【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，尤其涉及一种宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路。
技术介绍
1、国内外针对锁相环电路的研究分为基于lc振荡器的锁相环结构，以及环形振荡器结构的锁相环电路。lc振荡器具有反馈强、易起振、频率高、相位噪声低的特点，但是这种结构中的电感与电容会大量得消耗芯片面积、提升制造成本，同时还会在电路中产生较大的耦合效应。而如今的soc系统中，需要集成多个时钟控制单元(pll)，环形振荡器结构的锁相环结构设计对于整个系统而言尤为重要。因此，基于环形振荡器的锁相环结构，因为其面积小、耦合小以及产生相位多等特点成为当下研究的重点方向。
2、同样，基于环形压控振荡器(ring-vco)的锁相环结构依然存在一定的局限性，例如，为实现环形压控振荡器的高频输出时，通常需要选择更短的沟道长度以及更少的延迟单元，导致产生较高的闪烁噪声；当输出摆幅降低时，也会带来热噪声的影响。抑制环形压控振荡器pll的相位噪声是能否将其广泛应用的关键所在。
3、图1示出了一种传统的基于65nm互补金属氧化物半导(complementary metaloxide semiconductor，cmos)工艺的宽带宽type-ii电荷锁相环电路，如图1所示，基于ii型锁相环电路进行设计，其电路结构包含双边沿鉴频鉴相器(dual-edge pfd)、电荷泵(cp)、双通路采样环路滤波器(sampling loop filter)、压控振荡器(vco)、分频器(1/n)。
4、该方法采用的电荷泵结构和分频器结构会为电路引入额外的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，以解决现有电路对相位噪声的抑制能力没有充分发挥，并且采样环路滤波器级数过多，易造成电路稳定性问题。
2、本专利技术提供一种宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，包括依次连接的亚采样鉴相器、跨导放大器、低通滤波器、预设级的环形振荡器和斜率产生器；所述斜率产生器还与所述亚采样鉴相器连接；
3、所述亚采样鉴相器用于在第一参考时钟信号的控制下，基于电路反馈回来的高频信号确定输入电压传输至所述跨导放大器；
4、所述跨导放大器用于基于所述跨导放大器的放大增益将所述输入电压与参考电压的电压差转化为电流信号输出至所述低通滤波器；
5、所述低通滤波器用于基于所述电流信号产生环形振荡器控制电压，并对所述环形振荡器控制电压上的高频干扰进行滤波；
6、预设级的所述环形振荡器用于基于所述环形振荡器控制电压调节所述环形振荡器的工作频率，将产生的高频信号进行整形输出，以为其他模块提供时钟信号；
7、所述斜率产生器用于对所述高频信号边沿斜率进行调节，以及将所述整形输出的高频信号反馈至所述亚采样鉴相器。
8、与现有技术相比，本专利技术提供的宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，包括依次连接的亚采样鉴相器、跨导放大器、低通滤波器、预设级的环形振荡器和斜率产生器；所述斜率产生器还与所述亚采样鉴相器连接；所述亚采样鉴相器用于在第一参考时钟信号的控制下，基于电路反馈回来的高频信号确定输入电压传输至所述跨导放大器；所述跨导放大器用于基于所述跨导放大器的放大增益将所述输入电压与参考电压的电压差转化为电流信号输出至所述低通滤波器；所述低通滤波器用于基于所述电流信号产生环形振荡器控制电压，并对所述环形振荡器控制电压上的高频干扰进行滤波；预设级的所述环形振荡器用于基于所述环形振荡器控制电压调节所述环形振荡器的工作频率，将产生的高频信号进行整形输出，以为其他模块提供时钟信号；所述斜率产生器用于对所述高频信号边沿斜率进行调节，以及将所述整形输出的高频信号反馈至所述亚采样鉴相器，从而实现频率和相位的锁定。其中，跨导放大器和斜率产生器可通过改变偏置电压大小来改变其在电路中产生的增益，当增益与环路参数调整合适时，可以在电路稳定的带宽范围内，确定并使电路工作在相位噪声最低点，充分发挥对相位噪声的抑制能力，提高电路的稳定性。
9、在一种可能的实现方式中，所述亚采样鉴相器包括相互连接的一个cmos开关和一个采样电容；所述cmos开关的一端和所述跨导放大器连接，所述cmos开关的另一端和所述斜率产生器连接；
10、所述cmos开关用于在第一参考时钟信号的控制下，在开关打开时对电路反馈回来的所述高频信号进行采样；
11、所述采样电容用于保持所述cmos开关闭合时的输入信号的电压幅值为输入电压，并传输至所述跨导放大器。
12、在一种可能的实现方式中，所述跨导放大器包括有源负载差分对结构，所述有源负载差分对结构输入的一端与参考电平连接，输入的另一端与所述亚采样鉴相器的输出端连接，所述有源负载差分对结构的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。
13、在一种可能的实现方式中，所述有源负载差分对结构用于将所述输入电压与参考电压进行对比，确定所述电压差：
14、所述有源负载差分对结构用于基于尾电流源偏置电压控制的放大增益将所述电压差转化为电流输出至所述低通滤波器。
15、在一种可能的实现方式中，所述低通滤波器包括第一级的由电阻电容组成的串联结构，和第二级的单独的电容结构，在所述第一级和所述第二级之间设置一个由cmos组成的滤波采样开关，所述滤波采样开关由与所述亚采样鉴相器对应的开关信号非交叠的第二参考时钟信号控制；所述滤波采样开关的一端和所述跨导放大器连接，另一端和所述环形振荡器连接；
