專利名稱：數(shù)控振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，并且更具體地，涉及用于集成電路的振 蕩器電路。
背景技術(shù)：
數(shù)字集成電路經(jīng)常包含模擬電路。例如，某些數(shù)字集成電路包 含模擬鎖相環(huán)電路。
諸如模擬鎖相環(huán)的模擬電路可以包含壓控振蕩器。典型的壓控 振蕩器由連接在環(huán)路中的多個(gè)倒相器構(gòu)成。在每個(gè)倒相器的輸出處 可以提供變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管可以充當(dāng)電容性負(fù)載的可控源。 可以為每個(gè)變?nèi)荻O管施加模擬控制電源，以控制由該變?nèi)荻O管
產(chǎn)生的電容。當(dāng)調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管使其產(chǎn)生相對(duì)較大的電容時(shí)，環(huán)路 中的倒相器將相對(duì)較慢地切換，并且壓控振蕩器的輸出將具有相對(duì) 較低的頻率。當(dāng)調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管使其產(chǎn)生相對(duì)較小的電容時(shí)，環(huán)路 中的變?nèi)荻O管將相對(duì)較快地切換，并且壓控振蕩器的輸出將具有 相對(duì)較高的頻率。
隨著集成電路的尺寸隨集成電路處理技術(shù)的發(fā)展而縮小，將前 幾代的模擬電路設(shè)計(jì)移植到下 一代平臺(tái)上變得越發(fā)困難。這是因?yàn)?在使用更新的制造工藝時(shí)，模擬電路可能對(duì)晶體管速度的變化以及 直接受到集成電路上的晶體管以及其它部件改變影響的其它電路參 數(shù)的變化是敏感的。
模擬電路還可能比數(shù)字電路更易受到噪聲的影響。例如，諸如 壓控振蕩器的模擬電路可能易受其壓控輸入上噪聲的影響。數(shù)字電 路不太容易受到工藝更新所帶來(lái)的不期望的改變的影響。在某些情 況下，數(shù)字設(shè)計(jì)還可能比模擬設(shè)計(jì)更為精確。因此，期望能夠提供用于集成電路的數(shù)控振蕩器電路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種由倒相器的環(huán)形成的振蕩器電路。倒相 器可以是單端倒相器，或者可以是差分倒相器。可以在倒相器的輸 出處提供數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器。當(dāng)期望降低振蕩器輸出的頻率時(shí)， 可以調(diào)節(jié)由所述電容器產(chǎn)生的電容值以具有高值，而當(dāng)期望升高振 蕩器的輸出頻率時(shí)，可以調(diào)節(jié)由所述電容器產(chǎn)生的電容值以具有低 值。通過(guò)使用數(shù)控布置，可以實(shí)現(xiàn)寬頻率調(diào)諧以及精確調(diào)諧。
通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)呐渲茫總€(gè)負(fù)載電容器可以由多個(gè)并行連接的 變?nèi)荻O管構(gòu)成。變?nèi)荻O管可以由諸如反向偏壓二極管和金屬氧
化物半導(dǎo)體電容器結(jié)構(gòu)的器件構(gòu)成。單位(unitary)權(quán)重、二進(jìn)制權(quán) 重或者分級(jí)的非二進(jìn)制權(quán)重可以用于變?nèi)荻O管強(qiáng)度。每個(gè)變?nèi)荻?極管可以具有接收控制電壓的相應(yīng)控制輸入?？梢詫⑹┘佑谧?nèi)荻?極管控制輸入的控制電壓限制為邏輯低電壓和邏輯高電壓。對(duì)變?nèi)?二極管數(shù)控的這種使用有助于避免在中間模擬電壓水平處來(lái)操作變 容二極管，在該中間模擬電壓水平處，變?nèi)荻O管更易受到噪聲效 應(yīng)的影響。
總體上，用來(lái)形成每個(gè)電容器中變?nèi)荻O管的控制信號(hào)的數(shù)控 電壓形成了用于該電容器的數(shù)控字。為了增強(qiáng)對(duì)振蕩器輸出頻率進(jìn) 行調(diào)節(jié)的精度，同時(shí)最小化數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器所占用空間，可 以使用以下控制方案可以獨(dú)立地控制環(huán)形振蕩器中的每個(gè)負(fù)載電 容器。利用這類布置，可以調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電容器，以產(chǎn)生不同于 其它電容器的電容值。通過(guò)確保與每個(gè)電容器相關(guān)聯(lián)的控制字所包 含的高邏輯信號(hào)的數(shù)目的差別不超過(guò)1，可以使電容失配最小化。
通過(guò)最小化環(huán)形振蕩器的倒相器中的共模增益，可以增強(qiáng)環(huán)形 振蕩器性能?？梢詫⒐材Ｔ鲆娼档碗娐钒降瓜嗥髦小＿m當(dāng)?shù)墓?模增益降低電路的示例包括與交叉耦合倒相器串行連接的電流源和 電阻器，其構(gòu)成了差分倒相器和飛輪倒相器型的負(fù)反饋電路。通過(guò)附圖以及下文對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征、性質(zhì)以及各種優(yōu)點(diǎn)將變得易見(jiàn)。


圖1是傳統(tǒng)的壓控振蕩器的框圖2是示出變?nèi)荻O管的電容如何作為其所施加的模擬控制電 壓的函數(shù)而連續(xù)變化的圖示；
圖3是示出傳統(tǒng)的壓控振蕩器的頻率如何作為施加于其變?nèi)荻?極管的控制電壓的函數(shù)而變化的圖示；
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示范性數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器的框圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電容如何作為所施加的數(shù) 控字(數(shù)字碼)的函數(shù)而變化的圖示；
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基于單端倒相器環(huán)路的示范性數(shù) 控振蕩器的框圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基于差分倒相器環(huán)路的示范性數(shù) 控振蕩器的框圖S是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可以用于為數(shù)控振蕩器中的數(shù)控 可調(diào)節(jié)電容器施加控制信號(hào)的示范性解碼器電路的框圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可以使用數(shù)控振蕩器的示范性數(shù) 字鎖相環(huán)的框圖1 OA是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用單位加權(quán)方案的數(shù)字可調(diào) 節(jié)電容器中的電容器的框圖10B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用二進(jìn)制加權(quán)方案的數(shù)字可 調(diào)節(jié)電容器中的電容器的框圖1OC是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用非二進(jìn)制分級(jí)加權(quán)方案的 數(shù)字可調(diào)節(jié)電容器中的電容器的框圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式在與不同倒相器輸出節(jié)點(diǎn) 相關(guān)聯(lián)的可調(diào)節(jié)電容器具有不同的電容時(shí)，如何調(diào)節(jié)數(shù)控振蕩器中 的可調(diào)節(jié)電容器以避免過(guò)多的電容失配的表格；圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式如何系統(tǒng)化地調(diào)節(jié)與數(shù)控 振蕩器中的數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器相關(guān)聯(lián)的數(shù)控電容器陣列從而避免出
