本发明专利技术提供一压控震荡器及相关技术，以根据一控制电压控制一震荡讯号的频率。本发明专利技术压控震荡器中设有一转换电路、一复制偏压电路及一环式震荡器。转换电路是以两个具有源极电阻的金属氧化物半导体晶体管形成电流相减架构，以线性地将控制电压转换为一控制电流。复制偏压电路则根据一定值电流于一负载单元上建立的电压而提供一摆幅电压。环式震荡器中则设有负阻单元来协助驱动讯号震荡，以依据控制电流及摆幅电压控制震荡讯号的频率。而在本发明专利技术中，源极电阻与负载单元的配置设计可使两者在组件特性漂移时相互补偿，进而实现较佳的压控频率特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压控震荡器及相关的方法/技术，特别是涉及一种考虑到组件特性漂移的相互补偿而能达到较佳压控频率特性的压控震荡器及相关方法/技术。
技术介绍
在现代化的信息社会中，各种知识、信息、文件、数据与影音文件都能以电子讯号的方式来快速地传输、处理、管理、储存，故各种与电子讯号相关的电子电路也就成为现代信息社会最重要的硬件基础之一。如本领域的技术人员所知，在各种有线/无线通讯电路、讯号处理电路乃至于各种时钟控制的序向电路/处理器中，锁相电路(Phase-locked loop)都是必需的构筑方块之一。而在锁相电路中，压控震荡器则是锁相最重要的关键之一。因此，要如何实现出具有更佳特性、运作更稳定的压控震荡器，也就成为现代信息厂商的研发重点之一。压控震荡器的功能是根据一控制电压提供一对应频率的震荡讯号(或时钟)，并使震荡讯号的频率高低对应于控制电压的大小。设计不良、不稳定的压控震荡器常会导致震荡讯号中出现抖动(jitter，也就是讯号变化的周期不稳定，会忽长忽短)。而要实现出一个较佳、抖动现象较少的压控震荡器，则需考虑下列数种因素。首先，若控制电压与震荡讯号频率间的关系较为线性，则较能减抑抖动现象。另外，若压控频率增益(也就是在压控频率特性中以控制电压为横轴、以对应的频率为纵轴而计算出来的斜率，其单位因次为频率/电压)较小，也能减少压控震荡器运作期间的噪声影响，进而减低抖动现象的发生。不过，较小的压控频率增益也意味着了较小的频率变化范围。换句话说，即使控制电压有较大的改变，震荡讯号的频率也不会有大幅的改变，其频率改变的幅度会因为较小的压控频率增益而受限。而较小的压控频率范围，就会使压控震荡器的运作对于组件特性漂移更为敏感。压控震荡器是以半导体的电子组件来组合实现。但如本领域的技术人员所知，由于半导体制造工艺的工艺参数不易维持稳定，即使利用同一种工艺，在不同批次中制造出来的同种电子组件，其电气特性皆会有所漂移而与原始的设计值有所差异。甚至，由于半导体工艺的运作不均匀，即使在同一晶片上，于不同位置上的同种电子组件也都会因组件特性漂移而互有特性上的差异。除了工艺因素外，当制作完成的电子组件被实际运用时，电子组件运作环境的温度同样也会造成组件的电气特性漂移。以上这些因素所造成的特性漂移都会使电子组件的电气特性偏离原设计值；譬如说，某一电阻的阻值应为R0，但因工艺变异造成的特性漂移，实际制造出来的阻值可能会漂移至1.1*R0或是0.8*R0。同理，某一金属氧化物半导体晶体管的阈值电压(threshold voltage)设计值本来应为Vth，但因运作温度的改变，其阈值电压可能就会漂移为1.2*Vth或是0.9*Vth。在已知设计的压控震荡器中，当已知压控震荡器中的各组件发生组件特性漂移时，其压控频率特性也会随之发生大幅的变动；由于压控震荡器的压控频率范围本来就不大，一旦压控频率特性发生大幅的变动，变动后的压控频率范围常会大幅逸出原先设计的压控频率范围。这就表示，组件特性漂移后的压控震荡器将无法震荡出原先设计的频率，导致其运作失常，也容易引入抖动现象。举例来说，若某一已知压控震荡器原本的压控频率范围应为400MHz至550MHz(MHz为一百万赫兹)，但组件特性漂移的压控震荡器，其压控频率范围却变动漂移至470MHz至670MHz，这就代表了，发生组件特性漂移的压控震荡器将无法震荡出400MHz至470MHz的频率，这会导致压控震荡器无法发挥原先预期的效果，使其频率不稳定，容易发生抖动现象，甚至使锁相电路锁相失败。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有较佳压控频率特性的压控震荡器及相关技术，其可补偿组件间的组件特性漂移，使其压控频率特性不会随组件特性漂移而发生大幅度的变动，进而克服已知技术的缺点，增进压控震荡器的稳定性并减少抖动现象的发生。