电流型数控振荡器及相应的锁相环制造技术

本发明专利技术公开了一种电流型数控振荡器及相应的锁相环。该电流型数控振荡器包括：流控环形振荡器，包括用于粗调谐的电容阵列；电流镜模块，用于生成注入流控环形振荡器以实现细调谐的第一电流，所述第一电流为参考基准电流的2

【技术实现步骤摘要】
电流型数控振荡器及相应的锁相环


[0001]本专利技术涉及一种电流型数控振荡器，同时也涉及包括该电流型数控振荡器的锁相环，属于电子振荡器


技术介绍

[0002]锁相环(Phase
‑
Locked Loop，简写为PLL)是一种反馈控制电路，其利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。锁相环在无线通信、时钟生成以及时钟数据恢复等领域应用广泛。
[0003]数字锁相环作为锁相环的一种，在低压、工艺移植、受温度等环境影响等方面，相比模拟锁相环有很大优势。数控振荡器是数字锁相环的核心部件之一，其通过数控码的改变来完成频率的调谐。数控振荡器的一种实现方式是电流型数控振荡器，即通过改变注入数控振荡器的电流，影响其充放电时间来改变频率，因此频率调谐与电流有着高线性度的特征。但是，电流型数控振荡器受限于复制同一电流基准的电流镜复制精度的影响，很难做到宽调节范围的同时又实现很高的精度。
[0004]在专利号为ZL 201610125649.5的中国专利技术专利中，公开了一种采用叠层电流管的高精度数控环形振荡器，包括：细调阵列，包括多个阵列单元，每个阵列单元包括方向一致的多个阵列MOS管，所述阵列单元按照阵列MOS管的宽度W方向串联，按照所述阵列MOS管的长度L方向并联；与所述细调阵列并联的固定电流电路，能够在有限的最小电流下，实现更高的频率精度。该细调阵列的阵列单元经过了优化，可以使得电流变化的速率很快，即从输入电流控制码切换发生到输出电流变化完成经历的时间很短，使得振荡器满足工作在高速率下的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种电流型数控振荡器。
[0006]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该电流型数控振荡器的锁相环。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0008]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种电流型数控振荡器，包括：
[0009]流控环形振荡器，包括用于粗调谐的电容阵列；
[0010]电流镜模块，用于生成注入所述流控环形振荡器以实现细调谐的第一电流，所述第一电流为参考基准电流的2
N
‑1‑
K
倍，其中，N、K均为正整数。
[0011]其中较优地，所述电流镜模块，包括：镜像倍乘单元，用于实现所述参考基准电流的2
N
‑1倍复制输出；镜像缩减单元，用于实现所述参考基准电流2
‑
K
倍复制输出。
[0012]其中较优地，所述镜像倍乘单元包括：N个沟道长度相等的第一MOS管，与N个第一MOS管一一对应的N个开关；所述N个第一MOS管的源级均通过各自对应的开关连接至电源电
压端，其栅极相互连接并输入所述参考基准电流，其漏极相互连接并与所述电流镜模块的输出端相连。
[0013]其中较优地，所述镜像缩减单元包括：K个MOS管组；与K个MOS管组对应的K个开关；所述K个MOS管组中的每个包括M个相互串联的第二MOS管，M＝1,2
……
K，M为正整数。每个MOS管组中的第一个第二MOS管均通过对应的开关连接至电源电压端，除第一个之外的每个第二MOS管的源级均与同一MOS管组中的上一个第二MOS管的漏极相连接，每个MOS管组的最后一个的漏极相互连接并与所述电流镜模块的输出端相连，同一MOS管组的每个第二MOS管的栅极相互连接并输入所述参考基准电流。
[0014]其中较优地，各所述第二MOS管具有相等的沟道宽长比。
[0015]可选地，所述K个开关中的每个开关也是一个MOS管。每个MOS管组中的第一个第二MOS管的源极连接至对应的作为开关的MOS管的漏极。
[0016]其中较优地，所述镜像倍乘单元中的第一MOS管的衬底端全部接入所述电源电压端；所述镜像缩减单元中的第二MOS管的衬底端全部接入所述第二MOS管的源极。
[0017]其中较优地，所述电流镜模块还包括：常开单元，所述常开单元用于生成注入所述流控环形振荡器，以决定所述流控环形振荡器的起振频率的第二电流。
[0018]其中较优地，所述常开单元包括第三MOS管，所述第三MOS管的源级连接至所述电源电压端，其栅极输入所述参考基准电流，其漏极与所述电流镜模块的输出端相连。
