[發(fā)明專利]一種基于多路徑不對(duì)稱輸入反相器的高速高增益VCO電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110804297.7
• 申請(qǐng)日: 2021-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN113507265B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳朝暉;周澤鑫;李斌;鄭彥祺;何晨暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H03B5/12
• 分類號(hào): H03B5/12
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

本發(fā)明公開了一種基于多路徑不對(duì)稱輸入反相器的高速高增益VCO電路，涉及新一代信息技術(shù)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中如何提高VCO功耗和速度的問題提出本方案，包括N個(gè)級(jí)聯(lián)設(shè)置且組成振蕩閉環(huán)的反相器模塊；每路反相通道均包括一主反相器和一輔助反相器；主反相器每個(gè)輸入端分別間隔一定級(jí)數(shù)連接前置反相器模塊中同一反相通道的主反相器輸出端；輔助反相器的輸入端連接同一反相通道內(nèi)主反相器若干個(gè)輸入端中相位靠前的輸入端，輔助反相器的輸出端間隔一定級(jí)數(shù)連接后置反相器模塊中另一反相通道內(nèi)的主反相器輸出端。優(yōu)點(diǎn)在于減小VCO中每級(jí)的平均延時(shí)；在不增加功耗的前提下，實(shí)現(xiàn)環(huán)形振蕩器差分輸出行為的同時(shí)，提高VCO的振蕩頻率及增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及VCO電路結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種基于多路徑不對(duì)稱輸入反相器的高速高增益VCO電路。

背景技術(shù)

隨著CMOS工藝的不斷進(jìn)步，MOS管特征尺寸逐漸降低，用于模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)模塊，例如運(yùn)算放大器，跨導(dǎo)器和比較器的設(shè)計(jì)面臨著越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。此外，這些模擬電路對(duì)于其他工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)具有較差的工藝遷移性。

隨著CMOS工藝特征尺寸的不斷縮小，數(shù)字電路的優(yōu)良特性不斷凸顯，晶體管的速度不斷增加、單位集成密集度越來(lái)越高，使得邏輯延遲持續(xù)減小、時(shí)間分辨率不斷提高，數(shù)字電路變的更小、更快、效率更高。因此，在較小的CMOS工藝尺寸下，采用數(shù)字化方式并在時(shí)域中處理信號(hào)對(duì)于獲得低成本、低功耗和高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是非常有益的。這激發(fā)了基于電壓到時(shí)域的轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，主要的代表是基于電壓控制器振蕩器(VCO)的A/D轉(zhuǎn)換器。

在單片集成系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換方案通過對(duì)電容進(jìn)行充放電，采用電荷放大器，將電容值轉(zhuǎn)換為電壓值，再采用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。上述方案存在以下問題：由于工藝尺寸不斷縮小，電壓閾上的限制使得檢測(cè)范圍受到限制，動(dòng)態(tài)范圍縮小；工藝尺寸的縮小使得電路對(duì)寄生更加敏感，影響轉(zhuǎn)換精度，不適用于復(fù)雜，高寄生的檢測(cè)環(huán)境；電荷放大器會(huì)由于開關(guān)的不理想導(dǎo)致電荷泄漏，降低檢測(cè)精度。上述各因素均會(huì)降低電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器整體的性能。VCO的功耗和速度限制了基于VCO的高階ADC的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于多路徑不對(duì)稱輸入反相器的高速高增益VCO電路，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明所述基于多路徑不對(duì)稱輸入反相器的高速高增益VCO電路，包括N個(gè)級(jí)聯(lián)設(shè)置且組成振蕩閉環(huán)的反相器模塊；所述反相器模塊包括兩路結(jié)構(gòu)對(duì)稱的反相通道，兩路反相通道對(duì)應(yīng)輸入反相的差分信號(hào)；每路反相通道均包括一主反相器和一輔助反相器；所述主反相器包括若干個(gè)輸入端，每個(gè)輸入端分別間隔一定級(jí)數(shù)連接前置反相器模塊中同一反相通道的主反相器輸出端；所述輔助反相器的輸入端連接同一反相通道內(nèi)主反相器若干個(gè)輸入端中相位靠前的輸入端，輔助反相器的輸出端間隔一定級(jí)數(shù)連接后置反相器模塊中另一反相通道內(nèi)的主反相器輸出端。

所述輔助反相器的輸入端連接同一反相通道內(nèi)主反相器若干個(gè)輸入端中相位最前的輸入端。

所述主反相器包括四個(gè)輸入端。

所述主反相器的第一輸入端、第二輸入端和第四輸入端分別間隔遞進(jìn)變化的級(jí)數(shù)連接前置反相器模塊；且第二輸入端和第三輸入端共點(diǎn)。

所述主反相器的第一輸入端、第二輸入端和第四輸入端分別間隔奇數(shù)遞進(jìn)的變化連接前置反相器模塊。

所述主反相器的第一輸入端連接前一級(jí)反相器模塊，第二輸入端和第三輸入端共點(diǎn)后連接前三級(jí)反相器模塊，第四輸入端連接前五級(jí)反相器模塊。