專利名稱：用于壓控振蕩器的可消除時鐘穿通效應(yīng)的切換式電容電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種切換式電容電路，特別是指一種使用于一壓控振蕩器內(nèi)的切換式電容電路，可用來消除時鐘穿通(clock feedthrough)效應(yīng)，也因此可以防止當該切換式電容電路被斷開或閉合時，該壓控振蕩器產(chǎn)生瞬時頻率偏移與漂移的現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
壓控振蕩器(voltage controlled oscillator，VCO)是一個常使用于無線通信系統(tǒng)(wireless communication systems)中，執(zhí)行頻率合成(frequencysynthesis)操作的元件。例如We11and等人于美國專利第6,226,506號及第6,147,567號的專利中所述，無線通信系統(tǒng)通常需要在接收路徑電路(receivepath circuitry)以及傳送路徑電路(transmit path circuitry)上執(zhí)行頻率合成的操作。
圖1為常規(guī)技術(shù)一數(shù)字調(diào)整(digital tuning)壓控振蕩器10的示意圖。圖1中用于一頻率合成器中的壓控振蕩器10基于一典型的諧振結(jié)構(gòu)(resonant structure)。陶瓷諧振腔(ceramic resonator)以及LC式槽路(LC tank circuit)是兩個常見的例子?；镜闹C振結(jié)構(gòu)則包含有一電感12，連接在一第一振蕩節(jié)點OSC_P與一第二振蕩節(jié)點OSC_N之間。一連續(xù)式(continuously)可變電容14以及多個離散式(discretely)可變電容16與該電感12并聯(lián)。連續(xù)式可變電容14用來對目標電容值進行微調(diào)的操作(finetuning)，至于多個離散式可變電容16則是用來進行粗調(diào)的操作(coarsetuning)。而電容與電感并聯(lián)所造成的電阻損失(resistive loss)則由負電阻值發(fā)生器(negative resistance generator)18進行補償，以維持系統(tǒng)的振蕩。
在該離散式可變電容16中的每一個離散式可變電容均由一切換式電容(switched-capacitance)電路20所組成，每一個切換式電容電路均受一獨立的控制信號控制。根據(jù)一控制信號，一切換式電容電路20可以選擇性地將一電容24連接或斷開(connect or disconnect)壓控振蕩器10的諧振腔。切換式電容電路20的不同開/關(guān)組合可以使此LC式諧振腔具有大的電容值變化范圍，因此即可增大壓控振蕩器10可振蕩的頻率范圍。
圖2為常規(guī)技術(shù)一單端切換式電容電路30的示意圖。一電容32連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P以及一節(jié)點A之間。一開關(guān)元件34(包含有一NMOS晶體管)可選擇性地連接節(jié)點A與第二振蕩節(jié)點OSC_N(而第二振蕩節(jié)點OSC_N連接到接地點)，其中開關(guān)元件34受一控制信號SW控制。當開關(guān)元件34被閉合(close，即開關(guān)元件呈導通狀態(tài))時，電容32的電容值會被加到壓控振蕩器10的諧振腔的整體的電容值。當開關(guān)元件34被斷開(open，即開關(guān)元件呈斷路狀態(tài))，自第一振蕩節(jié)點OSC_P看進去的電容值就變成電容32的電容值以及開關(guān)元件34在斷路狀態(tài)呈現(xiàn)的寄生電容值的串聯(lián)組合(seriescombination)。
圖3為常規(guī)技術(shù)一差動切換式電容電路40的示意圖(不具有中央開關(guān)元件)。由于差動的方式具有較好的共模噪聲抑制(common-mode noiserejection)的能力，因此常被廣泛的使用在高速集成電路的環(huán)境中。在差動切換式電容電路40中，一正端(positive side)電容42連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間。一正端開關(guān)元件(switch element)46(包含有一NMOS晶體管)選擇性地連接節(jié)點A與接地點。一負端電容44連接到第二振蕩節(jié)點OSC_N以及一節(jié)點B之間。一負端開關(guān)元件48(包含有一NMOS晶體管)選擇性地連接節(jié)點B與接地點。這兩個開關(guān)元件46、48均受相同的控制信號SW控制。當開關(guān)元件46、48被閉合時，正端電容42與負端電容44的電容值的串聯(lián)組合就會被加到壓控振蕩器10的整體電容值。至于當開關(guān)元件46、48被斷開時，第一振蕩節(jié)點OSC_P與第二振蕩節(jié)點OSC_N之間差動的電容值即變成正端電容42、負端電容44以及在壓控振蕩器10的諧振腔中其他被斷開的開關(guān)元件的寄生電容(parasitic capacitance)的組合。
圖4為常規(guī)技術(shù)一差動切換式電容電路60的示意圖(具有中央開關(guān)元件)。在差動切換式電容電路60中，一正端電容62連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P與一節(jié)點A之間。一正端開關(guān)元件68(包含有一NMOS晶體管)選擇性地連接節(jié)點A與接地點。一負端電容66連接到第二振蕩節(jié)點OSC_N以及一節(jié)點B之間。一負端開關(guān)元件70(包含有一NMOS晶體管)選擇性地連接節(jié)點B與接地點。還有一中央開關(guān)元件64(包含有一NMOS晶體管)連接在節(jié)點A與節(jié)點B之間，用來降低整體的開關(guān)導通電阻值(turn-on switch resistance)。這三個開關(guān)元件64、68、70均受相同的控制信號SW控制。當開關(guān)元件64、68、70被閉合時，正端電容62與負端電容66的電容值的串聯(lián)組合就會被加到壓控振蕩器10的諧振腔的整體電容值中。至于當開關(guān)元件64、68、70被斷開時，第一振蕩節(jié)點OSC_P與第二振蕩節(jié)點OSC_N之間差動的電容值即變成正端電容62、負端電容66以及在壓控振蕩器10的諧振腔中其他被斷開的開關(guān)元件的寄生電容的組合。
圖5為常規(guī)技術(shù)一切換式電容電路90的示意圖(僅具有一個中央開關(guān)的差動方式)。在切換式電容電路90中，包含有一正端電容92連接在第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間。一負端電容96連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間。還有一中央開關(guān)元件94(包含有一NMOS晶體管)連接在節(jié)點A和節(jié)點B之間，用來降低開關(guān)導通電阻值。開關(guān)元件94受控制信號SW控制。當開關(guān)元件94被閉合時，正端和負端電容92、96電容值的串聯(lián)組合會被加到壓控振蕩器10的諧振腔的整體電容值中。至于當開關(guān)元件94被斷開時，第一振蕩節(jié)點OSC_P與第二振蕩節(jié)點OSC_N之間差動的電容值即變成正端電容92、負端電容96以及在壓控振蕩器10的諧振腔中其他被斷開的開關(guān)元件的寄生電容的組合。
不論使用的是圖2所示的單端方式或是圖3、圖4、圖5所示的差動方式，當切換式電容電路30、40、60或90或20b被斷開時，在節(jié)點A上(在圖3、圖4和圖5的差動方式中還有節(jié)點B)會產(chǎn)生一瞬時階躍電壓變化(momentaryvoltage step change)。上述的瞬時階躍電壓變化會造成整體電容值產(chǎn)生不該有變化，最后，亦造成了壓控振蕩器10的頻率產(chǎn)生不該有的偏移與漂移。至于上述的瞬時階躍電壓變化會造成一電壓下降或上升則是視開關(guān)元件是使用高邏輯值或低邏輯值進行開關(guān)元件的斷路/閉合而定。
以圖2所示的單端方式為例，當開關(guān)元件34被斷開時，載荷子(chargecarriers)會被注入(injected)連接在開關(guān)元件34第一端與第二端之間的阻抗(impedances)中。載荷子的射入即造成容抗(capacitive impedance)產(chǎn)生不該有的階躍電壓變化，而造成了節(jié)點A產(chǎn)生的階躍電壓。上述的效應(yīng)即為所謂的時鐘穿通效應(yīng)(clock feedtrough effect)，或可簡稱為時鐘穿通，并且以控制信號SW自開關(guān)元件34的控制端穿通(feedtrough)到開關(guān)元件34的第一端與第二端上的形式出現(xiàn)。當開關(guān)元件34被閉合時，由于節(jié)點A連接到接地點，因此控制信號SW的穿通不會造成任何影響。然而，當開關(guān)元件34被斷開時，控制信號SW的穿通造成了一階躍電壓，即在節(jié)點A產(chǎn)生的電壓下降。而由于節(jié)點A產(chǎn)生了電壓下降的情形，由開關(guān)元件32的N+擴散(N+diffusion)以及P型的襯底(P type substrate)所形成的浮置寄生二極管(floating parasitic diode)在斷路狀態(tài)下會有少量正向偏置(forward biased)。因此節(jié)點A的電壓電平(voltage level)會瞬時降低(spike low)，然后當由開關(guān)元件34所形成處于斷路狀態(tài)的結(jié)二極管容許電流通過時，才會恢復到接地點電位。在節(jié)點A產(chǎn)生的階躍電壓以及恢復的動作會改變壓控振蕩器10的諧振腔的電容值，也就造成了壓控振蕩器10產(chǎn)生了不該存在的頻率偏移與漂移(frequency shift and drift)。
