环形压控振荡器及其驱动方法、锁相环、电子设备技术

本申请实施例提供一种环形压控振荡器及其驱动方法、锁相环、电子设备，涉及射频技术领域，用于解决如何提高环形压控振荡器电源抑制比的问题。环形压控振荡器包括：开关管，所述开关管的栅极与电压控制端耦接，所述开关管的第一极与电源电压端耦接，所述开关管的第二极与所述震荡电路耦接；噪声放大电路，所述噪声放大电路的输入端与所述电源电压端耦接，所述噪声放大电路的输出端与所述开关管的衬底极耦接；震荡电路，用于根据所述开关管的第二极的输出，产生时钟信号。产生时钟信号。产生时钟信号。

【技术实现步骤摘要】
环形压控振荡器及其驱动方法、锁相环、电子设备


[0001]本申请涉及射频
，尤其涉及一种环形压控振荡器及其驱动方法、锁相环、电子设备。

技术介绍

[0002]近年来，由于微电子技术的突飞猛进的发展，现代电子系统也向着高性能、高集成度的方向发展。以无线通讯为例，随着5G时代的逼近，更高速的数字通讯业务即将展开。而锁相环(phase locked loop，PLL)是电子设备中的核心电路，用于向电子设备提供时钟信号，锁相环输出的信号的频谱噪声、抖动等指标都直接影响电子设备的整体性能。电子设备要求提高，就要求锁相环能提供更高速度的高质量时钟。
[0003]压控振荡器(voltage
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controlled oscillator，VCO)是锁相环中的核心模块，当其控制电压在一定范围内变化时，其输出端可以得到连续可变频率的电压信号。主流的压控振荡器主要分为环形压控振荡器(ring vco)和电感电容(LC)压控振荡器。LC压控振荡器由于需要用到电感，集成度很低，不太适合高集成度要求的应用场合。环形压控振荡器相比LC压控振荡器而言最大的优点在于面积小且可产生多相位时钟，但是其电源噪声以及功耗方面会略有劣势。
[0004]主流产品中，环形压控振荡器有使用N型晶体管和P型晶体管作为开关管两种结构，这两种结构的电源抑制比(PSRR)均较差，即电源噪声对输出时钟的抖动(jitter)影响较大，从而影响电子设备的性能。因此，如何提高环形压控振荡器的电源抑制比成为当前研究中的热点和难点。
专利
技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种环形压控振荡器及其驱动方法、锁相环、电子设备，用于解决如何提高环形压控振荡器的电源抑制比的问题。
[0006]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0007]本申请实施例的第一方面，提供一种环形压控振荡器，包括：开关管，开关管的栅极与电压控制端耦接，开关管的第一极与电源电压端耦接，开关管的第二极与震荡电路耦接；开关管用于在电压控制端的控制下，从开关管的第二极向震荡电路输出信号；噪声放大电路，噪声放大电路的输入端与电源电压端耦接，噪声放大电路的输出端与开关管的衬底极耦接；用于接收电源电压端的电源电压，将电源电压的电源噪声放大，并将放大后的电源噪声输出至开关管的衬底极；震荡电路，用于根据开关管的第二极的输出，产生时钟信号；其中，开关管在衬底极接收的放大后的电源噪声的影响下，调整开关管的阈值电压，以抑制开关管的第一极接收的电源电压的电源噪声。
[0008]本申请实施例提供的环形压控振荡器，在开关管的衬底极耦接噪声放大电路，噪声放大电路向衬底极传输放大后的电源噪声，放大后的电源噪声会改变开关管的阈值电压，影响开关管的输出，从而也对时钟信号的时钟频率产生影响。放大后的电源噪声对时钟
