[发明专利]一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器

说明书

本发明涉及一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器，是由至少三级延迟单元组成并且工作于两个控制端的双环路。两个环路的控制电压分别加在PMOS负载管以及NMOS负载管的栅极。当控制电压较低时，PMOS负载管处于调谐状态；当控制电压较高时，NMOS负载管处于调谐状态。这样控制信号在整个电压范围内有效，即可得到覆盖电源电压的调谐范围。本发明的结构采用伪差分结构，为了保证电路振荡引入了直接交叉耦合的MOS管。引入栅极接地的MOS管增加流进输入对管的电流提高电路的输出频率。同时增加有源电感结构扩展压控振荡器的工作带宽。本发明具有高速、宽调谐范围以及高线性度等优点。

技术领域

本发明属于半导体集成电路设计领域，主要涉及到一种高速宽调谐范围以及高线性度的环形压控振荡器。

背景技术

压控振荡器(Voltage-Controlled-Oscillator，VCO)是输出频率随输入端控制电压变化而变化的信号源。在频率综合电路、锁相环以及时钟恢复电路中起关键作用。在集成电路中，压控振荡器可以分为环形振荡器和电容电感谐振振荡器两大类。电容电感谐振振荡器的噪声性能较好，但是要以大面积高成本为代价。环形电感的噪声性能稍显劣势，可是能实现正交信号的输出在许多应用被采用的重要原因，以及芯片占用面积小、宽的调谐范围和采用标准CMOS工艺实现等优点。

环形振荡器多采用偶数级差分结构，如图1所示。偶数级结构可以实现正交信号的输出；差分结构的环形压控振荡器对共模噪声的抑制能力较强且电路结构灵活。环形振荡器的差分结构可分为全差分结构与伪差分结构，如图2和图3所示。全差分结构对噪声具有很好的抑制作用；伪差分结构可以得到全摆幅输出。在随着工艺尺寸的不断下降、电源电压不断下降的情况下，伪差分结构的环形振荡器成为主流。

传统的结构如图3和图4所示，采用单一的调谐技术。图3采用控制可变负载PMOS管的调谐方式，此种调谐方式在控制电压较高时不具备调谐的能力。当采用图4控制耦合管的强度的调谐方式，控制电压控制耦合强度来实现频率调节。此种调谐方式只有在控制电压足够高时，才具备调谐的能力。另外，近年来电路输入信号的频率不断提高，因此主要适用于时钟恢复、锁相环等高速环境中的环形振荡器的速度也应该大幅度提高。近年来一是伴随着工艺的发展，电路的工作速度得到大幅的提高并且采用前馈技术，在延迟单元中引入第二输入端，有电路的前两级提供前馈信号，使得输入对管提前开启，对输出端充电从而提高输出频率。

发明内容

发明的目的：针对目前现有的环形压控振荡器的问题与不足，提供一种高速、宽调谐范围、高线性度环形压控振荡器。

技术方案：

一种高速宽调谐范围高线性度环形压控振荡器，由至少三级延迟单元组成，形成两条环路：主环路与次级环路；所述主环路按顺序连接，所述次级环路输入接前两级输出；