至于當圖3、圖4、圖5所示的差動切換式電容電路60、60、90被斷開時，其亦具有浮置寄生二極管，在節(jié)點A及節(jié)點B上亦會遇到相同的時鐘穿通效應(yīng)的問題。以圖4的示意圖為例，正端節(jié)點A會因為正端開關(guān)元件68以及中央開關(guān)元件64的時鐘穿通效應(yīng)產(chǎn)生不該有的階躍電壓。相似地，負端節(jié)點B亦會因為負端開關(guān)元件70以及中央開關(guān)元件64的時鐘穿通效應(yīng)產(chǎn)生不該有的階躍電壓。上述在節(jié)點A及節(jié)點B產(chǎn)生的階躍電壓改變及恢復都會改變壓控振蕩器10的諧振腔的電容值，而造成壓控振蕩器10的頻率產(chǎn)生瞬時的偏移與漂移狀況。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的之一，在于提供一種應(yīng)用于數(shù)字調(diào)整壓控振蕩器的切換式電容電路，可通過使用互補控制信號來消除時鐘穿通效應(yīng)，以解決常規(guī)技術(shù)所面臨的問題。
本發(fā)明公開一種單端切換式電容電路，可以通過使用一具有特定大小的假開關(guān)元件消除掉時鐘穿通效應(yīng)。一控制信號發(fā)生器用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相。一開關(guān)元件用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一端點節(jié)點至一電容。一假開關(guān)元件用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接至該端點節(jié)點。
本發(fā)明公開一種差動切換式電容電路，可以通過使用具有特定大小的假開關(guān)元件消除掉時鐘穿通效應(yīng)。一控制信號發(fā)生器用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相。一中央開關(guān)元件用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一正端電容至一負端電容。一正端假開關(guān)元件用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接一正端節(jié)點至該中央開關(guān)元件。一負端假開關(guān)元件用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接至該中央開關(guān)元件的一負端節(jié)點。
本發(fā)明公開一種單端切換式電容電路，可以通過使用一具有特定大小的互補開關(guān)元件消除掉時鐘穿通效應(yīng)。一控制信號發(fā)生器用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相。一開關(guān)元件用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一端點節(jié)點至一電容。一互補開關(guān)元件用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接至該開關(guān)元件的該端點節(jié)點。
本發(fā)明公開一種差動切換式電容電路，可以通過使用具有特定大小的互補開關(guān)元件消除掉時鐘穿通效應(yīng)。一控制信號發(fā)生器用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相。一中央開關(guān)元件用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一正端電容至一負端電容。一互補開關(guān)元件用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接至該中央開關(guān)元件的一端點節(jié)點。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，由開關(guān)元件在該電容性節(jié)點產(chǎn)生的時鐘穿通效應(yīng)會被由假開關(guān)元件或互補開關(guān)元件所產(chǎn)生的互補時鐘穿通效應(yīng)所抵銷掉，根據(jù)本發(fā)明的一切換式電容電路可使用于一壓控振蕩器中，通過互補控制信號的使用消除掉時鐘穿通效應(yīng)并當該切換式電容電路被斷開時，防止該壓控振蕩器的輸出頻率產(chǎn)生瞬時頻率偏移與漂移的現(xiàn)象。


圖1為常規(guī)技術(shù)一數(shù)字調(diào)整壓控振蕩器的示意圖。
圖2為常規(guī)技術(shù)一單端切換式電容電路的示意圖。
圖3為常規(guī)技術(shù)一差動切換式電容電路的示意圖。
圖4為常規(guī)技術(shù)一差動切換式電容電路的示意5為常規(guī)技術(shù)一切換式電容電路的示意6為本發(fā)明單端切換式電容電路的第一實施例示意圖。
圖7為第一控制信號及第二控制信號相對于時間的變化圖。
圖8為本發(fā)明差動切換式電容電路的第一實施例示意9為本發(fā)明差動切換式電容電路的第二實施例示意10為本發(fā)明差動切換式電容電路的第三實施例示意11為本發(fā)明單端切換式電容電路的第二實施例示意圖。
圖12為本發(fā)明差動切換式電容電路的第四實施例示意圖。
圖13為本發(fā)明差動切換式電容電路的第五實施例示意圖。
圖14為本發(fā)明差動切換式電容電路的第六實施例示意圖。
圖15為本發(fā)明單端切換式電容電路的第三實施例示意圖。
圖16為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第一種版本的示意圖。
圖17為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第二種版本的示意圖。
圖18為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第三種版本的示意圖。
圖19為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第一種版本的示意圖。
圖20為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第二種版本的示意圖。
圖21為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第三種版本的示意圖。
圖22為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第一種版本的示意圖。
圖23為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第二種版本的示意圖。
圖24為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第三種版本的示意圖。
圖符號說明10 壓控振蕩器12 電感14 連續(xù)式可變電容16 離散式可變電容18 負電阻值發(fā)生器20、30、40、60、90、130、140、160、切換式電容電路190、230、240、260、290、330、340a、340b、340c、360a、360b、360c、390a390b、390c24、32、132 電容34 開關(guān)元件42、62、92、142、162、192 正端電容44、66、96、144、166、196 負端電容46、68 端開關(guān)元件
48、70 負端開關(guān)元件64、94、164、194中央開關(guān)元件134 主開關(guān)元件136 假開關(guān)元件138、154、176、202 控制信號發(fā)生器146、168正端主開關(guān)元件148、170負端主開關(guān)元件150、172、198 正端假開關(guān)元件152、174、200 負端假開關(guān)元件336 互補開關(guān)元件350、372、398 正端互補開關(guān)元件352、374、400 負端互補開關(guān)元件356、378、404 中央互補開關(guān)元件具體實施方式
請參閱圖6，圖6為本發(fā)明單端切換式電容電路的第一實施例示意圖。在本實施例中，單端切換式電容電路130包含有一電容132，一主開關(guān)元件134(包含有一NMOS晶體管)，一假開關(guān)元件(dummy switch element)136(包含有一NMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器138?？刂菩盘柊l(fā)生器138可提供第一控制信號SW1和第二控制信號SW2，其中第二控制信號SW2反相于第一控制信號SW1。
圖7為由控制信號發(fā)生器138產(chǎn)生的第一控制信號SW1及第二控制信號SW2相對于時間的變化圖。如圖7所示，切換式電容電路130在時間點t被開路(open)。
