一种环形振荡器用放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种环形振荡器用放大器，包括放大器输入管部分，与放大器输入管部分连接的负载电路部分，以及分别与放大器输入管部分和负载电路部分连接的偏置电路部分；其中：所述放大器输入管部分，用于输入信号，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分；所述负载电路部分，用于接收放大器输入部分过来的电流信号，并把电流信号转换为电压信号；所述偏置电路部分，用于给负载电路提供偏置。本实用新型专利技术所述环形振荡器用放大器，可以克服现有技术中适用范围小、可靠性低和结构复杂等缺陷，以实现适用范围大、可靠性高和结构简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
—种环形振荡器用放大器
本技术涉及模拟CMOS集成电路
，具体地，涉及一种环形振荡器用放大器。
技术介绍
振荡器是众多电子系统中不可或缺的组成部分。从微处理器的时钟再生到蜂窝电话中的载波合成，需要各种不同结构和不同性能的振荡器。目前，在CMOS工艺下，各式各样的通信设备不断地向前发展，这对采用CMOS工艺实现高性能振荡器也不断地提出新的挑战。采用CMOS工艺实现环形振荡器电路在最近几年得到了很大的发展，其振荡频率已经从几兆赫兹变化到上百兆赫兹，甚至到上千兆赫兹。环形振荡器的设计重点就在于电路要容易起振、具有较宽的频率调谐范围以及振荡幅度的控制。典型的环形振荡器电路中放大器单元电路的结构如图1所示，该结构电路的具体分析可参考《模拟CMOS集成电路设计》(作者:毕查德.拉扎维)一书第14章第四节。该结构电路中PMOS管M3和M4工作在线性区，当控制电压\变化时，M3和M4等效的电阻也跟着变化，进而控制环形振荡器的振荡频率变化。该电路的缺点是当控制电压大范围变化时，M3和M4等效的电阻也大范围变化，进而导致放大器单元在静态时的增益也产生较大变化，如果设计不当将导致放大器的增益在V。变小时降低太多，以至于振荡器无法起振。为了保证振荡器能够正常起振，必须限制M3和M4等效电阻的变化范围，而这又限制了频率调谐范围。同时该电路增加了一个运算放大器做反馈的偏置产生电路，用来控制振荡器的振荡幅度，该电路结构比较复杂，同时高带宽的运算放大器也给电路设计增加了难度。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在适用范围小、可靠性低和结构复杂等缺陷。技术内容本技术的目的在于，针对上述问题，提出一种环形振荡器用放大器，以实现适用范围大、可靠性高和结构简单的优点。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是:一种环形振荡器用放大器，包括放大器输入管部分，与放大器输入管部分连接的负载电路部分，以及分别与放大器输入管部分和负载电路部分连接的偏置电路部分；其中:所述放大器输入管部分，用于输入信号，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分；所述负载电路部分，用于接收放大器输入部分过来的电流信号，并把电流信号转换为电压信号；所述偏置电路部分，用于给负载电路提供偏置。进一步地，所述放大器输入管部分，采用带有尾电流源的全差分放大器输入结构，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分。进一步地，所述带有尾电流源的全差分放大器输入结构，包括包括3个NMOS管M4、MjPMpM4'M5为输入管，M1为尾电流源管；其中:所述M4的栅端连接放大器的同相输入端VIP，M4的漏端连接放大器的反相输出端VonjM4的源端和M5的源端连接在一起并连接尾电流源管M1的漏端；M5的栅端连接放大器的反相输入端VIN，M5的漏端连接放大器的同相输出端Vtff, M5的源端和M4的源端连接在一起并连接尾电流源管M1的漏端；尾电流源管M1的栅端连接控制电压Vc，M1的源端接地，M1的漏端连接M4和M5的源端；控制电压\控制流过尾电流源管M1的电流。进一步地，所述负载电路部分，包括PMOS管M6、M7、M8和M9,电容C1和C2 ;其中:所述PMOS管M6、M8和电容C1 一起构成同相输入端的负载，其中M6是电流源形式的负载，提供高阻抗，M8是二极管形式连接的负载提供低阻抗，用于控制振荡幅度，电容C1用作负载电容，用于调节振荡频率；所述M6的栅端连接M7的栅端,M6的源端连接电源Vdd，M6的漏端连接反相输出端口Von ；M8的源端连接电源VDD，M8的漏端和栅端连接在一起并连接到反相输出端口 Vw ;电容C1的一端连接电源Vdd，另一端连接反相输出端口 Vm ；所述PMOS管M7、M9和电容C2 —起构成反相输入端的负载，其中M7是电流源形式的负载，提供高阻抗，M9是二极管形式连接的负载提供低阻抗，用于控制振荡幅度，电容C2用作负载电容，用于调节振荡频率；所述M7的栅端连接M6的栅端,M7的源端连接电源Vdd，M7的漏端连接同相输出端口V0P ；M9的源端连接电源VDD，M9的漏端和栅端连接在一起并连接到同相输出端口 Vw ;电容C2的一端连接电源Vdd，另一端连接同相输出端口 Vtff。