[实用新型]一种用于压控振荡器的多级电压转换器

说明书

技术领域：

本发明涉及产生用于控制压控振荡器(“VCO”)的输出电压(在响应于一个输入电压)的电压变换电路。在优选的实施方案中，本发明提供了一种产生用于控制(VCO)的输出电压(在响应于一个输入电压)的多级电压转换器，从而使得输出时钟的频率对输入电压的传递函数的系统包括转换器，在适当的频率范围内，压控振荡器(VCO)等的输出电压和电压转换器VCO基本上是线性的，并且平均斜率适宜。 

背景技术：

实现电压转换的差分放大器电路结构如图1所示。图1所示的电路维持以响应于输入电压V_in的输出电压的“OUT”(结点B)。由于电压“OUT”取决于流过晶体管Q2沟道(和图1电路的固定特性的组件)的电流I₂，因此图1电路有时被称为一个电压-电流转换器(“VI”转换器)。图1电路将作为电压转换器来应用。 

图1电路包括P沟道MOSFET(PMOS)晶体管Q1和Q2，N沟道MOSFET(NMOS)晶体管Q3、Q4、和Q5，通常制造成集成电路(或部分集成电路)。沟道连接在结点A和地之间，并且栅极电压为V₅的晶体管Q5作为一个电流源吸收来自结点A的电流I₅。 

晶体管Q1和Q2的栅极分别连接到各自的漏极。电源电压V_dd连到Q1和Q2的源极，晶体管Q3的漏极连接到Q1的漏极，Q2的漏极连接到晶体管Q4的漏极。晶体管Q3和Q4构成一个差分对，电阻R1连接在结点A和Q3的源极之间，电阻R2连接在结点A和Q4的源极之间。参考电压REF0接到Q3的栅极。 输入电压V_in接到Q4的栅极。 

通过Q1和Q3的沟道的电流为I₁通过Q2和Q4的沟道的电流为I₂。随着输入电压V_in(晶体管Q4的栅极电压)增加到大于Q4的阈值电压，电流I₂增加，而电流I₁减小(而由Q5流向地的总电流，I₅＝I₂+I₁，保持恒定)。当V_in上升到(大于)第二电压V₂时，电流I₁减小到零，I₂与I₅相等。假设晶体管Q3和Q4在操作过程中具有相同的栅极-源极电压，“第二电压”V₂=REF0+I₅R2。 

图1电路有效的工作范围(“过渡区”)即V_in大于Q4的阈值电压(V_th)，小于“第二电压”V₂的范围，并且在该范围内I₁和I₂不为零。当R1和R2为零或可忽略不计时，图1电路的过渡区域将因太窄(通常为几百毫伏)而无效。通过选择适当的阻值不为零的电阻R1和R2(例如，如图1所示，R1＝R2＝3000Ω)，扩大过渡区的宽度到有效值为2(REF0-V_th)或(V_dd-V_th),以较低者为准。图1所示的电路实现中，过渡区域的宽度在2V到3V之间。 

参考电压REF0加到晶体管Q3的栅极，从而使得图1电路保持平衡，当V_in＝REF0时，电路工作在过渡范围的中点(即I₁=I₂)因此，REF0最好为V_dd/2，并且图1电路中V_dd为3.3V(例如，通过使用未显示的电路使5V的外部电压变为3.3V)，REF0为1.65V，并且输入电压V_in的过渡范围的中点是1.65V。