CN107332558B - 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 - Google Patents
一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107332558B CN107332558B CN201710547869.1A CN201710547869A CN107332558B CN 107332558 B CN107332558 B CN 107332558B CN 201710547869 A CN201710547869 A CN 201710547869A CN 107332558 B CN107332558 B CN 107332558B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bias circuit
- input end
- temperature compensation
- mirror image
- mos tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/081—Details of the phase-locked loop provided with an additional controlled phase shifter
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
Landscapes
- Pulse Circuits (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，包括由MOS管及其他元件组成的延迟环、温度补偿偏置电路以及工艺补偿偏置电路，所述工艺补偿偏置电路输入端输入控制电压，所述温度补偿偏置电路输出端以及工艺补偿偏置电路输出端均与延迟环输入端相连，所述工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路共同维持延迟环输入端电流恒定。本发明通过工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路同时控制延迟环输入端的电流，当延迟环输入端电流由于延迟环内MOS管受生产工艺或者温度影响而发生变化时，通过工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路输入端电流进行补偿，从而稳定延迟环输入端的电流电压大小。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，更具体地说涉及一种基于MOS管组成的压控振荡器偏置电路。
背景技术
压控振荡器(VCO)是锁相环电路一个重要的组成部分，所述压控振荡器主要用于根据输入的控制电压控制输出信号的频率，所述压控振荡器种类较多，其中基于MOS管组成的压控振荡器应用最为广泛。压控振荡器中输出信号的频率与控制电压的比值称为压控振荡器的增益KV，如果增益KV变化过大容易影响锁相环电路的稳定性。
实际应用中压控振荡器所述增益KV波动变化的原因在于受MOS管工艺以及温度的影响，MOS管工艺上的差异以及温度对其造成的影响表现在MOS管阈值电压Vth的差异，根据MOS管平方率公式(ID-MOS管电流，Cox-MOS管栅氧电容，Vgs-MOS管栅源电压，Vth-MOS管阈值电压，Vds-MOS管漏源电压)可知，由于MOS管工艺上的差异和温度对阈值电压Vth的影响导致流经MOS管的电流发生变化，从而影响到MOS管源极或漏极端电压，最终影响到压控振荡器的增益KV。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，包括由MOS管组成的延迟环、温度补偿偏置电路以及工艺补偿偏置电路，所述工艺补偿偏置电路输入端输入控制电压，所述温度补偿偏置电路输出端以及工艺补偿偏置电路输出端均与延迟环输入端相连，所述工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路共同维持延迟环输入端电流恒定。
作为上述技术方案的进一步改进，所述工艺补偿偏置电路包括第一理想电流源，所述工艺补偿偏置电路被配置为第一理想电流源电流与输入端控制电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关。
作为上述技术方案的进一步改进，所述工艺补偿偏置电路包括MOS管N1、第一镜像电流模块、第二镜像电流模块以及第三镜像电流模块，所述MOS管N1栅极输入控制电压，所述MOS管N1源极或漏极与第一镜像电流模块输入端相连，所述第一理想电流源与第二镜像电流模块输入端相连，所述第二镜像电流模块输出端以及第一镜像电流模块输出端均与第三镜像电流模块输入端相连，所述第三镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述温度补偿偏置电路输入端输入理想偏置电压，所述温度补偿偏置电路包括第二理想电流源，所述温度补偿偏置电路被配置为第二理想电流源电流与输入端偏置电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关。
作为上述技术方案的进一步改进，所述温度补偿偏置电路包括运算放大器、MOS管N2、第四镜像电流模块、第五镜像电流模块以及第六镜像电流模块，所述运算放大器同相输入端输入偏置电压，所述运算放大器输出端与MOS管N2栅极相连，所述运算放大器反相输入端以及MOS管N2管源极或漏极均与第四镜像电流模块输入端相连，所述第二理想电流源与第五镜像电流模块输入端相连，所述第四镜像电流模块输出端以及第五镜像电流模块输出端均与第六镜像电流模块输入端相连，所述第六镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述延迟环包括多级由MOS管组成的反相器，所述反相器的级数为奇数，前一级反相器的输出端与后一级反相器的输入端相连，首端反相器输入端与末端反相器输入端相连，所述反相器的电源端作为延迟环输入端，所述反相器接地端接地。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反相器包括一个N型MOS管和一个P型MOS管，所述P型MOS管栅极与N型MOS管栅极相连且作为反相器输入端，所述P型MOS管漏极与N型MOS管漏极相连且作为反相器输出端，所述N型MOS管源极作为反相器接地端接地，所述P型MOS管源极作为反相器的电源端也作为延迟环输入端。
