專利名稱：可調(diào)整振蕩頻率的振蕩裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振蕩裝置，尤其涉及一種可調(diào)整振蕩頻率并且具有高電源拒斥比(High Power Supply Rejection Ratio)的振蕩裝置。
背景技術(shù)：
在各式各樣的數(shù)字系統(tǒng)中，需要時鐘產(chǎn)生器以提供時鐘信號作為控制的基 礎(chǔ)。 一般是由外部提供的低頻時鐘，在芯片中通過倍頻電路來產(chǎn)生高頻時鐘 信號；另一種則是通過自振蕩方式的電路來產(chǎn)生時鐘。前者需要外部低頻振 蕩器元件，其實現(xiàn)電路以鎖相環(huán)路為主，而后者則以簡單的電路設(shè)計以達(dá)到 時鐘信號的提供，這種結(jié)構(gòu)非常適合應(yīng)用于小尺寸的薄膜晶體管液晶顯示器 (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT-LCD)驅(qū)動電路中，相對的芯 片面積與功率都比前者小,而且不需外部晶體的(crystal)元件。在實現(xiàn)自振蕩方式的電路時，其自振蕩電路中的電阻-電容(RC)值將決定 其振蕩頻率范圍，而振蕩電路中的放大器結(jié)構(gòu)也會影響其振蕩的頻率變化范 圍。然而，在實際操作時，在外部環(huán)境(如電壓、過程、溫度等)的不同變化下， 振蕩電路中的有源電路對變化的敏感度也不同，因此會改變了振蕩電路的振 蕩條件而造成振蕩頻率的偏移。對于傳統(tǒng)壓控振蕩器而言，振蕩信號的周期T近似為2RC:T=(2CVSW)/I=2RC其中，C為電容，Vsw為信號振幅以及I為直流電流。由此可知當(dāng)外部環(huán) 境變化時，Vsw、 C和I的值也會產(chǎn)生變化造成振蕩信號的頻率偏移。另一方 面，傳統(tǒng)壓控振蕩器中的電壓-電流轉(zhuǎn)換器(Voltage-to-current converter)中負(fù)責(zé) 決定偏壓電流的電阻為固定值，使得在實際操作發(fā)生頻率偏移時無法調(diào)整該 電阻值來校正該振蕩信號頻率。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種可調(diào)整振蕩頻率并且具有高電源拒
斥比的^展蕩裝置，以解決上述傳統(tǒng)問題。本發(fā)明提供一種振蕩裝置，其包括偏壓電路，用于在所述振蕩裝置運(yùn)作 時動態(tài)地調(diào)整至少一個偏壓信號；以及多諧振蕩器(multi-vibrator)，耦接于所 述偏壓電路，用于根據(jù)所述偏壓信號來產(chǎn)生振蕩信號，以及利用外部電阻來 調(diào)整其振蕩頻率和降低其頻率偏移。本發(fā)明提供另一種振蕩裝置，其包括偏壓電路，用于產(chǎn)生偏壓信號；振 蕩器，耦接于所述偏壓電路，用于根據(jù)所述偏壓信號來產(chǎn)生振蕩信號；以及 阻抗元件，耦接于所述偏壓電路，用于控制所述振蕩信號的頻率；其中所述 偏壓電路和所述振蕩器設(shè)置于一芯片中，以及所述阻抗元件設(shè)置于所述芯片 外。本發(fā)明提供另 一種振蕩裝置，可用于耦接阻抗元件以控制振蕩信號的頻 率或耦接時鐘源以接收參考時鐘；振蕩器，耦接于所述偏壓電路，用于根據(jù) 所述偏壓信號來產(chǎn)生所述振蕩信號；檢測電路，耦接于所述連接端口，用于 檢測所述連接端口是耦接于所述阻抗元件還是所述時鐘源以產(chǎn)生選擇信號； 以及選擇電路，包括耦接于所述多諧振蕩器和所述選擇信號的與門(AND gate),以及耦接于所述與門和所述連接端口的或門(OR gate)。


圖l是本發(fā)明振蕩裝置的一個實施例的示意圖。圖2是圖1所示的固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路和多階振蕩器的實施例的示意圖。圖3是根據(jù)圖1所示的檢測電路的一個實施例的示意圖。圖4是圖3所示的檢測電路中的連接端口的電壓的波形示意圖。圖5是圖3所示的檢測電路中的選擇信號的波形示意圖。主要元件符號說明100振蕩裝置102 固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路104多階振蕩器106 偵測電^各108 選擇電路110 啟動電^各112 整波電路501、 502、 503、 504波形 1021連4妄埠1022電流鎮(zhèn)具體實施方式
