用于在输出端（Ｓｎ、Ｓｐ）处生成正弦整形输出信号的装置（２０）。该装置（２０）包括第一晶体管（Ｍ１）和第二晶体管（Ｍ２），其被配置为差分对（２２）。该差分对（２２）具有两个输入节点（Ｔｐ、Ｔｎ），其允许在第一晶体管（Ｍ１）的栅极（Ｔｐ）和第二晶体管（Ｍ２）的栅极（Ｔｎ）之间施加具有给定幅度（Ａ）的三角形输入信号（Ｖ↓［ｉｎ］（ｔ））。该差分对（２２）进一步包括节点（Ｘ），其中连接了第一晶体管（Ｍ１）的源极和第二晶体管（Ｍ２）的源极。在第一晶体管（Ｍ１）的漏极（Ｓｐ）和第二晶体管（Ｍ２）的漏极（Ｓｎ）之间提供了正弦波整形信号。使用了电流镜（２１），用于馈送预先定义的尾电流（Ｉｓｓ）进入／离开到所述差分对（２２）的节点（Ｘ）。该差分对（２２）允许第一晶体管（Ｍ１）和第二晶体管（Ｍ２）工作于饱和区，由此正弦波整形输出信号（Ｉｏ；Ｖｏｕｔ）是三角形输入信号（Ｖｉｎ（ｔ））的非线性函数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生成正弦波的装置和集成电路。
技术介绍
由于正弦波作为测试、参考和载波信号等，有着广泛的用途，并且由于任何其他的波形可以表示为基本正弦波的傅立叶组合，因此其是最重要的和最基本的波形。特别在电信领域中，正弦波很重要。尽管其是简单的，但是正弦波的生成是非常具有挑战性的任务，特别是在考虑频率稳定性、频谱纯度、电路复杂度、功率和面积时。多种电路和技术已被发展用于正弦波的生成，诸如维恩(Wien)电桥振荡器，其使用运算放大器、电阻器和电容器。由于处理传播，振荡频率是不准确的，并且应用是非常有限的。由于在许多集成电路中已经可以获得非常准确的时钟信号，其是通过石英生成的，因此将方波转换为正弦波是更具吸引力的。一个示例是使用分段线性近似的所谓的断点技术。通过逐渐增加输入源上的负载量，可以将三角波转换为正弦波。缺陷是高复杂度、高成本和缺乏准确性。除此之外，其不能提供差分输出信号。尽管其是简单的，但是正弦波的生成是非常具有挑战性的任务，如上文所概述的。已知的解决方案的缺陷在于，它们或者在集成电路芯片上占用了相当大的面积，或者正弦波的质量不足以用于许多现今的应用。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于生成高质量正弦波的方案。因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够生成高质量正弦波的集成电路解决方案。权利要求1中要求保护一种根据本专利技术的装置。在权利要求2～13中要求保护不同的有利实施例。本专利技术的当前的优点在于改善的质量和竞争力。结合详细的实施例说明了本专利技术的其他优点。附图说明对于本专利技术的更加完整的描述及其进一步的目的和优点，结合附图，参考下面的描述，在附图中图1示出了已知的差分晶体管对；图2是三角形波的图示；图3是根据本专利技术第一实施例的示意性框图；图4是根据本专利技术第二实施例的示意性框图；图5是根据本专利技术第三实施例的示意性框图；图6是根据本专利技术第四实施例的示意性框图；图7是根据本专利技术第五实施例的示意性框图。具体实施例方式本专利技术基于下面的原理。正弦波确实是一种最基本的波形，特别是在通讯领域中。尽管其简单性，但是其生成是非常具有挑战性的任务。有效且便利的是，使三角波通过非线性整波电路，以使三角波的尖端圆滑，且近似于正弦曲线轮廓。根据本专利技术，提出了基于MOS的正弦波整形器。在提出实现方案和实施例之前，详细给出本专利技术的正弦波整形的理论。在图1中说明了具有MOS差分对10的电路。该电路包括第一晶体管M1和第二晶体管M2，其被配置为差分对。该差分对具有两个输入节点Tp和Tn。在这两个输入节点Tp和Tn之间施加具有预定幅度A的三角形输入信号Vin(t)。第一节点Tp连接到第一晶体管M1的栅极，而第二节点Tn连接到第二晶体管M2的栅极。该差分对具有节点X，其中连接了第一晶体管M1的源极和第二晶体管M2的源极。电流镜11被提供用于馈送预定的尾电流Iss进入/离开所述差分对的节点X。在第一晶体管M1的漏极Sp和第二晶体管M2的漏极Sn之间提供了正弦波整形电流信号Io＝I1-I2。晶体管M1和M2工作于饱和区，由此正弦波整形输出信号Io是三角形输入信号Vin(t)的非线性函数。工作于饱和区的MOS(金属氧化物半导体)晶体管遵守公知的平方率特性。对于图1的MOS差分对10，输出电流Io是输入信号Vin的非线性函数，其由方程(1)表示， 其中 其中K＝μ0CoxW/L是跨导常数，μ0是载流子的迁移率，Cox是晶体管M1和M2的单位面积的栅电容，W是晶体管M1和M2的沟道宽度，L是晶体管M1和M2的沟道长度，且Iss是尾电流，其通常是DC电流。因此， 也是常数。