現(xiàn)過(guò)多電容失配的框圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式可以在圖7所示類型的數(shù)控振蕩 器中使用的、具有降低共模增益的示范性差分倒相器級(jí)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及包含振蕩器電路的集成電路。振蕩器電路可以用來(lái) 生成時(shí)鐘信號(hào)或者任何其它適當(dāng)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的振蕩器可以用 作鎖相環(huán)電路、延遲鎖定環(huán)路或者任何其它適當(dāng)電路的部分。振蕩 器電路可以是數(shù)控式的。
數(shù)控振蕩器可以基于如下架構(gòu)，在該架構(gòu)中，多個(gè)倒相器連接 在環(huán)中。倒相器可以是單端倒相器或者可以是差分倒相器。數(shù)控可 調(diào)節(jié)電容器(有時(shí)稱為數(shù)控變?nèi)荻O管)可以用作倒相器輸出處的 可調(diào)節(jié)負(fù)載。
基于數(shù)控變?nèi)荻O管的數(shù)控振蕩器可展現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)模擬壓控 振蕩器的性能。例如，基于此類布置的數(shù)控振蕩器可以展現(xiàn)出增強(qiáng) 的抗7喿性。
圖1中示出了傳統(tǒng)的壓控振蕩器。如圖1所示，振蕩器100可 以包括多個(gè)連接在環(huán)路中的倒相器102。變?nèi)荻O管(壓控電容器) 104連接在每個(gè)倒相器102的輸出處。每個(gè)變?nèi)荻O管104具有由其 控制輸入106上的電壓幅度進(jìn)行控制的電容。在圖l的布置中，從 輸入108處為每個(gè)變?nèi)荻O管控制輸入106施加控制電壓Vctl。變 容二極管104可以基于金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器結(jié)構(gòu)(也 即，其中電容器的柵極形成第一端子、并且電容器的體形成第二端 子的結(jié)構(gòu))，或者來(lái)自反向偏壓二極管。
在圖1的環(huán)中存在奇數(shù)個(gè)單端倒相器104。這產(chǎn)生了發(fā)生振蕩的 非穩(wěn)定電路。振蕩器IOO進(jìn)行振蕩的頻率由變?nèi)荻O管104所產(chǎn)生 的電容負(fù)載來(lái)控制。該電容值繼而由輸入108上的模擬控制電壓Vctl的幅度來(lái)控制。電路的輸出(例如，諸如節(jié)點(diǎn)110的節(jié)點(diǎn)處的電壓) 可以在鎖相環(huán)或者其它電路中使用。
變?nèi)荻O管的電容可以具有正的或者負(fù)的電壓依賴。具有作為
升高控制電壓的函數(shù)而降低的電容的典型變?nèi)荻O管(例如反向偏 壓二極管)可以具有圖2中所示類型的電容-電壓特性。隨著施加的
電壓Vctl升高，變?nèi)荻O管的電容降低。當(dāng)所應(yīng)用的電壓Vctl的幅 度降低時(shí)，變?nèi)荻O管的電容增加。當(dāng)在諸如振蕩器100的振蕩器 中使用時(shí)，這種行為改變倒相器102的輸出節(jié)點(diǎn)上的負(fù)載。如圖3 所示，在高Vctl水平，負(fù)載最小化并且振蕩器100的振蕩頻率為高。 在低Vctl水平，負(fù)載最大化并且振蕩器IOO在較低的頻率振蕩。
在變?nèi)荻O管操作范圍中間的電壓(例如，圖2的范圍112中 的電壓)處，每個(gè)變?nèi)荻O管104的電容對(duì)于電壓變化尤其敏感， 如區(qū)域112中的圖2的電容-控制電壓圖的大斜率所示。當(dāng)圖1的變 容二極管104以不排除該模式的方式進(jìn)行操作時(shí)，輸入Vctl上的噪 聲可能導(dǎo)致壓控振蕩器IOO的有噪聲操作。
圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器。如圖4所示， 電容器114 (其有時(shí)稱為變?nèi)荻O管)可以由多個(gè)可調(diào)節(jié)電容器(變 容二極管)120形成。電容器114可以在端子116和118之間產(chǎn)生可 調(diào)節(jié)電容。如圖4的示例所示，節(jié)點(diǎn)116可以連接至振蕩器環(huán)中的 倒相器輸出，而節(jié)點(diǎn)118可以接地。
構(gòu)成電容器114的電容器120可以并行連接在電容器114的端 子116與118之間?？刂贫俗?12可以用來(lái)控制每個(gè)電容器120所 產(chǎn)生的電容的幅度。例如，圖4中最左邊的電容器120可以通過(guò)其 控制端子122接收控制電壓Va,左數(shù)第二個(gè)電容器120可以通過(guò)其 控制端子接收控制電壓Vb,等等。盡管圖4的示例示出了由4個(gè)較 小電容器120構(gòu)成的電容器114,但是一般而言，諸如電容器114 的電容器可以由任意適當(dāng)數(shù)目的電容器構(gòu)成。例如，諸如電容器114 的電容器可以由數(shù)十、數(shù)百個(gè)或者數(shù)千個(gè)獨(dú)立的電容器120構(gòu)成。 圖4的布置僅僅作為示例而給出。與傳統(tǒng)的模擬變?nèi)荻O管布置不同，電容器120由數(shù)字信號(hào)而 不是模擬信號(hào)控制。在典型的數(shù)字信號(hào)環(huán)境中，允許數(shù)字信號(hào)取以
下兩個(gè)值之一邏輯低值或者邏輯高值。邏輯低值例如可以通過(guò)O 伏的接地電壓Vss來(lái)表示。邏輯高值例如固定的正電壓。正邏輯高
值例如可以是與集成電路上的供電核心邏輯相關(guān)聯(lián)的正電壓。該值
例如可以是1.2伏、1.1伏、1.0伏、0.9伏或者任何其它適當(dāng)?shù)碾妷?(更高或者更低)。在此類數(shù)字信令環(huán)境中，用于電容器120的控 制信號(hào)，諸如圖4布置中的控制信號(hào)Va、 Vb、 Vc和Vd，可以取兩 個(gè)值之一高或者低。
電容器120可以由任何適當(dāng)?shù)目烧{(diào)節(jié)電容器結(jié)構(gòu)形成，諸如反 向偏壓p-n二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器結(jié)構(gòu)等。典 型的電容器120可以具有如圖2所示類型的電容-電壓特性。電容器 120由僅具有高值或者低值的控制電壓(Va、 Vb等)來(lái)控制。當(dāng)給 定控制線122上的控制電壓為高(例如，圖2的Vm)時(shí)，相應(yīng)電容 器120的電容將為低(例如，處于QJ 。曲線124在點(diǎn)126附近的 斜率平緩(例如，對(duì)于MOS和p-n二極管電容器)，因此由噪聲引 起的、關(guān)于Vm的控制電壓波動(dòng)趨向于不會(huì)對(duì)電容器值Ct產(chǎn)生大量 噪聲。當(dāng)給定控制線122上的控制電壓為低(例如，處于圖2中的0 伏)時(shí)，電容器120的電容將為高(例如，處于CH)。與曲線124 上的點(diǎn)126相同，線124在點(diǎn)128處的斜率平緩，從而使關(guān)于額定O 伏水平的控制電壓的波動(dòng)趨向于不會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。傳統(tǒng)的變?nèi)荻?極管由在圖2的區(qū)域112中可能偏壓的模擬控制電壓來(lái)控制，但是 在諸如圖4的電容器114的數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器中避免了該操作區(qū)域， 從而改進(jìn)了抗噪性。
