專利名稱：具有工藝誤差補償?shù)臄?shù)模混合信號環(huán)路壓控振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通信與信息處理系統(tǒng)的鎖相環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有工藝誤差補償?shù)臄?shù)?；旌闲盘柇h(huán)路壓控振蕩器。
背景技術(shù)：
壓控振蕩器(VCO)是鎖相環(huán)路的最重要組成部件，為了獲得高頻、高精度的輸出信號頻率，一般都采用LC壓控振蕩器或環(huán)路壓控振蕩器的形式。環(huán)路壓控振蕩器由于其低功耗、寬輸出頻率范圍、占用芯片面積小等優(yōu)點在通信和數(shù)字電路中得到了廣泛應(yīng)用。
環(huán)路壓控振蕩器由連接成環(huán)狀的N個延遲單元構(gòu)成，延遲單元可以是單端的，也可以是差分的。對于單端的延遲單元來說，N只能是單數(shù)；對于差分延遲單元來說，N可以是單數(shù)，也可以是偶數(shù)。其個數(shù)N的多少視所需產(chǎn)生的頻率高低而定。延遲單元的結(jié)構(gòu)實際上就是反相放大器，它的負(fù)載管由外界電壓Vc控制，改變控制電壓Vc，就改變了負(fù)載管的導(dǎo)通程度，從而改變了反相器的反相延遲時間，使得整個環(huán)路的振蕩頻率發(fā)生改變，這就是環(huán)路壓控振蕩器輸出信號頻率隨電壓變化的原理，輸出信號頻率隨電壓的變化率稱為壓控振蕩器的增益，用Kv表示。
在VCO芯片的生產(chǎn)制造過程中，由于集成電路生產(chǎn)工藝的誤差，VCO輸出信號的振蕩頻率可能和預(yù)期的振蕩頻率相差甚遠(yuǎn)。根據(jù)我們對某0.35umCMOS工藝corner分析的計算機(jī)模擬，在900MHz頻段，其ff模型和ss模型偏離tt模型+/-200MHz，在2.4GHz頻段，其ff模型和ss模型偏離tt1模型+/-500MHz。因此，這么大的頻率誤差，可能使得實際生產(chǎn)出來的VCO芯片的輸出信號頻率范圍不符合我們的要求，尤其是在應(yīng)用頻率較寬、環(huán)境溫度變化較大引起較大的頻率漂移情況下。
對于具有數(shù)字粗調(diào)或者數(shù)字預(yù)置的VCO來說，這個問題可能變得更嚴(yán)重，因為這種VCO還要求數(shù)字控制字與輸出信號頻率有一一對應(yīng)的高度線性關(guān)系，而工藝誤差對這種VCO的輸出頻率范圍、頻率線性度都有較大影響，因此我們需要有工藝誤差補償?shù)拇胧﹣砜朔陨先秉c。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺點，我們提出一種具有工藝誤差補償?shù)臄?shù)?；旌闲盘柨丨h(huán)路VCO。
一種環(huán)路壓控振蕩器，由連接成環(huán)狀的多個延遲單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穬刹糠謽?gòu)成，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返妮敵鲞B接于延遲單元，延遲單元的負(fù)載晶體管上并聯(lián)有用作生產(chǎn)工藝誤差補償?shù)呢?fù)載管，可以“數(shù)字”地或“模擬”地調(diào)節(jié)補償管的導(dǎo)通程度來調(diào)節(jié)輸出信號頻率，以補償工藝誤差導(dǎo)致的輸出信號頻率誤差，我們稱之為方案一。
一種環(huán)路壓控振蕩器，也可以由連接成環(huán)狀的多個延遲單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穬刹糠謽?gòu)成，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返妮敵鲞B接于延遲單元，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返暮懔髟粗胁⒙?lián)有用作生產(chǎn)工藝誤差補償?shù)暮懔髟?，可以“?shù)字”地或“模擬”地調(diào)節(jié)補償恒流源的電流大小來調(diào)節(jié)輸出信號頻率，以補償工藝誤差導(dǎo)致的輸出信號頻率誤差，我們稱之為方案二。