參考圖1,圖l是根據(jù)本發(fā)明一實施例的振蕩裝置100的示意圖。振蕩裝 置100包括固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路(constantGm biasing circuit)102(其具有連接端 口 1021);多階振蕩器104,耦接于固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102;檢測電路106， 耦接于連接端口 1021;選擇電路108,包括耦接于多階振蕩器104和選擇信 號的與門G1(AND gate)以及耦接于與門Gl和連接端口 1021的或門G2(0R gate);啟動電路110以及整波電路(wave-shaping circuit) 112。在本實施例中， 固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102用于產(chǎn)生第一偏壓信號Biasl和第二偏壓信號Bias2, 其中連接端口 1021可用來耦接外部電阻REXT以控制振蕩信號OSC。ut的頻率 或耦接時鐘源以接收參考時鐘FEXT;多階振蕩器104用于4艮據(jù)第一偏壓信號 Biasl和第二偏壓信號Bias2來產(chǎn)生所需的振蕩信號OSC。ut;檢測電路106用于檢測連接端口 1021是耦接于電阻REXT還是耦接于參考時鐘FEXT以產(chǎn)生選擇信號SEL;選擇電路108用于選擇性地輸出振蕩信號OSC。ut或參考時鐘 FEXT;啟動電路110用于確保固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102啟動在正常的操作模式 下，以及整波電路112用于將多階振蕩器104的輸出放大至所需的電壓電平。 此外，參考圖2，圖2是圖1所示的固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102和多階振蕩器 104的實施例的示意圖。本實施例中的固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102包括第一電 阻R;第一堆疊晶體管，包含堆疊于第二晶體管M2的第一晶體管M1，其中 第一、第二晶體管M1、 M2的柵極端耦接至第一電阻R的兩端；第二堆疊晶 體管，包含堆疊于第四晶體管M4的第三晶體管M3;以及電流鏡1022，其 包含有晶體管MNB1、 MNB2,其中電流鏡1022的電流路徑耦接于連接端口 1021;電容Cl,其兩端分別耦接于第一晶體管Ml和晶體管M仰2之間。本 實施例中的多階振蕩器104是傳統(tǒng)的具有跨電容CMos的雙交叉耦合 (cross-coupled)壓控振蕩器，其偏壓由第一偏壓信號Biasl和第二偏壓信號 Bias2所控制。因此，當(dāng)振蕩裝置100利用芯片外部的外部電阻REXT作為振蕩信號OSC。ut 的頻率輸出時，多階振蕩器104的振蕩頻率f^為<formula>formula see original document page 8</formula>其中，電流鏡1022中的晶體管MNB1、 MNB2的溝道寬度比為1: N，由于 固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102中VgS(NB2)=Vgs(NB1) + I*REXT，因此流經(jīng)電阻R的偏壓電 流I為I=(2/((unC0X)(W/L)N)) *(1/REXT) *((1-(1/N1/2))2) 從以上方程序可以得知，固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102的偏壓電流I可由外部電 阻rext的阻值來加以調(diào)整，因此本發(fā)明槔蕩裝置IOO可獲得較好的偏壓電流 -振蕩信號轉(zhuǎn)換特性，進(jìn)而使得電源噪聲(supply noise)的影響變小，即具有高 電源拒斥比特性，換句話說，本發(fā)明利用堆疊的PMOS晶體管可以改善偏壓 電流對電源的影響。