[0019]其中较优地，所述电流型数控振荡器还包括：抗干扰输出模块，所述电流镜模块通过所述抗干扰输出模块连接至所述流控环形振荡器，所述抗干扰输出模块用于将所述电流镜模块的输出电流传递给所述流控环形振荡器，并降低所述流控环形振荡器工作时产生的瞬态电压波动对所述电流镜模块的影响。
[0020]所述抗干扰输出模块包括负反馈电路，所述负反馈电路包括：第四MOS管和运算放大器；其中，所述运算放大器，其同相输入端输入参考电压，其反相输入端连接至所述电流镜模块的输出端，所述运算放大器的输出端连接所述第四MOS管的栅极；所述第四MOS管，其源级连接至所述电流镜模块的输出端，其漏极与所述流控环形振荡器的供电电源端相连。
[0021]其中较优地，所述电流型数控振荡器还包括：数字控制模块，用于接收控制码并将所述控制码中与粗调谐对应的粗调谐码传送到所述流控环形振荡器的电容阵列，将所述控制码中与细调谐对应的细调谐码传送到所述电流镜模块。
[0022]其中较优地，所述细调谐码包括N+K位控制码，所述细调谐码中的N位控制码分别用于控制所述镜像倍乘单元的N个开关；所述细调谐码中的K位控制码分别用于控制所述镜像缩减单元的K个开关。
[0023]其中较优地，所述电流型数控振荡器还包括：用于生成所述参考基准电流的参考电流源，所述参考电流源包括：基准电流产生模块，用以产生基准电流；运放模块，用于降低电源电压波动对基准电流的影响。
[0024]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种锁相环，其中包括上述的电流型数控振荡器。
[0025]本专利技术所提供的电流型数控振荡器，通过改变流控环形振荡器的节点电容来完成一个大的频段的调谐，为粗调谐；通过电流镜模块改变注入流控环形振荡器的电流实现细调谐，粗调谐与细调谐相结合可实现更宽范围的调谐。其中，电流镜模块的输出电流为参考
基准电流的2
N
‑1‑
K倍，即输出电流可实现从0至2
‑
K
倍参考基准电流再到2
N
‑1‑
K
倍的参考基准电流的输出。与现有技术中只能输出参考基准电流的整数倍相比，注入流控环形振荡器的电流范围更宽，精度更小(电流最小精度为参考基准电流的2
‑
K
倍)。因此，本专利技术所实现的调节范围更宽，调谐精度更高。
附图说明
[0026]图1为现有技术中，一种典型的电流型数控振荡器的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术第一实施例中，一种电流型数控振荡器的电路示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流型数控振荡器，其特征在于包括：流控环形振荡器，包括用于粗调谐的电容阵列；电流镜模块，用于生成注入所述流控环形振荡器以实现细调谐的第一电流，所述第一电流为参考基准电流的2
N
‑1‑
K
倍，其中，所述N、K为正整数。2.如权利要求1所述的电流型数控振荡器，其特征在于所述电流镜模块，包括：镜像倍乘单元，用于实现所述参考基准电流的2
N
‑1倍复制输出；镜像缩减单元，用于实现所述参考基准电流2
‑
K
倍复制输出。3.如权利要求2所述的电流型数控振荡器，其特征在于：所述镜像倍乘单元包括：N个沟道长度相等的第一MOS管，与N个第一MOS管一一对应的N个开关；所述N个第一MOS管的源级均通过各自对应的开关连接至电源电压端，其栅极相互连接并输入所述参考基准电流，其漏极相互连接并与所述电流镜模块的输出端相连。4.如权利要求2或3所述的电流型数控振荡器，其特征在于所述镜像缩减单元包括：K个MOS管组，与K个MOS管组对应的K个开关；所述K个MOS管组中的每个包括M个相互串联的第二MOS管，M＝1,2
……
K，M为正整数；每个MOS管组中的第一个第二MOS管均通过对应的开关连接至电源电压端，除第一个之外的每个第二MOS管的源级均与同一MOS管组中的上一个第二MOS管的漏极相连接，每个MOS管组的最后一个的漏极相互连接并连接至所述电流镜模块的输出端，所述MOS管组的每个第二MOS管的栅极相互连接并输入所述参考基准电流。5.如权利要求4所述的电流型数控振荡器，其特征在于：所述镜像倍乘单元中的所述第一MOS管的衬底端全部接入所述电源电压端；所述镜像缩减单元中的所述第二MOS管的衬底端全部接入所述第二MOS管的源级。...

【专利技术属性】
技术研发人员：方舒悦，杨磊，李立，王东旺，王韩，杜洪立，马洪祥，吕晓鹏，胡锦瑞，
申请(专利权)人：北京兆讯恒达技术有限公司，
类型：发明
国别省市：