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)膲嚎卣袷幤鞣娇驁D；圖2為本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)膲嚎卣袷幤鹘Y(jié)構(gòu)框圖(方案一)；圖3為方案一的具有兩個工藝誤差補償端的差分延遲單元電路圖；圖4為方案一的具有一個工藝誤差補償端的差分延遲單元電路圖；圖5為方案一的數(shù)模混合信號控制電路圖；圖6為本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)膲嚎卣袷幤鹘Y(jié)構(gòu)框圖(方案二)；圖7為方案二的具有兩個工藝誤差補償端的數(shù)模混合信號控制電路圖；圖8為方案二的具有一個工藝誤差補償端的數(shù)模混合信號控制電路圖；圖9為數(shù)字恒流源補償網(wǎng)絡(luò)電路原理圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)臄?shù)?；旌闲盘柇h(huán)路壓控振蕩器方框圖。它對外有模擬信號輸入端Ca；數(shù)字信號輸入端C0’、C0、C1、C2、…Cn；工藝誤差補償控制端P1、…Pm，原則上m可以是大于等于1的任意整數(shù)，但實際應(yīng)用中，一般取m＝1或m＝2，即只有一個或者兩個工藝誤差補償控制端；反相的兩個信號頻率輸出端Fout、Fout。數(shù)字預(yù)置或數(shù)字粗調(diào)的原理是輸入一組數(shù)字信號Cn…C2 C1 C0C0’，通過內(nèi)部的控制電路，使壓控振蕩器立即輸出與預(yù)期信號頻率非常接近的信號頻率。但由于生產(chǎn)工藝誤差，VCO的輸出信號頻率可能出現(xiàn)較大偏差，這時通過工藝誤差補償控制端P1、…Pm端外加電壓，控制內(nèi)部電路進(jìn)行補償，使得實際的VCO輸出信號頻率與預(yù)期的VCO輸出信號頻率一致，這是本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)沫h(huán)路壓控振蕩器的主要優(yōu)點。更精確的頻率鎖定則由鎖相環(huán)路通過Ca端來鎖定。
圖2是本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)膲嚎卣袷幤鹘Y(jié)構(gòu)框圖(方案一)，它由連接成環(huán)狀的N個帶工藝誤差補償?shù)难舆t單元和數(shù)模混合信號控制電路兩部分構(gòu)成。數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐酚?1)模擬信號輸入端Ca，它在鎖相環(huán)中接環(huán)路濾波器輸出；(2)數(shù)字信號輸入端C0’、C0、C1、C2、……Cn，其個數(shù)n由數(shù)字信號所需要調(diào)節(jié)的頻率范圍和精度確定；(3)模擬信號輸出端Vc，Vc端直接連接并控制每一個延遲單元。延遲單元有(1)模擬信號輸入端Vc，它也就是數(shù)模混合信號控制電路的輸出端Vc；(2)工藝誤差補償控制端P1、…Pm，m＝1或m＝2，即只有一個工藝誤差補償控制端P或者兩個工藝誤差補償控制端P1、P2；(3)反相的兩個信號頻率輸出端Fout、Fout。在方案一中，數(shù)字輸入信號和模擬輸入信號共同作用，產(chǎn)生模擬電壓Vc，Vc控制每一個延遲單元的導(dǎo)通程度來改變延遲時間，從而改變輸出信號頻率。當(dāng)生產(chǎn)工藝誤差導(dǎo)致VCO輸出信號頻率出現(xiàn)誤差時，通過工藝誤差補償控制端P1、…Pm端外加電壓，控制延遲單元電路進(jìn)行頻率補償，使得實際的VCO輸出信號頻率與預(yù)期的VCO輸出信號頻率一致。
