| 主权项 |
一种线性调谐的环形振荡器，其特征在于，包括调谐电压到基准调谐电流的线性转换电路(8)和电流调谐的环形振荡器(9)，其中：所述的调谐电压到基准调谐电流的线性转换电路(8)包括：差分输入单端输出的运算放大器(1)，单级共源放大管(4)，基准电阻(5)，米勒补偿电容(3)，米勒补偿电阻(2)和PMOS电流镜管(6)，基准电阻(5)一端接地，基准电阻(5)另一端连接单级共源放大管(4)的漏极，在基准电阻(5)上产生的电压反馈到运算放大器(1)的负端，跟运算放大器(1)正端输入的调谐电压Vtune的差值被运算放大器(1)放大，再经过单级共源放大管(4)的放大成一个电流，此电流在基准电阻(5)上产生电压的增量，最终使得基准电阻(5)上的电压跟随输入调谐电压Vtune的变化，也即基准电阻(5)上的电流与输入调谐电压成线性关系；运算放大器(1)的输出端连接米勒补偿电阻(2)的一端，米勒补偿电阻(2)的另一端连接米勒补偿的电容(3)的一端，米勒补偿的电容(3)的另一端连接基准电阻(5)的非接地端，米勒补偿的电容(3)和米勒补偿电阻(2)是用来补偿负反馈回路的，使反馈回路的主极点和次主极点分开，增加环路的相位裕度，同时米勒补偿电容(3)和米勒补偿电阻(2)的串联形成了一个零点，恰当的零点的频率能抵消极点的影响，增加环路的稳定性；运算放大器(1)的输出端还连接单级共源放大管(4)的栅极，单级共源放大管(4)的源极连接PMOS电流镜管(6)的漏极，PMOS电流镜管(6)的漏极连接PMOS电流镜管(6)的栅极，PMOS电流镜管(6)的源极接地，PMOS电流镜管(6)因为与基准电阻(5)串联在唯一一个支路上，所以其电流也与调谐电压成线性关系；所述的电流调谐的环形振荡器(9)包括十五级的延迟单位，每级的环形振荡器提供一定度数的交流相移，整个环振环路提供180度的交流相移，加上本身180度的反向直流相移，最终使得在提供180度交流相移的频率点处形成稳定的振荡；所述的差分输入单端输出的运算放大器(1)由一对PMOS电流镜管(10、11)，一对PMOS差分输入管(12、13)，一对NMOS负载管(14、15)组成，运算放大器的偏置电压Vbias1由带隙基准(bandgap)电路提供，一NMOS负载管(14)接成栅漏短接的二极管连接形式，将差分输入的信号INP、INN放大转换成单端信号从OUT端输出；其中一对PMOS电流镜管的栅极连接在一起，一对PMOS电流镜管的源极连接在一起后接地，一PMOS电流镜管(10)的栅极连接其漏极后再连接偏置电压Vbias1，另一PMOS电流镜管(11)的漏极与一对PMOS差分输入管(12、13)的源极连接，一PMOS差分输入管(12)的漏极连接一NMOS负载管(14)的漏极，另一PMOS差分输入管(13)的漏极连接另一NMOS负载管(15)的漏极，一对NMOS负载管(14、15)的源极一起接地，另一NMOS负载管(15)的漏极为OUT端；所述的每级延迟单位包括一个PMOS管和一个NMOS管，PMOS管的电流是拷贝自线性电流产生电路，NMOS管尺寸跟PMOS管相当使得其放电时间常数对延迟单元的总延迟的贡献减小到可以忽略的程度，这十五个延迟单元的输入分别接下一级的输入，第十五级的输出反馈接到第一级的输入端，形成一个反馈环路；电流调谐的环形振荡器(9)采用了只有单NMOS管在环路里面形成闭环振荡器结构，对每一级延迟单元来说，其节点的充放电过程是当NMOS管关断的时候，调谐的基准电流通过PMOS电流镜被拷贝过来对节点电容进行充电，其充电时间跟充电电流成线性关系，同时该线性调谐的环形振荡器里NMOS管的尺寸和PMOS管的尺寸相当，目的在于当NMOS管打开的时候，输出节点电容上的电荷能迅速的通过NMOS管被泄放到地，这就可以使得延迟单元的放电时间可以远远小于延迟单元的充电时间，通过这种结构，该线性调谐的环形振荡器使得延迟单元的延迟时间只与充电的时间常数有关，也就与调谐电流成线性的关系；该线性调谐的环形振荡器的运算放大器把输入调谐电压与反馈回来的电压进行差分放大后再经过共源放大器转换成电流，然后这个电流在线性电流产生电路的基准电阻上形成电压，把产生的这个电压反馈到运放的负反馈输入端形成单位增益负反馈结构，最终使得基准电阻上的电压跟随调谐输入电压的变化而变化；如此，就在基准电阻上得到了一个跟输入调谐电压成线性关系的电流，将此电流复制到环形振荡器的电源作为延迟单元中PMOS管的偏置电流，此电流对延迟单元输出节点的电容充电，充电的时间常数决定了延迟单元延迟的大小。 |
