一种环形压控振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种环形压控振荡器，包括：电流偏置电路，偶数个延迟单元和频带控制电路；所述电流偏置电路上具有参考模拟电压输入端；所述频带控制电路上具有模拟电压输入端；所述电流偏置电路，用于为各个所述延迟单元提供偏置电流；各个所述延迟单元依次相连；每一级所述延迟单元的输入端，与上一级延迟单元的输出端相连；每一级所述延迟单元的输出端，与下一级延迟单元的输入端相连；所述频带控制电路与各个所述延迟单元相连，用于通过控制压控振荡器各个延迟单元的偏置电流，使所述环形压控振荡器达到多频带的输出。采用本发明专利技术所公开的环形压控振荡器，能够在保证较宽的调节范围情况下，还具有较小的增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理领域，特别是涉及一种环形压控振荡器。
技术介绍
在设计锁相环电路时，必须考虑到锁相环电路的稳定性，以及锁相环电路输出相位抖动等问题。而在锁相环电路的各个组成元件中，以压控振荡器受到的外界噪声的干扰最为严重。通常，为了获得高频、低噪声的输出频率，一般都采用环形压控振荡器或LC压控振荡器。随着CMOS集成电路工艺水平的提高，环形压控振荡器的性能已逐渐和LC压控振荡器相接近。同时，环形压控振荡器还具有低功耗、输出频率调节范围宽、占用面积小等优点。现有技术中的环形压控振荡器由N个延迟单元连接成环状构成。延迟单元可以是单端，也可以是差分的。对于单端延迟单元，N只能为大于I的奇数；对于差分延迟单元，N为大于I的偶数。它们都是通过外界控制电压来改变延迟单元的负载管的导通阻抗，从而改变延迟单元的延迟时间，进而调节整个环路的振荡频率。环形压控振荡器的输出信号频率随电压的变化率为压控振荡器的增益Kv。现有技术中的的环形压控振荡器的主要缺点是调节范围和噪声性能之间存在制衡关系要获得较宽的输出调节范围，就相应需要环形压控振荡器具有较大的的增益Kv。这样一来，微小的电压变化就会引起很大的输出信号频率变化，导致现有技术中的环形压控振荡器对电源波动、外界噪声的抵抗能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环形压控振荡器，能够使环形压控振荡器在具有较宽的调节范围情况下，还能够具有较小的增益。 为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案一种环形压控振荡器，包括电流偏置电路，偶数个延迟单元和频带控制电路；所述电流偏置电路上具有参考模拟电压输入端；所述频带控制电路上具有电压输入端;所述电流偏置电路，用于为各个所述延迟单元提供偏置电流；各个所述延迟单元依次相连；每一级所述延迟单元的输入端，与上一级延迟单元的输出端相连；每一级所述延迟单元的输出端，与下一级延迟单元的输入端相连；所述频带控制电路与各个所述延迟单元相连，用于通过控制各个延迟单元的偏置电流，使所述环形压控振荡器实现多频带输出。优选的，所述延迟单元为差分延迟单元；所述差分延迟单元的负载管为并联的两对PMOS管；所述差分延迟单元的尾电流源由串联在一起的两个NMOS管，与另一个NMOS管并联构成。优选的，所述电流偏置电路包括偏置电路和半复制电路；所述偏置电路由另一个半复制电路和单端输出的差分运算放大器组成。优选的，所述频带控制电路包 括两个比较器、计数器以及数模转换器；所述比较器的输出信号通过一个或门，经延时单元延时后作为所述计数器的使能控制端。本专利技术所公开的环形压控振荡器，通过频带控制电路对各个延迟单元的偏置尾电流进行控制，使所述环形压控振荡器工作在不同的频率范围，实现不同频带之间的转变，能够使环形压控振荡器在同一频带内具有较小的增益情况下，还能够保证具有很宽的调节范围。简而言之，本专利技术所公开的环形压控振荡器，具有如下优点低抖动噪声，宽调节范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例所公开的环形压控振荡器结构图；图2是本专利技术提出的环形压控振荡器的延迟单元电路图；图3是本专利技术提出的环形振荡器的电流偏置电路原理图；图4是本专利技术提出的环形压控振荡器的频带控制电路原理图；图5是本专利技术提出的环形压控振荡器的频带控制电路的操作原理图；图6为本专利技术所公开的频带控制电路的操作状态图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1，为本专利技术实施例所公开的环形压控振荡器结构图。如图I所示，该环形压控振荡器包括电流偏置电路101，偶数个延迟单元1021...... 