圖3是以具有兩個工藝誤差補償控制端的延遲單元為實施例，我們提出的方案一的一種差分延遲單元電路圖，它由2個輸入管MN1、MN2，8個并聯(lián)的負(fù)載管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8，2個差分輸入端A和B，1個電壓控制端Vc，2個工藝誤差補償端P1、P2構(gòu)成。差分輸入端A和B連接于輸入管MN1、MN2柵極，電壓控制端Vc分別連接于MP3、MP4柵極，工藝誤差補償端P1、P2分別連接于MP5、MP6、MP7、MP8柵極。其中，負(fù)載管MP1、MP2起正反饋加速導(dǎo)通的作用；負(fù)載管MP3、PM4受數(shù)模混合信號共同產(chǎn)生的模擬信號電壓Vc的控制，作壓控調(diào)節(jié)輸出信號頻率用；負(fù)載管MP5、MP6和MP7、MP8分別受工藝誤差補償端P1和P2的控制，作輸出信號頻率的工藝誤差補償用。工藝誤差補償端P1、P2的使用方式及相應(yīng)的工作原理如下1.數(shù)字控制方式。P1、P2端均由數(shù)字信號控制。讓P1端接“1”電位，P2端接“0”電位，這樣MP5、MP6是截止的，MP7、MP8是導(dǎo)通的。如果生產(chǎn)出來的VCO芯片輸出信號頻率偏低，則讓P1接“0”電位，則MP5、MP6導(dǎo)通，這樣就加快了延遲單元導(dǎo)通速度，使輸出信號頻率升高；如果生產(chǎn)出來的VCO芯片輸出信號頻率偏高，則讓P2接“1”電位，則MP7、MP8截止，這樣就延長了延遲單元導(dǎo)通時間，使頻率降低。這樣就補償了生產(chǎn)工藝所造成的輸出信號頻率誤差，但這種數(shù)字控制方式只進(jìn)行一段頻率范圍的補償，而不作精確補償。
2.模擬控制方式。P1、P2端均由模擬可調(diào)電壓控制。通過調(diào)節(jié)P1、P2端上的電壓大小，模擬地調(diào)節(jié)MP5、MP6和MP7、MP8的導(dǎo)通程度，從而調(diào)節(jié)延遲單元的導(dǎo)通時間，這樣就可以補償任意多的輸出信號頻率。
3.數(shù)?；旌峡刂品绞?。P1端接數(shù)字“0”或“1”，控制MP5、MP6是導(dǎo)通還是截止，用作一段頻率范圍的補償；P2端接模擬可調(diào)電壓，模擬地調(diào)節(jié)MP7、MP8的導(dǎo)通程度，可以補償任意多的信號頻率。
圖4是以具有一個工藝誤差補償控制端的延遲單元為實施例，我們提出的方案一的另一種差分延遲單元電路圖。它由2個輸入管MN1、MN2，6個并聯(lián)的負(fù)載管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6，2個差分輸入端A和B，1個電壓控制端Vc，1個工藝誤差補償端P構(gòu)成。差分輸入端A和B連接于輸入管MN1、MN2柵極，電壓控制端Vc分別連接于MP3、MP4柵極，工藝誤差補償端P連接于MP5、MP6柵極。其中，負(fù)載管MP1、MP2起正反饋加速導(dǎo)通的作用；負(fù)載管MP3、PM4受數(shù)?；旌闲盘柟餐a(chǎn)生的模擬信號電壓Vc的控制，作壓控調(diào)節(jié)輸出信號頻率用；負(fù)載管MP5、MP6受工藝誤差補償端P的控制，作輸出信號頻率的工藝誤差補償用。工藝誤差補償端P的使用方式及相應(yīng)的工作原理如下1.數(shù)字控制方式。P端由數(shù)字信號控制。讓P端接數(shù)字“0”或“1”，控制MP5、MP6是導(dǎo)通還是截止，用作一段頻率范圍的補償。
2.模擬控制方式。P端由模擬可調(diào)電壓控制。通過調(diào)節(jié)P端上的電壓大小可以模擬地調(diào)節(jié)MP5、MP6的導(dǎo)通程度，從而調(diào)節(jié)延遲單元的導(dǎo)通時間，這樣就可以補償任意多的輸出信號頻率。
圖5是方案一的數(shù)模混合信號控制電路圖，它由一組恒流源、一個負(fù)載晶體管和恒流源的電流補償網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成。負(fù)載晶體管MN0的柵極和漏極是接在一起的，構(gòu)成一個有源負(fù)載。晶體管MP1和MP2構(gòu)成一個固定的恒流源；MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9、MP10、MP11、MP12、MP13、MP14、MP15、MP16、MP17、MP18、MP19、MP20構(gòu)成一組由外部數(shù)字信號控制的恒流源，其中偶數(shù)編號的PMOS晶體管作開關(guān)管，分別由數(shù)字輸入信號C0’、C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7控制，奇數(shù)編號的PMOS晶體管作恒流管，恒流源電流大小由相應(yīng)的恒流管尺寸決定；晶體管MP21和MP22構(gòu)成一個由外部模擬輸入信號Ca控制的恒流源，其電流大小由Ca端所接的模擬電壓控制。