CN102419392B - 振荡电路幅度的数字化检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种振荡电路幅度的数字化检测装置，其特征在于：包含振幅信息提取单元、固定跨导偏置电路以及ADC数字化处理单元，其中所述振幅信息提取单元包含用于将输入信号转变为非线性电流的NMOS管Ngm、滤除高次谐波的电容Cdcp以及未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr；所述固定跨导偏置电路至少包含成对的电流源N1/N2和P1/P2，且其中电流源N1与Ndio相匹配。应用本发明的技术方案，其显著优点体现为：能够规避电源电压、温度、工艺等条件限制，高精度地计算得到数字的振荡器振幅信息，且具有较好的鲁棒性。

Description

振荡电路幅度的数字化检测装置
技术领域
本发明涉及一种振荡器调制电路，尤其涉及一种用于对振荡器输出振幅进行数字化检测的输出装置。
背景技术
振荡器电路从起振到稳定需要经过一定的时间，这一时间的长度由振荡器的特性决定。在振荡器起振的过程中，其输出的幅度经历从小到大的变化，其振荡频率也往往与最终稳定频率不同，具有不确定性。
对低噪声振荡器而言，振荡幅度是影响相位噪声的重要因素。对于一定的振荡腔，振幅由偏置电流决定，相位噪声也随着振幅的增大而减小。但由于电源电压有限，振幅逐渐饱和，更多的电流只会增加噪声，因此振幅控制电路可以优化噪声性能。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种振荡电路幅度的数字化检测装置，以方便计算得出数字化的振幅信息。
本发明目的的一种实现方案为：振荡电路幅度的数字化检测装置，其特征在于：包含振幅信息提取单元、固定跨导偏置电路以及ADC数字化处理单元，其中所述振幅信息提取单元包含用于将输入信号转变为非线性电流的NMOS管Ngm、滤除高次谐波的电容Cdcp以及未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr；所述固定跨导偏置电路至少包含成对的电流源N1/N2和P1/P2，且其中电流源N1与Ndio相匹配。
进一步地，所述振荡电路的输入端设有用于衰减输入信号至100mV以内的电容分压器。
进一步地，所述电流源N2的源端与自身衬底相短接。
应用本发明的技术方案，其显著优点体现为：能够规避电源电压、温度、工艺等条件限制，高精度地计算得到数字的振荡器振幅信息，且具有较好的鲁棒性。
附图说明
图1是本发明振幅数字化检测装置的整体电路结构示意图。
图2是振荡电路输出连接MCU的电路示意图。
图3是本发明振幅信息提取单元的结构示意图。
图4是本发明固定跨导偏置电路的结构示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
本发明检测振荡幅度，并将其数字化，从而在不同的应用中调整振荡幅度。其原理为：利用MOS管饱和区工作时，电流与电压的平方成正比的关系，通过滤掉高次谐波，得到振幅信息，并对其进行数字化计算。
如图1所示的本发明振荡电路幅度的数字化检测装置的整体电路结构示意图：该数字化检测装置包含振幅信息提取单元、固定跨导偏置电路以及ADC数字化处理单元，其中该振幅信息提取单元包含用于将输入信号转变为非线性电流的NMOS管Ngm、滤除高次谐波的电容Cdcp以及未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr；该固定跨导偏置电路至少包含成对的电流源N1/N2和P1/P2，且其中电流源N1与Ndio相匹配。
其中该振荡电路的输入端设有用于衰减输入信号至100mV以内的电容分压器。而该固定跨导偏置电路中电流源N2的源端与自身衬底相短接。
如图2所示可见振荡电路的RCT/REF输出和Vod与MCU的连接关系。而本发明的振幅数字化检测装置，则与该些输出息息相关。
具体来看，首先结合图3所示，来了解振幅信息的提取过程。MOS管饱和区电流I=0.5×β×(Vod+Vi)2(Vi<<Vod)，其中Vod和Vi分别为过驱动电压和输入信号，采用电容分压器Cs，C1…CM将输入信号衰减至100mV以内，避免输入信号大于过驱动电压时产生失真。
NMOS管Ngm将输入信号转变为非线性电流Igm：                                                。
假设振荡信号：
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE004
。
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE006
。
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE008
。
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE010
。
电容Cdcp滤掉高次谐波电流Im,则流过Ndio的电流只包含静态电流I0和Irms, 通过引入一路未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr，则流过Ndior的电流为I0.因此，RCT和REF的电压差ΔV只与信号幅度和Ndio的跨导有关。即
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE012
。
再结合图4所示固定跨导偏置电路，只要能够得到Ndio管的过驱动电压就可以计算出振幅的大小，因此利用固定跨导偏置电路。其中N2源端和衬底短相接，以消除衬偏效应
Figure 2011103848540100002DEST_PATH_IMAGE014
。
只要将N1和Ndio匹配，就可以通过I0×RS得到Ndio的值，将其通过ADC数字化，与ΔV的数字信息一道处理，计算出数字化的幅度大小。
综上所述可见应用本发明的技术方案，其显著优点体现为：能够规避电源电压、温度、工艺等条件限制，高精度地计算得到数字的振荡器振幅信息，且具有较好的鲁棒性。

Claims (3)

1.振荡电路幅度的数字化检测装置，其特征在于：包含振幅信息提取单元、固定跨导偏置电路以及ADC数字化处理单元，其中所述振幅信息提取单元包含用于将输入信号转变为非线性电流的NMOS管Ngm、滤除高次谐波的电容Cdcp、Ndio以及未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr；所述固定跨导偏置电路至少包含成对的电流源N1/N2和P1/P2，且其中电流源N1与Ndio相匹配；根据信号流向所对应的电路连接结构为：所述输入信号经过NMOS管Ngm转变为非线性电流Igm，经电容Cdcp滤掉高次谐波电流Im得到流过Ndio的静态电流I0和Irms，通过引入一路未加输入信号的复制电路Ndior和Ngmr得到流过Ndior的电流为I0；通过固定跨导偏置电路得到Ndio的过驱动电压，并接入ADC数字化处理单元。
2.如权利要求1所述的振荡电路幅度的数字化检测装置，其特征在于：所述振荡电路的输入端设有用于衰减输入信号至100mV以内的电容分压器。
3.如权利要求1所述的振荡电路幅度的数字化检测装置，其特征在于：所述电流源N2的源端与自身衬底相短接。
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