在圖4的電容器114的操作期間，數(shù)控電壓Va、 Vb、 Vc和Vd 形成了數(shù)控碼(有時(shí)稱為數(shù)控字)。圖5示出了圖4的示范性可調(diào) 節(jié)電容器114的電容如何作為不同控制字的函數(shù)而發(fā)生變化。例如， 當(dāng)Vd和Vc為低處于0伏、而Vb和Va為高處于Vm時(shí)，電容器 114將在端子116與118之間展現(xiàn)電容Cy。當(dāng)Vd維持在0伏而Vb、Vc和Va保持在Vm時(shí)，電容器114的電容將具有值Cx。通過(guò)使用 其它控制碼，可以產(chǎn)生最小值Cmin與最大值Cmax之間的其它電容 值。如果對(duì)于給定的電路應(yīng)用需要大量解析度，可以增加電容器114 中各個(gè)并行連接的電容器(變?nèi)荻O管)120的數(shù)目，盡管這趨向于 增加電容器114所需的面積量以及電容器114所消耗的電量。
數(shù)控電容器114可以在任何適當(dāng)?shù)碾娐分惺褂?。例如，基于?端倒相器或者差分倒相器的環(huán)形振蕩器可以使用數(shù)控電容器114作 為可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器。
圖6中示出了基于單端倒相器的示范性環(huán)形振蕩器142。在圖6 的示例中，存在三個(gè)單端倒相器。這僅僅是示范性的。諸如環(huán)形振 蕩器142的環(huán)形振蕩器可以具有任意適當(dāng)數(shù)目的倒相器。在典型布 置中，基于單端倒相器的環(huán)形振蕩器將具有奇數(shù)個(gè)倒相器級(jí)，因?yàn)?這確保了環(huán)形振蕩器將不會(huì)進(jìn)入不期望的穩(wěn)定閂鎖(latch)狀態(tài)。
如圖6所示，環(huán)形振蕩器142可以具有第一倒相器130、第二倒 相器132以及第三倒相器134。倒相器130的輸出連接至節(jié)點(diǎn)116A, 并且形成數(shù)控電容器114A的兩個(gè)端子之一。接地端子118可以形成 數(shù)控電容器114A的兩個(gè)電容器端子中的另一端子。倒相器132和 134分別可以使它們的輸出連接至節(jié)點(diǎn)116B和116C。數(shù)控電容器 114B連接在節(jié)點(diǎn)116與諸如節(jié)點(diǎn)118的地節(jié)點(diǎn)之間。數(shù)控電容器 114c連接在端子116C與端子118之間。
數(shù)控電容器114A、 114B和114C中的每一個(gè)可以基于圖4所示 類型的多電容器布置。數(shù)控電容器114A可以由提供給控制輸入136 的數(shù)字碼(控制字)來(lái)控制。數(shù)控電容器114B和114C可以由分別 提供給控制輸入138和140的數(shù)控信號(hào)來(lái)控制。
施加于輸入136、 138和140的數(shù)控信號(hào)可以全部相同，或者所 有這些控制信號(hào)可以彼此不同。
例如，可能期望使用相同的控制信號(hào)來(lái)控制電容器114A、 114B 和114C,因?yàn)檫@將確保電容器之間不會(huì)存在失配。當(dāng)電容器之間不 存在電容失配時(shí)，環(huán)形振蕩器中的倒相器的輸出將全部被精確地加載相同的量。這將平衡由負(fù)載電容器產(chǎn)生的信號(hào)延遲，并且將趨向 于最大化振蕩器在輸出114處產(chǎn)生的信號(hào)質(zhì)量。
使用不同的控制信號(hào)來(lái)控制電容器114A、 114B和114C的優(yōu)點(diǎn) 在于對(duì)于給定的可調(diào)節(jié)性級(jí)別，此類方案允許降低電容器的總數(shù)。 一般而言，環(huán)形振蕩器中的負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間相對(duì)適度數(shù)量的電容失配 是可以容忍的，并且將產(chǎn)生可接受質(zhì)量的輸出信號(hào)。因?yàn)殡娙萜鞑?非全都設(shè)置為相同的電容值，所以可以進(jìn)行增量調(diào)節(jié)(例如，通過(guò) 改變?nèi)齻€(gè)電容器114中僅一個(gè)的電容)，從而在不增加電容器數(shù)目 的情況下改進(jìn)精度(最小化正交相位噪聲)。最小化電容器總數(shù)的 優(yōu)點(diǎn)在于提供大電容器元件數(shù)目的方案傾向于具有大面積。此類 布局通常由間隔和布線需求來(lái)主導(dǎo)，并且可能因此而具有大寄生電 容。這些寄生電容傾向于降低環(huán)形振蕩器可以產(chǎn)生的最大頻率。
在圖6的示范性布置中，環(huán)形振蕩器142由一系列單端倒相器 構(gòu)成。如果期望，可以使用差分倒相器來(lái)形成環(huán)形振蕩器。圖7中 示出了一個(gè)此類示范性環(huán)形振蕩器。如圖7所示，環(huán)形振蕩器146 可以由差分倒相器148構(gòu)成。由差分倒相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器可以 具有偶數(shù)個(gè)倒相器。在圖7的示例中，環(huán)形振蕩器146具有兩個(gè)差 分倒相器148。如果期望，基于差分倒相器的環(huán)形振蕩器可以具有不 止兩個(gè)差分倒相器。在環(huán)形振蕩器中使用偶數(shù)個(gè)倒相器的優(yōu)點(diǎn)在于， 這產(chǎn)生具有50%占空比的輸出信號(hào)。具有50%占空比的信號(hào)可以用 作時(shí)鐘(作為示例)。差分倒相器方案還可以展現(xiàn)出降低的噪聲敏 感度。
每個(gè)差分倒相器148都具有兩個(gè)輸入150(也即，正輸入和負(fù)輸 入)和兩個(gè)輸出152 (也即，正輸出和負(fù)輸出)。這些輸出饋送節(jié)點(diǎn) 在圖7中被標(biāo)示為OPO (正輸出0) 、 ONO (負(fù)輸出0) 、 0P1 (正 輸出1 )和0N1 (負(fù)輸出1 )。在倒相器之間的路徑集合之一中，線 路是交叉耦合的，使得OPO和ONO分別連接至圖7的第二倒相器的 正輸入和負(fù)輸入，而0P1和0N1分別連接至圖7的第一倒相器的負(fù) 輸入和正輸入。在此類布置中，倒相器沒(méi)有形成穩(wěn)定的閂鎖型電路，由此確保了振蕩。可以使用任何節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)作為輸出信號(hào)。例如， 諸如線路158和160的線路上的信號(hào)可以用作輸出。
環(huán)形振蕩器146中的每個(gè)差分倒相器輸出節(jié)點(diǎn)可以具有相應(yīng)的 數(shù)控電容器114。每個(gè)電容器可以由其控制路徑156上的潛在獨(dú)立的 數(shù)控字來(lái)控制。環(huán)形振蕩器146的每個(gè)電容器114可以由多個(gè)并行 的數(shù)控電容器(諸如圖4的電容器120)構(gòu)成。在給定的電容器114 中可以存在數(shù)十、數(shù)百或者更多的電容器120。圖7所示類型的布置 中的每個(gè)電容器114通常包含相同數(shù)目的較小的數(shù)控電容器120,但 是如果期望的話，可以使用在每個(gè)電容器114中具有不同數(shù)目的電 容器120的布置，以及某些負(fù)載電容器是模擬變?nèi)荻O管而某些負(fù) 載電容器是數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器114的布置。