偏置電壓可以由任何常見偏置電路得到，只要能保證它們所控制的晶體管飽和導(dǎo)通即可。數(shù)字輸入信號和模擬輸入信號分別控制相應(yīng)的恒流源，使各恒流源的電流流過負(fù)載晶體管，產(chǎn)生模擬電壓Vc，Vc控制每一個延遲單元的導(dǎo)通程度來改變延遲時間，從而改變輸出信號頻率。為了保證高精度和高線性度，還附帶有數(shù)字信號控制的恒流源和模擬信號控制的恒流源構(gòu)成的電流補償網(wǎng)絡(luò)。
圖6是本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)膲嚎卣袷幤鹘Y(jié)構(gòu)框圖(方案二)，它由連接成環(huán)狀的N個延遲單元和帶工藝誤差補償?shù)臄?shù)模混合信號控制電路兩部分構(gòu)成。數(shù)模混合信號控制電路有(1)模擬信號輸入端Ca，在鎖相環(huán)路中它接環(huán)路濾波器輸出；(2)數(shù)字信號輸入端C0’、C0、C1、C2、…Cn，其個數(shù)n由數(shù)字信號所需要調(diào)節(jié)的頻率范圍和精度確定；(3)工藝誤差補償控制端P1、…Pm，其個數(shù)m＝1或m＝2，即只有一個工藝誤差補償控制端P或者兩個工藝誤差補償控制端P1、P2；模擬信號輸出端Vc，Vc端直接連接并控制每一個延遲單元。延遲單元可以是任何普通的延遲單元，它有模擬信號輸入端Vc以及反相的兩個信號頻率輸出端Fout、Fout。在方案二中，數(shù)字輸入信號和模擬輸入信號共同作用，產(chǎn)生模擬電壓Vc，Vc控制每一個延遲單元的導(dǎo)通程度來改變延遲時間，從而改變輸出信號頻率。當(dāng)生產(chǎn)工藝誤差導(dǎo)致VCO輸出信號頻率出現(xiàn)誤差時，通過工藝誤差補償控制端P1、…Pm端外加電壓，控制數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐愤M(jìn)行頻率補償，使得實際的VCO輸出信號頻率與預(yù)期的VCO輸出信號頻率一致。
圖7是以具有兩個工藝誤差補償控制端的數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐窞閷嵤├覀兲岢龅姆桨付囊环N數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穲D。這種數(shù)模混合信號控制電路的電路結(jié)構(gòu)與工作原理與圖5相同，在這里增加了由工藝誤差補償控制端P1、P2分別控制的兩個恒流源MP41、MP42和MP43、MP44。晶體管MP41、MP42和MP43、MP44構(gòu)成兩個由工藝誤差補償端P1、P2控制的恒流源，其中MP41、MP43的柵極接偏置電壓作恒流管，MP42、MP44的柵極接工藝誤差補償端P1、P2作開關(guān)管，偏置電壓可以由任何常見偏置電路得到，只要能保證它們所控制的晶體管飽和導(dǎo)通即可。
工藝誤差補償端P1、P2的使用方式及相應(yīng)的工作原理如下1.數(shù)字控制方式。P1、P2端均由數(shù)字信號控制。讓P1端接“1”電位，P2端接“0”電位，這樣MP41、MP42是截止的，MP43、MP44是導(dǎo)通的。如果生產(chǎn)出來的VCO芯片輸出信號頻率偏高，則讓P1接“0”電位，則MP41、MP42導(dǎo)通，這樣就升高了延遲單元的控制電壓Vc，使輸出信號頻率降低；如果生產(chǎn)出來的VCO芯片輸出信號頻率偏低，則讓P2接“1”電位，則MP7、MP8截止，這樣就降低了延遲單元的控制電壓Vc，使輸出信號頻率升高。通過這樣的方式就補償了生產(chǎn)工藝所造成的輸出信號頻率誤差，但這種數(shù)字控制方式只進(jìn)行一段頻率范圍的補償，而不作精確補償。
