环型振荡器与环型振荡器的控制方法技术

一种环型振荡器，包含一核心电路、一第一调整电路以及一第二调整电路。该核心电路输出一时钟信号且包含有多个环型级。该第一调整电路用以接收多个第一控制信息，并依此来非连续性地调整该时钟信号，该第一调整电路包含有多个偏压电路以及多个开关元件，该些开关元件分别串接至该些偏压电路并接收该些第一控制信息以控制相对应的一偏压电路所提供的一电流。该第二调整电路用以接收一第二控制信息，并依此来连续性地调整该核心电路所产生的该时钟信号，该第二调整电路包含有至少一调整元件，该至少一调整元件包含有至少一可变电容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是相关于一种时钟产生电路，尤指一种环型振荡器。
技术介绍
振荡器(oscillator)在一般的电子系统中常用来提供稳定的时钟信号，其中环型振荡器(ring oscillator)又因其结构简单且易于实现而应用在许多的系统芯片之中。然而，一般的环型振荡器是以多个环型级(ring stage)串接而成，每个环型级均为一反相放大器且其输入端的一输入信号在经过一延迟(delay)时间才会在其输出端放大，并形成该环型级的一输出信号，其中该输入信号在通过所有环型级所形成的正相反馈之后，会连续地改变其电位而形成一振荡信号。举例来说，请同时参照图1以及图2，图1为已知单端环型振荡器100的示意图，而图2为图1所示的单端环型振荡器100中的部分信号示意图。单端环型振荡器100包含有三个环型级110、120以及130，每一个环型级均为一单端反相放大器，假若环型级110、120以及130的输入信号分别为VSE1、VSE2以及Vse3且每一环型级所提供的延迟时间均为Dse，由于环型级110、120以及130是串接成环型，是故环型级 110、120以及130的输出信号分别为VSE2、VSE3以及VSE1。由图2可知，对每一环型级而言，每一个输出信号为其输入信号经过延迟时间Dse后反相的结果；另一方面来说，每一输入信号在经过环型级110、120以及130的延迟之后，都会回到原来的出发点并呈现相反的相位，是故每一信号(VSE2、Vse3以及Vsei)皆是具有周期为6*Dse的振荡信号，且每隔3*Dse的时间便会转换相位一次。一般来说，当环型振荡器是由单端反相放大器所组成时，其环型级的数量必须是奇数以确保每一信号在反馈到原来的出发点时会呈现反相，然而，对差动放大器所组成的环型振荡器而言，这项限制并不存在。请参照图3，其为已知差动环型振荡器300的示意图。 差动环型振荡器300包含有四个环型级310、320、330以及340，每一个环型级均为一差动放大器，由图可知，除了环型级310与340的连结之外，每一环型级都是以反相串接至下一环型级(亦即，每一环型级均用来作为一差动反相放大器)，而环型级340在连结到环型级 310时，则是作为一差动正相放大器(输出信号与输入信号同相位)来运作，因此，即使差动环型振荡器300的环型级的数量为偶数，其中每一信号在反馈到原来的出发点时仍会呈现相反的相位。然而，由于现今市场对高速电路的需求大量增加，尤其在高频锁相回路(phase locked loop, PLL)之中，振荡器除了提供低噪声的时钟信号之外，还需要具有高线性度以及涵盖范围极广的运作频带，以满足各种不同的设计需求。对于振荡器来说，线性度、运作频宽、相位噪声(phase noise)以及增益(gain，亦即Kvco)均会大幅影响整体的效能，然而，上述的各个参数往往会相互影响，是故在设计过程中，需要依不同的需求，在各个参数中取出适当的平衡点。举例来说，由于控制输出频率用的控制信号通常会被供给电压所限制，是故，振荡器的运作频宽会与增益大致上成正比(运作频宽等于控制信号的变化范围与增益的乘积)，当增益减少时，振荡器的运作频宽亦会缩小，然而，假若为了扩大运作频宽而提高增益，此一提高的增益亦会将振荡器内部的噪声增幅反应在输出信号上，进而增加振荡器相位噪声，而振荡器的稳定度也会因此下降。