在圖6中，電容132連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間。主開關(guān)元件134用來根據(jù)第一控制信號SW1，選擇性地連接節(jié)點A至接地點。假開關(guān)元件136具有一第一端，連接到節(jié)點A，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有兩個來源分別是發(fā)生自主開關(guān)元件134的時鐘穿通以及發(fā)生自假開關(guān)元件136的時鐘穿通。由于主開關(guān)元件134受第一控制信號SW1控制，假開關(guān)元件136受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于主開關(guān)元件134在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于假開關(guān)元件136在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形(opposite inpolarity)。此時的時鐘穿通的一個特性就是，若開關(guān)元件越大，當其被斷開時，在電容性節(jié)點所產(chǎn)生的階躍電壓就會越大。通過適當?shù)脑O(shè)計假開關(guān)元件136的大小，使得起因于假開關(guān)元件136和主開關(guān)元件134的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
圖8為本發(fā)明差動切換式電容電路的第一實施例示意圖(不具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路140包含有一正端電容142，一負端電容144，一正端主開關(guān)元件146(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件148(包含有一NMOS晶體管)，一正端假開關(guān)元件150(包含有一NMOS晶體管)，一負端假開關(guān)元件152(包含有一NMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器154。
正端電容142連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容144連接到第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器154用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(反相于第一控制信號SW1)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。正端主開關(guān)元件146用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點；負端主開關(guān)元件148用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。正端假開關(guān)元件150具有一第一端，連接到節(jié)點A，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。負端假開關(guān)元件152具有一第一端，連接到節(jié)點B，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有兩個來源分別是發(fā)生自正端主開關(guān)元件146的時鐘穿通以及發(fā)生自正端假開關(guān)元件150的時鐘穿通。由于正端主開關(guān)元件146受第一控制信號SW1控制，正端假開關(guān)元件150受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于正端主開關(guān)元件146在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于正端假開關(guān)元件150在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計正端假開關(guān)元件150的大小，使得起因于正端假開關(guān)元件150和正端主開關(guān)元件146的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有兩個來源分別是發(fā)生自負端主開關(guān)元件148的時鐘穿通以及發(fā)生自負端假開關(guān)元件152的時鐘穿通。由于負端主開關(guān)元件148受第一控制信號SW1控制，負端假開關(guān)元件152受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于負端主開關(guān)元件148在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于負端假開關(guān)元件152在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計負端假開關(guān)元件152的大小，使得起因于負端假開關(guān)元件152和負端主開關(guān)元件148的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖9為本發(fā)明差動切換式電容電路的第二實施例示意圖(具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路160包含有一正端電容162，一負端電容166，一中央開關(guān)元件164(包含有一NMOS晶體管)，一正端主開關(guān)元件168(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件170(包含有一NMOS晶體管)，一正端假開關(guān)元件172(包含有一NMOS晶體管)，一負端假開關(guān)元件174(包含有一NMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器176。
正端電容162連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容166連接到第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器176用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(反相于第一控制信號SW1)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件164用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至節(jié)點B；正端主開關(guān)元件168用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點；負端主開關(guān)元件170用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。正端假開關(guān)元件172具有一第一端，連接到節(jié)點A，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。負端假開關(guān)元件174具有一第一端，連接到節(jié)點B，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自正端主開關(guān)元件168的時鐘穿通以及發(fā)生自正端假開關(guān)元件172的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168受第一控制信號SW1控制，正端假開關(guān)元件172受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于正端假開關(guān)元件172在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計正端假開關(guān)元件172的大小，使得起因于正端假開關(guān)元件172的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164加上正端主開關(guān)元件168的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自負端主開關(guān)元件170的時鐘穿通以及發(fā)生自負端假開關(guān)元件174的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170受第一控制信號SW1控制，負端假開關(guān)元件174受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于負端假開關(guān)元件174在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計負端假開關(guān)元件174的大小，使得起因于負端假開關(guān)元件174的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖10為本發(fā)明差動切換式電容電路的第三實施例示意圖(僅具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路190包含有一正端電容192，一負端電容196，一中央開關(guān)元件1944(包含有一NMOS晶體管)，一正端假開關(guān)元件198(包含有一NMOS晶體管)，一負端假開關(guān)元件200(包含有一NMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器202。