本专利技术压控震荡器中设有一转换电路，一复制偏压电路及一环式震荡器。在本专利技术的转换电路中，采用了两个具有源极电阻的金属氧化物半导体晶体管，以源极退化配置来将控制电压线性地转换为控制电流，并配合电流相减架构，以便在控制电压至控制电流的转换关系中，能够尽量排除金属氧化物半导体晶体管阈值电压的组件特性漂移因素，使控制电压至控制电流的转换关系主要受控于源极电阻的阻值。本专利技术的复制偏压电路则以一二极管形式连接的金属氧化物半导体晶体管来当作负载单元，定值参考电流流经此负载单元后可建立一负载电压，复制偏压电路根据直流偏压电压与此负载电压间的电压差异，即可提供一摆幅电压。在压控震荡器所产生的震荡讯号/时钟中，摆幅电压即定义了此震荡讯号的摆动幅度，也就是震荡讯号中高低电平间的电平差。由于本专利技术的电路配置，摆幅电压主要受控于负载单元的电气特性，也就是负载单元中金属氧化物半导体晶体管的阈值电压。本专利技术的环式震荡器则以多个延迟器环式串接而成。各个延迟器中可包含有两个反相器，各反相器具有一输入端及一输出端，同一延迟器中的两个反相器由其输入端分别接受前一延迟器的的反相输出，以从输出端输出两反相输出讯号至次一延迟器。当一反相器的输入端讯号转变电平时，该反相器可驱动而将输出讯号的电平反相转变；各反相器用来驱动电平转变的电流即由控制电流来主控。另外，本专利技术延迟器中还增设了两个负阻单元，各负阻单元对应于一反相器，并由另一反相器的输出端讯号来控制各负阻单元的导通与否。当某一反相器导通电流而要将其输出端讯号的电压电平拉低时，该反相器对应的负阻单元也会随之导通，协助使输出端的讯号能充分的转变，使其转变程度能符合摆幅电压。综合电平转变的驱动电流(即控制电流)及转变程度(即摆幅电压)可知，当各反相器响应输入端的讯号改变而要改变输出端的讯号电平时，会有一段延迟时间，此延迟时间即取决于控制电流与摆幅电压。环式串连各延迟器的延迟时间，也就决定了环式震荡器中震荡讯号的周期与频率，使频率正比于控制电流，反比于摆幅电压。经由控制电压至控制电流间主控于源极电阻的线性转换关系，压控震荡器的震荡频率即和控制电压间有线性关系，而此线性关系(即压控频率特性)则主要受控于源极电阻的阻值与摆幅电压两者的乘积(源极电阻即前述转换电路中提到的源极电阻)。当本专利技术压控震荡器中的各组件发生组件特性漂移时，由于本专利技术压控震荡器中的上述配置，各组件间的组件特性漂移将可以互相补偿，并使频率与控制电压间的压控频率特性能够较佳地地抗组件特性漂移的影响。而此互相补偿的原理可说明如下。当源极电阻的阻值因组件特性漂移而改变时，负载单元的特性也会随之漂移，使摆幅电压会随相反的趋势漂移。既然频率与控制电压的线性关系受控于源极电阻与摆幅电压的乘积，而在发生组件特性漂移时两者发生又会呈相反趋势的改变，故两者的乘积能够因相互补偿而不致大幅变动，这也使得控制电压与频率间的压控频率特性能够维持稳定。举例来说，在某些工艺变异下，会使源极电阻的阻值漂移而变大，同时也会使金属氧化物半导体晶体管的导通驱动能力变小。因此，在复制偏压电路中，负载单元的负载电压也会增加，因为负载单元的导通电流受控于定值电流，故其跨压(也就是负载电压)势必要增加以适应变小的导通驱动能力。由于摆幅电压为偏压电压与负载电压间的电压差，故摆幅电压会随负载电压增加而减少。换句话说，当源极电阻的阻值漂移增高，摆幅电压则会随相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压控震荡器，用以根据一控制电压提供一对应的震荡讯号，使该震荡讯号频率大小对应于该控制电压的大小，该压控震荡器包含有：一转换电路，用以将该控制电压转换成一控制电流；一复制偏压电路，连接至该转换电路，设有一负载单元用以提供一 摆幅电压；以及一环式震荡器，连结至该复制偏压电路，其中该环式震荡器包含有至少一延迟器互相串接，该延迟器包含有一对差动输入端，分别反相对应有一对差动输出端，当有一讯号于其中一输入端电平转换时，该延迟器使得该讯号于一延迟时间后于对应的一 输出端输出至下一级该延迟器，经由该环式震荡器的循环触发后，使得该讯号周期震荡成该震荡讯号；其中该复制偏压电路根据该控制电流以及该摆幅电压调整该环式震荡器的偏压，用以决定该延迟时间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴清延，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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