[發(fā)明專利]一種基于有源電感變壓器的電流模鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810019904.7
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108365846A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪昌祺;李宇斌;虞小鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085;H03B1/00;H01F29/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于有源電感變壓器的電流模鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。包括鑒頻鑒相器、有源電感變壓器、有源電感振蕩器、差分轉(zhuǎn)單端電路、輸出信號緩沖器和多模分頻器，鑒頻鑒相器通過比較參考頻率和分頻信號產(chǎn)生電壓信號，流經(jīng)濾波器電阻之后被轉(zhuǎn)化為控制電流信號，有源電感變壓器協(xié)同電阻對控制電流進(jìn)行濾波，控制后級的有源電感振蕩器工作輸出高頻信號，多模分頻器對高頻信號降頻產(chǎn)生分頻信號傳輸?shù)借b頻鑒相器，從而使整體電路完成鎖定的功能。本發(fā)明中的電流模鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)中的電感均為有源電感結(jié)構(gòu)來替換傳統(tǒng)的片上電感結(jié)構(gòu)，能極大的節(jié)省片上無源器件的面積，使環(huán)路濾波不再受電源電壓和有源電感輸出電壓的限制，同時大幅節(jié)省芯片制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路計數(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及了一種基于有源電感變壓器的電流模鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前，在設(shè)計鎖相環(huán)頻率綜合器的結(jié)構(gòu)時，通常采用的是由無源器件構(gòu)成的電阻電容濾波器，來對鑒頻鑒相器產(chǎn)生的控制電壓進(jìn)行濾波處理，使其能夠控制后級的帶無源電感的振蕩器進(jìn)行振蕩，產(chǎn)生所需要的頻率信號，并通過分頻器降頻后的反饋比較，完成整個環(huán)路的鎖定功能，然而，在集成電路中使用片上電容和片上電感這些無源器件會占用大量的芯片面積，增加芯片制造的成本，此外，直接對控制電壓信號進(jìn)行濾波的操作受到了電源電壓范圍的限制。

對于上述的問題，也有一些設(shè)計考慮使用有源器件去替換電路中無源器件來節(jié)省面積，但一般都是直接使用有源電感進(jìn)行設(shè)計，由于有源電感的電感值較小且品質(zhì)因數(shù)不高，容易使電路受到有源電感輸出電壓范圍的限制，整體環(huán)路的性能也難以滿足實際設(shè)計的需要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題的存在，本發(fā)明所提供一種基于有源電感變壓器的電流模鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，以解決無源器件占用大量芯片面積、增加芯片制造成本、傳統(tǒng)方案受電源電壓范圍和有源電感輸出電壓范圍限制等問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括鑒頻鑒相器、兩個有源電感變壓器、有源電感振蕩器、多模分頻器和輸出信號緩沖器；鑒頻鑒相器的輸入端連接外部的參考信號和多模分頻器的輸出端，鑒頻鑒相器的輸出端經(jīng)兩個有源電感變壓器連接到有源電感振蕩器的輸入端，有源電感振蕩器輸出端分別連接到多模分頻器和輸出信號緩沖器的輸入端，輸出信號緩沖器輸出端輸出差分信號。

所述的鑒頻鑒相器，其輸入端接外部的參考頻率信號FREF和來自多模分頻器輸出端的分頻信號FDIV，比較兩路輸入信號相位差輸出四路控制電壓信號。

所述的兩個有源電感變壓器，分別為正相有源電感變壓器和反相有源電感變壓器，分別各自對鑒頻鑒相器的兩路控制電壓信號進(jìn)行濾波處理并后差分輸出差分控制電壓信號VTP和VTN，正相有源電感變壓器的兩輸入端與鑒頻鑒相器的兩路正相控制電壓信號UPP和DNP相連，反相有源電感變壓器的兩輸入端與鑒頻鑒相器的兩路反相控制電壓信號UPN和DNN相連。

所述的有源電感振蕩器，接收兩個有源電感變壓器濾波處理后差分輸出的差分控制電壓信號，經(jīng)振蕩處理后輸出兩路相位相反的高頻差分信號VOP和VON。

所述的多模分頻器，對有源電感振蕩器輸出的兩路高頻差分信號VOP和VON進(jìn)行降頻處理，降頻后的信號作為連接到鑒頻鑒相器輸入端的分頻信號FDIV。

所述的輸出信號緩沖器，將有源電感振蕩器輸出的兩路高頻差分信號VOP和VON進(jìn)行驅(qū)動性能增強(qiáng)處理后輸出兩路差分信號FOP和FON。

所述的有源電感變壓器采用三個電阻R1、R2、R3分別與三個有源電感L1、L2、L3串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，輸入電壓信號施加在電阻R1和有源電感L1串聯(lián)后的兩端以及電阻R2和有源電感L2串聯(lián)后的兩端，電阻R3和有源電感L3串聯(lián)，有源電感L1、L2和有源電感L3之間存在互感關(guān)系，使得輸入電壓信號經(jīng)有源電感L1、L2互感傳遞到有源電感L3，有源電感L3感應(yīng)出的電流信號流過電阻R3進(jìn)而產(chǎn)生輸出信號作為有源電感變壓器的差分控制電壓信號。