进一步地，在所述负载电路部分中，由PMOS管M6和M7构成电流源负载部分，由PMOS管M8和M9构成的二极管连接形式的负载部分；在静态时，即电路没有起振时，二极管连接的PMOS管M8或M9不导通，电流源M6和M7做负载，为放大器提供高阻抗负载，提供较大的增益，从而使得环形振荡器容易起振；在动态时，即电路已经振荡，此时二极管连接的PMOS管M8或M9导通，为电路提供一个低阻负载，使得电路的振荡幅度得到限制，使得电路能够在一定振荡幅度范围内稳定工作；在动态时，该环形振荡器用放大器的尾电流在同相输入支路和反相输入支路之间来回切换，当尾电流源的电流全部流过同相支路时，二极管连接形式的PMOS管M8导通，多流过该支路的电流经由M8流出到电源VDD，此时M8的栅源电压即是基于该环形振荡器用放大器的振荡器的振荡幅度；当尾电流源的电流全部流过反相支路时，二极管连接形式的PMOS管M9导通，多流过该支路的电流经由M9流出到电源VDD，此时M9的栅源电压即是基于该环形振荡器用放大器的振荡器的振荡幅度，从而也就限制了振荡器的振荡幅度；负载电路部分在动态时额外加入一个二极管连接形式PMOS管的低阻负载，它将振荡幅度确定为该二极管连接形式的PMOS管的栅源电压。进一步地，所述偏置电路部分，用于给负载电路部分中电流源PMOS管M6和M7提供偏置电压；所述偏置电路部分，包括NMOS管M2和PMOS管M3 ;其中:所述NMOS管M2的源端连接到地，栅端连接控制端V。，漏端连接PMOS管M3的栅端和漏端，控制电压V。控制着流过M2的电流；所述PMOS管M3的栅端和漏端连接在一起并连接到NMOS管M2的漏端，同时还连接到负载电路部分中PMOS管M6和M7的栅端，M3的源端连接到电源VDD。进一步地，所述控制端V。提供的控制电压V。，同时控制放大器输入管部分的尾电流源NMOS管M1和偏置电路部分中NMOS管M2 ;控制电压V。控制着振荡器的振荡频率；当V。变化时，流过放大器的尾电流源管M1的电流和负载电路中的电流源管M6和M7的电流做相同变化，负载电路部分中的M8和M9不导通，且M6和M7处于饱和状态，使得在控制电压\大范围变化时，基于该环形振荡器用放大器的环形振荡器也能够起振。本技术各实施例的环形振荡器用放大器，由于包括放大器输入管部分，与放大器输入管部分连接的负载电路部分，以及分别与放大器输入管部分和负载电路部分连接的偏置电路部分；其中:放大器输入管部分，用于输入信号，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分；负载电路部分，用于接收放大器输入部分过来的电流信号，并把电流信号转换为电压信号；偏置电路部分，用于给负载电路提供偏置；可以采用PMOS电流源和二极管连接形式的PMOS管一起做负载，静态时采用电流源做负载以提供高增益保证电路起振，动态时加入二极管连接形式的PMOS管做负载，以控制信号的振荡幅度；从而可以克服现有技术中适用范围小、可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形振荡器用放大器，其特征在于，包括放大器输入管部分，与放大器输入管部分连接的负载电路部分，以及分别与放大器输入管部分和负载电路部分连接的偏置电路部分；其中：所述放大器输入管部分，用于输入信号，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分；所述负载电路部分，用于接收放大器输入部分过来的电流信号，并把电流信号转换为电压信号；所述偏置电路部分，用于给负载电路提供偏置。

【技术特征摘要】
1.一种环形振荡器用放大器,其特征在于，包括放大器输入管部分，与放大器输入管部分连接的负载电路部分，以及分别与放大器输入管部分和负载电路部分连接的偏置电路部分;其中: 所述放大器输入管部分，用于输入信号，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分； 所述负载电路部分，用于接收放大器输入部分过来的电流信号，并把电流信号转换为电压信号； 所述偏置电路部分，用于给负载电路提供偏置。2.根据权利要求1所述的环形振荡器用放大器，其特征在于，所述放大器输入管部分，采用带有尾电流源的全差分放大器输入结构，将输入电压信号转换成电流信号，并输出给负载电路部分。3.根据权利要求2所述的环形振荡器用放大器，其特征在于，所述带有尾电流源的全差分放大器输入结构，包括包括3个NMOS管M4、M5和M1, M4、M5为输入管，M1为尾电流源管；其中: 所述M4的栅端连接放大器的同相输入端Vip，M4的漏端连接放大器的反相输出端Vw，M4的源端和仏的源端连接在一起并连接尾电流源管M1的漏端；M5的栅端连接放大器的反相输入端VIN，M5的漏端连接放大器的同相输出端Vtff, M5的源端和M4的源端连接在一起并连接尾电流源管M1的漏端；尾电流源管M1的栅端连接控制电压Vc，M1的源端接地，M1的漏端连接M4和M5的源端；控制电压\控制流过尾电流源管M1的电流。4.根据权利要求3所述的环形振荡器用放大器，其特征在于，所述负载电路部分，包括PMOS管M6、M7、M8和M9,电容C1和C2 ;其中: 所述PMOS管M6、M8和电容C1 一起构成同相输入端的负载，其中M6是电流源形式的负载，提供高阻抗，M8是二极管形式连接的负载提供低阻抗，用于控制振荡幅度，电容C1用作负载电容，用于调节振荡频率； 所述M6的栅端连接M7的栅端,M6的源端连接电源Vdd，M6的漏端连接反相输出端口 Vm ；M8的源端连接电源VDD，M8的漏端和栅端连接在一起并连接到反相输出端口 Vw ;电容C1的一端连接电源VDD，另一端连接反相输出端口 Vm ； 所述PMOS管M7' M9和电容C2 —起构成反相输入端的负载，其中M7是电流源形式的负载，提供高阻抗，M9是二极管形式连接的负载提供低阻抗，用于控制振荡幅度，电容C2用作负载电容，用于调节振荡频率； 所述M7的栅端连接M6的栅端,M7的源端连接电源Vdd，M7的漏端连接同相输出端口 Vqp ；M9的源端连接电源VDD，M9的漏端和栅端连接在一起并连接到同相输出端口 Vw ;...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘文光，肖时茂，于云丰，黄伟，
申请(专利权)人：无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32