一种适用于制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于

【技术实现步骤摘要】
一种适用于OOK调制的低功耗压控振荡器


[0001]本专利技术属于压控振荡器模拟电路的
，具体涉及一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器
。

技术介绍

[0002]日益增长的高速通信和雷达系统市场需求极大地推动了收发机的研究和开发，作为核心器件的压控振荡器也得到了越来越多的关注
。
在零中频和低中频收发机中，本振信号和来自天线经低噪放放大后的接收信号进行混频产生有用信号，其频谱纯度对整个收发系统的灵敏度和动态范围有着直接的影响
。
由于数字电路，比如直接数字频率综合技术
(DDS)
直接合成的数字频率信号杂散严重且带宽有限，不能满足通信系统的要求，因此在射频收发系统中，本振信号基本都是通过锁相环实现的
。
其中压控振荡器负责产生锁相环的输出信号，是本振信号的直接来源
。
如果将锁相环视为一个控制系统，那么压控振荡器就是这个系统的主要控制对象，其功耗和噪声性能对决定了整个锁相环乃至通信系统的性能上限
。
[0003]在进行数字调制时，经常采用通断键控（
OOK
）调制，
OOK
调制时将输入的数字信号与压控振荡器产生的载波信号在混频器中进行混频
。
在信号为高电平的时候传输高频载波至后端，在低电平的时候输出低电平，
OOK
调制的一个好处是可以将调制后的信号拆成两路差分信号，可以在接收端使用全差分输入全差分输出的放大器来抑制共模噪声定的架构优势
。
[0004]振荡器将电路噪声转换为稳定的周期信号输出，实现一个“从无到有”的过程
。
压控振荡器的输出信号频率会跟随控制电压的变化而变化，进而覆盖期望的频带
。
集成电路系统中的压控振荡器主要分为电容电压压控振荡器和环形压控振荡器两大类
。
电容电压压控振荡器相位噪声性能较好，但片上电感 Q 值较小，面积大，当振荡频率较低时，需要并联大容值电容，导致所占用的芯片面积进一步增加，使得整个电路版图面积大，不利于集成
。
如图1所示，环形振荡器是由环路中的许多增益级电路（延迟单元）级联而成，相同的延时单元级联可以构成一个环形振荡器
。
相比于电容电压压控振荡器，环形振荡器不需要电感元件，能够以较小的芯片面积实现集成化，调谐范围更大，可以产生多相振荡信号，从而得到了广泛的应用
。
[0005]根据奈奎斯特采样定理，压控振荡器产生的载波信号频率需要大于数字信号频率的两倍
。
所以随着传输信号频率的增加，压控振荡器输出信号频率的增幅需要大于传输频率的两倍，为满足数字信号最高传输速率时的要求，压控振荡器必须工作在高振荡频率模式
。
对于环形振荡器而言，其振荡频率本质上与其每个结点的等效寄生电容的充放电速度相关，频率越高，要求充放电速度越快，振荡器消耗的功率越大
。
在进行低数据率数据传输时，同样采用高频压控振荡器会带来十分严重的功耗浪费，甚至影响系统的待机时间和热稳定性
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器，旨在解决上述的问题
。
本专利技术根据数字信号速率的不同，自适应调整压控振荡器的振荡频率，达到低功耗的目的
。
[0007]本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器，包括从前至后依次连接的速率检测单元
、
自适应控制单元和振荡器单元，所述速率检测单元的输入端与信号输入端
IN
连接，所述振荡器单元的输出端与信号输出端
OUT
连接；所述速率检测单元用于对需要进行
OOK
调制的数字信号进行检测，将输入的数字信号与参考电压的差值在误差放大器和输出电容上完成积分，实现当输入数字信号脉宽增加时，误差放大器的输出电压开始线性降低，当输入数字信号脉宽减小时，误差放大器的输出电压开始线性增加；所述自适应控制单元用于根据速率检测单元输出的电压控制信号，控制振荡器单元中可控电容阵列的切换，从而控制压控振荡器的振荡频率；所述振荡器单元包括若干个级联的反相器，且相邻反相器之间设置有可控电容阵列，所述反相器的两端分别设置有限流电阻，用于限制反相器开启关断时对节点电容充放电的电流大小
。
[0008]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述速率检测单元包括误差放大器
AMP
1d
、PMOS
晶体管
M
1d
和电容
C
1d
；信号输入端
IN
1d
和基准电平输入端
VREF
