一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法，针对现有技术中调谐过程对输出共模电压的影响而提出本方案。环形振荡器由多个延时单元反相级联构成，还包括共模反馈环路；利用一个与延时单元结构和尺寸均相同的共模电压跟随器获取所述延时单元输出的共模电压，再在负反馈环路中利用运算放大器输入端的虚短作用将所述共模电压恒定控制在参考电压。优点在于，通过引入共模反馈环路，稳定了环形振荡器的共模电压，从而提高了振荡信号的质量。在对振荡器频率进行调谐时，振荡信号的摆幅能够保持恒定，波形也不会发生畸变。波形也不会发生畸变。波形也不会发生畸变。

【技术实现步骤摘要】
一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法


[0001]本专利技术涉及通信集成电路领域，尤其涉及一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法。

技术介绍

[0002]振荡器是通信集成电路中最重要的模块之一，其作用是为数字电路提供时钟信号或者为模拟电路提供本振信号。随着第五代移动通信的发展，振荡器的性能被提出了更高的要求，例如低功耗、低噪声、小型化等。
[0003]环形振荡器结构简单，由多个延时单元反相级联构成，不需要电感器件，因此在通信芯片的基带模块中得到了广泛的应用。环形振荡器在调整振荡频率的过程中，所输出振荡信号的直流分量或共模电压也将发生偏移，常导致信号摆幅减小或波形失真。当偏移量足够大导致环路增益不足时，还可能中止振荡。因此，稳定环形振荡器共模电压的技术至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]本专利技术中所述一种环形振荡器，由多个延时单元反相级联构成；还包括一个共模反馈环路，所述共模反馈环路包括一个共模电压跟随器和一个运算放大器；所述运算放大器的输出端连接每个延时单元的共模反馈端，反相输入端连接参考电压，同相输入端连接所述共模电压跟随器的电压输出端；所述共模电压跟随器的结构和尺寸与所述延时单元相同；共模电压跟随器的控制端连接所述运算放大器的输出端，共模输入端连接参考电压，调制端和所述延时单元的调制端共点。
[0006]所述的延时单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管；所述的第一PMOS管源极和第二PMOS管源极共点后连接工作电源；第一PMOS管漏极与第二NMOS管漏极共点后作为正相共模输出端连接下一级延时单元的反相共模输入端；第二PMOS管漏极与第三NMOS管漏极共点后作为反相共模输出端连接下一级延时单元的同相共模输入端；第一PMOS管栅极和第二PMOS管栅极共点后作为共模反馈端连接所述运算放大器的输出端；第二NMOS管栅极作为同相共模输入端；第三NMOS管栅极作为反相共模输入端；第二NMOS管源极和第三NMOS管源极共点后连接第一NMOS管漏极；第一NMOS管源极接地，栅极连接调制电压；所述的共模电压跟随器包括第一镜像NMOS管、第二镜像NMOS管、第三镜像NMOS管、第一镜像PMOS管和第二镜像PMOS管；所述的第一镜像PMOS管源极和第二镜像PMOS管源极共点后连接工作电源；第一镜像PMOS管漏极、第二镜像NMOS管漏极、第二镜像PMOS管漏极与第
三镜像NMOS管漏极共点后作为电压输出端连接所述运算放大器的同相输入端；第一镜像PMOS管栅极和第二镜像PMOS管栅极共点后作为控制端连接所述运算放大器的输出端；第二镜像NMOS管栅极和第三镜像NMOS管栅极共点后连接参考电压；第二镜像NMOS管源极和第三镜像NMOS管源极共点后连接第一镜像NMOS管漏极；第一镜像NMOS管源极接地，栅极连接调制电压；其中，第一NMOS管、第一镜像NMOS管的尺寸相同，第二NMOS管、第二镜像NMOS管、第三NMOS管、第三镜像NMOS管的尺寸相同，第一PMOS管、第二PMOS管、第一镜像PMOS管、第二镜像PMOS管的尺寸相同。
[0007]所述一种环形振荡器集成在一块芯片中，所述共模电压跟随器与其连接的延时单元靠近且版图布局一致。
[0008]本专利技术中所述一种环形振荡器恒定输出共模电压的控制方法，利用一个与延时单元结构和尺寸均相同的共模电压跟随器获取所述延时单元输出的共模电压，再在负反馈环路中利用运算放大器输入端的虚短作用将所述共模电压恒定控制在参考电压；所述的负反馈环路由运算放大器和共模电压跟随器构成。
[0009]本专利技术中所述一种环形振荡器及其恒定输出共模电压的控制方法，其优点在于，通过引入共模反馈环路，稳定了环形振荡器的共模电压。共模电压跟随器能够跟随延时单元输出的共模电压并转化成单端电压输出。在负反馈环路的作用下，运算放大器将延时单元输出的共模电压锁定至与参考电压相同。稳定了环形振荡器输出的共模电压，从而提高了振荡信号的质量。在对振荡器频率进行调谐时，振荡信号的摆幅能够保持恒定，波形也不会发生畸变。
附图说明
[0010]图1是本专利技术中所述一种环形振荡器的结构示意图。
[0011]图2是延时单元共模电压的直流仿真结果图。
[0012]图3是本专利技术中所述一种环形振荡器的交流增益仿真结果图。
[0013]图4是本专利技术中所述一种环形振荡器在调制电压为450mV时的瞬态输出波形仿真结果图。
[0014]图5是本专利技术中所述一种环形振荡器在调制电压为550mV时的瞬态输出波形仿真结果图。
[0015]附图标记：U1
