一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环制造技术

本发明专利技术公开了一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环，差分采样鉴相器的P端输出与N端输出经过跨导放大器、积分电容后，输出积分路径控制电压；差分采样鉴相器的P端输出比例路径控制电压；环形压控振荡器包括：反相器、频率控制模块、增益控制模块；积分路径控制电压输入频率控制模块MOS管的G极；增益控制模块的两个MOS管的G极分别为第一输入端口和第二输入端口，第二个MOS管的尺寸相对频率控制模块的MOS管呈比例缩小；比例路径控制电压输入增益控制模块的第一输入端口，积分路径控制电压输入第二输入端口；环形压控振荡器的输出经过分频器输入差分采样鉴相器中。本发明专利技术同时满足了较大的输出频率调节范围和较高的环形振荡器增益线性度。增益线性度。增益线性度。

【技术实现步骤摘要】
一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环


[0001]本专利技术涉及模拟集成电路领域，尤其涉及一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环。

技术介绍

[0002]锁相环在通信系统、数据储存、数据传输等应用中都是必不可少的电路模块。随着通信行业的快速发展，锁相环在电子通信各个领域得到了更加广泛的应用：有线通信、相控雷达阵、导航定位监视系统以及计算机中各种时钟频率信号的供给和磁盘转速的同步等；同时由于信息交换速度的不断提高，信息密度的不断加大，对于锁相环提出了更高的要求。
[0003]锁相环是把输出相位和输入相位相比较的反馈系统电路，具有跟随输入信号相位产生相应频率时钟和频率综合的能力。锁相环一般可以分为环形振荡器锁相环和电感电容锁相环，通常情况下环形振荡器锁相环在较高频率时噪声性能较差，但环形振荡器具有易集成、面积小等优点，综合考虑到工作频率、设计工艺、功耗和面积等因素，环形振荡器锁相环经常应用于图像传感器等芯片中。但随着高像素产品的不断升级，设计高速高性能环形振荡器锁相环也成为了产品应用升级中必须解决的难题。
[0004]由于环形振荡器的较高频率噪声较之电感电容振荡器性能较差，为了使得环形振荡器锁相环能够达到更好的噪声性能，往往会设置较大的带宽来抑制环形振荡器的带外噪声。而带宽不能无限加大，为了避免锁相环稳定性退化，一般需要将锁相环带宽设置在输入参考频率1/10之下。传统的单路环形振荡器锁相环(如图1所示)，其带宽由环形振荡器的增益决定。单路环形振荡器的增益和输出频率由单路也即同一个信号和路径决定，频率控制需要较大的电压范围来满足较大的频率调节范围，而增益控制应该满足锁定时小信号增益的较为线性，但由于频率控制和增益控制处于一条通路上，较大的电压变化范围严重限制了增益控制所能达到的线性度，这使得传统的环形振荡器增益线性度，在一定的调节范围内其增益变化较大，锁相环环路带宽变化较大，则在调节范围内由于带宽减小一般会导致环形振荡器锁相环噪声性能恶化。
[0005]为了避免环形振荡器锁相环稳定性退化，同时达到理想的噪声性能，常用的方法是提高输入频率，即提高理论能使用的最大带宽，并增加设计电路带宽，使得环形振荡器增益减小时也即电路带宽减小时，电路也有较好的噪声性能，但会导致系统功耗的增加和电路带宽的浪费。