其中，上述第一至第六镜像电流模块中可能包含一个或者多个镜像电流源。
本发明的有益效果是：本发明通过工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路同时控制延迟环输入端的电流，当延迟环输入端电流由于延迟环内MOS管受生产工艺或者温度影响而发生变化时，通过工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路输入端电流进行补偿，从而稳定延迟环输入端的电流电压大小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电路框架图；
图2是本发明工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路实施例原理图；
图3是本发明延迟环的电路框架图；
图4是本发明延迟环的实施例原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的连接电路。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图4，本发明创造公开了一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，包括由MOS管组成的延迟环、温度补偿偏置电路以及工艺补偿偏置电路，所述工艺补偿偏置电路输入端输入控制电压，所述温度补偿偏置电路输出端以及工艺补偿偏置电路输出端均与延迟环输入端相连，所述工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路共同维持延迟环输入端电流恒定。具体地，当延迟环因内部MOS管受温度影响而导致延迟环输入端电压电流发生变化时，本发明创造通过温度补偿偏置电路以补偿其变化；当延迟环因内部MOS管受生产工艺影响而导致延迟环输入端电压电流发生变化时，本发明创造通过工艺补偿偏置电路以补偿其变化。本发明创造通过温度补偿偏置电路以及工艺补偿偏置电路的共同作用从而稳定延迟环输入端的电流电压大小。
进一步作为优选的实施方式，为实现所述工艺补偿偏置电路的功能，本发明创造具体实施方式中所述工艺补偿偏置电路包括第一理想电流源，所述工艺补偿偏置电路被配置为第一理想电流源电流与输入端控制电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关，使输出到延迟环的电流Ivco1满足如下公式1，
(其中IPtat1-第一理想电流源电流值，Vctrl-控制电压)，根据MOS管平方率公式可知，MOS管电流与阈值电压成反相关，而由公式1可知，控制电压保持不变，工艺补偿偏置电路输出到延迟环的电流Ivco1与MOS管阈值电压Vth成正相关，以此补偿延迟环因内部MOS管受生产工艺影响而导致延迟环输入端电压电流的变化。
具体地，本发明创造具体实施例中所述工艺补偿偏置电路包括MOS管N1、第一镜像电流模块A1、第二镜像电流模块A2以及第三镜像电流模块A3，所述MOS管N1栅极输入控制电压，所述MOS管N1源极或漏极与第一镜像电流模块输入端相连，所述第一理想电流源与第二镜像电流模块输入端相连，所述第二镜像电流模块输出端以及第一镜像电流模块输出端均与第三镜像电流模块输入端相连，所述第三镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。
进一步作为优选的实施方式，为实现所述温度补偿偏置电路的功能，本发明创造所述温度补偿偏置电路输入端输入理想偏置电压，所述温度补偿偏置电路包括第二理想电流源，所述温度补偿偏置电路被配置为第二理想电流源电流与输入端偏置电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关，使温度补偿偏置电路输出到延迟环的电流Ivco2满足如下公式2，(其中Iptat2-第二理想电流源电流值，Vref-温度补偿偏置电路偏置电压)，而由公式2可知，偏置电压保持恒定，温度补偿偏置电路输出到延迟环的电流Ivco2与MOS管阈值电压Vth成正相关，以此补偿延迟环因内部MOS管受温度影响而导致延迟环输入端电压电流的变化。
具体地，本发明创造具体实施方式中所述温度补偿偏置电路包括运算放大器、MOS管N2、第四镜像电流模块A4、第五镜像电流模块A5以及第六镜像电流模块A6，所述运算放大器同相输入端输入偏置电压，所述运算放大器输出端与MOS管N2栅极相连，所述运算放大器反相输入端以及MOS管N2管源极或漏极均与第四镜像电流模块输入端相连，所述第二理想电流源与第五镜像电流模块输入端相连，所述第四镜像电流模块输出端以及第五镜像电流模块输出端均与第六镜像电流模块输入端相连，所述第六镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。其中所述运算放大器用于对所述MOS管漏极电位进行钳位，以防止MOS管漏极电位受温度的影响而发生变化。
以上所述第一至第六镜像电流模块可以包括一个或者多个镜像电流源，至于各个镜像电流模块中的镜像电流源数目与实际应用中延迟环不受温度和工艺影响的电流与受温度和工艺影响的电流的比值有关。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述延迟环包括多级由MOS管组成的反相器，所述反相器的级数为奇数，前一级反相器的输出端与后一级反相器的输入端相连，首端反相器输入端与末端反相器输入端相连，所述反相器的电源端作为延迟环输入端，所述反相器接地端接地。
具体地，本发明创造具体实施例中，所述反相器包括一个N型MOS管和一个P型MOS管，所述P型MOS管栅极与N型MOS管栅极相连且作为反相器输入端，所述P型MOS管漏极与N型MOS管漏极相连且作为反相器输出端，所述N型MOS管源极作为反相器接地端接地，所述P型MOS管源极作为反相器的电源端也作为延迟环输入端。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含。
