本發(fā)明涉及壓控振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器。

背景技術(shù)：

環(huán)形振蕩器因其面積小、調(diào)諧頻率范圍寬而被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)生時鐘的鎖相環(huán)中。為了優(yōu)化鎖相環(huán)的噪聲性能，壓控振蕩器采用多根調(diào)諧曲線來覆蓋要求的頻率范圍，以減小振蕩器的電壓-頻率的增益。

自動頻率校準電路在鎖相環(huán)閉環(huán)工作前會選取一個最優(yōu)的子頻帶，鎖相環(huán)閉環(huán)工作會鎖定這條子頻帶上的某一個頻率點。芯片溫度的改變會導致預先選定好的最優(yōu)子頻帶的頻率發(fā)生變化，進而導致鎖相環(huán)鎖定的頻率點偏離該子帶的中心點，甚至目標頻率不在該子帶上。因此溫度引起的頻率變化會惡化鎖相環(huán)性能，可能引起鎖相環(huán)失鎖。

該環(huán)形壓控振蕩器通過與絕對溫度成正比的電流源的輸出電流和與絕對溫度成反比的電流源的輸出電流加權(quán)，為環(huán)形壓控振蕩器提供補償電流，可以有效的抵消溫度對振蕩頻率的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決環(huán)形振蕩器由于溫度變化導致的頻率變化，避免鎖相環(huán)性能的惡化和失鎖。本發(fā)明提供了具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、補償效果好等特點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器，ptat電流源，用于產(chǎn)生與絕對溫度成正比的電流；ctat電流源，用于產(chǎn)生與絕對溫度成反比的電流；電流加法電路，用于將ptat電流源輸出的電流和ctat電流源輸出的電流相加；偏置電路拷貝電流加法電路中的電流，并提供給數(shù)控電流源整列；數(shù)控電流源陣列輸出的電流控制電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器頻率；電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的控制電壓對其頻率進行細調(diào)。電流加法電路由一個n型電流源構(gòu)成；偏置電路包括一個鏡像n型電流源，一個偏置p型電流源和一個p型開關(guān)；數(shù)控電流源陣列包括p型電流源陣列和p型開關(guān)陣列。所述n型電流源由n型場效應(yīng)管構(gòu)成；所述偏置p型電流源和p型電流源陣列均由p型場效應(yīng)管構(gòu)成；所述p型開關(guān)和p型開關(guān)陣列均由p型場效應(yīng)管構(gòu)成。電流加法電路的n型場效應(yīng)管源端接地，其漏端和柵端連接，并連接到ptat電流源的電流輸出端和ctat電流源的電流輸出端；偏置電路中的n型場效應(yīng)管源端接地，其柵端連接電流加法電路的柵端，其漏端連接偏置p型電流源中p型場效應(yīng)管的漏端；偏置p型電流源中的p型場效應(yīng)管的漏端與柵端連接，其源端與p型開關(guān)中的p型場效應(yīng)管的漏端連接；p型開關(guān)中的p型場效應(yīng)管的源端連接電源，其柵端連接地；數(shù)控電流源陣列中的p型電流源陣列的p型場效應(yīng)管的柵端均與偏置p型電流源的p型場效應(yīng)管的柵端連接，其漏端均與電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器連接，其源端分別與p型開關(guān)陣列中對應(yīng)的p型場效應(yīng)管的漏端連接；p型開關(guān)陣列的p型場效應(yīng)管的柵端接控制信號，其源端接電源。

本發(fā)明的原理在于：

在閉環(huán)工作前，自動頻率校準電路在鎖相環(huán)閉環(huán)工作前會選取一個最優(yōu)的子頻帶，目標頻率該在子頻帶的中心位置附近。在固定電流為數(shù)控電流源陣列提供偏置的情況下，由于溫度的變化，會導致壓控振蕩器頻率的變化，目標頻率偏移到選定的最優(yōu)子頻帶的兩端位置，甚至子頻帶外。頻率的偏移會造成鎖相環(huán)性能的惡化，甚至造成鎖相環(huán)失鎖。

對于本發(fā)明的具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器，通過ptat電流源產(chǎn)生與絕對溫度成正比的電流和ctat電流源產(chǎn)生與絕對溫度成反比的電流在電流加法電路上加權(quán)，產(chǎn)生與溫度相關(guān)的偏置電流，提供給數(shù)控電流源陣列。數(shù)控電流源陣列中的電流隨溫度變化，抵消環(huán)形壓控振蕩器由于溫度導致的頻率變化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點和積極效果為：

1、本發(fā)明在傳統(tǒng)的寬帶電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的基礎(chǔ)上，使用ptat電流源的輸出電流和ctat電流源的輸出電流加權(quán)產(chǎn)生隨溫度變化的偏置電流，用于偏置控制環(huán)形振蕩器振蕩頻率的數(shù)控電流源，補償環(huán)形振蕩器由于溫度變化而導致的頻率變化；