2.模擬控制方式。P1、P2端均由模擬可調(diào)電壓控制。通過調(diào)節(jié)P1、P2端上的電壓大小，可以模擬地調(diào)節(jié)MP42、MP44的導(dǎo)通程度，從而模擬地調(diào)節(jié)延遲單元的控制電壓Vc，這樣就可以補償任意多的輸出信號頻率。
3.數(shù)?；旌峡刂品绞?。P1端接數(shù)字“0”或“1”，控制MP42是導(dǎo)通還是截止，用作一段頻率范圍的補償；P2端接模擬可調(diào)電壓，模擬地調(diào)節(jié)MP44的導(dǎo)通程度，從而模擬地調(diào)節(jié)延遲單元的控制電壓Vc，這樣就可以補償任意多的輸出信號頻率。
圖8是以具有一個工藝誤差補償控制端的數(shù)?；旌峡刂齐娐窞閷嵤├?，我們提出的方案二的另一種數(shù)模混合信號控制電路圖。這種數(shù)模混合信號控制電路的電路結(jié)構(gòu)與圖5相同，在這里增加了由工藝誤差補償控制端P控制的恒流源MP41、MP42。晶體管MP41、MP42構(gòu)成兩個由工藝誤差補償端P控制的恒流源，其中MP41的柵極接偏置電壓作恒流管，MP42的柵極接工藝誤差補償端P作開關(guān)管，偏置電壓可以由任何常見偏置電路得到，只要能保證它們所控制的晶體管飽和導(dǎo)通即可。
圖9即為數(shù)字恒流源的電流補償網(wǎng)絡(luò)。補償?shù)脑砘谝韵碌碾娐诽卣?1)由于流過有源負(fù)載MN0的電流I與電壓Vc呈平方關(guān)系，在一個小的電流變化范圍內(nèi)電流I與電壓Vc近似為線性關(guān)系；(2)VCO輸出信號頻率與輸入電壓Vc的關(guān)系在中心頻率附近的較大的Vc范圍內(nèi)可以近似為線性關(guān)系。考慮到以上的電路特征，只有當(dāng)數(shù)字信號輸入端C0’、C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7的信號改變導(dǎo)致MN0的電流I發(fā)生較大的變化時，我們才對電路進(jìn)行補償。
原則上，數(shù)字信號輸入端C0’、C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7所控制的恒流源從低位到高位逐次打開時，每一個高位數(shù)字信號所控制的恒流源打開時都要對相應(yīng)的所有低位數(shù)字信號控制的恒流源進(jìn)行電流補償，例如，C7控制的恒流源打開時要對C6、C5、C4、C3、C2、C1、C0、C0’所控制的恒流源進(jìn)行電流補償，而C6控制的恒流源打開時要對C5、C4、C3、C2、C1、C0、C0’所控制的恒流源進(jìn)行補償，同樣對C5、C4、C3、C2、C1控制的恒流源打開時也要對相應(yīng)的低位數(shù)字信號控制的恒流源進(jìn)行補償。同樣，當(dāng)兩個高位數(shù)字信號所控制的恒流源同時打開時，也要對相應(yīng)的低位數(shù)字信號所控制的恒流源進(jìn)行補償；進(jìn)一步，當(dāng)三、四、五、六、七個高位數(shù)字信號所控制的恒流源同時打開時，仍然要對相應(yīng)的低位數(shù)字信號所控制的恒流源進(jìn)行補償。這樣做，雖然可以達(dá)到極高的精度，然而電路結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜而幾乎不可能。
因此，我們需要在電流補償網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度與精度之間作一個折衷。由于我們的預(yù)置頻率精度要求在1MHz范圍內(nèi)，并且在某一個Vc點附近的小范圍內(nèi)電流I與電壓Vc近似為線性關(guān)系，我們是這樣補償?shù)漠?dāng)高位數(shù)字信號C5、C6、C7所控制的恒流源打開時，就要對相應(yīng)的低位數(shù)字信號所控制的恒流源進(jìn)行補償；C0’、C0所控制的恒流源由于電流小、所引起的頻率變化在1MHz以內(nèi)，所以無論何種情況都不用補償。
