环形配置的电路、操作电路的方法以及锁相环技术

本发明专利技术公开了环形配置的电路、操作电路的方法以及锁相环。根据实施方式，环形振荡器包括以环形配置耦接的多个级，其中多个级中的每个级具有耦接至多个级中的前一级的输出节点的输入节点。多个级中的每个级包括：环形振荡器晶体管，其具有耦接至输入节点的控制节点和耦接至输出节点的负载路径；以及直接注入电路，其具有耦接在环形振荡器晶体管的控制节点与输出节点之间的负载路径和耦接至第一振荡器输入节点的控制节点；尾注入电路，其具有耦接在输出节点与第一电源节点之间的负载路径和耦接至第二振荡器输入节点的控制节点。和耦接至第二振荡器输入节点的控制节点。和耦接至第二振荡器输入节点的控制节点。

【技术实现步骤摘要】
环形配置的电路、操作电路的方法以及锁相环


[0001]本专利技术总体上涉及注入电路系统和方法。

技术介绍

[0002]锁相环(PLL)电路经常被用在射频(RF)系统中，以生成高频信号，该高频信号在雷达系统的情况下直接发射或者用于对发射的RF信号进行调制和对接收到的RF信号进行解调。基本上，PLL电路是通过将较低频率的参考信号的相位与高频振荡器的分频输出进行比较来控制高频振荡器诸如压控振荡器(VCO)的频率的反馈环路。例如，10MHz晶体振荡器可以用于通过将1GHz VCO的频率除以100，并且使用相位检测器电路将10MHz晶体振荡器信号与经分频的VCO信号进行比较来控制1GHz VCO的频率。
[0003]用于对VCO的频率进行分频的电路通常包括预分频器(prescaler)，然后是可编程分频器。预分频器的设计特别具有挑战性，因为预分频器的至少一部分以与VCO相同的频率操作。许多系统使用电流模式逻辑(CML)预分频器，然而，基于CML的预分频器易于产生高功耗，功耗随频率增加而增加。预分频器的低功耗的选项是注入锁定分频器(ILFD)；然而，与基于CML的预分频器相比，使用基于ILFD的预分频器(也称为注入锁定预分频器)的问题是频率工作范围减小。