2、本發(fā)明提供的具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器，在應(yīng)用到鎖相環(huán)中，不會由于溫度變化導致鎖相環(huán)性能嚴重惡化和失鎖；

附圖說明

圖1是鎖相環(huán)頻率綜合器的示意圖；

圖2是本發(fā)明提出的具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器結(jié)構(gòu)；

圖3是電流加法電路中電流隨溫度的變化曲線；

圖4是固定偏置電流下環(huán)形壓控振蕩器振蕩頻率隨溫度的變化曲線；

圖5是基于本發(fā)明的環(huán)形壓控振蕩器振蕩頻率隨溫度的變化曲線。

具體實施方式

以下參照附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式。

如圖2所示，一種具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器，包括：ptat電流源1，用于產(chǎn)生與絕對溫度成正比的電流；ctat電流源2，用于產(chǎn)生與絕對溫度成反比的電流；電流加法電路3，用于將ptat電流源1輸出的電流和ctat電流源2輸出的電流相加；偏置電路4拷貝電流加法電路3中的電流，并提供給數(shù)控電流源整列；數(shù)控電流源陣列5輸出的電流控制電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器6頻率；電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器6的控制電壓對其頻率進行細調(diào)。電流加法電路3由一個n型電流源構(gòu)成；偏置電路4包括一個鏡像n型電流源，一個偏置p型電流源7和一個p型開關(guān)8；數(shù)控電流源陣列5包括p型電流源陣列9和p型開關(guān)陣列10。所述n型電流源由n型場效應(yīng)管構(gòu)成；所述偏置p型電流源和p型電流源陣列均由p型場效應(yīng)管構(gòu)成；所述p型開關(guān)和p型開關(guān)陣列均由p型場效應(yīng)管構(gòu)成。電流加法電路3的n型場效應(yīng)管源端接地，其漏端和柵端連接，并連接到ptat電流源1的電流輸出端和ctat電流源2的電流輸出端；偏置電路4中的n型場效應(yīng)管源端接地，其柵端連接電流加法電路(3)的柵端，其漏端連接偏置p型電流源7中p型場效應(yīng)管的漏端；偏置p型電流源7中的p型場效應(yīng)管的漏端與柵端連接，其源端與p型開關(guān)8中的p型場效應(yīng)管的漏端連接；p型開關(guān)8中的p型場效應(yīng)管的源端連接電源，其柵端連接地；數(shù)控電流源陣列5中的p型電流源陣列9的p型場效應(yīng)管的柵端均與偏置p型電流源7的p型場效應(yīng)管的柵端連接，其漏端均與電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器6連接，其源端分別與p型開關(guān)陣列10中對應(yīng)的p型場效應(yīng)管的漏端連接；p型開關(guān)陣列10的p型場效應(yīng)管的柵端接控制信號，其源端接電源。

圖2是本發(fā)明提出的具體實現(xiàn)電路的一個實例，使用與溫度有關(guān)的電流源ptat電流源和ctat電流源輸出電流的加權(quán)為電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器提供偏置電流。此電路的仿真是基于180nmcmos工藝，使用1.8v供電電壓。

本發(fā)明提供的具有溫度補償?shù)沫h(huán)形壓控振蕩器如圖1所示。1中的ptat電流源用于產(chǎn)生與絕對溫度成正比的電流；2中的ctat電流源用于產(chǎn)生與絕對溫度成反比的電流。ptat電流源的輸出電流和ctat電流源的輸出電流通過3中的n0相加；n0中的電流大小跟隨溫度的增加而增大；4中的n1拷貝3中n0的電流，并提供給7中的p0；9中的電流源陣列p11～p1k從p0中拷貝電流，為電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器提供電流；因此9中的電流源陣列p11～p1k中的電流隨著溫度的增加而增大；隨溫度增加的電流用于補償6中電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器由于溫度增加而減小的頻率量，以穩(wěn)定6中電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的振蕩頻率。

通過使用1中的ptat電流源的輸出電流和2中的ctat電流源的輸出電流加權(quán)為5中的數(shù)控電流源陣列提供隨溫度變化的偏置電流，補償了6中電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的頻率減小量。圖3是1中的ptat電流源的輸出電流和2中的ctat電流源的輸出電流在電流加法電路上的電流之和隨溫度的變化。圖4是使用固定電流為數(shù)控電流源提供偏置電流情況下6中電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的振蕩頻率隨溫度的變化。圖5是改進后的6中電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器的振蕩頻率隨溫度的變化?？梢钥闯觯褂脼閿?shù)控電流源提供與溫度有關(guān)的偏置電流，可以有效的減小環(huán)形壓控振蕩器由于溫度變化導致的頻率變化。

通過上述分析可以看出，本發(fā)明使用ptat電流源的輸出電流和ctat電流源的輸出電流加權(quán)為數(shù)控電流源陣列提供隨溫度變化的偏置電流，補償了電流饑餓型環(huán)形壓控振蕩器由于溫度變化導致頻率的減小量。

本發(fā)明未詳細公開的部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的專利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。