频率产生的影响正好可以与开关管的第一极接收的电源电压的电源噪声对时钟频率产生的影响进行抵消，从而达到降低电源噪声对时钟频率影响的作用。也就是说，本申请实施例中，利用对电源噪声的提取与加工(例如呈一定比例放大)，并将提取到的电源噪声(放大后的电源噪声)传输至开关管的衬底极，利用开关管的体效应，改变开关管的电压阈值，抵消寄生和电源噪声等因素所占分量对时钟频率的影响，从而达到提升电源抑制比的效果。此外，本申请实施例提供的环形压控振荡器，开关管可以为N型晶体管，也可以为P型晶体管，适用范围广。且本申请实施例无需设置与开关管串联的降噪电路，可以无需额外消耗电源电压的电压阈度，对电源电压消耗比较小，可实现在低电源电压下产生高速时钟信号。而且，环形压控振荡器输出的时钟信号的频率与电源电压频率的比值越大，环形压控振荡器可实现的振荡频率范围越大。但是环形压控振荡器输出的时钟信号的频率与电源电压频率的比值越大，电源噪声对电源抑制比的影响也越大。因此，环形压控振荡器的环形压控振荡器输出的时钟信号的频率与电源电压频率的比值和电源抑制比需综合考虑。而本申请实施例通过在环形压控振荡器中引入噪声放大电路，可以降低甚至消除电源噪声对电源抑制比的影响，解决了振荡频率范围与电源抑制比相互折中的问题，可适用于要求具有大环形压控振荡器输出的时钟信号的频率与电源电压频率的比值的环形压控振荡器的产品中。
[0009]在一种可能的实现方式中，噪声放大电路包括噪声提取电路、放大器以及直流电压还原电路；噪声提取电路，与电源电压端、第一电压端以及放大器的输入端耦接；放大器的输出端与直流电压还原电路耦接；直流电压还原电路，还与电源电压端和开关管的衬底极耦接。一种结构简单的实现方案。
[0010]在一种可能的实现方式中，噪声提取电路包括第一电容和第一电阻；第一电容的第一端与电源电压端耦接，第一电容的第二端与第一电阻的第一端及放大器的输入端耦接；第一电阻的第二端与第一电压端耦接。一种结构简单的实现方案。
[0011]在一种可能的实现方式中，噪声提取电路还包括第二电阻和第一晶体管；第二电阻的第一端与电源电压端耦接，第二电阻的第二端与第一晶体管的第一极和栅极及第一电压端耦接；第一晶体管的第二极与第二电压端耦接。通过在噪声提取电路中增加第二电阻和第一晶体管，可减小第一电压端处的噪声。
[0012]在一种可能的实现方式中，噪声提取电路包括第三电阻和第四电阻；第三电阻的第一端与电源电压端耦接，第三电阻的第二端与第二电阻的第一端和放大器的输入端均耦接；第四电阻的第二端与第一电压端耦接。
[0013]在一种可能的实现方式中，直流电压还原电路包括第二电容和第五电阻；第二电容的第一端与放大器的输出端耦接，第二电容的第二端与第五电阻的第一端及衬底极耦接；第五电阻的第二端与电源电压端耦接。一种结构简单的实现方案。
[0014]在一种可能的实现方式中，放大器包括第二晶体管、第三晶体管、至少一个第四晶体管以及第五晶体管；第二晶体管和第五晶体管均为N型晶体管，第三晶体管和第四晶体管均为P型晶体管；第二晶体管的栅极与放大器的输入端耦接，第二晶体管的第一极与第三晶体管的栅极和第二极均耦接，第二晶体管的第二极与第三电压端耦接；第三晶体管的栅极还与第四晶体管的栅极耦接，第三晶体管的第一极与电源电压端耦接；第四晶体管的第一极与电源电压端耦接，第四晶体管的第二极与放大器的输出端及第五晶体管的栅极和第一极耦接；第五晶体管的第二极与第三电压端耦接。一种结构简单的实现方案。
[0015]在一种可能的实现方式中，开关管为P型晶体管。一种结构简单的实现方案。
[0016]在一种可能的实现方式中，震荡电路包括级联的N个反相器，第N个反相器的输出端与第一个反相器的输入端耦接，N个反相器均与开关管的第二极耦接；第N个反相器的输出端用于输出时钟信号，N为大于或等于3的奇数。一种结构简单的实现方案。
[0017]本申请实施例的第二方面，提供一种锁相环，包括第一方面任一项的环形压控振荡器和环路滤波器，环路滤波器的输出端与环形压控振荡器的电压控制端耦接，用于向电压控制端传输控制电压。
[0018]第二方面提供的锁相环包括第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形压控振荡器，其特征在于，包括：开关管，所述开关管的栅极与电压控制端耦接，所述开关管的第一极与电源电压端耦接，所述开关管的第二极与所述震荡电路耦接；噪声放大电路，所述噪声放大电路的输入端与所述电源电压端耦接，所述噪声放大电路的输出端与所述开关管的衬底极耦接；震荡电路，用于根据所述开关管的第二极的输出，产生时钟信号。2.根据权利要求1所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述噪声放大电路包括噪声提取电路、放大器以及直流电压还原电路；所述噪声提取电路，与所述电源电压端、第一电压端以及所述放大器的输入端耦接；所述放大器的输出端与所述直流电压还原电路耦接；所述直流电压还原电路，还与所述电源电压端和所述开关管的衬底极耦接。