[發明專利]基于自旋振蕩器的鎖相環電路

有效

• 申請號: 201510964693.0
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN106899292B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 魏紅祥;豐家峰;韓秀峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本發明涉及基于自旋振蕩器的鎖相環電路，包括鑒相器、低通濾波器和自旋振蕩器。所述自旋振蕩器在施加有控制信號時，產生振蕩信號，所述振蕩信號經所述鎖相環電路的輸出端輸出，并且經連接所述鎖相環電路的輸出端與所述鑒相器的反饋回路反饋到所述鑒相器。所述自旋振蕩器可包括自旋注入層和設置在所述自旋注入層上的磁進動層，所述自旋注入層在接收到非自旋極化的電流輸入時產生自旋極化的電流輸出，所述磁進動層由磁性導電材料形成，接收來自所述自旋注入層的自旋極化電流，并且響應于該自旋極化電流，所述磁進動層的磁矩發生進動，從而產生所述振蕩信號。

技術領域

本發明總體上涉及電子電路，更特別地，涉及一種基于自旋振蕩器的鎖相環電路、以及包括該鎖相環電路的電子電路。

背景技術

鎖相環(PLL)是一種常用的電子元器件，廣泛使用于各種電子電路和系統中。圖1示出一種典型的鎖相環100，其包括鑒相器110、低通濾波器120和壓控振蕩器130。

鑒相器110接收輸入信號u_i(t)，其具有頻率ω_i，并且還接收從鎖相環100的輸出端反饋得到的輸出信號u_o(t)，其具有頻率ω_o。鑒相器110檢測這兩個信號之間的相位差，并且將檢測出的相位差信號轉換成電壓信號u_D(t)輸出。應注意，鑒相器110輸出的電壓信號u_D(t)包含有其兩個輸入信號的和頻項(即高頻項)和差頻項(即低頻項)，該電壓信號u_D(t)經低通濾波器120濾波，去除其中的高頻項后，得到用于控制壓控振蕩器130的控制電壓u_C(t)。壓控振蕩器130的振蕩頻率ω_o可隨控制電壓u_C(t)而變化。因此，經“頻率牽引”過程之后，鎖相環100的輸出信號的頻率ω_o與輸入信號的頻率ω_i相等，而且相位差為一穩定值，鎖相環100進入“鎖相”狀態。

這樣的鎖相環100也存在一些缺點。目前使用的壓控振蕩器一般包括LC振蕩型和晶體振蕩型。LC振蕩器中的電感L和電容C都存在小型化困難，不利于集成。即便在當前的大規模集成電路芯片中，為了實現大的電感值和大的電容值，一般都采用外接電感器和電容器，而不能將其直接集成在芯片中。晶體振蕩器同樣存在小型化困難。因此，目前的鎖相環已經不能滿足集成電路發展的需要。另一方面，目前的LC振蕩器和晶體振蕩器的輸出頻率都比較低，不能滿足高頻電路的需要。而且，實現高頻需要大的電感L和電容C，這又加劇了前述小型化困難。此外，現有的壓控振蕩器的頻率調諧范圍都比較窄，因此限制了鎖相環的通用性，需要對特定的電路(或者說，頻率)設計特定的鎖相環。

因此，需要一種新穎的鎖相環，其能夠克服上述以及其他現有技術問題中的一個或多個。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種基于自旋振蕩器的鎖相環電路，其能夠實現以下優點中的一項或多項：集成度高、可小型化、適用頻率范圍寬、能用于高頻電路等。

根據本發明一示范性實施例，一種基于自旋振蕩器的鎖相環電路可包括：鑒相器，其接收輸入信號和來自所述鎖相環電路的輸出端的反饋信號，輸出反應所述輸入信號與所述反饋信號之間的相位差的電壓信號；低通濾波器，其對所述鑒相器輸出的電壓信號進行濾波，濾除其高頻成分，而輸出其低頻成分作為控制信號；自旋振蕩器，其在施加有所述控制信號時，產生振蕩信號，所述振蕩信號經所述鎖相環電路的輸出端輸出，并且經連接所述鎖相環電路的輸出端與所述鑒相器的反饋回路反饋到所述鑒相器，其中，所述自旋振蕩器包括自旋注入層和設置在所述自旋注入層上的磁進動層，所述自旋注入層在接收到非自旋極化的電流輸入時產生自旋極化的電流輸出，所述磁進動層由磁性導電材料形成，接收來自所述自旋注入層的自旋極化電流，并且響應于該自旋極化電流，所述磁進動層的磁矩發生進動，從而產生所述振蕩信號。

在一些實施例中，所述自旋振蕩器還包括設置在所述自旋注入層與所述磁進動層之間的間隔層。