正端電容192連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容196連接到第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間。控制信號發(fā)生器202用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(反相于第一控制信號SW1)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件194用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至節(jié)點B。正端假開關(guān)元件198具有一第一端，連接到節(jié)點A，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。負端假開關(guān)元件200具有一第一端，連接到節(jié)點B，一控制端，連接到第二控制信號SW2，以及一第二端，沒有連接至其他地方。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有兩個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件194的時鐘穿通以及發(fā)生自正端假開關(guān)元件198的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件194受第一控制信號SW1控制，正端假開關(guān)元件198受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件194在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于正端假開關(guān)元件198在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計正端假開關(guān)元件198的大小，使得起因于正端假開關(guān)元件198的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有兩個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件194的時鐘穿通以及發(fā)生自負端假開關(guān)元件200的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件194受第一控制信號SW1控制，負端假開關(guān)元件200受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件194在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于負端假開關(guān)元件200在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計負端假開關(guān)元件200的大小，使得起因于負端假開關(guān)元件200的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖11為本發(fā)明單端切換式電容電路的第二實施例示意圖。在本實施例中，單端切換式電容電路230與圖6所示的單端切換式電容電路130包含有大致相同的組成元件以及連接方式。然而，圖11中的假開關(guān)元件136的第一端與第二端均短路連接至節(jié)點A。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖6所做的說明相同。
圖12為本發(fā)明差動切換式電容電路的第四實施例示意圖(不具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路240大致上包含有與圖8所示的差動切換式電容電路140相同的組成元件以及連接方式，然而，在圖12中，正端假開關(guān)元件136的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點A。相似地，負端假開關(guān)元件152的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點B。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖8所做的說明相同。
圖13為本發(fā)明差動切換式電容電路的第五實施例示意圖(具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路260大致上包含有與圖9所示的差動切換式電容電路160相同的組成元件以及連接方式，然而，在圖13中，正端假開關(guān)元件172的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點A。相似地，負端假開關(guān)元件174的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點B。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖9所做的說明相同。
圖14為本發(fā)明差動切換式電容電路的第六實施例示意圖(僅具有中央開關(guān))。在本實施例中，差動切換式電容電路290大致上包含有與圖10所示的差動切換式電容電路190相同的組成元件以及連接方式，然而，在圖14中，正端假開關(guān)元件198的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點A。相似地，負端假開關(guān)元件200的第一端與第二端均短路連接到節(jié)點B。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖10所做的說明相同。
圖15為本發(fā)明單端切換式電容電路的第三實施例示意圖。在本實施例中，單端切換式電容電路330與圖6所示的單端切換式電容電路130包含有大致相同的組成元件以及連接方式。然而，圖6所示的假開關(guān)元件136在圖15中被一個互補開關(guān)(complementary switch)336所取代，互補開關(guān)336包含有一PMOS晶體管，具有一控制端，連接到第二控制信號SW2，一第一端，連接到節(jié)點A，以及一第二端，連接到接地點。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖6所做的說明相同。
圖16為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第一種版本的示意圖(不具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路340a大致上包含有與圖8所示的差動切換式電容電路140相同的組成元件以及連接方式，然而，圖8所示的正端假開關(guān)元件150在圖16中被一互補開關(guān)350所取代，互補開關(guān)350包含有一PMOS晶體管，具有一控制端，連接到第二控制信號SW2，一第一端，連接到節(jié)點A，以及一第二端，連接到接地點。相似地，圖8所示的負端假開關(guān)元件152在圖16中被一假開關(guān)352所取代，假開關(guān)352包含有一PMOS晶體管，具有一控制端，連接到第二控制信號SW2，一第一端，連接到節(jié)點B，以及一第二端，連接到接地點。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖8所做的說明相同。
圖17為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第二種版本的示意圖(不具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路340b包含有一正端電容142，一負端電容144，一正端主開關(guān)元件146(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件148(包含有一NMOS晶體管)，一中央互補開關(guān)元件356(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器154。
