电压控制振荡器、PLL电路和CDR装置制造方法及图纸

提供电压控制振荡器、PLL电路和CDR装置，能够抑制由于可变电容元件的漏电流引起的性能恶化。电压控制振荡器(40A)具有第1电容电路(41A)、第2电容电路(42A)、第3电容电路(43)、电感器(44、45)和NMOS晶体管(46、47)。第1电容电路(41A)和第2电容电路(42A)分别包含可变电容元件(C1)、电容元件(C2)、检测电路(48)和补偿电路(49)。可变电容元件(C1)设置在节点(N1)与节点(N2)之间。可变电容元件(C1)的电容值取决于节点(N1)与节点(N2)之间的电压值。检测电路(48)对节点(N2)施加偏置电压值(Vbias)，并且检测流过可变电容元件(C1)的漏电流的量。补偿电路(49)使根据检测电路(48)的检测结果对可变电容元件(C1)的漏电流进行补偿的电流在节点(N1)中流过。

Voltage controlled oscillator, PLL circuit and CDR device

【技术实现步骤摘要】
电压控制振荡器、PLL电路和CDR装置
本专利技术涉及电压控制振荡器、PLL电路和CDR装置。
技术介绍
电压控制振荡器(VCO：VoltageControlledOscillator)能够输出具有与被输入的控制电压值对应的频率的振荡信号。电压控制振荡器在PLL(PhaseLockedLoop：锁相环)电路和CDR(ClockDataRecovery：时钟数据复原)装置等中被用作一个重要的结构要素。作为电压控制振荡器，存在各种类型的电压控制振荡器。其中，LC-VCO也包括电感器和电容值通过电压控制发生变化的电容器，根据由这些电感器和电容器产生的谐振现象，输出具有与被输入的控制电压值对应的频率的振荡信号。当与其他类型的电压控制振荡器进行比较时，LC-VCO的抖动(Jitter)较少。因此，在10Gbps以上的频率的情况下，在存在各种类型的电压控制振荡器中，LC-VCO的使用也是不可缺少的。LC-VCO包含电容值根据施加到两个端子之间的电压值而发生变化的电容元件，作为参与谐振现象的电容器。这样的电容元件称作VaricapDiode(变容二极管)、VaractorDiode(变容二极管)或可变电容二极管(VariableCapacitanceDiode)。在本说明书中，将这样的电容元件称作“可变电容元件”。例如，可变电容元件由具有向通过CMOS工艺注入了低浓度N型杂质的N阱注入了高浓度P型杂质的P+区域的二极管构成。此外，例如，可变电容元件由具有向注入有低浓度P型杂质的P阱注入了高浓度N型杂质的2个N+区域的MOS晶体管构成。一般而言，可变电容元件不仅具有与被施加的电压值对应的电容值，也产生与该电压值对应的量的漏电流(leakcurrent)。由于可变电容元件的漏电流，在从LC-VCO输出的振荡信号中产生抖动，LC-VCO的性能有时会变差。当LC-VCO的性能变差时，使用该LC-VCO的PLL电路或CDR装置的性能也变差。在专利文献1中公开了旨在解决这样的问题的专利技术。该文献所公开的专利技术具有与LC-VCO不同的复制(replica)电路。复制电路包含与LC-VCO的可变电容元件相同的可变电容元件，并且，还包含差动放大器和电流镜(currentmirror)电路。而且，该专利技术的目的在于通过利用复制电路的可变电容元件的漏电流对LC-VCO的可变电容元件的漏电流进行补偿，抑制LC-VCO的性能恶化。专利文献1：欧洲专利第1237283号说明书
技术实现思路
但是，在专利文献1所公开的专利技术中，当在LC-VCO的可变电容元件与复制电路的可变电容元件之间特性不同时，流过各个可变电容元件的漏电流不同，无法充分地进行补偿。因此，无法充分地抑制LC-VCO的性能恶化，并且，无法充分地抑制使用该LC-VCO的PLL电路或CDR装置的性能恶化。此外，在专利文献1所公开的专利技术中，在半导体基板上进行集成的情况下，复制电路的可变电容元件的布局面积较大。本专利技术正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制由于可变电容元件的漏电流引起的性能恶化并能够抑制布局面积的增加的电压控制振荡器。此外，本专利技术的目的在于提供一种能够抑制由于LC-VCO的可变电容元件的漏电流引起的性能恶化的PLL电路和CDR装置。