施加于圖7的電容器114的控制輸入156以及圖6的電容器 114A、 114B和114C的控制輸入136的數(shù)控字可以乂人任何適當(dāng)?shù)脑?提供。例如，某些或者全部這些信號(hào)可以由片上電路產(chǎn)生。某些或 者全部這些信號(hào)還可以從外部源接收。全部或者部分?jǐn)?shù)控字可以包 括或者可以基于動(dòng)態(tài)控制信號(hào)。如果期望，全部或者部分?jǐn)?shù)控字可 以包括或者基于在可編程元件的輸出處提供的靜態(tài)控制信號(hào)。可編 程元件可以基于電編程的存儲(chǔ)器元件(諸如電可編程的只讀存儲(chǔ) 器)、電編程熔絲或者阻熔、激光編程的熔絲或者阻熔、可編程寄 存器或者任何其它適當(dāng)?shù)目删幊滩考?br> 用于數(shù)控字的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制信號(hào)可以直接施加于數(shù)控電容器 的控制輸入，或者某些或者全部這些信號(hào)可以首先由諸如解碼器電 路的片上電路進(jìn)行處理。圖8中示出了一個(gè)示范性解碼器。如圖8 所示，解碼器162可以從輸入164接收未解碼的(二進(jìn)制)信號(hào)。 未解碼信號(hào)可以包括靜態(tài)控制信號(hào)、動(dòng)態(tài)控制信號(hào)、來(lái)自外部源的
靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制信號(hào)、來(lái)自內(nèi)部源(例如，已經(jīng)利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)置數(shù) 據(jù)進(jìn)行了加載的動(dòng)態(tài)控制電路或者可編程元件)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制 信號(hào)，等等。在輸出166可以產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)控字VI、 V2…VN。數(shù) 控字中的個(gè)體信號(hào)例如可以具有從0伏的數(shù)字低值Vss變化到例如1.1伏(作為示例)的數(shù)字高值Vdd的值。這些電壓中的每一個(gè)都可 以施加于諸如圖4的數(shù)控電容器114的變?nèi)荻O管(可調(diào)節(jié)電容器)
的控制輸入。
由多個(gè)數(shù)控電容器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器可以在集成電路上的任何 適當(dāng)電路中使用。作為示例，此類環(huán)形振蕩器可以用作數(shù)字鎖相環(huán) 中的數(shù)控振蕩器。
圖9所示，鎖相環(huán)電路46可以具有相位頻率檢測(cè)器48。數(shù)字鎖相環(huán) 電路46的相位頻率檢測(cè)器48可以在輸入50處接收參考時(shí)鐘信號(hào) REFCLK或者其它輸入信號(hào)。相位頻率4全測(cè)器48還在輸入52處接 收來(lái)自反饋路徑54的反饋信號(hào)。相位頻率檢測(cè)器48對(duì)線路50和52 上的信號(hào)進(jìn)行比較，并在路徑56上生成相應(yīng)的錯(cuò)誤控制信號(hào)，以用 于數(shù)字環(huán)路濾波器58。錯(cuò)誤信號(hào)指示濾波器電路58在輸出路徑60 上生成數(shù)控字DCW。信號(hào)DCW可以以任何適當(dāng)?shù)木幋a格式來(lái)提供， 諸如二進(jìn)制碼或者溫度計(jì)碼(thermometer code )。路徑62中可以具 有任意適當(dāng)數(shù)目的導(dǎo)線。例如，路徑62中可以具有數(shù)十或者數(shù)百個(gè) 線路。路徑62上的數(shù)控信號(hào)DCW可以由數(shù)控振蕩器64的輸入接收。 如果期望，可以在此路徑中插入可選的解碼器電路，諸如圖8的解 碼器162。在電路64內(nèi)，可以將數(shù)控字或者數(shù)控字信號(hào)的部分并行 地或者分別地路由至相應(yīng)的電容器114。
數(shù)字鎖相環(huán)電路46的輸出74上的輸出信號(hào)OUT可以用作集成 電路上的時(shí)鐘信號(hào)或者其它信號(hào)?？梢园ㄖT如圖9的電路46的電 路的集成電路包括存儲(chǔ)器芯片、數(shù)字信號(hào)處理電路、微處理器、 專用集成電路、可編程邏輯器件集成電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路、或者 任何其它適當(dāng)?shù)募呻娐贰?br> 數(shù)控振蕩器64可以基于參考圖6所描述的類型的單端倒相器架 構(gòu)，或者基于參考圖9所描述的類型的差分倒相器架構(gòu)?？梢詫⒙?徑62上的數(shù)控信號(hào)DCW提供至環(huán)形振蕩器中的數(shù)控電容器的控制 輸入。因此，數(shù)控振蕩器64的輸出的頻率是由通過(guò)輸入路徑62接收的數(shù)控信號(hào)DCW的值來(lái)確定的。
路徑70可以用來(lái)將信號(hào)OUT從數(shù)控振蕩器64饋送回除法器72。 除法器72可以將信號(hào)OUT除以適當(dāng)?shù)恼麛?shù)N (例如，除以1、除以 2、除以大于2，等等)。如果期望，可以使用來(lái)自可編程元件20 的動(dòng)態(tài)控制信號(hào)或者靜態(tài)控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)N的值。除法器72的除法 輸出可以通過(guò)反饋路徑54中的線路76提供給輸入52。
除法器72將信號(hào)OUT除以的量確定了 REFCLK (或者輸入50 處的其它輸入信號(hào))的頻率與輸出路徑74上輸出信號(hào)OUT的頻率 之間的比率。例如，輸入IN可以接收處于給定頻率處的參考時(shí)鐘信
時(shí)鐘信號(hào)。在通常情況中，REFCLK的頻率可以是100 MHz,而OUT 的頻率可以是400 MHz (作為示例)。
構(gòu)成數(shù)控振蕩器64中的數(shù)控電容器114的可調(diào)節(jié)電容器(變?nèi)?二極管)120可以全部具有相同的強(qiáng)度或者具有不同的強(qiáng)度?？梢酝?過(guò)縮放電容器的尺寸、縮放電容器的絕緣體厚度(例如，在MOS電 容器方案中)、縮放電極尺寸、縮放這些結(jié)構(gòu)的組合、或者使用任 何其它電容器縮放方案來(lái)縮放強(qiáng)度。
作為示例，可以對(duì)電容器114中的電容器120的強(qiáng)度(例如， 尺寸)進(jìn)行加權(quán)，使得每個(gè)電容器120具有相等的強(qiáng)度(例如，相 等的尺寸)。圖10A中示出了此類布置。也可以使用二進(jìn)制加權(quán)方 案(或者修改的二進(jìn)制加權(quán)方案)，如圖10B所示。在二進(jìn)制加權(quán) 方案中，可以提供相對(duì)于其它電容器120而言具有兩倍強(qiáng)度的電容 器120?？梢酝ㄟ^(guò)在不同強(qiáng)度的各種可用電容器120之中進(jìn)行選擇來(lái) 獲得給定電容器114的期望電容。使用二進(jìn)制加權(quán)方案可以有助于 降低在實(shí)現(xiàn)數(shù)控電容器114中使用的電容器的數(shù)目。
如圖10A所示，當(dāng)電容器120全部都具有相同的強(qiáng)度(例如， 相同的尺寸)時(shí)，有時(shí)將數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器說(shuō)成是使用單一權(quán)重或 者單位加權(quán)方案。在二進(jìn)制加權(quán)的方案中，可能難以準(zhǔn)確地制造電 容器從而較大的電容器準(zhǔn)確地具有相對(duì)于較小電容器的期望電容。這是因?yàn)?，按照精確控制的比例來(lái)制造不同尺寸和形狀的各種集成 電路常常是富有挑戰(zhàn)性的。因此，使用單位加權(quán)方案來(lái)制造數(shù)控振 蕩器中的電容器120或者其它結(jié)構(gòu)可能是有益的。如圖IOA的示例 所示，單位加權(quán)方案中的每個(gè)可調(diào)諧電容器可以具有相同的基本尺 寸和結(jié)構(gòu)。 一般地，使用此類方案比較容易確保電容器的相對(duì)尺寸 和形狀得到精確控制(也即，電容器的尺寸和形狀全部相同)。因 為這些制造上的考慮， 一般來(lái)說(shuō)，使用單位加權(quán)方案比二進(jìn)制加權(quán) 方案更容易獲得高精度。不論怎樣，如果期望，可以使用二進(jìn)制加 權(quán)以及其它非單位加權(quán)方案。
