[發明專利]振蕩器及電子裝置

在審

• 申請號: 202110336289.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112953451A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 董祖奇
• 申請（專利權）人: 長江先進存儲產業創新中心有限責任公司
• 主分類號: H03H9/19
• 分類號: H03H9/19
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種振蕩器及電子裝置，該振蕩器包括交叉耦合對管、連接在所述交叉耦合對管與電源電壓端之間的多個分支電路、連接在所述交叉耦合對管與地端之間的多個尾電流源以及連接所述交叉耦合對管的諧振電容；每個所述分支電路包括與所述交叉耦合對管串聯的可變電阻；各個所述尾電流源受控于同一恒定電壓信號。該振蕩器因其各個尾電流源均工作在亞閾值區，因此可以獲得較低的功率；同時，該振蕩器還可以避免當電源或地噪聲較大時振蕩器的電流發生較大的變化，進而保持輸出信號的頻率恒定；另外，該振蕩器對溫度變化不敏感，抗溫度干擾能力更強。與此同時，該振蕩器可以通過其可變電阻來微調其振蕩頻率，具有較好的微調線性度。

技術領域

本發明涉及振蕩器技術領域，特別涉及一種振蕩器及電子裝置。

背景技術

振蕩器(voltage-controlled oscillator)在現代數字電路(特別是高速電路)和模擬電路(特別是射頻收發機電路)中有著廣泛的應用，在數字系統中主要用于低抖動的時鐘信號源等，在模擬系統中主要用作低相位噪聲的本振信號源等。且隨著微電子技術的發展，微電子電路對低功耗振蕩器(low power oscillator，LPO)的需求也越來越強烈。

請參考圖1，現有技術中一種振蕩器的具體電路結構包括：交叉耦合對管、晶體管M3～M6以及諧振電容C，其中，交叉耦合對管包括晶體管M1、M2，M1的柵端連接M2的漏端和M4的源端，形成輸出節點out，M2的柵端連接M1的漏端和M3的源端，M3的柵端連接M3的漏端、M4的柵端和漏端以及電源電壓端VDD，M1的源端連接諧振電容C的一端以及M5的漏端，形成連接節點X，M2的源端連接諧振電容C的另一端以及M6的漏端，形成連接節點Y，M5的柵端和M6的柵端均接入可變的控制電壓信號Vinvco，M5的源端和M6的源端均接地端VSS。其中M5和M6作為尾電流源，控制電壓信號Vinvco的改變可微調尾電流源M5、M6的電流，以微調振蕩器的振蕩頻率。M1～M6的閾值電壓均相同，均為V_THN。

假設上述振蕩器開始工作時，M1截止，M2導通，圖1所述的振蕩器中的電流流向如圖2所示，為了更清楚的顯示此時的電路關系，將圖2所示的電路簡化為圖3所示的等效電路，其中，輸出節點out處的輸出電壓Vout＝V_Y＝VDD-V_THM3-V_THM2＝VDD-2V_THN。當連接節點X處放電至Vx＝Vout-V_THM1＝VDD-3V_THN時，M1導通，由此，連接節點X處的電壓Vx上升至VDD-2V_THN，連接節點Y處的電壓V_Y跳變為VDD-V_THN并開始放電直至電壓下降至Vx＝Vout-V_THM1＝VDD-3V_THN，此時，M2再次導通，M1截止。由此可見，連接節點Y處在一次完整的放電過程中電壓從V_Y變化為Vx，總的電壓變化量為2V_THN。由此得到諧振電容C的放電時間Δ_t以及振蕩器的振蕩頻率fosc如下：

上述的振蕩器存在以下缺陷：

1、該振蕩器不適合低功率(Low Power)情況，因為它工作在飽和區；

2、若該振蕩器工作在亞閾值區，振蕩頻率fosc的振幅不同，因為在亞閾值區，當控制電壓信號Vinvco有較小浮動或者電源電壓端VDD或地端VSS上噪聲較大時，尾電流源M5、M6的電流會有較大的浮動，導致振蕩器的輸出信號振幅不穩定，且振蕩器的振蕩頻率微調線性度不佳。

3、該振蕩器輸出表達式中V_THN溫度系數高，因此對于不同的工作頻率會引起振蕩器的輸出頻率明顯的變化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種振蕩器及電子裝置，能夠適用于低功率情況。