环形振荡器及其方法技术

本公开提供一种环形振荡器及其方法。环形振荡器包括以环形拓扑串级排列的多个级，各个级具有前级、后级、交替前级及交替后级。各个级包括第一型晶体管、第二型晶体管及电阻器。第一型晶体管用以接收第一输入，并且输出第二输出至交替前级，其中第一输入为前级的输出。第二型晶体管用以接收第二输入，并且输出第一输出至后级，其中第二输入为交替后级的输出。电阻器用以在第一输出与第二输出之间提供耦合及位准移位。

【技术实现步骤摘要】
环形振荡器及其方法
本公开涉及环形振荡器及其方法，特别涉及适于在低电源电压操作的环形振荡器及其方法。
技术介绍
本
中技术人员应能理解本公开中所使用的术语，例如“互补式金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS)”、“N型晶体管(NMOS)”及“P型晶体管(PMOS)”，以及电子电路的基本概念，例如“电压”、“电流”、“电荷”、“反相器(inverter)”、“串级(cascade)”、“振荡器(oscillator)”、“环形振荡器(ringoscillator)”、“振荡(oscillation)”及“频率”。本
中技术人员能识别电阻器符号、接地符号、P型晶体管及N型晶体管的电路符号，并且能分辨P型晶体管或N型晶体管中的“源极”、“栅极”及“漏极”。本
中技术人员能识别包括电阻器、N型晶体管及P型晶体管的电路示意图，并且在示意图中不需要详细描述一个晶体管与另一个晶体管之间如何连接。本
中技术人员还能理解单位，例如吉赫兹(GHz)、微米(μm)、纳米(nm)、伏特(V)、毫伏(mV)、皮秒(ps)及欧姆(Ohm)。类似上述的术语及基本概念于现有技术文献中是显而易见，现有技术文献例如教科书(例如：BehzadRazavi著的“模拟CMOS集成电路设计(DesignofAnalogCMOSIntegratedCircuits)”，McGraw-Hill出版(ISBN0-07-118839-8))，其反映了本
中技术人员的技术水准，故于此不再详细解释。图1A为现有环形振荡器的示意图。参照图1A，Lin在美国专利(专利号US9,252,753)中公开了一种正交输出环形振荡器100。正交输出环形振荡器100包括四个主要反相器110、120、130及140、四个前馈反相器150、160、170及180、第一耦合电阻器191、第二耦合电阻器192、第三耦合电阻器193及第四耦合电阻器194。其中主要反相器110、120、130及140分别用以接收电压V225、V315、V45及V135，并分别用以输出电压V0、V90、V180及V270。前馈反相器150、160、170及180用以分别接收电压V180、V0、V270及V90，并分别用以输出电压V315、V135、V45及V225。第一耦合电阻器191用以耦合电压V0至电压V315，第二耦合电阻器192用以耦合电压V90至V45，第三耦合电阻器193用以耦合电压V180至V135，第四耦合电阻器194用以耦合电压V270至V225。四个耦合电阻器能有效地防止主要反相器与前馈反相器之间的竞争(contention)，从而减轻因上述竞争产生的电路速率损耗及功率浪费。为了使环形振荡器正确地运行，四个主要反相器110、120、130及140以及四个前馈反相器150、160、170及180必须提供足够高的增益以维持振荡。图1B为图1A的反相器的示意图。参照图1B，反相器101的示意图是主要反相器110、120、130及140以及前馈反相器150、160、170及180的一实施例。反相器101包括N型晶体管MN及P型晶体管MP。反相器101的输入以“input”表示，反相器101的输出以“output”表示。在本公开中，电源节点以“VDD”表示。反相器120的增益高度取决于电源节点VDD的电源电压，越高的电源电压产生越高的增益，越低的电源电压产生越低的增益。因此，由于电源节点VDD的电源电压可能不够高，主要反相器110、120、130及140以及前馈反相器150、160、170及180的增益相对较小，不具有足够高的增益，使得正交输出环形振荡器100不适于在低电源电压操作。因此，期盼的是一种适于在低电源电压操作的环形振荡器及其方法。
技术实现思路
依据一些实施例，环形振荡器包括第一第一型晶体管、第一电阻器、第二第一型晶体管、第二电阻器、第三第一型晶体管、第三电阻器、第四第一型晶体管、第四电阻器、第一第二型晶体管、第二第二型晶体管、第三第二型晶体管及第四第二型晶体管。第一第一型晶体管用以从第一节点接收第一电压，并且在第二节点输出第二电压。第一电阻器耦接于第二节点与第三节点之间。第二第一型晶体管用以从第三节点接收第三电压，并且在第四节点输出第四电压。第二电阻器耦接于第四节点与第五节点之间。第三第一型晶体管用以从第五节点接收第五电压，并且在第六节点输出第六电压。第三电阻器耦接于第六节点与第七节点之间。第四第一型晶体管用以从第七节点接收第七电压，并且在第八节点输出第八电压。第四电阻器耦接于第八节点与第一节点之间。第一第二型晶体管用以从第六节点接收该第六电压，并且在该第三节点输出该第三电压。第二第二型晶体管用以从第八节点接收第八电压，并且在第五节点输出第五电压。第三第二型晶体管用以从第二节点接收第二电压，并且在第七节点输出第七电压。第四第二型晶体管用以从第四节点接收第四电压，并且在第一节点输出第一电压。依据一些实施例，环形振荡器包括多个级，所述级以环形拓扑串级排列，各个级具有前级、后级、交替前级及交替后级。各个级包括第一型晶体管、第二型晶体管及电阻器。第一型晶体管用以接收前级输出的第一输入，并且输出第二输出至交替前级。第二型晶体管用以接收交替后级输出的第二输入，并且输出第一输出至后级。电阻器用以在第一输出与第二输出之间提供耦合及位准移位。依据一些实施例，环形振荡方法包括：合并多个级，各个级包括第一型晶体管、第二型晶体管及电阻器；串级排列所述级为环形拓扑，各个级具有前级、后级、交替前级及交替后级；使用第一型晶体管，接收从前级输出的第一输入，并且输出第二输出至交替前级；使用第二型晶体管，接收从交替后级输出的第二输入，并且输出第一输出至后级；以及，使用电阻器，在第一输出与第二输出之间提供耦合及位准移位。依据一些实施例，环形振荡方法包括：并入第一第一型晶体管以从第一节点接收第一电压，并且在第二节点输出第二电压；并入第一电阻器以耦接第二节点至第三节点；并入第二第一型晶体管以从第三节点接收第三电压，并且在第四节点输出第四电压；并入第二电阻器以耦接第四节点至第五节点；并入第三第一型晶体管以从第五节点接收第五电压，并且在第六节点输出第六电压；并入第三电阻器以耦接第六节点至第七节点；并入第四第一型晶体管以从第七节点接收第七电压，并且在第八节点输出第八电压；并入第四电阻器以耦接第八节点至第一节点；并入第一第二型晶体管以从第六节点接收第六电压，并且在第三节点输出第三电压；并入第二第二型晶体管以从第八节点接收第八电压，并且在第五节点输出第五电压；并入第三第二型晶体管以从第二节点接收第二电压，并且在第七节点输出第七电压；以及，并入第四第二型晶体管以从第四节点接收第四电压，并且在第一节点输出第一电压。附图说明图1A示出一现有环形振荡器的示意图。图1B示出图1A中反相器的示意图。图2为根据本公开一些实施例所示出的环形振荡器的示意图。图3A示出图2中环形振荡器的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形振荡器，包括：/n一第一第一型晶体管，用以从一第一节点接收一第一电压，并且在一第二节点输出一第二电压；/n一第一电阻器，耦接于该第二节点与一第三节点之间；/n一第二第一型晶体管，用以从该第三节点接收一第三电压，并且在一第四节点输出一第四电压；/n一第二电阻器，耦接于该第四节点与一第五节点之间；/n一第三第一型晶体管，用以从该第五节点接收一第五电压，并且在一第六节点输出一第六电压；/n一第三电阻器，耦接于该第六节点与一第七节点之间；/n一第四第一型晶体管，用以从该第七节点接收一第七电压，并且在一第八节点输出一第八电压；/n一第四电阻器，耦接于该第八节点与该第一节点之间；/n一第一第二型晶体管，用以从该第六节点接收该第六电压，并且在该第三节点输出该第三电压；/n一第二第二型晶体管，用以从该第八节点接收该第八电压，并且在该第五节点输出该第五电压；/n一第三第二型晶体管，用以从该第二节点接收该第二电压，并且在该第七节点输出该第七电压；及/n一第四第二型晶体管，用以从该第四节点接收该第四电压，并且在该第一节点输出该第一电压。/n

