[发明专利]恒定振幅压控环形振荡器的偏置电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种压控环形振荡器的偏置电路，特别涉及一种恒定振幅的压控环形振荡器的偏置电路，它主要应用于高速时钟信号电路中。

背景技术

压控振荡器是锁相环中的关键单元，其性能直接决定了锁相环的性能。环形振荡器相比LC振荡器，其与CMOS工艺有着更好的兼容性和较宽的调谐范围，因而被广泛地应用在各种时钟系统中。

相位噪声是衡量振荡器的重要参数，直接决定了锁相环的相位噪声，从而影响整个系统的性能。很多重要文献对相位噪声进行了分析，建模，Hajimiri和Lee提出了利用冲击敏感函数(impulse sensitivity function，ISF)分析振荡器相位噪声，振荡器在某一频率偏移处的相位噪声为（参见文献：Hajimiri A and Lee T H，“A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators”IEEE JSSC，vo1．33，PP．179—194，Feb1998．）：

其中，R_p和C为环形振荡器每一级的输出电阻、电容，V_max为环形振荡器每一级的输出信号幅度，ω₀为振荡中心频率，Δω为频率偏移，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。从公式(1)中可以看出增大V_max可以降低振荡器的相位噪声，而目前很多压控环形振荡器产生的时钟信号幅度随着控制电压的变化而变化，不能保持在恒定的振幅情况下工作，当V_max变小时会导致电路的相位噪声变大。

常用环形压控振荡器的延迟单元电路图如图1所示，传统环形压控振荡器偏置电路的电路图如图2所示，图2电路为图1电路提供偏置电压，该偏置电路可以将控制电压转换为延迟单元的偏置电压，使得延迟单元的延迟时间发生改变，从而振荡器的振荡频率随控制电压变化而变化，但是在该电路组合下，延迟单元输出的时钟信号幅度随控制电压变化，不能保持恒定，环形振荡器的相位噪声发生改变。

发明内容

为克服上述环形压控振荡器中的振幅不恒定的问题，本发明提出了一种恒定振幅的环形振荡器的偏置电路，以保证保证环形振荡器保持在恒定振幅下工作。

本发明的一种恒定振幅的环形振荡器的偏置电路，其特征在于，它含有：

一个偏置电压V_BN产生电路，包括PMOS管M_P1、NMOS管M_N1、运算放大器OP₁、电阻R₁，其中，M_P1的源极接电源V_DD，M_P1的栅极接偏置电压V_B，M_P1的漏极与M_N1的漏极、OP₁的正输入端以及R₁的一端连接在一起，其连接点为A，R₁的另一端接控制电压V_ctrl，OP₁的负输入端接基准电压V_ref1，OP₁的输出端与M_N1的栅极连接，其连接点为V_BN，M_N1的源极接地；和