[發明專利]一種采用雙路電壓控制壓控振蕩器的電荷泵鎖相環

有效

• 申請號: 201810069042.9
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108306637B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊銘謙;陳雷;王科迪;張健;李智;李學武;張彥龍
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H03L7/089
• 分類號: H03L7/089;H03L7/099;H03L7/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明提供了一種采用雙路電壓控制壓控振蕩器的電荷泵鎖相環，該鎖相環包括N級環形振蕩器B200和放大整形電路B201，接收由電荷泵鎖相環的電荷泵及環路濾波器分別產生的兩路控制電壓，并根據該控制電壓生成一定頻率的正弦波振蕩信號，并將其整形為方波，作為電荷泵鎖相環的數字分頻器的輸入信號。本發明與傳統的壓控振蕩器相比，以兩個控制電壓VC1和VC2作為調諧電壓，VC1作為粗調電壓，VC2作為細調電壓，兼顧調諧速度與振蕩信號質量，能夠有效加快電荷泵鎖相環的鎖定。

技術領域

本發明涉及一種采用雙路電壓控制壓控振蕩器的電荷泵鎖相環，屬于集成電路技術領域。

背景技術

鎖相環是一種利用反饋控制原理實現的頻率及相位的同步技術，能夠提供低噪聲的時鐘信號，在無線通信、導航、計算機等領域中得到了廣泛的應用。電荷泵鎖相環是數模混合鎖相環的典型代表，其理論靜態相位誤差為零，具有高速、低抖動、低功耗等顯著優勢，是目前應用最為廣泛的鎖相環。電荷泵鎖相環的基本結構如圖1所示。

隨著集成電路工藝的不斷進步和規模的持續增加，集成電路系統對鎖相環電路性能的要求越來越高。鎖相環不僅要能夠輸出頻率范圍寬、時域抖動低的高質量時鐘，同時還要盡可能地加快鎖定速度并降低功耗，以滿足高集成度系統和高速應用的需要。而從鎖相環的原理可知，加快鎖定速度通常要以犧牲噪聲性能為代價。

目前常見的電荷泵鎖相環大多采用單一控制電壓的壓控振蕩器結構，通過帶寬切換或預啟動策略提升鎖相環的鎖定速度，其主要問題是需要設計額外的電路模塊，增加了硬件消耗和版圖面積，同時帶來了功耗的上升，不利于集成。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服現有技術的不足，提供一種采用雙路電壓控制壓控振蕩器的電荷泵鎖相環，利用雙路電壓同時控制振蕩器，在保證噪聲性能的前提下，加快電荷泵鎖相環的鎖定。

本發明解決的技術方案為：一種采用雙路電壓控制壓控振蕩器的電荷泵鎖相環，包括鑒相器B102、電荷泵B103、環路濾波器B104和壓控振蕩器電路B105，所述壓控振蕩器電路，包括N級振蕩器延遲級，N≥3，每一級振蕩器延遲級均接收來自電荷泵B103的輸出電壓VC1和來自環路濾波器B104的輸出電壓VC2，將其分別作為第一偏置電壓和第二偏置電壓，根據第一偏置電壓和第二偏置電壓的幅度，調節每一級振蕩器延遲級的負載大小，從而改變每一級振蕩器延遲級的延時，使N級振蕩器生成一定頻率的正弦波振蕩信號。

所述振蕩器延遲級包括偏置電路B301、振蕩器延遲級主體B302和偏置電路B303，其中：

偏置電路B301包括運算放大器A321、PMOS管M305和NMOS管M319；振蕩器延遲級主體B302包括PMOS管M301、PMOS管M302、PMOS管M303、PMOS管M304、NMOS管M311、NMOS管M312、NMOS管M313、NMOS管M314、NMOS管M315、NMOS管M316、NMOS管M317和NMOS管M318；偏置電路B303包括運算放大器A322、PMOS管M306和NMOS管M3110；