圖9中，晶體管MP31、MP32、MP33、MP34、MP35構(gòu)成了C5所控制的恒流源打開時，對C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的電流補償。我們首先說明C5打開時對C4的補償當(dāng)C5加邏輯信號‘0’時，MP31導(dǎo)通，此時若C4加邏輯信號‘0’，恒流源支路MP13、MP14的電流為I4(見圖3)，同時補償恒流源的晶體管MP32也導(dǎo)通，則有一電流ΔI45從MP32、MP31流下，ΔI45就構(gòu)成了在C5打開時I4的補償量，使得I4+ΔI45產(chǎn)生20MHz的頻率增量，與只有C4單獨加邏輯信號‘0’由I4產(chǎn)生的頻率增量20MHz相同。同理我們可以說明C5所控制的恒流源打開時，對C3、C2、C1所控制的恒流源的補償方法。以上晶體管中，MP31作開關(guān)管，寬長比較大，而補償恒流源的晶體管MP32、MP33、MP34、MP3的寬長比之比等于8∶4∶2∶1。
圖9中，晶體管MP36、MP37、MP38、MP39、MP40M、P41構(gòu)成了C6所控制的恒流源打開時，對C5、C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的電流補償，補償?shù)脑硗啊?br> 圖9中，晶體管MP47、MP38…MP53構(gòu)成了C7所控制的恒流源打開時，對C6、C5、C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的電流補償，補償?shù)脑硗啊?br> 圖9中，晶體管MN1、MP42、MP43、MP44、MP45、MP46構(gòu)成了C5和C6所控制的恒流源同時打開時，對C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的補償。盡管C5和C6單獨打開已經(jīng)分別對C4、C3、C2、C1有了電流補償，但它們同時打開時，還需要一個新的電流補償量，為了更精確地預(yù)置頻率，這一部分也是必須的。從圖中看到，若C6、C5加邏輯信號‘0’，MN1和MP42導(dǎo)通，此時若C4也加邏輯信號‘0’，則MP43導(dǎo)通，有電流從MP43、MP42和MN1流下，此電流即為C6、C5同時打開時對C4的新增的補償量。同理，我們可以說明C5和C6所控制的恒流源同時打開時，對C3、C2、C1所控制的恒流源的補償。其中MN1和MP42作開關(guān)用，其寬長比較大，而恒流管MP43、MP44、MP45、MP46的寬長比之比等于8∶4∶2∶1。
圖9中，晶體管MP54、MP55、MP56、MP57、MP63、MN2構(gòu)成了C7和C5所控制的恒流源同時打開時，對C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的補償；晶體管MP54、MP55、MP56、MP57、MP58、MP64、MN2構(gòu)成了C7和C6所控制的恒流源同時打開時，對C5、C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的補償。在這里，C7、C5同時打開和C7、C6同時打開對C4、C3、C2、C1的補償都用到了晶體管MP54、MP55、MP56、MP57，這要求數(shù)字信號輸入端C5、C6控制的晶體管MP63、MP64的寬長比取較小值，使它們不僅具有開關(guān)作用，而且具有限流作用，而且取MP63、MP64的寬長比之比為1∶2，就做到了兩者補償?shù)碾娏鞑幌嗤?。圖中還有一條電流支路電流從MP58、MP63、MN2流下，這一部分電流和MP49、MP47支路的電流合并作為當(dāng)C7和C5打開時的補償。
圖9中，晶體管MN3、MN4、MP59、MP60、MP61、MP62、MP65構(gòu)成了C7、C6、C5所控制的恒流源同時打開時，對C4、C3、C2、C1所控制的恒流源的補償。補償?shù)脑砣匀缓颓懊嫦嗤?br> 工藝誤差補償端P的使用方式及相應(yīng)的工作原理如下1.數(shù)字控制方式。P端由數(shù)字信號控制。讓P端接數(shù)字“0”或“1”，控制MP41、MP42是導(dǎo)通還是截止，用作一段頻率范圍的補償。
2.模擬控制方式。P端由模擬可調(diào)電壓控制。通過調(diào)節(jié)P端上的電壓大小，可以模擬地調(diào)節(jié)MP42的導(dǎo)通程度，從而模擬地調(diào)節(jié)延遲單元的控制電壓Vc，這樣就可以補償任意多的輸出信號頻率。