Claims (5)
1.一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，包括由MOS管组成的延迟环，其特征在于：还包括温度补偿偏置电路以及工艺补偿偏置电路，所述工艺补偿偏置电路输入端输入控制电压，所述温度补偿偏置电路输出端以及工艺补偿偏置电路输出端均与延迟环输入端相连，所述工艺补偿偏置电路以及温度补偿偏置电路共同维持延迟环输入端电流恒定，所述工艺补偿偏置电路包括第一理想电流源，所述工艺补偿偏置电路被配置为第一理想电流源电流与输入端控制电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关，使输出到延迟环的电流Ivco1满足，IPtat1-第一理想电流源电流值，Vctrl-控制电压，所述温度补偿偏置电路输入端输入偏置电压，所述温度补偿偏置电路包括第二理想电流源，所述温度补偿偏置电路被配置为第二理想电流源电流与输入端偏置电压所产生的输入电流的差跟输出到延迟环电流值成正相关，使温度补偿偏置电路输出到延迟环的电流Ivco2满足/>Iptat2-第二理想电流源电流值，Vref-温度补偿偏置电路偏置电压。
2.根据权利要求1所述的一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，其特征在于：所述工艺补偿偏置电路包括MOS管N1、第一镜像电流模块、第二镜像电流模块以及第三镜像电流模块，所述MOS管N1栅极输入控制电压，所述MOS管N1源极或漏极与第一镜像电流模块输入端相连，所述第一理想电流源与第二镜像电流模块输入端相连，所述第二镜像电流模块输出端以及第一镜像电流模块输出端均与第三镜像电流模块输入端相连，所述第三镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，其特征在于：所述温度补偿偏置电路包括运算放大器、MOS管N2、第四镜像电流模块、第五镜像电流模块以及第六镜像电流模块，所述运算放大器同相输入端输入偏置电压，所述运算放大器输出端与MOS管N2栅极相连，所述运算放大器反相输入端以及MOS管N2管源极或漏极均与第四镜像电流模块输入端相连，所述第二理想电流源与第五镜像电流模块输入端相连，所述第四镜像电流模块输出端以及第五镜像电流模块输出端均与第六镜像电流模块输入端相连，所述第六镜像电流模块输出端与延迟环输入端相连。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，其特征在于：所述延迟环包括多级由MOS管组成的反相器，所述反相器的级数为奇数，前一级反相器的输出端与后一级反相器的输入端相连，首端反相器输入端与末端反相器输入端相连，所述反相器的电源端作为延迟环输入端，所述反相器接地端接地。
5.根据权利要求4所述的一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路，其特征在于：所述反相器包括一个N型MOS管和一个P型MOS管，所述P型MOS管栅极与N型MOS管栅极相连且作为反相器输入端，所述P型MOS管漏极与N型MOS管漏极相连且作为反相器输出端，所述N型MOS管源极作为反相器接地端接地，所述P型MOS管源极作为反相器的电源端也作为延迟环输入端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710547869.1A CN107332558B (zh) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710547869.1A CN107332558B (zh) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107332558A CN107332558A (zh) | 2017-11-07 |
| CN107332558B true CN107332558B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=60196398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710547869.1A Active CN107332558B (zh) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107332558B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107888148A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-06 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种温度漂移补偿电路和rc振荡器 |
| CN110995158A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-10 | 芯创智（北京）微电子有限公司 | 一种补偿环形震荡器工艺角变化的电流结构 |
| CN112994665A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-18 | 成都铭科思微电子技术有限责任公司 | 一种带温度补偿的cmos延迟电路 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203554414U (zh) * | 2013-11-18 | 2014-04-16 | 四川和芯微电子股份有限公司 | 振荡器 |
| CN105958943A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-09-21 | 新茂国际科技股份有限公司 | 弛张振荡器 |