正端電容142連接到第一振蕩節(jié)點0SC_P和一節(jié)點A之間，負端電容144連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器154用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。正端主開關(guān)元件146用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端主開關(guān)元件148用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。中央互補開關(guān)元件356用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有兩個來源分別是發(fā)生自正端主開關(guān)元件146的時鐘穿通以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件356的時鐘穿通。由于正端主開關(guān)元件146受第一控制信號SW1控制，中央互補開關(guān)元件356受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于正端主開關(guān)元件146在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于中央互補開關(guān)元件356在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計正端主開關(guān)元件146的大小，使得起因于正端主開關(guān)元件146的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件356的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有兩個來源分別是發(fā)生自負端主開關(guān)元件148的時鐘穿通以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件356的時鐘穿通。由于負端主開關(guān)元件148受第一控制信號SW1控制，中央互補開關(guān)元件356受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于負端主開關(guān)元件148在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于中央互補開關(guān)元件356在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計負端主開關(guān)元件148的大小，使得起因于負端主開關(guān)元件148的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件356的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖18為本發(fā)明差動切換式電容電路的第七實施例第三種版本的示意圖(不具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路340c包含有一正端電容142，一負端電容144，一中央互補開關(guān)元件356(包含有一PMOS晶體管)，一正端主開關(guān)元件146(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件148(包含有一NMOS晶體管)，一正端互補開關(guān)元件350(包含有一PMOS晶體管)，一負端互補開關(guān)元件352(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器154。
正端電容142連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容144連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器154用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央互補開關(guān)元件356用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。正端主開關(guān)元件146用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端主開關(guān)元件148用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。正端互補開關(guān)元件350用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端互補開關(guān)元件352則用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點B至接地點。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有三個來源分別是發(fā)生自中央互補開關(guān)元件356的時鐘穿通，發(fā)生自正端主開關(guān)元件146的時鐘穿通以及發(fā)生自正端互補開關(guān)元件350的時鐘穿通。由于中央互補開關(guān)元件356和正端互補開關(guān)元件350受第二控制信號SW2控制，正端主開關(guān)元件146受第一控制信號SW1控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央互補開關(guān)元件356和正端互補開關(guān)元件350在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于正端主開關(guān)元件146在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計差動切換式電容電路340c中各個開關(guān)元件的大小，使得起因于正端主開關(guān)元件146的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件356加上正端互補開關(guān)元件350的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有三個來源分別是發(fā)生自中央互補開關(guān)元件356的時鐘穿通，發(fā)生自負端主開關(guān)元件148的時鐘穿通以及發(fā)生自負端互補開關(guān)元件352的時鐘穿通。由于中央互補開關(guān)元件356和負端互補開關(guān)元件352受第二控制信號SW2控制，負端主開關(guān)元件148受第一控制信號SW1控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央互補開關(guān)元件356和負端互補開關(guān)元件352在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于負端主開關(guān)元件148在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計差動切換式電容電路340c中各個開關(guān)元件的大小，使得起因于負端主開關(guān)元件148的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件356加上負端互補開關(guān)元件352的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生于節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖19為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第一種版本的示意圖(具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路360a大致上包含有與圖9所示的差動切換式電容電路160相同的組成元件以及連接方式，然而，圖9所示的正端假開關(guān)元件172在圖19中被一正端互補開關(guān)元件372所取代，正端互補開關(guān)元件372包含有一PMOS晶體管，用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至接地點。相似地，圖9所示的負端假開關(guān)元件174在圖19中被一負端互補開關(guān)元件374所取代，負端互補開關(guān)元件374包含有一PMOS晶體管，用來根據(jù)第二控制信號選擇性地連接節(jié)點B至接地點。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖9所做的說明相同。
圖20為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第二種版本的示意圖(具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路360b包含有一正端電容162，一負端電容166，一中央開關(guān)元件164(包含有一NMOS晶體管)，一正端主開關(guān)元件168(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件170(包含有一NMOS晶體管)，一中央互補開關(guān)元件378(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器176。