技术实现思路

[0006]针对现有技术无法同时满足较大的输出频率调节范围和较高的环形振荡器增益线性度的不足，本专利技术提出一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环，双路锁相环包括：差分采样鉴相器、跨导放大器、积分电容、分频器、环形压控振荡器；
[0009]所述差分采样鉴相器的输入为差分参考信号和分频器返回的采样信号；所述差分采样鉴相器的P端输出与N端输出经过跨导放大器、积分电容后，输出积分路径控制电压；所述差分采样鉴相器的P端输出为比例路径控制电压；
[0010]所述环形压控振荡器包括：反相器、频率控制模块、增益控制模块；所述反相器有若干个，每个反相器的输入与前一个反相器的输出相连，每个反相器对应一个频率控制模块和增益控制模块；所述频率控制模块包括一个MOS管和源极退化电阻，积分路径控制电压输入频率控制模块的MOS管G极，MOS管的S极通过源极退化电阻接地，MOS管的D极与反相器的输出相连；
[0011]所述增益控制模块包括两个MOS管，其中第一个MOS管的D极与反相器的输出相连，S极通过源极退化电阻接地，G极作为第一输入端口；第二个MOS管通过D极和S极与源极退化电阻并联，G极作为第二输入端口；第二个MOS管的尺寸相对频率控制模块的MOS管呈比例缩小，使得控制电流成比例缩小；比例路径控制电压输入所述第一输入端口，积分路径控制电压输入所述第二输入端口，使所述增益控制模块中的电流跟随所述频率控制模块中的电流变化；
[0012]所述环形压控振荡器的输出经过所述分频器输入差分采样鉴相器中。
[0013]进一步地，所述差分采样鉴相器输出的比例路径控制电压为设定电压，所述设定电压为供电电压的一半。
[0014]进一步地，所述分频器选用多模分频器。
[0015]进一步地，所述环形振荡器的反相器有奇数个。
[0016]进一步地，所述双路锁相环采用辅助锁定环路进行辅助锁定；所述辅助锁定环路的一个输入端为单端参考信号，另一个输入端为分频器输出的采样信号；输出端与积分电容连接，用于在辅助锁定时提供积分路径电压。
[0017]进一步地，所述辅助锁定环路采用电荷泵鉴相器。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术将环形压控振荡器的频率控制模块和增益控制模块分开，频率由积分路径控制电压控制，增益由积分路径控制电压和比例路径控制电压协同控制，从而将小信号增益与大信号调频分开。
[0020](2)本专利技术使增益控制模块中的电流跟随频率控制模块中的电流变化，提高了环形压控振荡器增益的线性度，减小了增益变化范围，从而减小了环形振荡器锁相环带宽的变化。
附图说明
[0021]图1是现有技术中单路环形振荡器锁相环带宽设置受环形振荡器增益影响原理示意图。
[0022]图2是本专利技术的双路环形振荡器锁相环的系统示意图。
[0023]图3是本专利技术的环形振荡器的电路示意图。
具体实施方式
[0024]下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明
白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]如图2所示，双路锁相环包括：差分采样鉴相器、跨导放大器、积分电容、分频器、环形压控振荡器。
[0026]差分采样鉴相器与跨导放大器、积分电容组成积分鉴相模块，差分采样鉴相器的P端为比例鉴相模块。差分参考信号输入差分采样鉴相器中，差分采样鉴相器的P端输出与N端输出经过跨导放大器、积分电容后，输出积分控制信号，即为积分路径控制电压。差分采样鉴相器的P端输出为比例控制信号，即为比例路径控制电压；该比例路径控制电压为设定电压，优选为供电电压的一半。
[0027]双路锁相环采用辅助锁定环路进行辅助锁定，在本实施例中，辅助锁定环路采用电荷泵鉴相器实现。电荷泵辅助锁定环路的一个输入端为单端参考信号，另一个输入端为分频器输出的采样信号；输出端与积分电容连接，用于在辅助锁定时提供积分路径电压。
[0028]如图3所示，环形压控振荡器包括若干个反相器和线性化处理后的电压控制模块，若干个反相器首尾相连(即每个反相器的输入与前一个反相器的输出相连)，每个反相器对应一个线性化处理后的电压控制模块；本实施例选用奇数个反相器首尾相连，使环形压控振荡器具有更好的噪声性能。线性化处理后的电压控制模块包括频率控制模块和增益控制模块；频率控制模块包括一个MOS管，积分路径控制电压输入频率控制模块的MOS管G极，MOS管的S极通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形振荡器增益线性化的双路锁相环，其特征在于，双路锁相环包括：差分采样鉴相器、跨导放大器、积分电容、分频器、环形压控振荡器；所述差分采样鉴相器的输入为差分参考信号和分频器返回的采样信号；所述差分采样鉴相器的P端输出与N端输出经过跨导放大器、积分电容后，输出积分路径控制电压；所述差分采样鉴相器的P端输出为比例路径控制电压；所述环形压控振荡器包括：反相器、频率控制模块、增益控制模块；所述反相器有若干个，每个反相器的输入与前一个反相器的输出相连，每个反相器对应一个频率控制模块和增益控制模块；所述频率控制模块包括一个MOS管和源极退化电阻，积分路径控制电压输入频率控制模块的MOS管G极，MOS管的S极通过源极退化电阻接地，MOS管的D极与反相器的输出相连；所述增益控制模块包括两个MOS管，其中第一个MOS管的D极与反相器的输出相连，S极通过源极退化电阻接地，G极作为第一输入端口；第二个MOS管通过D极和S极与源极退化电阻并联，G极作为第二输入端口；第二个MOS管的尺寸相对频率控制模块的MOS管呈比例缩小，使得控制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宇，高翔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：