由于本實施例中的連接端口 1021可選擇性地耦接外部電阻Rext或參考 時鐘FexT,所以連接端口 1021上會具有較大的寄生電容，該寄生電容和外部 電阻rext會形成一個零點(zero)而造成固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102處于不穩(wěn)定的 振蕩狀態(tài)。為了改善偏壓電路102的振蕩狀態(tài)，必需在晶體管MNB1、 MNB2 的共同柵極端點和接地端之間加上一電容，該電容值與連接端口 1021上的寄 生電容值比為l/(N)A(l/2),如此則形成一電容補(bǔ)償電路，使得偏壓電路102 處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是由于此電容補(bǔ)償方式所需的電容較大而增加了芯片制造 面積和成本，因此，本實施例中則利用米勒補(bǔ)償(MillerCompensation)方法來 有效降低補(bǔ)償電容值的大小，如圖2所示，補(bǔ)償電容CI耦接于第一晶體管Ml的漏極端和晶體管MNB1、 MNB2的共同柵極端點之間。參考圖3，圖3是圖1所示的檢測電路106的一個實施例的示意圖。本實 施例中，；險測電i 各106包括電容C2;堆疊晶體管晶體管M5、 M6和晶體管 M7,其中晶體管M7的柵極端耦接于連接端口 1021，其漏極端耦接于電容 C2和堆疊晶體管晶體管M5、 M6并輸出選擇信號SEL。同時參考圖3、圖4 和圖5，圖4是圖3所示的檢測電路106中的連接端口 1021的電壓V咖的波 形示意圖，而圖5是圖3所示的檢測電路106中的選擇信號SEL的波形示意 圖。當(dāng)連接端口 1021耦接至外部電阻rext時，固定轉(zhuǎn)導(dǎo)偏壓電路102的偏 壓電流I會經(jīng)外部電阻REXT,而造成連接端口 1021的電壓V艦低于晶體管 M7的門限電壓(ThresholdVoltage， Vth)，此時，電壓V。sc的電平如圖4中的波 形501所示，因此晶體管M7為截止?fàn)顟B(tài)，此時晶體管M5、 M6的導(dǎo)通會將 電容C2充電至一高電壓電平而使選擇信號SEL對應(yīng)至高電壓電平，如圖5
的波形502所示。另一方面，當(dāng)連4妄端口 1021專禺接參考時4中FEXT時，如圖4 中的波形503所示，由于參考時鐘FEXT會造成晶體管Nn有一半周期導(dǎo)通而另一半周期截止，因此在晶體管M7截止時，晶體管M5、 M6的導(dǎo)通會對電 容C2進(jìn)行充電而使選擇信號SEL的電平上升，而當(dāng)晶體管M7導(dǎo)通時，本 發(fā)明的實施例在等效上會使電容C2進(jìn)行放電而使選擇信號SEL的電平下降， 其中選擇信號SEL的電平變化如圖5的波形504所示，由此可知，當(dāng)連接端 口 1021耦接參考時鐘FEXT時，選擇信號SEL的電平較低而可視為對應(yīng)至低 邏輯電平"0",而當(dāng)連接端口 1021耦接至外部電阻REXT時，選擇信號SEL 的電平較高而可視為對應(yīng)至高邏輯電平"1"。因此，當(dāng)選擇信號SEL為高邏 輯電平"l"時，選擇電路108的輸出信號f。ut會是經(jīng)過整波電路112的振蕩信 號OSC一而當(dāng)選擇信號SEL為低邏輯電平"0"時，選擇電路108的輸出信 號U會是外部輸入的參考時鐘FEXT。所以，本實施例可使用芯片外部的外部電阻REXT作為振蕩信號OSC她的頻率的調(diào)整，或者由芯片外部直接提供參考時鐘FEXT,而耦接至外部電阻REXT 或參考時鐘Fext都可由內(nèi)置的檢測電路106來自動判斷，以進(jìn)一步地控制選 擇電路108從內(nèi)部產(chǎn)生的振蕩信號OSC。ut和外部輸入的參考時鐘FEXT中選擇一個來作為所需的輸出信號f。ut。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡是根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等 變化和修飾，都應(yīng)屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1、一種振蕩裝置，包括偏壓電路，用于在所述振蕩裝置工作時動態(tài)地調(diào)整至少一個偏壓信號；以及多諧振蕩器，耦接于所述偏壓電路，用于根據(jù)所述偏壓信號來產(chǎn)生振蕩信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中所述偏壓電路包括 