[發(fā)明專利]一種調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路及調(diào)節(jié)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011614411.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112671401A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊疆;張適;郭毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安拓爾微電子有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H03L7/099
• 分類號(hào): H03L7/099;G05F3/26
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路，包括電流源、比例鏡像電流模塊1、比例鏡像電流模塊2、OSC精度調(diào)節(jié)模塊、OSC頻率調(diào)節(jié)模塊、數(shù)字控制模塊、電壓比較模塊、壓控振蕩器VCO、邏輯控制模塊、開關(guān)電容電路模塊、VDD輸入端口、GND端口、FREQ4：0輸入端口和CLK邏輯輸出端口；FREQ4：0指五個(gè)輸入端口FREQ4、FREQ3、FREQ2、FREQ1和FREQ0，其特征在于：

所述電流源模塊連接比例鏡像電流模塊1，為比例鏡像電流模塊1提供輸入電流，由比例鏡像電流模塊1輸出不同比例的輸出電流；

所述比例鏡像電流模塊1連接VDD輸入端口、OSC頻率調(diào)節(jié)模塊、電壓比較模塊，為OSC頻率調(diào)節(jié)模塊和電壓比較模塊提供比例電流I₁，同時(shí)為比例鏡像電流模塊2和OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供比例電流I₂；

所述比例鏡像電流模塊2連接GND端口、OSC精度調(diào)節(jié)模塊，為OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供不同比例電流，由OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供輸出電流給OSC頻率調(diào)節(jié)模塊，輸出電流由來自比例鏡像電流模塊1的電流、比例鏡像電流模塊2的電流、OSC精度調(diào)節(jié)模塊一起確定；

所述數(shù)字控制模塊連接FREQ4：0輸入端口，并同時(shí)連接GND端口，根據(jù)所輸入數(shù)字信號(hào)，提供輸出控制電壓給OSC頻率調(diào)節(jié)模塊；

所述OSC頻率調(diào)節(jié)模塊與電壓比較模塊連接，為電壓比較模塊提供輸入比較電壓V1，輸入比較電壓V1由來自O(shè)SC精度調(diào)節(jié)模塊的電流、比例鏡像電流模塊1的電流、數(shù)字控制模塊的控制電壓一起確定；

所述開關(guān)電容電路為電壓比較模塊輸入比較電壓V2；

所述電壓比較模塊提供輸出電壓給壓控振蕩器VCO，輸出電壓由輸入比較電壓V1與輸入比較電壓V2共同確定；

所述壓控振蕩器VCO連接VDD輸入端口，并提供振蕩信號(hào)給邏輯控制模塊，振蕩信號(hào)的振蕩頻率由電壓比較模塊的輸出電壓控制；邏輯控制模塊將振蕩信號(hào)經(jīng)過邏輯處理，輸出CLK邏輯輸出信號(hào)到CLK邏輯輸出端口，輸出CK1、CK2邏輯控制信號(hào)給開關(guān)電容電路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路，其特征在于：

所述比例電流I₁＝I₂/4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路，其特征在于：

所述比例鏡像電流模塊2中有四路精度調(diào)節(jié)支路，比例電流I₂與四條支路電流的比例分別為1：1/2：1/4：1/8：1/8。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路，其特征在于：

所述OSC精度調(diào)節(jié)模塊采用FUSE電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用FUSE電阻FUSE1-FUSEn，F(xiàn)USE1控制電流的正負(fù)，F(xiàn)USE1導(dǎo)通時(shí)輸出電流視為正，F(xiàn)USE1斷開時(shí)輸出電流視為負(fù)，F(xiàn)USE2-FUSEn串聯(lián)于每個(gè)精度調(diào)節(jié)支路中控制電流的大小，F(xiàn)USE2-FUSEn具備的控制電流大小能力不同，控制電流大小的能力由所連接比例鏡像電流模塊2的輸出電流決定，根據(jù)FUSE1-FUSE5的通斷狀態(tài)組合，OSC精度調(diào)節(jié)模塊的輸出電流有不同精度的調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路，其特征在于：