此外，当增益被提高来增加运作频宽时，增益的线性度亦会下降，导致振荡器线性度、噪声等系统相关的效能亦会下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种具有高线性度的多频段环型振荡器，除了应用可选择的偏压电流，其用于非连续性地调整振荡频率范围，使振荡器藉以达到较大的可调整的频率范围，本专利技术亦在各个环型级之间加入了可控制的可变电容器，其用于连续性地调整振荡频率范围，使振荡器藉以得到较小的增益(KVCO)值，其中该各个环型级中之一包含为由至少一单端反相放大器或至少一差动反相放大器所组成，或至少一单端反相放大器及至少一差动反相放大器所组成。依据本专利技术的一实施例，其提供了一种环型振荡器，该环型振荡器包含有一核心电路、一第一调整电路以及一第二调整电路。该核心电路用以输出一时钟信号，该核心电路包含有多个环型级，其中每一环型级包含有一输出端以及一输入端，该输出端耦接至下一环型级的一输入端，该输入端耦接至前一环型级的一输出端。该第一调整电路耦接至该核心电路，用以接收多个第一控制信息，并依据该些第一控制信息来非连续性地调整该核心电路所产生的该时钟信号，该第一调整电路包含有多个偏压电路以及多个开关元件。该些偏压电路用以分别提供多个电流。该些开关元件分别串接至该些偏压电路并分别接收该些第一控制信息，其中每一开关元件依据相对应的一第一控制信息来选择性地导通，以控制相对应的一偏压电路所提供的一电流是否偏压该核心电路。该第二调整电路耦接至该核心电路，用以接收一第二控制信息，并依据该第二控制信息来连续性地调整该核心电路所产生的该时钟信号，该第二调整电路包含有至少一调整元件，该至少一调整元件耦接至一第一环型级的一输出端与一第二环型级的一输入端之间，其中该第一、第二环型级于该些环型级中为紧邻的环型级，该调整元件包含有至少一可变电容，以及该可变电容为具有两端点相连接的一晶体管。依据本专利技术的另一实施例，其提供了一种环型振荡器，该环型振荡器包含有一核心电路、一第一调整电路以及一第二调整电路。该核心电路用以输出一时钟信号，该核心电路包含有多个环型级，其中每一环型级包含有一输出端以及一输入端，该输出端耦接至下一环型级的一输入端，该输入端耦接至前一环型级的一输出端。该第一调整电路耦接至该核心电路，用以接收多个第一控制信息，并依据该些第一控制信息来调整该核心电路中每一环形级的一增益，该第一调整电路包含有多个偏压电路以及多个开关元件。该些偏压电路用以分别提供多个电流。该些开关元件分别串接至该些偏压电路并分别接收该些第一控制信息，其中每一开关元件依据相对应的一第一控制信息来选择性地导通，以控制相对应的一偏压电路所提供的一电流是否偏压该核心电路。该第二调整电路耦接至该核心电路， 用以接收一第二控制信息，并依据该第二控制信息来中每一环形级的一负载，该第二调整电路包含有至少一调整元件，该至少一调整元件耦接至一第一环型级的一输出端与一第二环型级的一输入端之间，其中该第一、第二环型级于该些环型级中为紧邻的环型级，该调整元件包含有至少一可变电容，以及该可变电容为具有两端点相连接的一晶体管。依据本专利技术的又另一实施例，其提供了一种用于一环型振荡器的控制方法，包含有应用至少一开关元件，依据一第一控制信息来控制该环型振荡器的偏压电流，以非连续性地粗略调整该环型振荡器的一时钟信号的频率；以及应用耦接于该环型振荡器中至少一环型级的一可变电容，依据一第二控制信息来调整该至少一环型级的负载，以连续性地微调该时钟信号的频率。本专利技术提供了一种具有高线性度以及可调频率的环型振荡器，经由开关来控制该环型振荡器的偏压电流，以达到非连续性地粗略调整输出信号的频率的目的，此外，本专利技术同时应用了耦接于每一环型级的可变电容来调整每个环型级的负载，可再进一步连续性地微调输出信号的频率，再者，经由适当的设计，本专利技术的环型振荡器除了具有极大的可调整频率范围外，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李国豪，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：