通過(guò)一種適當(dāng)?shù)牟贾?，電容器的?qiáng)度(例如，尺寸)可以分級(jí)， 從而獲得期望的頻率-控制碼特性。電容加載的環(huán)形振蕩器所展現(xiàn)的
由此，圖10A中所示類型的純單一加權(quán)方案可能導(dǎo)致頻率階i 夭，該 頻率階躍隨著電容器114的總電容達(dá)到最大值而變小。為了在環(huán)形 振蕩器的頻率-電容特性中避免這種情況，可以使用圖IOC中所示類 型的非二進(jìn)制加權(quán)的分級(jí)電容器加權(quán)方案，將電容器的強(qiáng)度(例如， 尺寸)連續(xù)地或者半連續(xù)地從相對(duì)較小的值縮放至相對(duì)較大的值。 如圖10C所示，在此類布置中，電容器120的強(qiáng)度(例如，尺寸) 從相對(duì)較小的尺寸變化到相對(duì)較大的尺寸。在電容器調(diào)諧范圍的底 部，可以使用較弱(較小)的電容器。當(dāng)在環(huán)形振蕩器的調(diào)諧范圍 的末端附近需要頻率階躍時(shí)，可以切換為使用較大的電容器，從而 對(duì)飽和度進(jìn)行補(bǔ)償。因此，使用圖10C中所示類型的分級(jí)非二進(jìn)制 方案可以確保獲得相等的頻率階躍(或者其它期望大小的頻率階 躍)，即使在可調(diào)節(jié)電容器的調(diào)諧范圍末端(例如，當(dāng)電容器114 的電容接近最大值時(shí))也是如此。
通過(guò)獨(dú)立地調(diào)節(jié)每個(gè)倒相器的輸出節(jié)點(diǎn)處的電容，可以最小化 實(shí)現(xiàn)環(huán)形振蕩器的期望精度所需的電容器的總數(shù)。因?yàn)榇祟惙桨覆?需要在鎖定步驟中調(diào)節(jié)所述電容器，因此可以獲得部分電容步驟， 其中在該部分電容步驟，每次只調(diào)節(jié)電容器114的子集。該方法可以在結(jié)合圖6所描述的類型的單端倒相器設(shè)計(jì)中以及結(jié)合圖7所描 述的類型的差分倒相器設(shè)計(jì)中使用。
作為示例，考慮圖7的布置，其中在四個(gè)倒相器輸出節(jié)點(diǎn)OPO、
ONO、 0P1、 0N1的每一個(gè)處存在電容器114。圖ll顯示的表中示 出了，在多個(gè)不同的潛在環(huán)形振蕩器調(diào)諧配置的每一個(gè)中，每個(gè)電 容器114中有多少電容器120在通過(guò)其控制輸入122接收邏輯高信 號(hào)。在圖11的表中，每一列中的條目表示有多少電容器120正在接 收邏輯高信號(hào)。例如，圖11的第一列的條目表示在與節(jié)點(diǎn)OPO相關(guān) 聯(lián)的電容器114中正在接收高邏輯信號(hào)(例如，圖2的電壓Vm)的 電容器120的數(shù)目。與節(jié)點(diǎn)OPO相關(guān)聯(lián)的電容器114中的其余電容 器120接收邏輯零(例如，O伏的信號(hào))。圖11的第二列、第三列 和第四列的條目表示分別與倒相器輸出ONO、 0P1和0N1相關(guān)聯(lián)的 電容器114中正在接收高邏輯信號(hào)的電容器120的數(shù)目。
圖11的表中的每一行表示用于環(huán)形振蕩器146的不同潛在設(shè) 置。例如，第一行的設(shè)置對(duì)應(yīng)于以下情況環(huán)形振蕩器146中的每 個(gè)電容器114已被設(shè)置為產(chǎn)生最大級(jí)別的電容(為了此例的目的， 假設(shè)每個(gè)電容器120具有圖2所示類型的電容-電壓特性)。這可以 通過(guò)將應(yīng)用于電容器114中的電容器120的控制電壓Vctl調(diào)節(jié)為邏 輯低值來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此類配置中，每個(gè)電容器120將產(chǎn)生其最大電容 (例如，CH),并且每個(gè)電容114將產(chǎn)生其最大電容。在這種情況 下，環(huán)形振蕩器146的輸出頻率將處于其最小值。
第二行的設(shè)置表示節(jié)點(diǎn)0N1、 ONO和OP1處的電容器114保 持第一行的配置沒(méi)有改變。然而，已經(jīng)對(duì)與倒相器輸出OPO相關(guān)聯(lián) 的電容器114進(jìn)行了調(diào)節(jié)，從而使其電容器120中的一個(gè)正在通過(guò) 其輸入122接收邏輯高控制信號(hào)而不是邏輯低。由于僅將電容器114 中的一個(gè)置于較低電容狀態(tài)，因此與等同地調(diào)諧所有電容器114的 情況相比，環(huán)形振蕩器46的輸出頻率f的降低較少。由此，圖11 所示類型的方案得到對(duì)環(huán)形振蕩器46更為精確的調(diào)諧，而無(wú)需在每 個(gè)電容器114中提供多個(gè)附加電容器120。圖11的表的其它行示出了如何系統(tǒng)地調(diào)節(jié)電容器114的電容器
設(shè)置，以調(diào)諧環(huán)形振蕩器46。在第三行中，已經(jīng)對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電 容器進(jìn)行調(diào)節(jié)為產(chǎn)生其最大可能電容值，同時(shí)已經(jīng)將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié) 為產(chǎn)生較低的電容(因?yàn)橄蚱潆娙萜?20之一提供了高控制信號(hào))。 在第四行，三個(gè)電容器114具有正在接收高控制信號(hào)的單個(gè)電容器 120。在第五行，所有電容器114都包含具有高控制信號(hào)的單個(gè)電容 器120,并將其余的電容器120設(shè)為其低控制信號(hào)設(shè)置。在第六行中， 與節(jié)點(diǎn)0N1、 ONO和OP1相關(guān)聯(lián)的電容器114使其電容器120中的 一個(gè)處于高控制信號(hào)模式，而其其它電容器120處于低控制信號(hào)模 式。如第六行最后一列中的條目"2"所示，與節(jié)點(diǎn)OPO相關(guān)聯(lián)的電 容器114使其電容器120中的兩個(gè)處于高控制信號(hào)模式(在其控制 輸入處接收邏輯高信號(hào))，而其它電容器120處于其低控制信號(hào)模 式(在其控制輸入處接收邏輯低信號(hào))。圖11的表中隨后的行示出 了如何按照系統(tǒng)的方式漸進(jìn)地將較多數(shù)目的電容器120設(shè)置為其高 控制信號(hào)模式，以調(diào)節(jié)環(huán)形振蕩器4 6產(chǎn)生的輸出頻率f 。
由于圖11的示例示出了可以彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)每個(gè)電容器114的 調(diào)諧方案，所以一般而言，仍然期望以如下方式來(lái)調(diào)節(jié)電容器114: 即最小化連接至給定差分倒相器的正輸出和負(fù)輸出的 一對(duì)電容器中 電容器114之間的電容差，或者振蕩器中電容器114的任何相應(yīng)配 對(duì)之間的電容差(也即，使得在環(huán)形振蕩器中的任何兩個(gè)相應(yīng)電容 器114中，在其控制輸入處接收邏輯高控制信號(hào)的電容器120的邀 目的變化不超過(guò)1 )。這確保倒相器輸出節(jié)點(diǎn)上的電容負(fù)載得以良好 平衡。
如果期望，那么用于電容器114的電容器120可以在集成電路 上以陣列提供。圖12中示出了此類布置。在圖12的框圖中，每一 列中的電容器與給定的一個(gè)電容器114相關(guān)聯(lián)。每個(gè)電容器114繼 而可以由不止一列電容器120來(lái)構(gòu)造。在圖12中，與節(jié)點(diǎn)0N1相 關(guān)聯(lián)的電容器114包含來(lái)自列Cl和C2的電容器。這些電容器可以 如結(jié)合圖4描述的那樣并行連接。與其它節(jié)點(diǎn)(例如，節(jié)點(diǎn)OPO、0P1和ONO)相關(guān)聯(lián)的電容器114可以按照相同的方式來(lái)構(gòu)造。