第一阻抗元件；第一堆疊晶體管，包含堆疊于第二晶體管的第一晶體管，所述第一晶體 管的第一端耦接于第一電壓電平，所述第一晶體管的第二端耦接于所述第二 晶體管的第一端，所述第二晶體管的第二端耦接于所述第一晶體管的控制端， 所述第一、第二晶體管的控制端分別耦接至所述第一阻抗元件的二端；第二堆疊晶體管，包含堆疊于第四晶體管的第三晶體管，所述第三晶體 管的第一端耦接于所述第一電壓電平，所述第三晶體管的第二端耦接于所述第四晶體管的第一端；以及電流鏡，包括第一電流路徑，耦接至所述第四晶體管的第二端和第二電壓電平；以及 第二電流;洛徑，耦接至所述第二晶體管的控制端和所述第二電壓電平。
3、 如權(quán)利要求2所述的振蕩裝置，其還包括第二阻抗元件，其兩端分別耦接于所述第二電流路徑和所述第二電壓電 平，用于控制所述振蕩信號的頻率。
4、 如權(quán)利要求3所述的振蕩裝置，其中所述偏壓電路和所述多諧振蕩器 設(shè)置于一芯片中，以及所述第二阻抗元件設(shè)置于所述芯片外。
5、 如權(quán)利要求2所述的振蕩裝置，其中所述偏壓電路還包括電容元件，其兩端分別耦接于所述第.一 電流路徑和所述第 一晶體管的第 二端，用于避免所述偏壓電路發(fā)生振蕩。
6、 如權(quán)利要求1所述的振蕩裝置，其中所述偏壓電路具有連接端口，可 用來耦接阻抗元件以控制所述振蕩信號的頻率或耦接時鐘源以接收參考時 鐘，以及所述振蕩裝置還包括檢測電路，耦接于所述連接端口，用于檢測所述連接端口是耦接于所述 阻抗元件還是所述時鐘源以產(chǎn)生選擇信號；以及選擇電路，包括與門，耦接于所述多諧振蕩器和所述選擇信號；以及 或門，耦接于所述與門和所述連接端口 。
7、 如權(quán)利要求6所述的振蕩裝置，其中所迷檢測電路根據(jù)所述連接端口 的電壓電平來產(chǎn)生所述選擇信號。
8、 如權(quán)利要求7所述的振蕩裝置，其中所述檢測電路包括 電容元件；以及晶體管，其控制端耦接于所述連接端口，其第一端耦接于所述電容一第 一電壓電平和所述電容元件，用于輸出所述選擇信號，以及其第二端耦接于 第二電壓電平。
9、 一種振蕩裝置，包括偏壓電路，用于產(chǎn)生至少一個偏壓信號；振蕩器，耦接于所述偏壓電路，用于根據(jù)所述偏壓信號來產(chǎn)生振蕩信號；以及阻抗元件，耦接于所述偏壓電路，用于控制所述振蕩信號的頻率； 其中所述偏壓電路和所述振蕩器設(shè)置于一芯片中，以及所述阻抗元件設(shè) 置于所述芯片外。
10、 一種振蕩裝置，包括偏壓電路，用于產(chǎn)生至少一個偏壓信號，其中所述偏壓電路具有；連接 端口 ，可用來耦接阻抗元件以控制振蕩信號的頻率或耦接時鐘源以接收參考 時鐘；振蕩器，耦接于所述偏壓電路，用于根據(jù)所述偏壓信號來產(chǎn)生所述振蕩 信號；檢測電路，耦接于所述連接端口，用于檢測所述連接端口是耦接于所述 阻抗元件還是所述時鐘源以產(chǎn)生選擇信號；以及選擇電路，包括與門，耦接于所述多諧振蕩器和所述選擇信號；以及 或門，耦接于所述與門和所述連接端口 。
11、 如權(quán)利要求io所述的振蕩裝置，其中所述檢測電路根據(jù)所述連接端 口的電壓電平來產(chǎn)生所述選擇信號。
12、 如權(quán)利要求11所述的振蕩裝置，其中所述檢測電路包括 電容元件；以及晶體管，其控制端耦-接于所述連接端口 ，其第一端耦4fe于所述電容一第 一電壓電平和所述電容元件，用于輸出所述選擇信號，以及其第二端耦接于 第二電壓電平。
全文摘要
一種振蕩裝置，包括偏壓電路、振蕩器、檢測電路以及選擇電路。所述偏壓電路用于產(chǎn)生至少一個偏壓信號，其中所述偏壓電路具有連接端口，可用來耦接阻抗元件以控制振蕩信號的頻率或耦接時鐘源以接收外部參考時鐘。由耦接于所述偏壓電路的偏壓信號來產(chǎn)生振蕩器的振蕩信號。所述檢測電路耦接于所述連接端口，用于檢測所述連接端口是耦接于所述阻抗元件還是所述時鐘源以自動產(chǎn)生選擇信號。所述選擇電路包括與門，耦接于所述振蕩器和所述選擇信號；以及或門，耦接于所述與門和所述連接端口以判斷時鐘是外部還是內(nèi)部振蕩信號。
文檔編號H03B1/00GK101162888SQ200610142339
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者吳文琦, 王耀慶, 黃啟模 申請人:奕力科技股份有限公司