本發(fā)明的壓控振蕩器的優(yōu)點是它可以精確補償生產(chǎn)工藝誤差導(dǎo)致的輸出信號頻率誤差，特別適合于數(shù)字預(yù)置或數(shù)字粗調(diào)的鎖相環(huán)應(yīng)用中，便于數(shù)字準(zhǔn)確預(yù)置，以加快鎖定速度。它可以廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代通信、數(shù)字電路以及其它電子信息處理系統(tǒng)中。
本發(fā)明提出的具有工藝誤差補償?shù)沫h(huán)路壓控振蕩器非常適合于電壓預(yù)置或電壓粗調(diào)的鎖相環(huán)中，其工藝誤差補償?shù)姆椒ㄒ嗫梢詰?yīng)用到LC壓控振蕩器中。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，由連接成環(huán)狀的多個延遲單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穬刹糠謽?gòu)成，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返妮敵鲞B接于延遲單元，延遲單元的負(fù)載晶體管上并聯(lián)有用作生產(chǎn)工藝誤差補償?shù)呢?fù)載管， 可以“數(shù)字”地或“模擬”地調(diào)節(jié)補償管的導(dǎo)通程度來調(diào)節(jié)輸出信號頻率，以補償工藝誤差導(dǎo)致的輸出信號頻率誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，延遲單元是具有兩個工藝誤差補償控制端的延遲單元的一種差分延遲單元電路，由2個輸入管MN1、MN2，8個并聯(lián)的負(fù)載管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8，2個差分輸入端A和B，1個電壓控制端Vc，2個工藝誤差補償端P1、P2構(gòu)成，差分輸入端A和B連接于輸入管MN1、MN2柵極，電壓控制端Vc分別連接于MP3、MP4柵極，工藝誤差補償端P1、P2分別連接于MP5、MP6、MP7、MP8柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，延遲單元是具有一個工藝誤差補償控制端的延遲單元的一種差分延遲單元電路，由2個輸入管MN1、MN2，6個并聯(lián)的負(fù)載管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6，2個差分輸入端A和B，1個電壓控制端Vc，1個工藝誤差補償端P構(gòu)成，差分輸入端A和B連接于輸入管MN1、MN2柵極，電壓控制端Vc分別連接于MP3、MP4柵極，工藝誤差補償端P連接于MP5、MP6柵極。
4.一種環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，由連接成環(huán)狀的多個延遲單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穬刹糠謽?gòu)成，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返妮敵鲞B接于延遲單元，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐返暮懔髟粗胁⒙?lián)有用作生產(chǎn)工藝誤差補償?shù)暮懔髟?，可以“?shù)字”地或“模擬”地調(diào)節(jié)補償恒流源的電流大小來調(diào)節(jié)輸出信號頻率，以補償工藝誤差導(dǎo)致的輸出信號頻率誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐?