[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于高速串行接口的環(huán)形壓控振蕩器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410360159.4
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104242927A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鴻;高昂;茆慧慧;楊斌;張瑞智;程軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于高速串行接口的環(huán)形壓控振蕩器。?

背景技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的精度和轉(zhuǎn)換速率的持續(xù)增高，業(yè)界對更高速、傳輸效率更高的數(shù)字接口電路的需求在日益增大。傳統(tǒng)上，片內(nèi)外的高速數(shù)據(jù)傳輸是通過并行傳輸來實現(xiàn)的，但是由于并行傳輸存在隊列間難以同步，誤碼率比較高，傳輸線之間存在串?dāng)_，傳輸損耗比較大，引腳數(shù)量較高等一系列缺點，串行傳輸已經(jīng)逐漸替代并行傳輸成為主流。JESD204串行接口可以提供這種高效率的傳輸，較之CMOS和LVDS接口產(chǎn)品在速度、尺寸和成本上更有優(yōu)勢。而數(shù)據(jù)的高速串行傳輸需要高速、寬頻帶的時鐘信號，在最新版的JESD204B接口標(biāo)準(zhǔn)中，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到10Gbps以上，這對產(chǎn)生時鐘信號的頻率綜合器電路提出了很高的要求。壓控振蕩器作為頻率綜合器的核心模塊，怎樣實現(xiàn)高頻率、寬頻帶是最重要的挑戰(zhàn)之一。?

常用的壓控振蕩器結(jié)構(gòu)有兩種：電感電容振蕩器和環(huán)形振蕩器。電感電容振蕩器噪聲性能較好，但是頻帶范圍較窄，而且在片上集成的螺旋電感不僅在工藝上很難保證有很高的品質(zhì)因數(shù)而且還會占用很大的芯片面積。環(huán)形振蕩器的噪聲性能相對較差，但是頻帶較寬、易于實現(xiàn)、占用面積小。?

由于高速串行數(shù)據(jù)的傳輸需要高速寬頻帶的時鐘信號，因此環(huán)形振蕩器結(jié)?構(gòu)被廣泛應(yīng)用于高速串行接口電路中時鐘信號的產(chǎn)生。但是已經(jīng)發(fā)表的眾多環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)都很難直接滿足JESD204B標(biāo)準(zhǔn)下的高頻率以及寬頻帶范圍。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種應(yīng)用于高速串行接口的環(huán)形壓控振蕩器，具有振蕩頻率高、頻帶范圍寬、功耗低的優(yōu)點。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：包括若干個串聯(lián)的延時單元，其中每一級延遲單元的負(fù)輸出端接下一級延遲單元的正輸入端，每一級延遲單元的正輸出端接下一級延遲單元的負(fù)輸入端；且最后一級延遲單元的負(fù)輸出端接至第一級延遲單元的正輸入端，最后一級延遲單元的正輸出端接至第一級延遲單元的負(fù)輸入端；各級延時單元的壓控端均連接壓控電壓源，各級延時單元的偏置端均連接偏置電壓源；且各級延時單元的輸出端還分別設(shè)置有振蕩信號輸出端。?

所述的延時單元包括第一對PMOS管，第二對PMOS管，第三對PMOS管，第一對NMOS管，第二對NMOS管和尾電流管；?

所述的第一對PMOS管的S極均連接于VDD，G極均連接壓控電壓源，D極分別連接第二對NMOS管的D極；?

所述的第二對PMOS管的S極均連接于VDD，G極均接地，D極分別連接第一對PMOS管的D極；?

所述的第三對PMOS管的S極均連接于VDD，G極分別連接于第一對NMOS管的D極，D極分別連接第一對PMOS管的D極；?

所述的第一對NMOS管的D極分別連接第三對PMOS管的G極，G極均連接至壓控電壓源，S極分別連接至第二對NMOS管的D極；?

所述的第二對NMOS管的G極分別連接正輸入端和負(fù)輸入端，S極均連接至尾電流管的D極，尾電流管的S極接地，G極連接偏置電壓源。?

所述的各級延時單元的振蕩信號輸出端輸出的信號兩兩差分，且輸出信號的頻率相同，相位不同。?

本發(fā)明具有以下的有益效果：相比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明包括多級延時單元，通過若干個延時單元相互連接成環(huán)路來實現(xiàn)起振所需的正反饋。V_C同時改變延遲單元的充電電流以及內(nèi)部交叉耦合對的耦合強度來增大調(diào)諧范圍。V_C為高的時候延時單元的充電電流變小導(dǎo)致環(huán)路振蕩頻率降低，同時，V_C為高導(dǎo)致交叉耦合對的耦合強度升高使得延時單元的電壓轉(zhuǎn)換速度變慢，這兩方面的因素導(dǎo)致壓控振蕩器的振蕩頻率變得更低。反之，當(dāng)V_C為低的時候，延時單元的充電電流變大，而且交叉耦合對的耦合強度降低導(dǎo)致延時單元的電壓轉(zhuǎn)換速度變快，壓控振蕩器的振蕩頻率變高。這樣，一個控制電壓V_C同時控制了延時單元內(nèi)耦合結(jié)構(gòu)的耦合強度以及延時單元的充電電流，這會大大增大壓控振蕩器的振蕩頻率范圍，以達(dá)到壓控振蕩器高速、寬頻帶的目的，同時降低了功耗。?