[發明專利]電流型數控振蕩器及相應的鎖相環

在審

• 申請號: 202211328439.8
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115694480A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 方舒悅;楊磊;李立;王東旺;王韓;杜洪立;馬洪祥;呂曉鵬;胡錦瑞
• 申請（專利權）人: 北京兆訊恒達技術有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03K3/03
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;董燁飛

本發明公開了一種電流型數控振蕩器及相應的鎖相環。該電流型數控振蕩器包括：流控環形振蕩器，包括用于粗調諧的電容陣列；電流鏡模塊，用于生成注入流控環形振蕩器以實現細調諧的第一電流，所述第一電流為參考基準電流的2^N?1?k倍，其中，N、K為正整數。本發明通過改變流控環形振蕩器的節點電容來完成一個大的頻段的調諧，為粗調諧；通過電流鏡模塊改變注入流控環形振蕩器的電流實現細調諧，粗調諧與細調諧相結合可實現更寬范圍的調諧。

技術領域

本發明涉及一種電流型數控振蕩器，同時也涉及包括該電流型數控振蕩器的鎖相環，屬于電子振蕩器技術領域。

背景技術

鎖相環(Phase-Locked Loop，簡寫為PLL)是一種反饋控制電路，其利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位，實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，一般用于閉環跟蹤電路。鎖相環在無線通信、時鐘生成以及時鐘數據恢復等領域應用廣泛。

數字鎖相環作為鎖相環的一種，在低壓、工藝移植、受溫度等環境影響等方面，相比模擬鎖相環有很大優勢。數控振蕩器是數字鎖相環的核心部件之一，其通過數控碼的改變來完成頻率的調諧。數控振蕩器的一種實現方式是電流型數控振蕩器，即通過改變注入數控振蕩器的電流，影響其充放電時間來改變頻率，因此頻率調諧與電流有著高線性度的特征。但是，電流型數控振蕩器受限于復制同一電流基準的電流鏡復制精度的影響，很難做到寬調節范圍的同時又實現很高的精度。

在專利號為ZL 201610125649.5的中國發明專利中，公開了一種采用疊層電流管的高精度數控環形振蕩器，包括：細調陣列，包括多個陣列單元，每個陣列單元包括方向一致的多個陣列MOS管，所述陣列單元按照陣列MOS管的寬度W方向串聯，按照所述陣列MOS管的長度L方向并聯；與所述細調陣列并聯的固定電流電路，能夠在有限的最小電流下，實現更高的頻率精度。該細調陣列的陣列單元經過了優化，可以使得電流變化的速率很快，即從輸入電流控制碼切換發生到輸出電流變化完成經歷的時間很短，使得振蕩器滿足工作在高速率下的要求。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種電流型數控振蕩器。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種包括該電流型數控振蕩器的鎖相環。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種電流型數控振蕩器，包括：

流控環形振蕩器，包括用于粗調諧的電容陣列；

電流鏡模塊，用于生成注入所述流控環形振蕩器以實現細調諧的第一電流，所述第一電流為參考基準電流的2^N-1-K倍，其中，N、K均為正整數。

其中較優地，所述電流鏡模塊，包括：鏡像倍乘單元，用于實現所述參考基準電流的2^N-1倍復制輸出；鏡像縮減單元，用于實現所述參考基準電流2^-K倍復制輸出。

其中較優地，所述鏡像倍乘單元包括：N個溝道長度相等的第一MOS管，與N個第一MOS管一一對應的N個開關；所述N個第一MOS管的源級均通過各自對應的開關連接至電源電壓端，其柵極相互連接并輸入所述參考基準電流，其漏極相互連接并與所述電流鏡模塊的輸出端相連。

其中較優地，所述鏡像縮減單元包括：K個MOS管組；與K個MOS管組對應的K個開關；所述K個MOS管組中的每個包括M個相互串聯的第二MOS管，M＝1,2……K，M為正整數。每個MOS管組中的第一個第二MOS管均通過對應的開關連接至電源電壓端，除第一個之外的每個第二MOS管的源級均與同一MOS管組中的上一個第二MOS管的漏極相連接，每個MOS管組的最后一個的漏極相互連接并與所述電流鏡模塊的輸出端相連，同一MOS管組的每個第二MOS管的柵極相互連接并輸入所述參考基準電流。

其中較優地，各所述第二MOS管具有相等的溝道寬長比。