虛線168表示在調(diào)節(jié)環(huán)形振蕩器46以產(chǎn)生逐步較高頻率的輸出 信號(hào)的同時(shí)將電容器120置于其高控制信號(hào)模式時(shí)可以使用的可能 模式(作為示例)。最初，當(dāng)期望在其最低頻率處操作環(huán)形振蕩器 46時(shí)，每個(gè)電容器都在其控制輸入122 (圖4)處接收邏輯"0"。 在這種情況下，沿著圖12中路徑168的所有電容器120都由相應(yīng)的
"0"來(lái)控制。為了提高環(huán)形振蕩器46所產(chǎn)生的輸出信號(hào)的頻率， 可以使用虛線168所表示的模式將邏輯"1"選擇性地施加于圖12 的陣列中的電容器120。利用這種方法，所有電容器120將最初在其 控制輸入處接收"0"。通過(guò)將"0"施加于除與圖12的陣列中最上 且最左位置相關(guān)聯(lián)的電容器120(也即，與節(jié)點(diǎn)OPO處的電容器114 相關(guān)聯(lián)的電容器120之一)之外的所有電容器，對(duì)于環(huán)形振蕩器46 而言可以實(shí)現(xiàn)略高的頻率。以這種方式進(jìn)行處理，除了陣列第一4亍
中最左邊和左數(shù)第二個(gè)電容器120 (其接收"1")之外，繼而可以 為陣列120的所有電容器在其控制輸入處提供"0"。如果期望將環(huán) 形振蕩器46調(diào)諧為更高的頻率，可以按照線168表示的模式使用更 多的"1"作為電容器控制輸入。
在圖12的示例中，提供給電容器120的控制輸入的高信號(hào)每次 遞增1。如果期望，可以進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，其可以包括對(duì)于環(huán)形振蕩器 46的頻率中的每個(gè)階躍，切換兩個(gè)、三個(gè)或者多于三個(gè)電容器120。 諸如這些的方案可以增加倒相器輸出節(jié)點(diǎn)之間的平衡，并提高解析 度。
可以使用任何適當(dāng)?shù)碾娐芳軜?gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)形振蕩器倒相器。圖13 示出了適當(dāng)?shù)牟罘值瓜嗥鞯氖纠?。如圖13所示，倒相器148可以具 有由p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管MPP和n溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管MNP構(gòu)成的第一倒相器INV1，并 且可以具有由PMOS晶體管MPN和NMOS晶體管MNN構(gòu)成的第 二倒相器INV2。倒相器INV1可以接收輸入信號(hào)NIN,并可以產(chǎn)生 輸出POUT。倒相器INV2可以接收輸入信號(hào)PIN,并可以產(chǎn)生輸出信號(hào)NOUT。
差分放大器具有有限共模增益。如果該增益的幅度大于環(huán)形振 蕩器的差分倒相器中的單位，則其可能導(dǎo)致環(huán)形振蕩器中的環(huán)路依
照共同增益模式進(jìn)行振蕩，或者閂鎖在不期望的DC操作點(diǎn)。為了 解決這一問(wèn)題，倒相器148可以具有有助于相對(duì)于其差分增益來(lái)降 低其共模增益的特征。
如圖13所示，倒相器148由在正電源端子170接收的正電源電 壓Vdd和在接地端子172 4妾收的地電源端子來(lái)供電。諸如電流源174 的電流源可以與倒相器INV1和INV2串行放置，以幫助降低共模增 益(也即，當(dāng)輸入NIN和PIN二者同時(shí)拉高或者同時(shí)拉低時(shí)，出現(xiàn) 在輸出POUT和NOUT上的信號(hào)的增益)。如果期望，可以將電流 源174置于接地端子172與倒相器INV1和INV2之間，而不是如圖 13示例中那樣置于正電源端子170與倒相器INV1和INV2之間?？?以為給定環(huán)形振蕩器中的每個(gè)倒相器148提供獨(dú)立的電流源，諸如 電流源174。
電流源174通過(guò)限制去往PMOS晶體管MPP和MPN的電流來(lái) 降低共模增益。在差分模式中，晶體管MPP和MPN共享電流源電 流Is,因此差分增益沒(méi)有降低。然而，如果對(duì)輸入NIN和PIN給出 共模信號(hào)，則POUT和NOUT信號(hào)中實(shí)際上沒(méi)有改變(也即，共模 增益基本上為零)。這是因?yàn)檩斎隢IN和PIN的共同移動(dòng)導(dǎo)致了電 壓降，其下降完全跨越電流源174,而沒(méi)有跨越輸出POUT和NOUT。
電阻器Rs也可以幫助降低倒相器148中的共模增益?？紤]NIN 和PIN二者都下降的示例。在這種典型情況中，電阻器RS對(duì)抗輸出 POUT和NOUT上電壓的相應(yīng)下降。這是因?yàn)?，^爭(zhēng)越電阻器Rs的電 壓降響應(yīng)于NIN和PIN的增加而升高，由此創(chuàng)建了負(fù)反饋源。當(dāng)跨 越電阻器Rs的電壓升高時(shí)，MNP和MNN二者的柵極到源極電壓 Vgs下降。信號(hào)POUT和NOUT可能略微下降，但是該下降的幅度 將小于沒(méi)有共模增益降低電阻器Rs的情況。注意，如果倒相器148 的輸入是純差分的(也即，如果NIN上升同時(shí)PIN下降)，則倒相器148的一側(cè)將產(chǎn)生來(lái)自Rs的提高的電壓降貢獻(xiàn)，而倒相器148的 另一側(cè)將產(chǎn)生來(lái)自Rs的降低的電壓降貢獻(xiàn)。因此，電阻器Rs的存 在沒(méi)有降低差分信號(hào)的增益。如果期望，可以將電阻器Rs與INV1 和INV2串行連接地放置在圖13的電流源174的位置(也即，電流 源174和電阻器Rs的位置可以互換)。
如果期望，可以為倒相器148提供共模增益降低交叉耦合晶體 管，諸如NMOS晶體管MNFN和MNFP (或者全倒相器)。此類布 置有時(shí)稱為飛輪倒相器布置(例如，在以下配置中，其中在該位置 提供兩個(gè)全倒相器，以降低共模增益)。晶體管MNFN和MNFP有 助于增加相對(duì)于共模增益的差分增益?？紤]以下示例，其中POUT 響應(yīng)于NIN的下降而升高。在這種情況下，晶體管MNFN的柵-極電 壓升高。這使得晶體管MNFN的漏極電壓下降。當(dāng)晶體管MNFN的 漏極電壓下降時(shí)，輸出NOUT下降。因此，晶體管MNFN的存在有 助于才是高輸出NOUT響應(yīng)于NIN的^是高而下降的量(也即，MNFN 提高了差分增益)。晶體管MNFP以相同的方式對(duì)輸出POUT進(jìn)行 操作。
倒相器148可以包括如圖13所示的諸如電流源174的電流源、 諸如電阻器Rs的共模增益降低電阻器、以及諸如晶體管MNFN和 MNFP的共模增益降低交叉耦合晶體管(或者全交叉耦合飛輪倒相 器)，或者如果期望，可以包括這些共模增益降低電路中的一個(gè)或 兩個(gè)。
根據(jù)一種實(shí)施方式，提供一種振蕩器，包括具有輸出的倒相器 的環(huán)和多個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器，其中每個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器連接至相應(yīng)的輸出之一。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包 括單端倒相器的環(huán)。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包 括差分倒相器的環(huán)。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包括僅由兩個(gè)差分倒相器形成的環(huán)。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù) 載電容器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻?極管具有接收數(shù)控信號(hào)的數(shù)控輸入。