| CN106656111A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 环形振荡器 |
| CN206948288U (zh) * | 2017-07-06 | 2018-01-30 | 佛山科学技术学院 | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7038530B2 (en) * | 2004-04-27 | 2006-05-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Reference voltage generator circuit having temperature and process variation compensation and method of manufacturing same |
| JP6638340B2 (ja) * | 2015-11-12 | 2020-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、発振器、電子機器及び移動体 |
-
2017
- 2017-07-06 CN CN201710547869.1A patent/CN107332558B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203554414U (zh) * | 2013-11-18 | 2014-04-16 | 四川和芯微电子股份有限公司 | 振荡器 |
| CN105958943A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-09-21 | 新茂国际科技股份有限公司 | 弛张振荡器 |
| CN106656111A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-10 | 北京集创北方科技股份有限公司 | 环形振荡器 |
| CN206948288U (zh) * | 2017-07-06 | 2018-01-30 | 佛山科学技术学院 | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "用于低压领域的单相SVG 控制系统与电路设计";杨兆华等;《电力电子技术》;20060831;第40卷(第4期);正文第73-75页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107332558A (zh) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7522008B2 (en) | Injection locker frequency divider | |
| CN109194327B (zh) | 一种用于延迟锁相环的低失配率的电荷泵电路 | |
| US9787178B2 (en) | Current mirror circuit and charge pump circuit | |
| CN107332558B (zh) | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 | |
| US9502970B2 (en) | Charge pump with suppressed feedthrough effect | |
| US10727822B2 (en) | Comparator and relaxation oscillator | |
| US10205445B1 (en) | Clock duty cycle correction circuit | |
| CN104539286A (zh) | 基频时钟产生电路 | |
| CN101557213B (zh) | 延迟单元、环形振荡器及pll电路 | |
| JP2006345405A (ja) | デューティ比可変回路およびこれを用いたａｄ変換回路 | |
| US10574221B2 (en) | Comparator, integrated circuit, and method | |
| US11206028B2 (en) | Voltage-controlled oscillator and PLL circuit in which same is used | |
| CN104135277A (zh) | 一种片上基准时钟产生电路及方法 | |
| CN114337609A (zh) | 环形振荡器系统 | |
| US20140333811A1 (en) | CMOS Charge Pump Circuit | |
| US20230291393A1 (en) | Low-temperature coefficient ring oscillator, chip, and communication terminal | |
| US11509318B2 (en) | Voltage controlled oscillator structure and phase-locked loop | |
| CN116470908A (zh) | 一种基于双输入压控振荡器的锁相环电路 | |
| CN107294528B (zh) | 一种应用于锁相环的电荷泵电路 | |
| CN206948288U (zh) | 一种带工艺和温度补偿的压控振荡器偏置电路 | |
| KR20190062116A (ko) | 칩 회로용 초저압 이단 환형 전압 제어 발진기 | |
| CN111865305B (zh) | 一种频率可调的带电平转换的环形振荡器 | |
| CN111769832B (zh) | 一种自适应环形振荡器 | |
| CN115021746A (zh) | 环形振荡器补偿电路、cdr控制环路和接收器 | |
| US9425805B2 (en) | Frequency dividing circuit and phase synchronization circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |