一种差动切换式电容电路，用于一压控振荡器中，可消除时钟穿通效应，并在该切换式电容电路被断开时，防止该压控振荡器的输出频率产生不理想的瞬时频率偏移与漂移。一中央开关元件用来根据一第一控制信号，连接一正端电容性节点与一负端电容性节点。一正端主开关元件以及一负端主开关元件用来根据该第一控制信号连接该正端和负端电容性节点。一正端附加开关元件以及一负端附加开关元件使用反相于该第一控制信号的控制信号，以分别消除该中央开关，该正端和负端主开关元件对该正端和负端电容性节点所造成的时钟穿通效应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种切换式电容电路，特别是指一种使用于一压控振荡器内的切换式电容电路，可用来消除时钟穿通(clock feedthrough)效应，也因此可以防止当该切换式电容电路被断开或闭合时，该压控振荡器产生瞬时频率偏移与漂移的现象。
技术介绍
压控振荡器(voltage controlled oscillator，VCO)是一个常使用于无线通信系统(wireless communication systems)中，执行频率合成(frequencysynthesis)操作的元件。例如We11and等人于美国专利第6,226,506号及第6,147,567号的专利中所述，无线通信系统通常需要在接收路径电路(receivepath circuitry)以及传送路径电路(transmit path circuitry)上执行频率合成的操作。图1为常规技术一数字调整(digital tuning)压控振荡器10的示意图。图1中用于一频率合成器中的压控振荡器10基于一典型的谐振结构(resonant structure)。陶瓷谐振腔(ceramic resonator)以及LC式槽路(LC tank circuit)是两个常见的例子。基本的谐振结构则包含有一电感12，连接在一第一振荡节点OSC_P与一第二振荡节点OSC_N之间。一连续式(continuously)可变电容14以及多个离散式(discretely)可变电容16与该电感12并联。连续式可变电容14用来对目标电容值进行微调的操作(finetuning)，至于多个离散式可变电容16则是用来进行粗调的操作(coarsetuning)。而电容与电感并联所造成的电阻损失(resistive loss)则由负电阻值发生器(negative resistance generator)18进行补偿，以维持系统的振荡。在该离散式可变电容16中的每一个离散式可变电容均由一切换式电容(switched-capacitance)电路20所组成，每一个切换式电容电路均受一独立的控制信号控制。根据一控制信号，一切换式电容电路20可以选择性地将一电容24连接或断开(connect or disconnect)压控振荡器10的谐振腔。切换式电容电路20的不同开/关组合可以使此LC式谐振腔具有大的电容值变化范围，因此即可增大压控振荡器10可振荡的频率范围。图2为常规技术一单端切换式电容电路30的示意图。一电容32连接到第一振荡节点OSC_P以及一节点A之间。一开关元件34(包含有一NMOS晶体管)可选择性地连接节点A与第二振荡节点OSC_N(而第二振荡节点OSC_N连接到接地点)，其中开关元件34受一控制信号SW控制。当开关元件34被闭合(close，即开关元件呈导通状态)时，电容32的电容值会被加到压控振荡器10的谐振腔的整体的电容值。当开关元件34被断开(open，即开关元件呈断路状态)，自第一振荡节点OSC_P看进去的电容值就变成电容32的电容值以及开关元件34在断路状态呈现的寄生电容值的串联组合(seriescombination)。图3为常规技术一差动切换式电容电路40的示意图(不具有中央开关元件)。由于差动的方式具有较好的共模噪声抑制(common-mode noiserejection)的能力，因此常被广泛的使用在高速集成电路的环境中。在差动切换式电容电路40中，一正端(positive side)电容42连接到第一振荡节点OSC_P与一节点A之间。一正端开关元件(switch element)46(包含有一NMOS晶体管)选择性地连接节点A与接地点。一负端电容44连接到第二振荡节点OSC_N以及一节点B之间。一负端开关元件48(包含有一NMOS晶体管)选择性地连接节点B与接地点。