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù) 載電容器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的單位加權(quán)變?nèi)荻O管。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù) 載電容器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的二進(jìn)制加權(quán)變?nèi)荻O管。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù) 載電容器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的分級(jí)尺寸的非二進(jìn)制加權(quán) 變?nèi)荻O管。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器環(huán)中的 每個(gè)倒相器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及與所述交叉耦合倒相器 串行連接的電流源。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器環(huán)中的 每個(gè)倒相器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及與所述交叉耦合倒相器 串行連接的電阻器。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器環(huán)中的
每個(gè)倒相器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及第一和第二差分輸出， 所述倒相器環(huán)中的每個(gè)倒相器還包括具有連接至所述第一輸出的 柵極的第 一 晶體管，以及具有連接至所述第二輸出的柵極的第二晶體管。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述倒相器環(huán)中的 每個(gè)倒相器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器以及第 一 和第二差分輸出， 與所述交叉耦合倒相器串行連接的電流源，與所述交叉耦合倒相器 串行連接的電阻器，以及具有連接至所述第 一輸出的柵極的第 一晶 體管，以及具有連接至所述第二輸出的柵極的第二晶體管。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器，其中所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù) 載電容器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管具有接收數(shù)控信號(hào)的數(shù)控輸入。
根據(jù)一種實(shí)施方式，提供一種調(diào)節(jié)由連接至可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器 的倒相器環(huán)形成的振蕩器中的輸出信號(hào)頻率的方法，所述方法包括: 將第 一數(shù)控信號(hào)施加于所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的第一電容器，所 述第一數(shù)控信號(hào)指示所述第一電容器產(chǎn)生第一電容值；以及將第二 數(shù)控信號(hào)施加于所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的第二電容器，所述第二 數(shù)控信號(hào)指示所述第二電容器產(chǎn)生不同于所述第一電容值的第二電 容值。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種方法，其中所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器中的每一個(gè)包括多個(gè)并行連接的、具有數(shù)控輸入的變?nèi)荻O管，
入接收控制該可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器的數(shù)控信號(hào)，所述方法還包括在 將所述第一數(shù)控信號(hào)和所述第二數(shù)控信號(hào)分別施加于所述第一和第 二可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器時(shí)，確保所述第一數(shù)控信號(hào)和所述第二數(shù)控信 號(hào)包含差別不超過(guò)1的相應(yīng)數(shù)目的邏輯高值，以最小化所述第一和 第二電容值之間的電容失配。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種方法，其中所述倒相器包括第一 和第二差分倒相器，每個(gè)都具有連接有可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的相應(yīng) 電容器的正輸出和負(fù)輸出，其中確保所述第 一數(shù)控信號(hào)和所述第二 數(shù)控信號(hào)包含差別不超過(guò)1的相應(yīng)數(shù)目的邏輯高信號(hào)，以最小化所 述第一和第二電容值之間的電容失配，包括確保施加于連接至所 述第 一 差分倒相器的所述正輸出的可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器的數(shù)控信號(hào)以 及施加于連接至所述第一差分倒相器的負(fù)輸出的可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器 的數(shù)控信號(hào)的差別不超過(guò)1。
根據(jù)一種實(shí)施方式，提供一種集成電路上的振蕩器電路，其包 括至少包括第一和第二差分倒相器的差分倒相器環(huán)，以及連接至 所述差分倒相器之一的輸出的至少 一個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器電路，其中所述數(shù)控可調(diào) 節(jié)電容器包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，每個(gè)變?nèi)荻O管具有相應(yīng)的數(shù)控輸入，該數(shù)控輸入接收以下信號(hào)之一邏輯高電壓和邏輯 低電壓，其中所述電容器中的所述并行連接的變?nèi)荻O管的數(shù)控輸 入接收數(shù)控信號(hào)。
根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種振蕩器電路，還包括解碼器，其 接收未解碼的輸入，并產(chǎn)生相應(yīng)的解碼數(shù)字輸出信號(hào)，該信號(hào)被施 加于所述數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器中的所述并行連接的變?nèi)荻O管，以作 為用于該電容器的數(shù)控信號(hào)。
上文僅僅是對(duì)本發(fā)明原理的示范性說(shuō)明，在不脫離本發(fā)明范圍 和精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種振蕩器，包括具有輸出的倒相器的環(huán)；以及多個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器，每個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器連接至所述輸出中的相應(yīng)一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包括單端倒相 器的環(huán)。
3. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包括差分倒相器的環(huán)。