【技术特征摘要】
20200214 US 16/791,0091.一种环形振荡器，包括：
一第一第一型晶体管，用以从一第一节点接收一第一电压，并且在一第二节点输出一第二电压；
一第一电阻器，耦接于该第二节点与一第三节点之间；
一第二第一型晶体管，用以从该第三节点接收一第三电压，并且在一第四节点输出一第四电压；
一第二电阻器，耦接于该第四节点与一第五节点之间；
一第三第一型晶体管，用以从该第五节点接收一第五电压，并且在一第六节点输出一第六电压；
一第三电阻器，耦接于该第六节点与一第七节点之间；
一第四第一型晶体管，用以从该第七节点接收一第七电压，并且在一第八节点输出一第八电压；
一第四电阻器，耦接于该第八节点与该第一节点之间；
一第一第二型晶体管，用以从该第六节点接收该第六电压，并且在该第三节点输出该第三电压；
一第二第二型晶体管，用以从该第八节点接收该第八电压，并且在该第五节点输出该第五电压；
一第三第二型晶体管，用以从该第二节点接收该第二电压，并且在该第七节点输出该第七电压；及
一第四第二型晶体管，用以从该第四节点接收该第四电压，并且在该第一节点输出该第一电压。


2.如权利要求1所述的环形振荡器，其中，该第一第一型晶体管、该第二第一型晶体管、该第三第一型晶体管及该第四第一型晶体管分别是一N型晶体管，该第一第二型晶体管、该第二第二型晶体管、该第三第二型晶体管及该第四第二型晶体管分别是一P型晶体管。


3.如权利要求1所述的环形振荡器，其中，该第一第一型晶体管、该第二第一型晶体管、该第三第一型晶体管及该第四第一型晶体管分别是一P型晶体管，该第一第二型晶体管、该第二第二型晶体管、该第三第二型晶体管及该第四第二型晶体管分别是一N型晶体管。


4.一种环形振荡器，包括多个级，所述多个级以一环形拓扑串级排列，各个级具有一前级、一后级、一交替前级及一交替后级，各个级包括：
一第一型晶体管，用以接收从该前级输出的一第一输入，并且输出一第二输出至该交替前级；
一第二型晶体管，用以接收从该交替后级输出的一第二输入，并且输出一第一输出至该后级；及
一电阻器，用以在该第一输出与该第二输出之间提供耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：林嘉亮，
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