[發(fā)明專利]復(fù)合式金屬氧化物半導(dǎo)體電容以及鎖相環(huán)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710096505.2
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101056105A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林小琪
• 申請（專利權(quán)）人: 威盛電子股份有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085;H03L7/093
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 呂曉章;李曉舒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體電容(MOS?capacitor)，特別有關(guān)于使用此種MOS電容的鎖相環(huán)(Phase-Locked?Loop，PLL)。?

背景技術(shù)

在無線射頻的領(lǐng)域中，為了提升發(fā)射器(transceiver)、接收器(receiver)的速度，必須研發(fā)高速的鎖相環(huán)以產(chǎn)生高速的時鐘(clock)。因此，鎖相環(huán)的制作必須采用先進(jìn)的IC工藝。0.15微米以下的工藝通常使用較薄的柵極氧化層(thin-oxide)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的漏電流現(xiàn)象(current?leakage)。以電容的充放電操作為例，電容的漏電流現(xiàn)象會導(dǎo)致電容的充放電時間不對稱。因此目前的鎖相環(huán)多以厚柵極氧化層(thick-oxide)來實現(xiàn)回路濾波器中的電容。由于以薄柵極氧化層制作的組件通常使用較低電壓源，故稱之為低電壓組件(LV?device)，以厚柵極氧化層制作的組件通常使用較高電壓源，故稱之為高電壓組件(HV?device)。?

圖1為目前常用的鎖相環(huán)100示意圖。為了讓鎖相環(huán)能工作在高頻，壓控振蕩器104采用一低電壓組件，以產(chǎn)生高頻時鐘。由于壓控震蕩器104為一低電壓組件，其漏電流現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，因此回路濾波器102采用一高電壓組件，以克服漏電流現(xiàn)象。如此一來，鎖相環(huán)100至少使用兩種電壓源，一種為高電壓源(電壓值為V_DDH)，一種為低電壓源(電壓值為V_DDL)，分別供該高電壓組件與該低電壓組件使用。MOS電容的柵極必須操作在特定區(qū)間內(nèi)才會具有定電容值。HV?NMOS電容的柵極操作區(qū)間大于V_{thn_HV}。當(dāng)PMOS電容的基極電壓為V_DD時，HV?PMOS電容的柵極操作區(qū)間小于(V_DD-|V_thp-HV|)。若將MOS電容應(yīng)用在回路濾波器102中，MOS電容的操作區(qū)間亦會被壓控振蕩器104所使用的低電壓源V_DDL所限制。以V_DDL＝1.2V、V_DDH＝2.5V、HV?NMOS晶體管與HV?PMOS晶體管的臨界電壓值為V_{thn_HV}＝|V_{thp_HV}|＝0.8V舉例說明之。若回路濾波器102使用的是HV?NMOS電容，則HV?NMOS電容的操作區(qū)間會受V_DDL限制，被限制在相當(dāng)狹窄的區(qū)域，0.8V(V_{thn_HV})至1.2V(V_DDL)。若回路濾波器102使用的是HV?PMOS電容，由于(V_DDH-|V_{thp_HV}|)＞V_DDL，HV?PMOS電容的操作區(qū)間的上限會受V_DDL限制，HV?PMOS電容的操作區(qū)間為0V至1.2V(V_DDL)。相對于HV?NMOS電容，HV?PMOS電容已擁有足夠的操作區(qū)間，但是使用HV?PMOS電容實現(xiàn)回路濾波器102的鎖相環(huán)100仍會面臨其它問題。由于回路濾波器102與壓控振蕩器104使用不同的電壓源，回路濾波器102提供給壓控振蕩器104的電壓控制信號會隨著回路振蕩器102的高電壓源擾動，造成使用低電壓源的壓控振蕩器104的擾動效應(yīng)(jitter?performance)惡化。

因此，如何在鎖相環(huán)100中使用單一低電壓源并同時解決電容的漏電流現(xiàn)象，以及擴(kuò)展MOS電容的操作區(qū)間同時改善擾動效應(yīng)，為目前鎖相環(huán)裝置所急需達(dá)成的目標(biāo)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新型的MOS電容，稱為復(fù)合式MOS電容。本發(fā)明并且利用該復(fù)合式MOS電容制造一種鎖相環(huán)裝置，可以產(chǎn)生高頻時鐘、降低回路濾波器的漏電流效應(yīng)、擴(kuò)展壓控振蕩器的控制信號的操作范圍、并且改善擾動效應(yīng)。?

本發(fā)明提出的鎖相環(huán)中包括一相位頻率檢測器、一電荷泵、一回路濾波器以及一壓控振蕩器。該相位頻率檢測器量測一參考信號以及一反饋信號的相位差與頻率差。該電荷泵包括一充電電路以及一放電電路，并且根據(jù)該參考信號與該反饋信號的相位差與頻率差切換該充電電路與該放電電路。該回路濾波器具有至少一個復(fù)合式MOS電容。該電荷泵會對該復(fù)合式MOS電容充放電以調(diào)整該回路濾波器的輸出端的電壓。該壓控振蕩器輸出一振蕩信號，并且根據(jù)該回路濾波器的輸出端的電壓調(diào)整該振蕩信號的頻率。?