本专利技术的电压控制振荡器具有电感器、第1电容电路和第2电容电路，通过由这些电感器、第1电容电路和第2电容电路引起的谐振现象，输出具有与被输入的控制电压值对应的频率的振荡信号，其中，第1电容电路和第2电容电路分别具有：可变电容元件，其设置在节点(N1)与节点(N2)之间，并具有与两个节点之间的电压值对应的电容值；电容元件，其设置在节点(N2)与节点(N3)之间；检测电路，其对节点(N2)施加偏置电压值，并且检测流过可变电容元件的漏电流的量；以及补偿电路，其使根据检测电路的检测结果对漏电流进行补偿的电流在节点(N1)中流过。并且，在本专利技术的电压控制振荡器中，在第1电容电路与第2电容电路各自的节点(N3)之间设置有电感器，第1电容电路和第2电容电路各自的节点(N1)彼此电连接，被输入控制电压值。优选的是，本专利技术的电压控制振荡器电压控制振荡器还包含第3电容电路，该第3电容电路与第1电容电路及第2电容电路各自的节点(N3)连接，并具有通过控制信号设定的电容值。在本专利技术的电压控制振荡器中，优选的是，第1电容电路和第2电容电路各自的检测电路是公共的，还优选的是，第1电容电路和第2电容电路各自的补偿电路是公共的。在本专利技术的电压控制振荡器中，优选的是，检测电路包含：(1)MOS晶体管M1，该MOS晶体管M1的源极与第1电位供给端连接；(2)电阻部，其设置在MOS晶体管M1的漏极与节点N2之间；以及(3)差动放大器，其具有与MOS晶体管M1的漏极连接的第1输入端子、被输入偏置电压值的第2输入端子和与MOS晶体管M1的栅极连接的输出端子。此外，优选的是，补偿电路包含：(1)MOS晶体管M2，该MOS晶体管M2的源极与第1电位供给端连接，栅极与差动放大器的输出端子连接；(2)MOS晶体管M3，其设置在第2电位供给端与MOS晶体管M2的漏极之间；以及(3)MOS晶体管M4，其设置在第2电位供给端与节点N1之间，与MOS晶体管M3一起构成电流镜电路，流过与在MOS晶体管M3中流过的电流相同量的电流。另外，第1电位供给端和第2电位供给端中的一方是高电位供给端，另一方是低电位供给端。在第1电位供给端是高电位供给端且第2电位供给端是低电位供给端的情况下，源极与高电位供给端连接的MOS晶体管M1、M2是PMOS晶体管，源极与低电位供给端连接的MOS晶体管M3、M4是NMOS晶体管。相反，在第1电位供给端是低电位供给端且第2电位供给端是高电位供给端的情况下，源极与低电位供给端连接的MOS晶体管M1、M2是NMOS晶体管，源极与高电位供给端连接的MOS晶体管M3、M4是PMOS晶体管。在本专利技术的电压控制振荡器中，优选的是，检测电路还包含第1电流源，该第1电流源设置在第2电位供给端与MOS晶体管M1的漏极之间。此外，还优选的是，检测电路还包含第2电流源，该第2电流源设置在第2电位供给端与节点N2之间。在本专利技术的电压控制振荡器中，优选的是，补偿电路还包含第3电流源，该第3电流源设置在第1电位供给端与节点N1之间。此外，还优选的是，补偿电路还包含第4电流源，该第4电流源设置在第2电位供给端与MOS晶体管M3及MOS晶体管M4各自的栅极之间。在本专利技术的电压控制振荡器中，优选的是，检测电路包含：(1)MOS晶体管M11，该MOS晶体管M11的源极与第1电位供给端连接；(2)MOS晶体管M21，该MOS晶体管M21的源极与第2电位供给端连接；(3)电阻部，其设置在MOS晶体管M11及MOS晶体管M21各自的漏极与节点N2之间；以及(4)差动放大器，其具有与MOS晶体管M11及MOS晶体管M21各自的漏极连接的第1输入端子、被输入偏置电压值的第2输入端子和与MOS晶体管M11及MOS晶体管M21各自的栅极连接的输出端子。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压控制振荡器，其具有电感器、第1电容电路和第2电容电路，通过由这些电感器、第1电容电路和第2电容电路引起的谐振现象，输出具有与被输入的控制电压值对应的频率的振荡信号，其中，/n所述第1电容电路和所述第2电容电路分别具有：/n可变电容元件，其设置在节点(N1)与节点(N2)之间，并具有与两个节点之间的电压值对应的电容值；/n电容元件，其设置在所述节点(N2)与节点(N3)之间；/n检测电路，其对所述节点(N2)施加偏置电压值，并且检测流过所述可变电容元件的漏电流的量；以及/n补偿电路，其使根据所述检测电路的检测结果对所述漏电流进行补偿的电流在所述节点(N1)中流过，/n在所述第1电容电路与所述第2电容电路各自的节点(N3)之间设置有所述电感器，/n所述第1电容电路和所述第2电容电路各自的节点(N1)彼此电连接，被输入所述控制电压值。/n