102η (η为正偶数)和频带控制电路 103 ；所述电流偏置电路101上具有模拟电压输入端；所述频带控制电路103上具有参考电压输入端；所述电流偏置电路101,用于为各个所述延迟单元1021...... 102η提供偏置电流；各个所述延迟单元102依次级连；每一级所述延迟单元的输入端，与上一级延迟单元的输出端相连；每一级所述延迟单元的输出端，与下一级延迟单元的输入端相连；所述频带控制电路103与各个所述延迟单元102相连，用于通过控制各个差分延迟单元的偏置电流，使所述环形压控振荡器达到多频带输出。需要说明的是，图I中的两个延迟单元之间的虚线表示省略了的延迟单元。因为环形压控振荡器中，可以具有偶数个(例如4个或6个)延迟单元，所以在图I中用虚线表/Jn ο为便于理解，下面对本专利技术的原理进行详细说明对于一个理想的压控振荡器，其输出频率是其输入控制电压的线性函数= o+Kva)V_t。这里为压控振荡器的输出频率，Otl对应于输入控制电压v_t = O时的频率，Κνα)为压控振荡器的增益(单位为rad/(s ·ν))。现有技术中，对于单一频带的压控振荡器，如果要获得宽的调节范围，必须增大输入控制电压的范围或者提高压控振荡器的增益，但通过增大输入控制电压的范围来增大压控振荡器的输出频率这种方式能够调节的频率范围有限。一般来说，要获得宽的调节范围主要是通过提高压控振荡器的增益。由于压控振荡器的控制电压上的噪声引起的压控振荡器的输出噪声正比于其增益的平方，因此，增大压控振荡器的增益会导致其输出噪声特性变差。而本专利技术的原理是，对压控振荡器而言，当流经延迟单元的电流越大时其振荡的 频率也越高，反之，当流经的电流越小，其振荡的频率就越低。通过频带控制电路对各个差分延迟单元的偏置电流进行控制，控制延迟单元的偏置电流的大小来实现压控振荡器的多频带输出。这样在实现宽的调节范围下，同一频带压控振荡器的增益就可以减小。本专利技术所公开的环形压控振荡器，通过频带控制电路对各个差分延迟单元的偏置电流进行控制，使所述环形压控振荡器达到多频带输出，能够使环形压控振荡器在具有较宽的调节范围情况下，还能够具有较小的增益。简而言之，由于压控振荡器的控制电压上的噪声引起的压控振荡器的输出噪声正比与其增益的平方，因此，本专利技术所公开的环形压控振荡器，具有如下优点低抖动噪声，宽调节范围。进一步的，如图I所示，本专利技术实施例中所公开的环形压控振荡器具有模拟电压输入端Vi ;参考电压输入端Vhref、Vlref ;振荡信号输出端Fo+、Fo_。压控振荡器输出信号与预期信号不相同时，输出信号与预期信号之间的频率和相位误差通过锁相环电路就会转变成误差电压。误差电压通过电流偏置电路101输出模拟电压Vc、Vcs。模拟电压Vc控制延迟单元102的负载管的导通程度来改变延迟单元的延迟时间，从而改变输出信号振幅频率，输出模拟电压Vcs控制延迟单元102的尾电流管用作动态调节压控振荡器输出信号的振幅。同时输出模拟电压Vc与参考电压Vhref、Vlref相比较，改变频带控制电路103的输出状态，进而控制延迟单元102尾电流源的偏置电压，从而实现压控振荡器多频带输出。这样，既能够在减小单个频带能压控振荡器的增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形压控振荡器，其特征在于，包括：电流偏置电路，偶数个延迟单元和频带控制电路；所述电流偏置电路上具有参考模拟电压输入端；所述频带控制电路上具有电压输入端；所述电流偏置电路，用于为各个所述延迟单元提供偏置电流；各个所述延迟单元依次相连；每一级所述延迟单元的输入端，与上一级延迟单元的输出端相连；每一级所述延迟单元的输出端，与下一级延迟单元的输入端相连；所述频带控制电路与各个所述延迟单元相连，用于通过控制各个延迟单元的偏置电流，使所述环形压控振荡器实现多频带输出。

【技术特征摘要】
1.一种环形压控振荡器，其特征在于，包括电流偏置电路，偶数个延迟单元和频带控制电路； 所述电流偏置电路上具有参考模拟电压输入端；所述频带控制电路上具有电压输入端; 所述电流偏置电路，用于为各个所述延迟单元提供偏置电流； 各个所述延迟单元依次相连；每一级所述延迟单元的输入端，与上一级延迟单元的输出端相连；每一级所述延迟单元的输出端，与下一级延迟单元的输入端相连； 所述频带控制电路与各个所述延迟单元相连，用于通过控制各个延迟单元的偏置电流，使所述环形压控振荡器实现多频带输出。2.根据权利要求I所述的环形压控振...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕荫学，罗家俊，
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：