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运算放大器；M11
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第一NMOS管、M12
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第二NMOS管、M13
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第三NMOS管、M14
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第一PMOS管、M15
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第二PMOS管；M21
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第一镜像NMOS管、M22
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第二镜像NMOS管、M23
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第三镜像NMOS管、M24
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第一镜像PMOS管、M25
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第二镜像PMOS管；V
ref
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参考电压、V
tune
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调谐电压、V
f
‑
单端输出电压。
具体实施方式
[0016]如图1所示，本专利技术中所述一种环形振荡器，由多个延时单元反相级联构成。在本
实施例中，由5级延时单元反相级联构成。
[0017]还包括一个共模反馈环路，所述共模反馈环路包括一个共模电压跟随器和一个运算放大器U1。
[0018]所述运算放大器U1的输出端连接每个延时单元的共模反馈端，相当于每个延时单元的共模反馈端共点连接。所述运算放大器U1的反相输入端连接参考电压。所述运算放大器U1的同相输入端连接所述共模电压跟随器的电压输出端。
[0019]所述共模电压跟随器的结构和尺寸与所述延时单元相同。共模电压跟随器的控制端连接所述运算放大器U1的输出端，共模输入端连接参考电压，调制端和所述延时单元的调制端共点。
[0020]所述的延时单元包括第一NMOS管M11、第二NMOS管M12、第三NMOS管M13、第一PMOS管M14和第二PMOS管M15。所述的第一PMOS管M14源极和第二PMOS管M15源极共点后连接工作电源。第一PMOS管M14漏极与第二NMOS管M12漏极共点后作为正相共模输出端连接下一级延时单元的反相共模输入端。第二PMOS管M15漏极与第三NMOS管M13漏极共点后作为反相共模输出端连接下一级延时单元的同相共模输入端。第一PMOS管M14栅极和第二PMOS管M15栅极共点后作为共模反馈端连接所述运算放大器U1的输出端。第二NMOS管M12栅极作为同相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形振荡器，由多个延时单元反相级联构成；其特征在于，还包括一个共模反馈环路，所述共模反馈环路包括一个共模电压跟随器和一个运算放大器（U1）；所述运算放大器（U1）的输出端连接每个延时单元的共模反馈端，反相输入端连接参考电压，同相输入端连接所述共模电压跟随器的电压输出端；所述共模电压跟随器的结构和尺寸与所述延时单元相同；共模电压跟随器的控制端连接所述运算放大器（U1）的输出端，共模输入端连接参考电压，调制端和所述延时单元的调制端共点。2.根据权利要求1所述一种环形振荡器，其特征在于，所述的延时单元包括第一NMOS管（M11）、第二NMOS管（M12）、第三NMOS管（M13）、第一PMOS管（M14）和第二PMOS管（M15）；所述的第一PMOS管（M14）源极和第二PMOS管（M15）源极共点后连接工作电源；第一PMOS管（M14）漏极与第二NMOS管（M12）漏极共点后作为正相共模输出端连接下一级延时单元的反相共模输入端；第二PMOS管（M15）漏极与第三NMOS管（M13）漏极共点后作为反相共模输出端连接下一级延时单元的同相共模输入端；第一PMOS管（M14）栅极和第二PMOS管（M15）栅极共点后作为共模反馈端连接所述运算放大器（U1）的输出端；第二NMOS管（M12）栅极作为同相共模输入端；第三NMOS管（M13）栅极作为反相共模输入端；第二NMOS管（M12）源极和第三NMOS管（M13）源极共点后连接第一NMOS管（M11）漏极；第一NMOS管（M11）源极接地，栅极连接调制电压；所述的共模电压跟随器包括第一镜像NMOS管（M21）、第二镜像NMOS管（M22）、第三镜像NMOS管（M23）、第一镜像P...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志坚，李斌，董超，邹宇，刘雷，龚友涛，
申请(专利权)人：杭州乾冠数字物联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：