号产生一充电/放电信号；一滤波器，用来根据该充电/放电信号决定一输入电压；一压控振荡器，用来根据该输入电压产生一输出频率；以及一回路除频器，用来根据该输出频率产生该回授频率，其中该滤波器的滤波频宽与该锁相回路的回路频宽的比例不大于百分之一。上述压控振荡器之一实施例包含：一输入电路，用来根据该输入电压产生一输入电流；一第一电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第一输出电流；一第二电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第二输出电流；一滤波器，耦接该输入电路与该第二电流供应电路，用来降低该输入电流的变化对该第二电流供应电路的影响速度；以及一振荡电路，用来根据该第一输出电流与该第二输出电流产生该输出频率。有关本专利技术的特征、实作与功效，兹配合附图作较佳实施例详细说明如下。附图说明图1示出本专利技术的压控振荡器的一实施例；图2示出图1的压控振荡器的一示范性实例；图3示出图1的压控振荡器的一示范性实例；图4示出图1的压控振荡器的一示范性实例；图5示出图1的压控振荡器的一示范性实例；以及图6示出本专利技术的锁相回路的一实施例。具体实施方式以下说明内容的用语是参照本
的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。本专利技术公开了压控振荡器与包含该压控振荡器或其均等的锁相回路，能够针对输入电压的慢速变化等效地提供高压控振荡器增益以增加对制程、温度、电压等等的容忍度，并针对输入电压的快速变化等效地提供低压控振荡器增益以减少抖动。图1示出本专利技术的压控振荡器的一实施例。图1的压控振荡器100包含一输入电路110、一第一电流供应电路120、一第二电流供应电路130、一滤波器140、以及一振荡电路150。输入电路110耦接一低电位端VSS像是接地端(如图1的长折虚线所示)或耦接振荡电路150(如图1的点虚线所示)，用来根据一输入电压VIN产生一输入电流IIN。第一电流供应电路120耦接输入电路110与一高电位端VDD像是电源供应端，用来根据输入电流IIN，产生一第一输出电流I1，第一电流供应电路120可直接或间接地耦接第二电流供应电路130(如图1的短折虚线所示)；另外，第一电流供应电路120可不经由输入电路110而直接输出第一输出电流I1至振荡电路150(如图1的点折虚线所示)(相关示范性实例如图2、4、5所示)，或者将输入电路110视为第一电流供应电路120的一部分，用以输出输入电流IIN(作为第一输出电流I1)至振荡电路150(如图1的点虚线所示)(相关示范性实例如图3所示)。第二电流供应电路130耦接高电位端VDD，用来根据输入电流IIN，产生一第二输出电流I2，其中第二电流供应电路130的电流驱动能力强于第一电流供应电路120的电流驱动能力，换言之，该第二输出电流I2大于第一输出电流I1，举例而言，该第二输出电流I2与该第一输出电流I1的电流比例介于四与二十五之间(4≦(I2/I1)≦25)。滤波器140耦接输入电路110、第二电流供应电路130、与高电位端VDD，用来降低输入电流IIN的变化对电流驱动能力强的第二电流供应电路130的影响速度，从而降低输入电压VIN的慢速变化(由制程、温度、电压等等因素所引起)对振荡电路150的影响，此情形下，压控振荡器100等效于一高增益的压控振荡器；同时间，滤波器140不影响电流驱动能力弱的第一电流供应电路120，因此，输入电压VIN的快速变化会实时地藉由第一输出电流I1的快速变化而反映在振荡电路150的输出上，但较小的第一输出电流I1不会导致过度影响，此情形下，压控振荡器100等效于一低增益的压控振荡器。振荡电路150用来根据第一输出电流I1与第二输出电流I2产生一输出频率Clk。值得注意的是，图1中，虚线代表选择性的连接，视实施需求而存在或不存在。图2示出压控振荡器100之一示范性实例。如图2所示，输入电路110包含一输入晶体管MI与一输入电阻RI，输入晶体管MI包含一栅极、一高电压端耦接第一电流供应电路120、以及一低电压端耦接输入电阻RI，该栅极接收输入电压VIN，从而根据输入电压VIN与输入电阻RI产生输入电流IIN；第一电流供应电路120包含一第一电流镜210，其包含晶体管M0与晶体管M1，基于电流镜的原理，流经晶体管M1的第一输出电流I1与流经晶体管M0的输入电流IIN的电流比例是一特定比例(例如一固定比例，或可调式电流镜的数个预定比例的其中之一)，藉由决定晶体管M1与晶体管M0的尺寸比例或其等效关系(例如晶体管M1的晶体管单元的数目与晶体管M0的晶体管单元的数目的比例)，可决定该电流比例I1/IIN；第二电流供应电路130包含一第二电流镜220，其包含晶体管M0与晶体管M2，基于电流镜的原理，流经晶体管M2的第二输出电流I2与流经晶体管M0的输入电流IIN的电流比例是一特定比例(例如一固定比例，或可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压控振荡器，包含：一输入电路，用来根据一输入电压产生一输入电流；一第一电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第一输出电流；一第二电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第二输出电流；一滤波器，耦接该输入电路与该第二电流供应电路，用来降低该输入电流的变化对该第二电流供应电路的影响速度；以及一振荡电路，用来根据该第一输出电流与该第二输出电流产生一输出频率。

【技术特征摘要】
1.一种压控振荡器，包含：一输入电路，用来根据一输入电压产生一输入电流；一第一电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第一输出电流；一第二电流供应电路，用来根据该输入电流，产生一第二输出电流；一滤波器，耦接该输入电路与该第二电流供应电路，用来降低该输入电流的变化对该第二电流供应电路的影响速度；以及一振荡电路，用来根据该第一输出电流与该第二输出电流产生一输出频率。2.如权利要求1所述的压控振荡器，其中该第二输出电流大于该第一输出电流。3.如权利要求2所述的压控振荡器，其中该第二输出电流与该第一输出电流的一比例不小于四。4.如权利要求2所述的压控振荡器，其中该第二输出电流与该第一输出电流的一比例不大于二十五。5.如权利要求1所述的压控振荡器，其中该第一电流供应电路包含一第一电流镜，该第二电流供应电路包含一第二电流镜，该输入电路包含一第一输入晶体管以及一第一输入电阻，该第一输入晶体管包含一第一输入栅极、一第一输入高电压端与一第一输入低电压端，该第一输入栅极接收该输入电压，该第一输入高电压端耦接该第一电流供应电路，以及该第一输入低电压端耦接该第一输入电阻。6.如权利要求5所述的压控振荡器，其中该第一电流镜包含一第一输出晶体管用来输出该第一输出电流，该第二电流镜包含一第二输出晶体管用来输出该第二输出电流，以及该第一输入高电压端经由该滤波器耦接该第二输出晶体管。7.如权利要求5所述的压控振荡器，其中该第一电流镜包含一第一输出晶体管用来输出该第一输出电流，该第二电流镜包含一第二输出晶体管用来输出该第二输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡松林，吴国维，林见儒，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71