所述OSC精度調(diào)節(jié)模塊采用MOS開關(guān)管進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，包括G0:n-1輸入端口、N溝道增強(qiáng)型MOS管NM1-NMn，外接數(shù)字模塊對(duì)G0:n-1輸入數(shù)據(jù)，每個(gè)輸入端口經(jīng)過串聯(lián)兩個(gè)反相器后分別連接至MOS管NM1-NMn，輸入數(shù)據(jù)默認(rèn)為11111，數(shù)據(jù)0經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換，形成有效低電壓使對(duì)應(yīng)MOS管關(guān)斷，數(shù)據(jù)1經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換，形成有效高電壓使對(duì)應(yīng)MOS管導(dǎo)通，所輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的MOS管NM1-NMn通斷狀態(tài)的組合，對(duì)OSC精度調(diào)節(jié)模塊的輸出電流進(jìn)行不同調(diào)整；NM1串聯(lián)于G0輸入端口控制電流的正負(fù)，NM1導(dǎo)通時(shí)輸出電流視為正，NM1斷開時(shí)輸出電流視為負(fù)，NM2-NMn串聯(lián)于每個(gè)精度調(diào)節(jié)支路中控制電流的大小，NM2-NMn具備的控制電流大小能力不同，控制電流大小的能力由所連接比例鏡像電流模塊2的輸出電流決定，根據(jù)對(duì)NM1-NMn的通斷狀態(tài)的組合，OSC精度調(diào)節(jié)模塊的輸出不同電流。

6.一種利用權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)精度的可調(diào)整高頻振蕩器CMOS電路的調(diào)節(jié)方法，

其特征在于包括下述步驟：

當(dāng)VDD輸入端電源供電，GND接地，電流源模塊提供恒定電流I，比例鏡像電流模塊1為OSC頻率調(diào)節(jié)模塊、電壓比較模塊提供比例電流I₁，為比例鏡像電流模塊2、OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供比例電流I₂，其中比例電流I₁＝I，I₂＝I/4，比例鏡像電流模塊2為OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供不同比例電流，有四路精度調(diào)節(jié)支路，比例電流I₂與四條支路電流的比例為1：1/2：1/4：1/8：1/8，電壓比較模塊通過比較輸入比較電壓V1與輸入比較電壓V2，輸出電壓給壓控振蕩器VCO，當(dāng)輸入比較電壓V1增大，輸出電壓減小，VCO內(nèi)部電流減小，VCO振蕩信號(hào)頻率減小，當(dāng)輸入比較電壓V1減小，輸出電壓增大，VCO內(nèi)部電流增大，VCO振蕩信號(hào)頻率增大；輸入比較電壓V1由來自O(shè)SC精度調(diào)節(jié)模塊的電流、比例鏡像電流模塊1的電流、數(shù)字控制模塊的控制電壓一起確定，輸入比較電壓V1為流過OSC頻率調(diào)節(jié)模塊的電流在模塊內(nèi)部電阻上產(chǎn)生的電壓，由于比例鏡像電流模塊1提供給OSC頻率調(diào)節(jié)模塊的電流大于OSC精度調(diào)節(jié)模塊提供給OSC頻率調(diào)節(jié)模塊的電流，數(shù)字控制模塊的控制電壓影響OSC頻率調(diào)節(jié)模塊的內(nèi)部電阻值，增大輸入比較電壓V1，來自O(shè)SC精度調(diào)節(jié)模塊的電流影響OSC頻率調(diào)節(jié)模塊的電流，減小輸入比較電壓V1，進(jìn)而控制壓控振蕩器輸出頻率的大小和精度；邏輯控制模塊將壓控振蕩器VCO的輸出進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換后輸出CLK邏輯輸出信號(hào)，同時(shí)邏輯控制模塊產(chǎn)生兩個(gè)相互反相的CK1、CK2高頻開關(guān)信號(hào)，輸出CK1與CK2高頻開關(guān)信號(hào)到開關(guān)電容電路，控制電容的充放電，開關(guān)電容電路提供輸入比較電壓V2給電壓比較模塊；電路外接數(shù)字模塊對(duì)輸入端口FREQ4:0輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)默認(rèn)為10000，數(shù)據(jù)0經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換，形成有效低電壓，使得MOS開關(guān)管關(guān)斷，數(shù)據(jù)1經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換形成有效高電壓，使得MOS開關(guān)管導(dǎo)通，所輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的MOS管通斷狀態(tài)的組合，不同程度改變OSC精度調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部阻值，改變輸入比較電壓V1，進(jìn)而改變電壓比較模塊的輸出電壓，改變VCO內(nèi)部電流，最終改變輸出頻率，實(shí)現(xiàn)芯片輸出頻率調(diào)整。