正端電容162連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容166連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間。控制信號發(fā)生器176用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件164用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。中央互補開關(guān)元件378用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。正端主開關(guān)元件168用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端主開關(guān)元件170用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自正端主開關(guān)元件168的時鐘穿通以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件378的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168受第一控制信號SW1控制，中央互補開關(guān)元件378受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于中央互補開關(guān)元件378在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計中央互補開關(guān)元件378的大小，使得起因于中央互補開關(guān)元件378的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164加上正端主開關(guān)元件168的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自負端主開關(guān)元件170的時鐘穿通以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件378的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170受第一控制信號SW1控制，中央互補開關(guān)元件378受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于中央互補開關(guān)元件378在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計中央互補開關(guān)元件378的大小，使得起因于中央互補開關(guān)元件378的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件1 64加上負端主開關(guān)元件17O的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生于節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖21為本發(fā)明差動切換式電容電路的第八實施例第三種版本的示意圖(具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路360c包含有一正端電容162，一負端電容166，一中央開關(guān)元件164(包含有一NMOS晶體管)，一正端主開關(guān)元件168(包含有一NMOS晶體管)，一負端主開關(guān)元件170(包含有一NMOS晶體管)，一正端互補開關(guān)元件172(包含有一PMOS晶體管)，一負端互補開關(guān)元件174(包含有一PMOS晶體管)，一中央互補開關(guān)元件378(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器176。
正端電容162連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容166連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器176用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件164用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。正端主開關(guān)元件168用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端主開關(guān)元件170用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點B至接地點。正端互補開關(guān)元件372用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端互補開關(guān)元件374則用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點B至接地點。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有四個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自中央互補開關(guān)元件378的時鐘穿通，發(fā)生自正端主開關(guān)元件168的時鐘穿通，以及發(fā)生自正端互補開關(guān)元件372的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168受第一控制信號SW1控制，正端互補開關(guān)元件372和中央互補開關(guān)元件378受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和正端主開關(guān)元件168在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于正端互補開關(guān)元件372和中央互補開關(guān)元件378在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計正端互補開關(guān)元件372和中央互補開關(guān)元件378的大小，使得起因于正端互補開關(guān)元件372加上中央互補開關(guān)元件378的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164加上正端主開關(guān)元件168的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有四個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件164的時鐘穿通，發(fā)生自中央互補開關(guān)元件378的時鐘穿通，發(fā)生自負端主開關(guān)元件170的時鐘穿通以及發(fā)生自負端互補開關(guān)元件374的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170受第一控制信號SW1控制，負端互補開關(guān)元件374和中央互補開關(guān)元件378受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件164和負端主開關(guān)元件170在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于負端互補開關(guān)元件374和中央互補開關(guān)元件378在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計負端互補開關(guān)元件374和中央互補開關(guān)元件378的大小，使得起因于負端互補開關(guān)元件374加上中央互補開關(guān)元件378的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件164加上負端主開關(guān)元件170的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖22為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第一種版本的示意圖(僅具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路390a大致上包含有與圖10所示的差動切換式電容電路190相同的組成元件以及連接方式，然而，圖10所示的正端假開關(guān)元件198在圖22中被一正端互補開關(guān)元件398所取代，正端互補開關(guān)元件398包含有一PMOS晶體管，用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至接地點。相似地，圖10所示的負端假開關(guān)元件200在圖22中被一負端互補開關(guān)元件400所取代，負端互補開關(guān)元件400包含有一PMOS晶體管，用來根據(jù)第二控制信號選擇性地連接節(jié)點B至接地點。除此之外，關(guān)于操作的描述以及時鐘穿通的消除都與針對圖10所做的說明相同。
圖23為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第二種版本的示意圖(僅具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路390b包含有一正端電容192，一負端電容196，一中央開關(guān)元件194(包含有一NMOS晶體管)，一中央互補開關(guān)元件404(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器202。