3.根据权利要求2所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述噪声提取电路包括第一电容和第一电阻；所述第一电容的第一端与所述电源电压端耦接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端及所述放大器的输入端耦接；所述第一电阻的第二端与所述第一电压端耦接。4.根据权利要求3所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述噪声提取电路还包括第二电阻和第一晶体管；所述第二电阻的第一端与所述电源电压端耦接，所述第二电阻的第二端与所述第一晶体管的第一极和栅极及所述第一电压端耦接；所述第一晶体管的第二极与第二电压端耦接。5.根据权利要求2所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述噪声提取电路包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端与所述电源电压端耦接，所述第三电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和所述放大器的输入端均耦接；所述第四电阻的第二端与所述第一电压端耦接。6.根据权利要求2
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5任一项所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述直流电压还原电路包括第二电容和第五电阻；所述第二电容的第一端与所述放大器的输出端耦接，所述第二电容的第二端与所述第五电阻的第一端及所述衬底极耦接；所述第五电阻的第二端与所述电源电压端耦接。7.根据权利要求2
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6任一项所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述放大器包括第二晶体管、第三晶体管、至少一个第四晶体管以及第五晶体管；所述第二晶体管和所述第五晶体管均为N型晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管均为P型晶体管；所述第二晶体管的栅极与所述放大器的输入端耦接，所述第二晶体管的第一极与所述第三晶体管的栅极和第二极均耦接，所述第二晶体管的第二极与第三电压端耦接；所述第三晶体管的栅极还与所述第四晶体管的栅极耦接，所述第三晶体管的第一极与所述电源电压端耦接；所述第四晶体管的第一极与所述电源电压端耦接，所述第四晶体管的第二极与所述放
大器的输出端及所述第五晶体管的栅极和第一极耦接；所述第五晶体管的第二极与所述第三电压端耦接。8.根据权利要求1
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7任一项所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述开关管为P型晶体管。9.根据权利要求1
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8任一项所述的环形压控振荡器，其特征在于，所述震荡电路包括级联的N个反相器，第N个反相器的输出端与第一个反相器的输入端耦接，所述N个反相器均与所述开关管的第二极耦接；所述第N个反相器的输出端用于输出所述时钟信号，N为大于或等于3的奇数。10.一种锁相环，其特征在于，包括权利要求1
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9任一项所述的环形压控振荡器和环路滤波器，所述环路滤波器的输出端与所述环形压控振荡器...

【专利技术属性】
技术研发人员：岱晓丹，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：