这两个开关元件46、48均受相同的控制信号SW控制。当开关元件46、48被闭合时，正端电容42与负端电容44的电容值的串联组合就会被加到压控振荡器10的整体电容值。至于当开关元件46、48被断开时，第一振荡节点OSC_P与第二振荡节点OSC_N之间差动的电容值即变成正端电容42、负端电容44以及在压控振荡器10的谐振腔中其他被断开的开关元件的寄生电容(parasitic capacitance)的组合。图4为常规技术一差动切换式电容电路60的示意图(具有中央开关元件)。在差动切换式电容电路60中，一正端电容62连接到第一振荡节点OSC_P与一节点A之间。一正端开关元件68(包含有一NMOS晶体管)选择性地连接节点A与接地点。一负端电容66连接到第二振荡节点OSC_N以及一节点B之间。一负端开关元件70(包含有一NMOS晶体管)选择性地连接节点B与接地点。还有一中央开关元件64(包含有一NMOS晶体管)连接在节点A与节点B之间，用来降低整体的开关导通电阻值(turn-on switch resistance)。这三个开关元件64、68、70均受相同的控制信号SW控制。当开关元件64、68、70被闭合时，正端电容62与负端电容66的电容值的串联组合就会被加到压控振荡器10的谐振腔的整体电容值中。至于当开关元件64、68、70被断开时，第一振荡节点OSC_P与第二振荡节点OSC_N之间差动的电容值即变成正端电容62、负端电容66以及在压控振荡器10的谐振腔中其他被断开的开关元件的寄生电容的组合。图5为常规技术一切换式电容电路90的示意图(仅具有一个中央开关的差动方式)。在切换式电容电路90中，包含有一正端电容92连接在第一振荡节点OSC_P和一节点A之间。一负端电容96连接在第二振荡节点OSC_N和一节点B之间。还有一中央开关元件94(包含有一NMOS晶体管)连接在节点A和节点B之间，用来降低开关导通电阻值。开关元件94受控制信号SW控制。当开关元件94被闭合时，正端和负端电容92、96电容值的串联组合会被加到压控振荡器10的谐振腔的整体电容值中。至于当开关元件94被断开时，第一振荡节点OSC_P与第二振荡节点OSC_N之间差动的电容值即变成正端电容92、负端电容96以及在压控振荡器10的谐振腔中其他被断开的开关元件的寄生电容的组合。不论使用的是图2所示的单端方式或是图3、图4、图5所示的差动方式，当切换式电容电路30、40、60或90或20b被断开时，在节点A上(在图3、图4和图5的差动方式中还有节点B)会产生一瞬时阶跃电压变化(momentaryvoltage step change)。上述的瞬时阶跃电压变化会造成整体电容值产生不该有变化，最后，亦造成了压控振荡器10的频率产生不该有的偏移与漂移。至于上述的瞬时阶跃电压变化会造成一电压下降或上升则是视开关元件是使用高逻辑值或低逻辑值进行开关元件的断路/闭合而定。以图2所示的单端方式为例，当开关元件34被断开时，载荷子(chargecarriers)会被注入(injected)连接在开关元件34第一端与第二端之间的阻抗(impedances)中。载荷子的射入即造成容抗(capacitive impedance)产生不该有的阶跃电压变化，而造成了节点A产生的阶跃电压。上述的效应即为所谓的时钟穿通效应(clock feedtrou本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可消除时钟穿通效应的切换式电容电路，使用于一振荡器中，该振荡器具有至少一输出频率，该输出频率会随着该振荡器中一电容值的变化而改变，该切换式电容电路包含有：一控制信号发生器，用来产生一第一控制信号以及一第二控制信号，其中该第二控制 信号与该第一控制信号反相；一正端主开关元件，用来根据该第一控制信号，选择性地连接该正端第一节点至一正端第二节点，其中该正端第一节点连接到一正端电容；以及一正端附加开关元件，用来根据该第二控制信号，选择性地连接该正端第一节点至 一正端第三节点。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯凌维，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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