正端電容192連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容196連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器202用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件194用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。中央互補開關(guān)元件404用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有兩個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件194的時鐘穿通，以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件404的時鐘穿通。由于中央開關(guān)元件194受第一控制信號SW1控制，中央互補開關(guān)元件404受第二控制信號SW2控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央開關(guān)元件194在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于中央互補開關(guān)元件404在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計中央互補開關(guān)元件404的大小，使得起因于中央互補開關(guān)元件404的階躍電壓和起因于中央開關(guān)元件194的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
而由于發(fā)生在節(jié)點B的時鐘穿通具有與上述相同的兩個來源，只要能消除發(fā)生在節(jié)點A的時鐘穿通，發(fā)生在節(jié)點B的時鐘穿通亦會同時被消除。由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
圖24為本發(fā)明差動切換式電容電路的第九實施例第三種版本的示意圖(僅具有中央開關(guān))。在這個版本中，差動切換式電容電路390c包含有一正端電容192，一負端電容196，一中央開關(guān)元件194(包含有一NMOS晶體管)，一正端互補開關(guān)元件398(包含有一PMOS晶體管)，一負端互補開關(guān)元件400(包含有一PMOS晶體管)，一中央互補開關(guān)元件404(包含有一PMOS晶體管)，以及一控制信號發(fā)生器202。
正端電容192連接到第一振蕩節(jié)點OSC_P和一節(jié)點A之間，負端電容196連接在第二振蕩節(jié)點OSC_N和一節(jié)點B之間?？刂菩盘柊l(fā)生器202用來提供一第一控制信號SW1以及一第二控制信號SW2(與第一控制信號SW1反相)。第一控制信號SW1與第二控制信號SW2相對于時間的變化圖與圖7所示相同。中央開關(guān)元件194用來根據(jù)第一控制信號SW1選擇性地連接節(jié)點A與節(jié)點B。中央互補開關(guān)元件404用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至節(jié)點B。正端互補開關(guān)元件398用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點A至接地點，負端互補開關(guān)元件400則用來根據(jù)第二控制信號SW2選擇性地連接節(jié)點B至接地點。
在節(jié)點A所發(fā)生的時鐘穿通有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件194的時鐘穿通，發(fā)生自正端互補開關(guān)元件398的時鐘穿通，以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件404的時鐘穿通。由于中央互補開關(guān)元件404和正端互補開關(guān)元件398受第二控制信號SW2控制，中央開關(guān)元件194受第一控制信號SW1控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央互補開關(guān)元件404加上正端互補開關(guān)元件398在節(jié)點A上的時鐘穿通會與起因于中央開關(guān)元件194在節(jié)點A上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計中央開關(guān)元件194的大小，使得起因于中央開關(guān)元件194的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件404加上正端互補開關(guān)元件398的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點A的階躍電壓即可被消除。
相似地，在節(jié)點B所發(fā)生的時鐘穿通亦有三個來源分別是發(fā)生自中央開關(guān)元件194的時鐘穿通，發(fā)生自負端互補開關(guān)元件400的時鐘穿通以及發(fā)生自中央互補開關(guān)元件404的時鐘穿通。由于中央互補開關(guān)元件404和負端互補開關(guān)元件400受第二控制信號SW2控制，中央開關(guān)元件194受第一控制信號SW1控制(而SW1與SW2反相)，起因于中央互補開關(guān)元件404和負端互補開關(guān)元件400在節(jié)點B上的時鐘穿通會與起因于中央開關(guān)元件194在節(jié)點B上的時鐘穿通會有極性相反的情形。通過適當?shù)脑O(shè)計中央開關(guān)元件194的大小，使得起因于中央開關(guān)元件194的階躍電壓和起因于中央互補開關(guān)元件404加上負端互補開關(guān)元件400的階躍電壓具有相同的大小(但相反的極性)，發(fā)生在節(jié)點B的階躍電壓即可被消除。綜合上述，由于節(jié)點A與節(jié)點B的時鐘穿通已被消除，不該產(chǎn)生的瞬時電容值改變以及壓控振蕩器10的頻率偏移與漂移現(xiàn)象也會被消除。
與常規(guī)技術(shù)相比較，本發(fā)明使用一互補控制(complementarycontrolled)的假開關(guān)元件或是一互補控制的互補開關(guān)元件，以在切換式電容電路斷路時消除掉時鐘穿通效應(yīng)，故壓控振蕩器中僅會有非常小的瞬時電容值改變以及將對應(yīng)的頻率偏移與漂移現(xiàn)象。當進行斷路操作時，常規(guī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)會因為時鐘穿通效應(yīng)的影響，造成壓控振蕩器10中一內(nèi)部電容性節(jié)點(internal capacitive node)產(chǎn)生一階躍電壓變化。該階躍電壓變化會造成由一處于斷路狀態(tài)的開關(guān)元件所形成的浮置寄生結(jié)二極管(floatingparasitic junction diode)被少量正向偏置，直到下降的電壓返回到接地點電位為止。而根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，通過加上額外的開關(guān)(使用互補控制信號控制)，發(fā)生在該內(nèi)部電容性節(jié)點的階躍電壓變化會被消除。當進行斷路動作時，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并不會有壓控振蕩器10的諧振腔的瞬時電容值改變以及頻率瞬時偏移與漂移的問題。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所進行的等效變化與修改，均應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可消除時鐘穿通效應(yīng)的切換式電容電路，使用于一振蕩器中，該振蕩器具有至少一輸出頻率，該輸出頻率會隨著該振蕩器中一電容值的變化而改變，該切換式電容電路包含有一控制信號發(fā)生器，用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相；一正端主開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至一正端第二節(jié)點，其中該正端第一節(jié)點連接到一正端電容；以及一正端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至一正端第三節(jié)點。
2.如權(quán)利要求第1所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該正端第三節(jié)點沒有連接到其他地方。
3.如權(quán)利要求第1所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該正端第三節(jié)點連接到接地點。
4.如權(quán)利要求第1所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點。
5.如權(quán)利要求第1所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點。
6.如權(quán)利要求第1所述的切換式電容電路，其中該切換式電容電路還包含有一負端主開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接該負端第一節(jié)點至一負端第二節(jié)點，其中該負端第一節(jié)點連接到一負端電容；以及一負端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該負端第一節(jié)點至一負端第三節(jié)點。
7.如權(quán)利要求第6所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點沒有連接到其他地方；以及該負端第三節(jié)點沒有連接到其他地方。
8.如權(quán)利要求第6所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到接地點；以及該負端第三節(jié)點連接到接地點。