可以证明，如果选择 或者Iss=34K---(3)]]>则方程(1)可以重新写为I0=K23(Vin-Vin36+Vin524-Vin748+···)---(4)]]>另一方面，正弦函数sin x还可以表示为序列sinx=Σw=0∞(-1)w(2w+1)|x2w+1=(x-x36+x5120-x75040+···)---(5)]]>通过逐项地比较两个方程(4)和(5)，可以推断，除了比例因素，两个方程可被认为是非常接近的。事实上，差异仅出现在5阶以上。该结果表明，当施加如图2所示的三角形输入信号Vin(t)，并且满足方程(3)中给出的条件时，通过MOS差分对可以近似地生成正弦信号。三角波仅包含奇次谐波，并且i次谐波的幅度相对于基波幅度仅仅是1/i2。因此，3次谐波的幅度是5次谐波幅度的25/9倍。通过所提出的整形，现在通过非常简单的手段可以生成这样的正弦波，其3次谐波的幅度低于其5次谐波的幅度。该特征在包括电信的许多应用中是非常理想的。应当注意，根据本专利技术的整形的误差ε仅由方程(4)和(5)之间的差给出。该差可以如下表示ϵ=(130Vin5-13630Vin7+···)---(6)]]>如上文所述，对于3次谐波，根本没有误差ε，并且仅从5次谐波开始出现误差。如上方程所表明的，影响整形的另一参数是三角形输入信号Vin(t)的幅度A。较小的或较大的输入幅度A均不会导致最佳的性能和最低的总谐波失真(THD)。忽略高于7阶的项，可以断言，如果三角形输入信号Vin(t)的幅度选择为Vin＝1.271V (7)则整形误差ε变为0。在图3中示出了根据本专利技术的正弦波整形器15的示意性框图。正弦波整形器15包括电流镜16和差分晶体管对17。电流镜16向差分晶体管对17提供尾电流Iss。根据本专利技术，差分晶体管对17的晶体管工作于饱和区，以将输入的三角波整形为正弦波Vout(t)。该正弦波整形输出信号Vout(t)是三角形输入信号Vin(t)的非线性函数。结合图4说明了一个可行的MOS实现方案。在建立了关于正弦波整形的理论之后，得到了根据本专利技术的MOS实施例20。图4示出了全差分MOS实施例20，其中MOS晶体管M1和M2形成了匹配的差分对。MOS实施例20包括第一晶体管M1和第二晶体管M2，其被配置为全差分对。该差分对具有两个输入节点Tp和Tn。在这两个输入节点Tp和Tn之间施加具有给定幅度A的三角形输入信号Vin(t)。第一节点Tp连接到第一晶体管M1的栅极，而第二节点Tn连接到第二晶体管M2的栅极。该差分对具有节点X，其中连接了第一晶体管M1的源极和第二晶体管M2的源极。电流镜12被提供用于将预定的尾电流Iss馈送到所述差分对的节点X。在第一晶体管M1的漏极Sp和第二晶体管M2的漏极Sn之间提供了正弦波整形电流信号Io。晶体管M1和M2工作于饱和区，以提供正弦波整形输出信号Io。电阻器R1和R2用作负载。为了获得较好的性能，由方程(3)给出的尾电流Iss可由调节电流镜21提供。在E.Sckinger和W.Guggenbühl的文章“A high-swing，high-impedance cascode circuit”，IEEE Solid-本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于在输出端（Ｓｎ、Ｓｐ）处生成正弦波整形输出信号的装置（１５；２０；３０；４０；５０），所述装置（１５；２０；３０；４０；５０）包括第一晶体管（Ｍ１）和第二晶体管（Ｍ２），其被配置为差分对（１７；２２；３２；４２；５２），所述差分对（１７；２２；３２；４２；５２）具有两个输入节点（Ｔｐ、Ｔｎ），允许在第一晶体管（Ｍ１）的栅极（Ｔｐ）和第二晶体管（Ｍ２）的栅极（Ｔｎ）之间施加具有给定幅度（Ａ）的三角形输入信号（Ｖ↓［ｉｎ］（ｔ）），所述差分对（１７；２２；３２；４２；５２）具有节点（Ｘ），其中连接了第一晶体管（Ｍ１）的源极和第二晶体管（Ｍ２）的源极，在第一晶体管（Ｍ１）的漏极（Ｓｐ）和第二晶体管（Ｍ２）的漏极（Ｓｎ）之间提供了正弦波整形信号；和电流镜（１６；２１；３１），用于将预定的尾电流（Ｉ↓［ｓｓ］）馈送到所述差分对（１７；２２；３２；４２；５２）的节点（Ｘ）中，所述差分对（１７；２２；３２；４２；５２）被设计为允许第一晶体管（Ｍ１）和第二晶体管（Ｍ２）工作于饱和区，由此正弦波整形输出信号（Ｉ↓［ｏ］；Ｖ↓［ｏｕｔ］）是三角形输入信号（Ｖ↓［ｉｎ］（ｔ））的非线性函数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振华，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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