，由一組恒流源、一個負(fù)載晶體管和恒流源的電流補償網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成，負(fù)載晶體管MN0的柵極和漏極是接在一起的，構(gòu)成一個有源負(fù)載，晶體管MP1和MP2構(gòu)成一個固定的恒流源；MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9、MP10、MP11、MP12、MP13、MP14、MP15、MP16、MP17、MP18、MP19、MP20構(gòu)成一組由外部數(shù)字信號控制的恒流源，其中偶數(shù)編號的PMOS晶體管作開關(guān)管，分別由數(shù)字輸入信號C0’、C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7控制，奇數(shù)編號的PMOS晶體管作恒流管，恒流源電流大小由相應(yīng)的恒流管尺寸決定；晶體管MP21和MP22構(gòu)成一個由外部模擬輸入信號Ca控制的恒流源，其電流大小由Ca端所接的模擬電壓控制，晶體管MP41、MP42和MP43、MP44構(gòu)成兩個由工藝誤差補償端P1、P2控制的恒流源，其中MP41、MP43的柵極接偏置電壓作恒流管，MP42、MP44的柵極接工藝誤差補償端P1、P2作開關(guān)管，偏置電壓可以由任何常見偏置電路得到，只要能保證它們所控制的晶體管飽和導(dǎo)通即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的環(huán)路壓控振蕩器，其特征在于，數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐酚梢唤M恒流源、一個負(fù)載晶體管和恒流源的電流補償網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成，負(fù)載晶體管MN0的柵極和漏極是接在一起的，構(gòu)成一個有源負(fù)載，晶體管MP1和MP2構(gòu)成一個固定的恒流源；MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9、MP10、MP11、MP12、MP13、MP14、MP15、MP16、MP17、MP18、MP19、MP20構(gòu)成一組由外部數(shù)字信號控制的恒流源，其中偶數(shù)編號的PMOS晶體管作開關(guān)管，分別由數(shù)字輸入信號C0’、C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7控制，奇數(shù)編號的PMOS晶體管作恒流管，恒流源電流大小由相應(yīng)的恒流管尺寸決定；晶體管MP21和MP22構(gòu)成一個由外部模擬輸入信號Ca控制的恒流源，其電流大小由Ca端所接的模擬電壓控制，晶體管MP41、MP42構(gòu)成兩個由工藝誤差補償端P控制的恒流源，其中MP41的柵極接偏置電壓作恒流管，MP42的柵極接工藝誤差補償端P作開關(guān)管，偏置電壓可以由任何常見偏置電路得到，只要能保證它們所控制的晶體管飽和導(dǎo)通即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有工藝誤差補償?shù)臄?shù)模混合信號環(huán)路壓控振蕩器，由連接成環(huán)狀的多個帶工藝誤差補償?shù)难舆t單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐穬刹糠謽?gòu)成，或者是由連接成環(huán)狀的多個普通延遲單元和帶工藝誤差補償?shù)臄?shù)模混合信號控制電路兩部分構(gòu)成。在由連接成環(huán)狀的若干個帶工藝誤差補償?shù)难舆t單元和數(shù)?；旌闲盘柨刂齐娐窐?gòu)成的壓控振蕩器中，其延遲單元是在普通的差分反相器的基礎(chǔ)上，在其負(fù)載管上并聯(lián)一個或多個MOS管，用于工藝誤差補償。在由連接成環(huán)狀的多個普通延遲單元和帶工藝誤差補償?shù)臄?shù)?；旌闲盘柨刂齐娐窐?gòu)成的壓控振蕩器中，其延遲單元是普通的差分反相器，而數(shù)模混合控制電路具有一個或多個由工藝誤差補償端控制的恒流源構(gòu)成。
文檔編號H03L7/099GK1815877SQ20051001129
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者鄺小飛, 吳南健 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所