【技术特征摘要】
20180725 JP 2018-1391401.一种电压控制振荡器，其具有电感器、第1电容电路和第2电容电路，通过由这些电感器、第1电容电路和第2电容电路引起的谐振现象，输出具有与被输入的控制电压值对应的频率的振荡信号，其中，
所述第1电容电路和所述第2电容电路分别具有：
可变电容元件，其设置在节点(N1)与节点(N2)之间，并具有与两个节点之间的电压值对应的电容值；
电容元件，其设置在所述节点(N2)与节点(N3)之间；
检测电路，其对所述节点(N2)施加偏置电压值，并且检测流过所述可变电容元件的漏电流的量；以及
补偿电路，其使根据所述检测电路的检测结果对所述漏电流进行补偿的电流在所述节点(N1)中流过，
在所述第1电容电路与所述第2电容电路各自的节点(N3)之间设置有所述电感器，
所述第1电容电路和所述第2电容电路各自的节点(N1)彼此电连接，被输入所述控制电压值。


2.根据权利要求1所述的电压控制振荡器，其中，
所述电压控制振荡器还包含第3电容电路，该第3电容电路与所述第1电容电路及所述第2电容电路各自的节点(N3)连接，并具有通过控制信号设定的电容值。


3.根据权利要求1或2所述的电压控制振荡器，其中，
所述第1电容电路和所述第2电容电路各自的检测电路是公共的，
所述第1电容电路和所述第2电容电路各自的补偿电路是公共的。


4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电压控制振荡器，其中，
所述检测电路包含：
MOS晶体管(M1)，该MOS晶体管(M1)的源极与第1电位供给端连接；
电阻部，其设置在所述MOS晶体管(M1)的漏极与所述节点(N2)之间；以及
差动放大器，其具有与所述MOS晶体管(M1)的漏极连接的第1输入端子、被输入偏置电压值的第2输入端子和与所述MOS晶体管(M1)的栅极连接的输出端子，
所述补偿电路包含：
MOS晶体管(M2)，该MOS晶体管(M2)的源极与所述第1电位供给端连接，栅极与所述差动放大器的所述输出端子连接；
MOS晶体管(M3)，其设置在第2电位供给端与所述MOS晶体管(M2)的漏极之间；以及
MOS晶体管(M4)，其设置在所述第2电位供给端与所述节点(N1)之间，与所述MOS晶体管(M3)一起构成电流镜电路，流过与流过所述MOS晶体管(M3)的电流相同量的电流。


5.根据权利要求4所述的电压控制振荡器，其中，
所述检测电路还包含第1电流源，该第1电流源设置在所述第2电位供给端与所述MOS晶体管(M1)的漏极之间。


6.根据权利要求4所述的电压控制振荡器，其中，
所述检测电路还包含第2电流源，该第2电流源设置在所述第2电位供给端与所述节点(N2)之间。


7.根据权利要求5或6所述的电压控制振荡器，其中，
所述补偿电路还包含第3电流源，该第3电流源设置在所述第1电位供给端与所述节点(N1)之间。


8.根据权利要求5或6所述的电压控制振荡器，其中，
所述补偿电路还包含第4电流源，该第4电流源设置在所述第2电位供给端与所述MOS晶体管(M3)及所述MOS晶体管(M4)各自的栅极之间。


9.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电压控制振荡器，其中，
所述检测电路包含：
MOS晶体管(M11)，该MOS晶体管(M11)的源极与第1电位供给端连接；
MOS晶体管(M21)，该MOS晶体管(M21)的源极与第2电位供给端连接；
电阻部，其设置在所述MOS晶体管(M11)及所述MOS晶体管(M21)各自的漏极与所述节点N2之间；
差动放大器，其具有与所述MOS晶体管(M11)及所述MOS晶体管(M21)各自的漏极连接的第1输入端子、被输入偏置电压值的第2输入端子、和与所述MOS晶体管(M11)及所述MOS晶体管(M21)各自的栅极连接的输出端子，
所述补偿电路包含：
MOS晶体管(M12)，该MOS晶体管(M12)的源极与所述第1电位供给端连接，栅极与所述差动放大器的所述输出端子连接；
MOS晶体管(M13)，其设置在所述第2电位供给端与所述MOS晶体管(M12)的漏极之间；以及
MOS晶体管(M14)，其设置在所述第2电位供给端与所述节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保俊一，
申请(专利权)人：哉英电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP