[发明专利]差分环形振荡器以及校准差分环形振荡器的方法

说明书

【技术领域】

本发明是有关于差分环形振荡器及相关的校准方法，尤其是指一种可对差分环形振荡器进行校准以补偿半导体制程变异的差分环形振荡器以及相关方法。

【背景技术】

在一锁相回路中，当该锁相回路操作在一频率锁定模式下，一振荡器用来依据一调整信号(tuning signal)以产生一振荡信号。由于架构简单且易于实现，环形振荡器经常使用在该锁相回路中。此外，环形振荡器的面积小，且当与其他系统整合时，因为没有使用电感，因此没有磁耦合(magnetic coupling)的问题。环形振荡器的另一个好处是环形振荡器的偶数级会产生正交的输出相位，因此不需要再除以二。然而，由于半导体制程变异(semiconductor process variation)的关系(即半导体制程转角(corner))，由环形振荡器所产生的振荡信号的频率可能会有很大的变化。因此，开发一种能够对受到制程变异影响的环形振荡器进行校准的方法，以产生具有预定目标频率的振荡信号已成为此领域所亟需解决的问题之一。

【发明内容】

本发明的目的之一在于提供一种能够校准受到半导体制程变异所影响的差分环形振荡器的装置与相关方法。

根据本发明的一实施例，提供一种差分环形振荡器。该差分环形振荡器包含有多个延迟级连接为一环形，其中该多个延迟级的至少其中之一包含有一电流源、一锁存电路、一电容阵列以及一变容装置。该电流源用来依据一粗调信号来产生一偏压电流。该锁存电路耦接至该电流源，且用来依据来自前一延迟级的差分输入信号来产生一差分输出信号至下一延迟级。该电容阵列耦接至该锁存电路，且用来依据一微调信号来提供一第一电容。该变容装置耦接至该电容阵列，用来依据一可控制调整信号来提供一第二电容以使该差分环形振荡器的一振荡频率被锁定在一目标频率。其中该粗调信号用来调整该差分环形振荡器的该振荡频率以达到包含有该目标频率的一预定频率范围，且该微调信号用来调整该差分环形振荡器的该振荡频率以接近该预定频率范围中的该目标频率。

根据本发明的另一实施例，提供一种用来校准差分环形振荡器的方法。该差分环形振荡器包含有多个延迟级，该多个延迟级的至少其中之一包含有一电流源、一锁存电路、一电容阵列以及一变容装置。该方法包含有：依据一粗调信号来产生一偏压电流；依据来自前一延迟级的一差分输入信号来产生差分输出信号至下一延迟级；依据微调信号来提供一第一电容；以及依据一可控制调整信号来提供一第二电容以使该差分环形振荡器的一振荡频率被锁定在一目标频率；其中该粗调信号用来调整该差分环形振荡器的该振荡频率以达到包含该目标频率的一预定频率范围，且该微调信号用来调整该差分环形振荡器的该振荡频率以接近该预定频率范围中的该目标频率。

本发明实施例通过使用电流源而非电压源来供应差分环形振荡器的电源，可以大幅地降低差分环形振荡器的频率推动效应，而通过使用变容装置来调整差分环形振荡器的第二电容，能够使差分环形振荡器在更小的压控振荡器增益之下达到较佳相位噪声。除此之外，藉由使用本发明的方法来校准差分环形振荡器的振荡频率，可以涵盖影响差分环形振荡器的所有制程变异(即所谓的tt、ff、ss、fs、sf转角)。此外，校准差分环形振荡器的另一个好处是使用本方法的电路具有较高的稳定性。

【附图说明】

图1为本发明差分环形振荡器的一实施例的结构示意图；

图2为本发明差分环形振荡器中的延迟级的一实施例的结构示意图；

图3为依据本发明频率校准架构来校准差分环形振荡器的一实施例的示意图；

图4为依据本发明而在粗调模式以及微调模式下由粗调信号以及微调信号所造成的输出信号的频率变化的一实施例的示意图；

图5为本发明对差分环形振荡器的振荡频率进行粗调的方法的一实施例的流程图；

图6为本发明对差分环形振荡器的振荡频率进行微调的方法的一实施例的流程图。

【具体实施方式】