技术实现思路

[0004]根据实施方式，一种环形振荡器包括：以环形配置耦接的多个级，其中多个级中的级具有耦接至多个级中的前一级的输出节点的输入节点。多个级中的每个级包括：环形振荡器晶体管，其具有耦接至输入节点的控制节点和耦接至输出节点的负载路径；直接注入电路，其具有耦接在输出节点与环形振荡器晶体管的控制节点之间的负载路径和耦接至第一振荡器输入节点的控制节点；以及尾注入电路，其具有耦接在输出节点与第一电源节点之间的负载路径和耦接至第二振荡器输入节点的控制节点。
[0005]根据另一实施方式，提供了一种操作电路的方法，该电路包括具有以环形配置耦接的多个级的注入锁定分频器(ILFD)，该方法包括：使用耦接在多个级中的每个级的输入节点与输出节点之间的相应的直接注入电路，在多个级中的每个级中注入振荡器信号；以及使用耦接在第一电源节点与多个级中的每个级的输出节点之间的相应的尾注入电路，在多个级中的每个级的输出节点处注入振荡器信号。
[0006]根据另外的实施方式，一种锁相环包括：注入锁定预分频器，其包括环形振荡器，其中，环形振荡器的每个相应级包括耦接在每个相应级的输入端与输出端之间的相应的直接注入电路，以及耦接在每个相应级的输出端与电源节点之间的尾注入电路；相位检测器，其具有耦接至环形振荡器的至少一级的输出端的输入端；以及压控振荡器，其具有耦接至每个相应的直接注入电路并且耦接至每个相应的尾注入电路的振荡器信号输出端和耦接至相位检测器的输出端的频率控制输入端。
附图说明
[0007]为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参照结合附图给出的下列描述，在附图中：
[0008]图1是PLL的一种实施方式的框图；
[0009]图2A是注入锁定分频器(ILFD)的一种实施方式的框图；图2B是图2A的ILFD的级的电路实现方式的示意图；以及图2C是说明图2A的ILFD的操作的波形图；
[0010]图3A是ILFD的另一实施方式的框图；图3B和图3C是图3A的ILFD级的电路实现方式的示意图；
[0011]图4A是利用移相器的ILFD的另一实施方式的框图；并且图4B是移相器的一种实施方式的示意图；
[0012]图5A示出了根据另一实施方式的ILFD的示意图；并且图5B是示出图5A的ILFD的操作的波形图；
[0013]图6A和图6B示出了根据另一实施方式的ILFD的示意图；
[0014]图7示出了利用一种实施的ILFD的雷达系统；以及
[0015]图8示出了方法的实施方式的框图。
[0016]除非另外指出，否则不同图中的相应的附图标记通常指代相应的部分。附图被绘制成清楚地示出优选实施方式的相关方面，并且不一定按比例绘制。为了更清楚地示出某些实施方式，指示相同结构、材料或处理步骤的变型的字母可以在附图标记之后。
具体实施方式
[0017]下面详细讨论当前优选实施方式的制造和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了可以在各种特定上下文中实施的许多可应用的专利技术构思。所讨论的特定实施方式仅说明制造和使用本专利技术的特定方式，并且不限制本专利技术的范围。
[0018]将在特定的上下文中关于优选实施方式、用于锁相环中的预分频器的系统和方法来描述本专利技术，该锁相环使用注入锁定分频器(ILFD)来实现。然而，本专利技术可以应用于在其他应用中使用的注入锁定振荡器。
[0019]在本专利技术的实施方式中，环形振荡器包括以环形配置布置的多个级。除了包括环形振荡器的电路之外，还使用其他设备来提供进入环形振荡器的注入信号路径。例如，在一些实施方式中，环形振荡器的每一级包括耦接在每一级的输入端与输出端之间的直接注入电路，以及耦接至每一级的输出端的尾注入电路。通过针对环形振荡器的每一级使用多个注入路径，可以增加环形振荡器的锁定范围。因此，本专利技术的实施方式提供了一种实现具有小型芯片面积、低功耗和宽锁定范围的预分频器电路的方式。例如，一些实施方式ILFD电路具有小于10mW的功耗和至少30％的锁定范围。
[0020]图1示出了PLL电路100的框图，该PLL电路100包括相位检测器102、低通滤波器104、VCO 106、预分频器108和N分频计数器110。在本专利技术的实施方式中，PLL电路100可以被用于在节点OUT处提供VCO信号，该VCO信号的频率高于在节点REF处的参考时钟信号的频率。在操作期间，相位检测器102将节点REF处的参考时钟信号的相位与节点DIV处的分频振荡器信号进行比较，并将相位检测信号提供给VCO 106的输入中的频率控制。如果节点REF处的参考时钟信号的相位领先于节点DIV处的分频振荡器信号的相位，则相位检测器102的
输出信号(也称为“相位检测信号”)增加，这导致VCO 106的频率相应增加。到VCO的输入可以被称为“VCO控制信号”或“频率控制输入”。另一方面，如果节点REF处的参考时钟信号的相位滞后于节点DIV处的分频振荡器信号的相位，则相位检测器102的输出信号减小，这导致VCO106的频率相应减小。可以使用本领域中已知的相位检测器电路和/或相频检测器电路来实现相位检测器102。一种常用的相频检测器电路包括一个或更多个数字锁存器电路，其后跟随电荷泵。在这样的电路中，电荷泵被配置成在当断言分频振荡器信号时与当断言参考时钟信号时之间的时间段(当节点REF处的参考时钟信号领先于节点DIV处的分频时钟信号时)期间提供第一极性的电流，并且被配置成在当断言分频振荡器信号时与当断言参考时钟信号时之间的时间段(当节点REF处的参考时钟信号滞后于节点DIV处的分频时钟信号时)期间提供与第一极性相反的第二极性的电流。
[0021]在一些实施方式中，由相位检测器102的电荷泵提供的电流脉冲由低通滤波器104滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形配置的电路，包括：环形振荡器，其包括以环形配置耦接的多个级，所述多个级中的每个级包括耦接至所述多个级中的前一级的输出节点的输入节点，其中，所述多个级中的每个级包括：环形振荡器晶体管，其具有耦接至所述输入节点的控制节点和耦接至所述输出节点的负载路径；直接注入电路，其具有耦接在所述输出节点和所述环形振荡器晶体管的所述控制节点之间的负载路径和耦接至第一振荡器输入节点的控制节点；以及尾注入电路，其具有耦接在所述输出节点与第一电源节点之间的负载路径和耦接至第二振荡器输入节点的控制节点。2.根据权利要求1所述的电路，还包括：移相器电路，其具有耦接至所述第一振荡器输入节点的第一输出端和耦接至所述第二振荡器输入节点的第二输出端，其中，所述第一振荡器输入节点被配置成接收第一振荡信号，其中，所述第二振荡器输入节点被配置成接收第二振荡信号，其中，所述移相器电路被配置成在所述第一输出端提供具有第一相位的第一振荡信号和在所述第二输出端提供第二振荡信号，以及其中，所述第一振荡器信号和所述第二振荡器信号彼此异相位180度。3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述环形振荡器晶体管、所述直接注入电路和所述尾注入电路均包括MOS晶体管。4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述多个级包括奇数个级。5.根据权利要求1所述的电路，其中，所述多个级中的每个级还包括侧注入电路，所述侧注入电路具有与所述直接注入电路的负载路径串联耦接的负载路径。6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述多个级中的每个级还包括侧注入电路，所述侧注入电路具有与所述尾注入电路的负载路径串联耦接的负载路径。7.根据权利要求1所述的电路，其中，所述环形振荡器还包括另外的直接注入电路，所述另外的直接注入电路具有耦接在所述多个级中的第一级的输入节点与所述多个级中的第二级的输出节点之间的负载路径。8.根据权利要求1所述的电路，其中，所述多个级中的每个级还包括另外的尾注入电路，所述另外的尾注入电路具有耦接在所述输出节点与第二电源节点之间的负载路径和耦接至所述第一振荡器输入节点或所述第二振荡器输入节点的控制节点。9.一种操作电路的方法，所述电路包括具有以环形配置耦接的多个级的注入锁定分频器ILFD，所述方法包括：通过耦接在所述多个级中的每个级的输入节点与输出节点之间的相应的直接注入电路，在所述多个级中的每个级中注入振荡器信号；以及通过耦接在第一电源节点与所述多个级中的每个级的输出节点之间的相应的尾注入电路，在所述多个级中的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德罗，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：