9.如權(quán)利要求第6所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第三節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
10.如權(quán)利要求第6所述的切換式電容電路，其中該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第三節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
11.如權(quán)利要求第6所述的切換式電容電路，其中該切換式電容電路還包含有一中央開關(guān)元件，用來根據(jù)一中央控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至該負端第一節(jié)點。
12.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第一控制信號；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點沒有連接到其他地方；以及該負端第三節(jié)點沒有連接到其他地方。
13.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第一控制信號；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第三節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
14.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第一控制信號；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第三節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
15.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第一控制信號；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到接地點；以及該負端第三節(jié)點連接到接地點。
16.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第二控制信號；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到接地點；以及該負端第三節(jié)點連接到接地點。
17.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該切換式電容電路還包含有一中央互補開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至該負端第一節(jié)點。
18.如權(quán)利要求第11所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央控制信號連接到該第一控制信號；該中央互補開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；該負端第二節(jié)點連接到接地點；該正端第三節(jié)點連接到接地點；以及該負端第三節(jié)點連接到接地點。
19.一種可消除時鐘穿通效應(yīng)的切換式電容電路，使用于一振蕩器中，該振蕩器具有至少一輸出頻率，該輸出頻率會隨著該振蕩器中一電容值的變化而改變，該切換式電容電路包含有一控制信號發(fā)生器，用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相；一中央開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一正端第一節(jié)點至一負端第一節(jié)點，其中該正端第一節(jié)點連接到一正端電容，該負端第一節(jié)點連接到一負端電容；以及一中央互補開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至該負端第一節(jié)點。
20.如權(quán)利要求第19所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；以及該互補開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管。
21.如權(quán)利要求第19所述的切換式電容電路，其中該切換式電容電路還包含有一正端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至一正端第二節(jié)點；以及一負端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接該負端第一節(jié)點至一負端第二節(jié)點。
22.如權(quán)利要求第21所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央互補開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該負端第二節(jié)點連接到接地點。
23.如權(quán)利要求第19所述的切換式電容電路，其中該切換式電容電路還包含有一正端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至一正端第二節(jié)點；以及一負端附加開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該負端第一節(jié)點至一負端第二節(jié)點。
24.如權(quán)利要求第23所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該中央互補開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端附加開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該負端第二節(jié)點連接到接地點。
25.一種可消除時鐘穿通效應(yīng)的切換式電容電路，使用于一振蕩器中，該振蕩器具有至少一輸出頻率，該輸出頻率會隨著該振蕩器中一電容值的變化而改變，該切換式電容電路包含有一控制信號發(fā)生器，用來產(chǎn)生一第一控制信號以及一第二控制信號，其中該第二控制信號與該第一控制信號反相；一中央開關(guān)元件，用來根據(jù)該第一控制信號，選擇性地連接一正端第一節(jié)點至一負端第一節(jié)點，其中該正端第一節(jié)點連接到一正端電容，該負端第一節(jié)點連接到一負端電容；一正端主開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該正端第一節(jié)點至一正端第二節(jié)點；以及一負端主開關(guān)元件，用來根據(jù)該第二控制信號，選擇性地連接該負端第一節(jié)點至一負端第二節(jié)點。
26.如權(quán)利要求第25所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點沒有連接到其他地方；以及該負端第二節(jié)點沒有連接到其他地方。
27.如權(quán)利要求第25所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該負端第二節(jié)點連接到接地點。
28.如權(quán)利要求第25所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到接地點；以及該負端第二節(jié)點連接到接地點。
29.如權(quán)利要求第25所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第二節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
30.如權(quán)利要求第25所述的切換式電容電路，其中該中央開關(guān)元件包含有一NMOS晶體管；該正端主開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該負端主開關(guān)元件包含有一PMOS晶體管；該正端第二節(jié)點連接到該正端第一節(jié)點；以及該負端第二節(jié)點連接到該負端第一節(jié)點。
全文摘要
一種差動切換式電容電路，用于一壓控振蕩器中，可消除時鐘穿通效應(yīng)，并在該切換式電容電路被斷開時，防止該壓控振蕩器的輸出頻率產(chǎn)生不理想的瞬時頻率偏移與漂移。一中央開關(guān)元件用來根據(jù)一第一控制信號，連接一正端電容性節(jié)點與一負端電容性節(jié)點。一正端主開關(guān)元件以及一負端主開關(guān)元件用來根據(jù)該第一控制信號連接該正端和負端電容性節(jié)點。一正端附加開關(guān)元件以及一負端附加開關(guān)元件使用反相于該第一控制信號的控制信號，以分別消除該中央開關(guān)，該正端和負端主開關(guān)元件對該正端和負端電容性節(jié)點所造成的時鐘穿通效應(yīng)。
文檔編號G06G7/00GK1574640SQ20041004953
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者柯凌維 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司