4. 如權(quán)利要求3的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)包括僅由兩個(gè) 差分倒相器形成的環(huán)。
5. 如權(quán)利要求4的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管具有接收數(shù)控 信號(hào)的數(shù)控輸入。
6. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管具有接收數(shù)控 信號(hào)的數(shù)控輸入。
7. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的、單位加權(quán)的變?nèi)荻O管。
8. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的、二進(jìn)制加權(quán)的變?nèi)荻O管。
9. 如權(quán)利要求l的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的、分級(jí)尺寸的非二進(jìn)制加權(quán)變?nèi)荻O管。
10. 如權(quán)利要求1的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)中的每個(gè)倒相 器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及與所述交叉耦合倒相器串行連接 的電流源。
11. 如權(quán)利要求1的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)中的每個(gè)倒相 器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及與所述交叉耦合倒相器串行連接的電阻器。
12. 如權(quán)利要求1的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)中的每個(gè)倒相 器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器以及第 一 和第二差分輸出，所述倒相器的環(huán)中的每個(gè)倒相器還包括第一晶體管，其具有連接至所述第一 輸出的柵極；以及第二晶體管，其具有連接至所述第二輸出的柵極。
13. 如權(quán)利要求1的振蕩器，其中所述倒相器的環(huán)中的每個(gè)倒相 器包括兩個(gè)交叉耦合倒相器，以及第一和第二差分輸出； 與所述交叉耦合倒相器串行連接的電流源； 與所述交叉耦合倒相器串行連接的電阻器；以及 第一晶體管，其具有連接至所述第一輸出的柵極；以及第二晶體 管，其具有連接至所述第二輸出的柵極。
14. 如權(quán)利要求13的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電 容器包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管具有接收數(shù) 控信號(hào)的數(shù)控輸入。
15. —種方法，用于調(diào)節(jié)由連接至可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器的倒相器的 環(huán)形成的振蕩器中的輸出信號(hào)頻率，包括將第一數(shù)控信號(hào)施加于所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的第一電容器， 所述第一數(shù)控信號(hào)指示所述第一電容器產(chǎn)生第一電容值；以及將第二數(shù)控信號(hào)施加于所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的第二電容器， 所述第二數(shù)控信號(hào)指示所述第二電容器產(chǎn)生不同于所述第一電容值 的第二電容值。
16. 如權(quán)利要求15的方法，其中每個(gè)所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器包 括多個(gè)并行連接的、具有數(shù)控輸入的變?nèi)荻O管，其中每個(gè)所述可 調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的所述變?nèi)荻O管的所述數(shù)控輸入接收控制該可 調(diào)節(jié)負(fù)載電容器的數(shù)控信號(hào)，所述方法還包括在將所述第一數(shù)控信號(hào)和所述第二數(shù)控信號(hào)分別施加于所述第 一和第二可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器時(shí)，確保所述第一數(shù)控信號(hào)和所述第二 數(shù)控信號(hào)包含差別不超過(guò)1的相應(yīng)數(shù)目的邏輯高信號(hào)，以最小化所述第一和第二電容值之間的電容失配。
17. 如權(quán)利要求16的方法，其中所述倒相器包括第一和第二差分倒相器，每一個(gè)差分倒相器都具有與所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器中的 相應(yīng)可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器相連接的正輸出和負(fù)輸出，其中，確保所述 第一數(shù)控信號(hào)和所述第二數(shù)控信號(hào)包含差別不超過(guò)1的相應(yīng)數(shù)目的邏輯高信號(hào)以最小化所述第一和第二電容值之間的電容失配包括 確保施加于連接至所述第一差分倒相器的所述正輸出的所述可調(diào)節(jié) 負(fù)載電容器的數(shù)控信號(hào)與施加于連接至所述第一差分倒相器的所述 負(fù)輸出的所述可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器的數(shù)控信號(hào)的差別不超過(guò)1 。
18. 如權(quán)利要求4的振蕩器，其中每個(gè)所述數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容 器包括多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管，所述振蕩器電路還包括解碼器， 其接收未解碼的輸入，并產(chǎn)生相應(yīng)的已解碼數(shù)字輸出信號(hào)，該信號(hào) 被施加于每個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)電容器中的所述并行連接的變?nèi)荻O管，以作為針對(duì)該電容器的數(shù)控信號(hào)。
全文摘要
提供一種基于倒相器環(huán)的振蕩器電路。該倒相器環(huán)可以是單端倒相器或者差分倒相器?？梢栽诘瓜嗥鬏敵鎏幪峁?shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器，以調(diào)諧振蕩器電路。每個(gè)數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器可以由多個(gè)并行連接的變?nèi)荻O管構(gòu)成。每個(gè)變?nèi)荻O管可以具有接收數(shù)控信號(hào)的控制輸入。給定振蕩器中的數(shù)控可調(diào)節(jié)負(fù)載電容器可以聯(lián)合調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生用于每個(gè)電容器的相同電容值，或者可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而使其產(chǎn)生不同的電容值。倒相器可以包括共模增益降低特征，諸如串行連接的電流源、串行連接的電阻器、以及交叉耦合的負(fù)反饋晶體管。
文檔編號(hào)H03K3/02GK101615900SQ20091015096
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者M·芒薩維, W·W·貝雷扎 申請(qǐng)人:阿爾特拉公司