[發(fā)明專利]一種使用電阻陣列的恒振幅壓控振蕩器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011549187.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112615621A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒望輝;賀莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H03L7/099
• 分類號(hào): H03L7/099
• 代理公司: 長(zhǎng)沙智路知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

本發(fā)明涉及一種使用電阻陣列的恒振幅壓控振蕩器，包括：振蕩核心電路、第一開關(guān)電阻陣列、第二開關(guān)電阻陣列、振幅檢測(cè)電路、控制字產(chǎn)生電路以及反相器；振蕩核心電路用于輸出振蕩信號(hào)VON和VOP；振幅檢測(cè)電路根據(jù)輸出信號(hào)VON和VOP產(chǎn)生峰值電壓VP，并根據(jù)峰值電壓VP和預(yù)先設(shè)定的參考電壓VREF輸出相應(yīng)的電平；控制字產(chǎn)生電路根據(jù)當(dāng)前電路的邏輯狀態(tài)和振幅檢測(cè)電路的輸出電平產(chǎn)生n位控制字；反相器將n位控制字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的n位控制字反相信號(hào)；第二開關(guān)電阻陣列根據(jù)n位控制字關(guān)斷或開啟相應(yīng)的NMOS晶體管；第一開關(guān)電阻陣列根據(jù)與n位控制字對(duì)應(yīng)的n位控制字反相信號(hào)關(guān)斷或開啟相應(yīng)中的PMOS晶體管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使用電阻陣列的恒振幅壓控振蕩器。

背景技術(shù)

壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)是鎖相環(huán)的組成單元電路之一，而鎖相環(huán)通常是無線收發(fā)機(jī)的必要模塊。因?yàn)閴嚎卣袷幤鞯南辔辉肼曅阅茉诤艽蟪潭壬蠜Q定了無線收發(fā)機(jī)的性能，所以一般都會(huì)選擇電感電容壓控振蕩器(LC-VCO)。經(jīng)典的LC-VCO核心電路由MOS晶體管交叉耦合對(duì)、電感電容回路(LC-tank)，以及尾電流源組成。壓控振蕩器的工作狀況(包括振蕩器輸出振幅)受工藝、電壓和溫度(PVT)漂移的影響。一般來說，振蕩器振幅越大，相位噪聲越低。為了使壓控振蕩器在極端工作狀況下也能滿足系統(tǒng)的噪聲要求，往往需要設(shè)置足夠大的尾電流保證足夠大的振幅，這必然造成在典型工作狀況下尾電流“過剩”，導(dǎo)致振蕩器消耗多余的功率。圖4是一個(gè)典型的帶振幅控制的恒振幅壓控振蕩器，電路使用模擬控制方式，振幅控制電路(104a)檢測(cè)振蕩信號(hào)的幅度(峰值)并輸出控制信號(hào)控制尾電流源M0的電流大小，并進(jìn)而控制振蕩信號(hào)的幅度，使其維持在參考電壓VREF附近。

同時(shí)，考慮振蕩器的主要噪聲來源，研究表明尾電流源產(chǎn)生的噪聲大約占振蕩器總相位噪聲的75％，這使得減小尾電流噪聲對(duì)提高壓控振蕩器相位噪聲性能至關(guān)重要。圖5是一個(gè)使用了濾波機(jī)制的壓控振蕩器，濾波器件為電容CF和電感LF。使用濾波器可以在不增加功耗的前提下降低壓控振蕩器的相位噪聲，但引入額外的電感和電容，尤其是電感大大增加了芯片面積。在另外一種方案中，去除尾電流源可以在不增加芯片面積情況下達(dá)到更好的相位噪聲性能，然而，由于缺乏尾電流源，壓控振蕩器通常表現(xiàn)出高功耗和低PVT穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)、不足，本發(fā)明提供一種使用電阻陣列的恒振幅壓控振蕩器，其解決了振蕩器噪聲高的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種使用電阻陣列的恒振幅壓控振蕩器，所述振蕩器包括：振蕩核心電路、第一開關(guān)電阻陣列、第二開關(guān)電阻陣列、振幅檢測(cè)電路、控制字產(chǎn)生電路以及反相器；

所述振蕩核心電路分別與所述第一開關(guān)電阻陣列、第二開關(guān)電阻陣列、振幅檢測(cè)電路連接；

所述控制字產(chǎn)生電路分別與所述反相器、第二開關(guān)電阻陣列、振幅檢測(cè)電路連接；

所述反相器與所述第一開關(guān)電阻陣列連接；

所述振蕩核心電路用于產(chǎn)生并輸出振蕩信號(hào)VON和VOP；

所述振幅檢測(cè)電路用于根據(jù)所述輸出振蕩信號(hào)VON和VOP產(chǎn)生峰值電壓VP，并根據(jù)所述峰值電壓VP和預(yù)先設(shè)定的參考電壓VREF輸出相應(yīng)的電平；

所述控制字產(chǎn)生電路為數(shù)字時(shí)序邏輯電路，用于根據(jù)當(dāng)前電路的邏輯狀態(tài)和所述振幅檢測(cè)電路的輸出電平產(chǎn)生n位控制字；

所述反相器用于將n位控制字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的n位控制字反相信號(hào)；

所述第二開關(guān)電阻陣列用于根據(jù)所述n位控制字關(guān)斷或開啟所述第二開關(guān)電阻陣列中相應(yīng)的NMOS晶體管；