[发明专利]具有动态选择的振荡输出信号电平移位的频率合成器

说明书

本申请涉及具有动态选择的振荡输出信号电平移位的频率合成器。由源电压供电的振荡器电路生成振荡输出信号。振荡输出信号被电平移位并被施加到多路复用器的第一输入。多路复用器的第二输入接收振荡输出信号。多路复用器响应于选择信号而选择振荡输出信号和电平移位的振荡输出信号之一以输出作为选定的振荡输出信号。锁定环电路根据选定的振荡输出信号和参考振荡信号来控制振荡输出信号的频率。选择信号还选择振荡器电路的源电压和参考电压之一作为用于生成第一供电电压的电压调节器电路的误差放大器参考电压。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月10日提交的美国临时专利申请序号62/777,446的优先权权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种频率合成器，并且特别地，涉及对来自频率合成器的电流控制振荡器的振荡输出信号执行的电平移位操作的动态选择。

背景技术

对图1进行参考，其示出了常规电流控制振荡器(CCO)电路10的电路图。CCO电路10包括由奇数个串联连接的反相延迟元件14(1)至14(n)形成的环形振荡器12。一个反相延迟元件的输出连接到下一个反相延迟元件的输入，并且最后一个反相延迟元件14(n)的输出连接到第一个反相延迟元件14(1)的输入。反相延迟元件14耦合在处于源电压Vs电平的源节点18与处于接地电压电平的接地节点之间。节点18处的源电压的电平取决于反相延迟元件14中的晶体管的阈值电压和对应的电路过驱动。每个反相延迟元件14提供从输入到输出的延迟量，该延迟量取决于充电电流Icharge，该充电电流Icharge由电流源30从源电压Vdd提供至源节点18。由环形振荡器产生的振荡输出信号13(Fout)的振荡频率fo取决于延迟量，并且因此输出频率可以由充电电流Icharge控制。振荡输出信号13(Fout)的振荡幅度由节点18处的源电压Vs控制。

由电流源30输出的充电电流Icharge的大小由电压控制信号CONT设置。在一个实施例中，p沟道晶体管32形成电流源30，其中晶体管32的源极连接到源电压Vdd节点，并且晶体管32的漏极连接为将充电电流Icharge提供至源节点18。晶体管32的栅极被耦合为接收电压控制信号CONT。电流源30相应地用作电压到电流转换器电路。控制信号CONT控制晶体管32的导电性，并因此控制提供至环形振荡器的源节点18的充电电流Icharge的大小。因此，控制信号CONT的电压大小被用来设置振荡输出信号13Fout的振荡频率fo。

图2示出了诸如锁频环(FFL)或锁相环(PLL)之类的锁定环操作类型的频率合成器电路50的框图。电路50包括控制振荡器52，在该实现中，该控制振荡器52是图1中所示类型的CCO电路10。来自控制振荡器52的环形振荡器12的振荡输出信号13Fout由电平移位器电路54进行电平移位并由分频器电路56分频，以生成具有频率fo/N的振荡反馈信号15(Ffb)，其中N是分频器电路56的分频器值(整数或小数)。在环形振荡器12的情况下需要电平移位，因为振荡输出信号13Fout在源节点18的电压Vs处具有振荡幅度，并且要求振荡反馈信号15Ffb改为具有在锁定环电路50的源电压Vdd电平处的幅度。相位频率检测器电路60将振荡反馈信号15Ffb的相位和频率fo/N与振荡参考信号17Fref的相位和频率fr进行比较，以生成指示所确定的相位频率差的误差信号ERR。误差信号ERR被馈送到电荷泵(CP)62，电荷泵(CP)62输出等效误差电压Verr，该等效误差电压Verr由滤波器电路64(例如，低通滤波器类型)滤波以生成电压控制信号CONT。如上面结合图1所讨论的，控制信号CONT被施加到由电流源30形成的电压到电流转换器66，以生成充电电流Icharge，该充电电流Icharge控制振荡输出信号13Fout的频率fo。频率合成器电路50的反馈回路用于控制控制信号CONT的大小，使得从来自环形振荡器12的振荡输出信号Fout导出的振荡反馈信号15Ffb的相位和频率fo/N被驱动成等于振荡参考信号17Fref的相位和频率fr。