1d
分别与误差放大器
AMP
1d
的反对向输入端
、
同向输入端连接；所述误差放大器
AMP
1d
的输出端分别与信号输出端
OUT
1d
、
电容
C
1d
以及
PMOS
晶体管
M
1d
的漏极连接，所述电容
C
1d
接地；所述
PMOS
晶体管
M
1d
的源极
、
栅极分别与电源
VCC
1d
、
信号输入端
IN
1d
连接
。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述自适应控制单元包括若干个并联设置的电压判决单元，所述电压判决单元包括电阻
R
1g
、R
2g
、R
3g
、R
4g
、R
5g
、R
6g
、R
7g
、R
8g
、R
9g
、R
10g
，
NMOS
晶体管
M
1g
、M
2g
、M
3g
，电容
C
1g
和二极管
D
1g
；电源
VCC
1g
分别与电阻
R
2g
、R
3g
、R
4g
以及
NMOS
晶体管
M
3g
的漏极连接，信号输入端
IN
1g
通过电阻连
R
1g
与
NMOS
晶体管
M
1g
的栅极接，所述
NMOS
晶体管
M
1g
的漏极<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器，其特征在于，包括从前至后依次连接的速率检测单元
、
自适应控制单元和振荡器单元，所述速率检测单元的输入端与信号输入端
IN
连接，所述振荡器单元的输出端与信号输出端
OUT
连接；所述速率检测单元用于对需要进行
OOK
调制的数字信号进行检测，将输入的数字信号与参考电压的差值在误差放大器和输出电容上完成积分，实现当输入数字信号脉宽增加时，误差放大器的输出电压开始线性降低，当输入数字信号脉宽减小时，误差放大器的输出电压开始线性增加；所述自适应控制单元用于根据速率检测单元输出的电压控制信号，控制振荡器单元中可控电容阵列的切换，从而控制压控振荡器的振荡频率；所述振荡器单元包括若干个级联的反相器，且相邻反相器之间设置有可控电容阵列，所述反相器的两端分别设置有限流电阻，用于限制反相器开启关断时对节点电容充放电的电流大小
。2.
根据权利要求1所述的一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器，其特征在于，所述速率检测单元包括误差放大器
AMP
1d
、PMOS
晶体管
M
1d
和电容
C
1d
；信号输入端
IN
1d
和基准电平输入端
VREF
1d
分别与误差放大器
AMP
1d
的反对向输入端
、
同向输入端连接；所述误差放大器
AMP
1d
的输出端分别与信号输出端
OUT
1d
、
电容
C
1d
以及
PMOS
晶体管
M
1d
的漏极连接，所述电容
C
1d
接地；所述
PMOS
晶体管
M
1d
的源极
、
栅极分别与电源
VCC
1d
、
信号输入端
IN
1d
连接
。3.
根据权利要求1所述的一种适用于
OOK
调制的低功耗压控振荡器，其特征在于，所述自适应控制单元包括若干个并联设置的电压判决单元，所述电压判决单元包括电阻
R
1g
、R
2g
、R
3g
、R
4g
、R
5g
、R
6g
、R
7g
、R
8g
、R
9g
、R
10g
，
NMOS
晶体管
M
1g
、M
2g
、M
3g
，电容
C
1g
和二极管
D
1g
；电源
VCC
1g
分别与电阻
R
2g
、R
3g
、R
4g
以及
NMOS
晶体管
M
3g
的漏极连接，信号输入端
IN
1g
通过电阻连
R
1g
与
NMOS
晶体管
M
1g
的栅极接，所述
NMOS
晶体管
M
1g
的漏极
、
源极分别与电阻
R
2g
、
电阻
R
5g
连接；所述
NMOS
晶体管
M
2g
的漏极分别与电阻
R
3g
、
电阻
R
7g
连接，且源极与电阻
R
5g
连接，且栅极分别与电阻
R
4g
、
电阻
R
6g
连接；所述
NMOS
晶体管
M
3g
的栅极与电阻
R
7g
连接，且源极分别与电阻
R
8g
、
电阻
R
9g
连接，所述电阻
R
9g
分别与电容
C
1g
以及二极管
D
1g
正极连接，所述二极管
D
1g
负极分别与电阻
R
10g
、
信号输出端
OUT
1g
连接，所述电阻
R
5g
、
电阻
R
6g
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，祝晓辉，赵欣，
申请(专利权)人：成都明夷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：