[發明專利]一種帶工藝和溫度補償的壓控振蕩器偏置電路

在審

• 申請號: 201710547869.1
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107332558A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 段志奎;于昕梅;王興波;譚海曙;朱珍;陳建文;樊耘;王東
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H03L7/081
• 分類號: H03L7/081;H03L7/099;H03L1/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 王國標

技術領域

本發明涉及集成電路領域，更具體地說涉及一種基于MOS管組成的壓控振蕩器偏置電路。

背景技術

壓控振蕩器(VCO)是鎖相環電路一個重要的組成部分，所述壓控振蕩器主要用于根據輸入的控制電壓控制輸出信號的頻率，所述壓控振蕩器種類較多，其中基于MOS管組成的壓控振蕩器應用最為廣泛。壓控振蕩器中輸出信號的頻率與控制電壓的比值稱為壓控振蕩器的增益K_V，如果增益K_V變化過大容易影響鎖相環電路的穩定性。

實際應用中壓控振蕩器所述增益K_V波動變化的原因在于受MOS管工藝以及溫度的影響，MOS管工藝上的差異以及溫度對其造成的影響表現在MOS管閾值電壓V_th的差異，根據MOS管平方率公式(I_D-MOS管電流，C_ox-MOS管柵氧電容，V_gs-MOS管柵源電壓，V_th-MOS管閾值電壓，V_ds-MOS管漏源電壓)可知，由于MOS管工藝上的差異和溫度對閾值電壓V_th的影響導致流經MOS管的電流發生變化，從而影響到MOS管源極或漏極端電壓，最終影響到壓控振蕩器的增益K_V。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種帶工藝和溫度補償的壓控振蕩器偏置電路。

本發明解決其技術問題的解決方案是：

一種帶工藝和溫度補償的壓控振蕩器偏置電路，包括由MOS管組成的延遲環、溫度補償偏置電路以及工藝補償偏置電路，所述工藝補償偏置電路輸入端輸入控制電壓，所述溫度補償偏置電路輸出端以及工藝補償偏置電路輸出端均與延遲環輸入端相連，所述工藝補償偏置電路以及溫度補償偏置電路共同維持延遲環輸入端電流恒定。

作為上述技術方案的進一步改進，所述工藝補償偏置電路包括第一理想電流源，所述工藝補償偏置電路被配置為第一理想電流源電流與輸入端控制電壓所產生的輸入電流的差跟輸出到延遲環電流值成正相關。

作為上述技術方案的進一步改進，所述工藝補償偏置電路包括MOS管N1、第一鏡像電流模塊、第二鏡像電流模塊以及第三鏡像電流模塊，所述MOS管N1柵極輸入控制電壓，所述MOS管N1源極或漏極與第一鏡像電流模塊輸入端相連，所述第一理想電流源與第二鏡像電流模塊輸入端相連，所述第二鏡像電流模塊輸出端以及第一鏡像電流模塊輸出端均與第三鏡像電流模塊輸入端相連，所述第三鏡像電流模塊輸出端與延遲環輸入端相連。

作為上述技術方案的進一步改進，所述溫度補償偏置電路輸入端輸入理想偏置電壓，所述溫度補償偏置電路包括第二理想電流源，所述溫度補償偏置電路被配置為第二理想電流源電流與輸入端偏置電壓所產生的輸入電流的差跟輸出到延遲環電流值成正相關。

作為上述技術方案的進一步改進，所述溫度補償偏置電路包括運算放大器、MOS管N2、第四鏡像電流模塊、第五鏡像電流模塊以及第六鏡像電流模塊，所述運算放大器同相輸入端輸入偏置電壓，所述運算放大器輸出端與MOS管N2柵極相連，所述運算放大器反相輸入端以及MOS管N2管源極或漏極均與第四鏡像電流模塊輸入端相連，所述第二理想電流源與第五鏡像電流模塊輸入端相連，所述第四鏡像電流模塊輸出端以及第五鏡像電流模塊輸出端均與第六鏡像電流模塊輸入端相連，所述第六鏡像電流模塊輸出端與延遲環輸入端相連。

作為上述技術方案的進一步改進，所述延遲環包括多級由MOS管組成的反相器，所述反相器的級數為奇數，前一級反相器的輸出端與后一級反相器的輸入端相連，首端反相器輸入端與末端反相器輸入端相連，所述反相器的電源端作為延遲環輸入端，所述反相器接地端接地。

作為上述技術方案的進一步改進，所述反相器包括一個N型MOS管和一個P型MOS管，所述P型MOS管柵極與N型MOS管柵極相連且作為反相器輸入端，所述P型MOS管漏極與N型MOS管漏極相連且作為反相器輸出端，所述N型MOS管源極作為反相器接地端接地，所述P型MOS管源極作為反相器的電源端也作為延遲環輸入端。

其中，上述第一至第六鏡像電流模塊中可能包含一個或者多個鏡像電流源。

本發明的有益效果是：本發明通過工藝補償偏置電路以及溫度補償偏置電路同時控制延遲環輸入端的電流，當延遲環輸入端電流由于延遲環內MOS管受生產工藝或者溫度影響而發生變化時，通過工藝補償偏置電路以及溫度補償偏置電路輸入端電流進行補償，從而穩定延遲環輸入端的電流電壓大小。