16、在所述亚采样鉴相器对应的开关打开时，所述滤波采样开关关闭；
17、在所述亚采样鉴相器对应的开关关闭后的某一时刻，所述滤波采样开关打开，滤波器对电压进行采样，转化为压控振荡器控制电压对环形振荡器进行控制，这种结构滤除了在前级滤波采样开关通断时电路中产生的电压纹波，减小了电路的参考杂散。
18、在一种可能的实现方式中，所述低通滤波器的所述第一级的串联结构用于将所述电流信号转化为电压信号；
19、所述滤波采样开关用于在所述电压信号处于稳定状态时处于打开状态；
20、所述第二级的电容结构用于采集第一级对应的所述环形振荡器控制电压，在所述滤波采样开关处于关闭状态后，保持采集到的所述环形振荡器控制电压输出至所述环形振荡器。
21、在一种可能的实现方式中，预设级的所述环形振荡器由预设级反相器串联构成，每一级反相器的输出端并联一个变容二极管和一组输出缓冲器。
22、在一种可能的实现方式中，所述输出缓冲器由一组cmos反相器构成，用于对所述环形振荡器每一级的输出进行整形，控制高频信号接近于方波信号。
23、在一种可能的实现方式中，所述斜率产生器包括一个cmos反相器和一个由偏置电压控制的mos管，所述mos管通过改变偏置电压的大小调节mos管内的阻值，对所述高频信号边本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，包括依次连接的亚采样鉴相器、跨导放大器、低通滤波器、预设级的环形振荡器和斜率产生器；所述斜率产生器还与所述亚采样鉴相器连接；
2.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述亚采样鉴相器包括相互连接的一个CMOS开关和一个采样电容；所述CMOS开关的一端和所述跨导放大器连接，所述CMOS开关的另一端和所述斜率产生器连接；
3.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述跨导放大器包括有源负载差分对结构，所述有源负载差分对结构输入的一端与参考电平连接，输入的另一端与所述亚采样鉴相器的输出端连接，所述有源负载差分对结构的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述有源负载差分对结构用于将所述输入电压与参考电压进行对比，确定所述电压差：
5.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述低通滤波器包括第一级的由电阻电容组成的串联结构，
6.根据权利要求5所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，预设级的所述环形振荡器由预设级反相器串联构成，每一级反相器的输出端并联一个变容二极管和一组输出缓冲器。
8.根据权利要求7所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述输出缓冲器由一组CMOS反相器构成，用于对所述环形振荡器每一级的输出进行整形，控制高频信号接近于方波信号。
9.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述斜率产生器包括一个CMOS反相器和一个由偏置电压控制的MOS管，所述MOS管通过改变偏置电压的大小调节MOS管内的阻值，对所述高频信号边沿斜率进行控制。
10.根据权利要求1所述的宽环路带宽的II型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述跨导放大器和所述斜率产生器用于调节所述跨导放大器和/或所述斜率产生器对应的偏置电压进行环路增益的控制，以控制电路工作在预设稳定范围内的最小相位噪声点上。
...【技术特征摘要】
1.一种宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，其特征在于，包括依次连接的亚采样鉴相器、跨导放大器、低通滤波器、预设级的环形振荡器和斜率产生器；所述斜率产生器还与所述亚采样鉴相器连接；
2.根据权利要求1所述的宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述亚采样鉴相器包括相互连接的一个cmos开关和一个采样电容；所述cmos开关的一端和所述跨导放大器连接，所述cmos开关的另一端和所述斜率产生器连接；
3.根据权利要求1所述的宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述跨导放大器包括有源负载差分对结构，所述有源负载差分对结构输入的一端与参考电平连接，输入的另一端与所述亚采样鉴相器的输出端连接，所述有源负载差分对结构的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述有源负载差分对结构用于将所述输入电压与参考电压进行对比，确定所述电压差：
5.根据权利要求1所述的宽环路带宽的ii型亚采样锁相环电路，其特征在于，所述低通滤波器包括第一级的由电阻电容组成的串联结构，和第二级的单独的电容结构，在所述第一级和所述第二级之间设置一个由cmos组成的滤波采样开关，所述滤波采样...
【专利技术属性】
技术研发人员：李博，张心铭，杨尊松，任洪宇，陈天乐，俸超平，孟祥鹤，闫薇薇，张卫东，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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