CN111352463B - 电流控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电流控制装置。所述电流控制装置包括：差分电路，产生包括相反相位的正信号和负信号的差分信号；振幅检测电路，检测所述差分信号的振幅并输出第一检测电压和第二检测电压；误差放大电路，基于所述第一检测电压与所述第二检测电压之间的误差电压控制所述差分电路；电流控制电路，基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的任何一个控制所述振幅检测电路。

Description

电流控制装置
本申请要求于2018年12月20日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0166351号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种用于差分电路的电流控制装置。
背景技术
通常，用于处理频率的系统需要振荡器以产生期望的特定频率。其中，振荡器的特性包括振荡稳定性、电流消耗、噪声和尺寸。由于噪声可影响系统的信噪比(SNR)，因此噪声可能是更重要的特性之一。因此，减少振荡器的噪声可能是有利的。
通常，振荡器中的一个噪声源是1/f噪声。1/f噪声是从电流源引入的噪声，已知该噪声极大地限制电路的噪声性能。用于减少1/f噪声的方法包括将电容器连接到电流源的方法，以及使用可能受1/f噪声影响较小的大的装置的方法。
振荡器中的另一个噪声源可能是电源噪声。通常，振荡器可利用大的输出摆幅来改善SNR。例如，在LC振荡器的示例中，输出摆幅的峰可由于LC组件的存储性质而增加为大于存储电压，并且在这个示例中，输出摆幅可能失真，并且在电源电压和输出摆幅发生彼此接触时，电源噪声可容易地流入到振荡器中。因此，振荡器的噪声特性受到电源噪声的不利地影响。
鉴于这些缺点，为了实现更加稳定的振荡，可实现自动地控制振幅的自动振幅控制(AAC)振荡器(OSC)。AAC OSC可包括添加到振荡器的AAC电路以实现更加稳定的振荡。
这样的AAC OSC振荡器可实现稳定的振荡，然而，由于半导体工艺、温度改变、电流改变等，使得振荡器的输出振幅可能非常高，并可能超过电源电压，并因此可能引入电源噪声。此外，当振荡器的输出振幅太低时，SNR会劣化。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种电流控制装置包括差分电路，被配置为产生包括相反相位的正信号和负信号的差分信号；振幅检测电路，被配置为检测所述差分信号的振幅并输出第一检测电压和第二检测电压；误差放大电路，被配置为基于所述第一检测电压与所述第二检测电压之间的误差电压控制所述差分电路；电流控制电路，被配置为基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的任何一个控制所述振幅检测电路。
所述电流控制电路可被配置为：在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，当所述差分信号的振幅大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压或所述第二检测电压执行控制操作以减小所述振幅检测电路的内部电流。
所述振幅检测电路可包括第一振幅检测电路和第二振幅检测电路，所述第一振幅检测电路包括：第一N沟道场效应晶体管(FET)和第二N沟道场效应晶体管，所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET均分别地具有共同地连接到电源电压端子的漏极、被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的源极；以及第一电流源，连接在所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET的共源极与地之间，并且所述第一振幅检测电路可被配置为检测所述正信号的振幅，并且从所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET的共源极输出所述第一检测电压，所述第二振幅检测电路包括：具有连接到所述电源电压端子的第一端的第二电流源；以及第一P沟道FET和第二P沟道FET，所述第一P沟道FET和所述第二P沟道FET均分别地具有共同地连接到所述第二电流源的第二端的源极、分别地被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的漏极，并且所述第二振幅检测电路被配置为检测所述负信号的振幅并从所述第一P沟道FET和所述第二P沟道FET的共源极输出所述第二检测电压。
所述误差放大电路可包括误差放大器，所述误差放大器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述第二检测电压的反相输入端子以及被配置为输出与所述第一检测电压和所述第二检测电压之间的差对应的所述误差电压的输出端子，并且所述误差放大器可被配置为基于所述误差电压调节电流调节器。
所述电流控制电路可包括：参考电压产生电路，被配置为产生参考电压；比较电路，被配置为将所述第一检测电压和所述第二检测电压中的一个与所述参考电压进行比较，并输出具有基于所述比较的电平的比较电压；控制电路，被配置为基于所述比较电压的电平产生控制信号；以及可变电流源，被配置为基于所产生的控制信号产生控制电流并且基于所产生的控制电流控制所述振幅检测电路的所述内部电流。
所述参考电压产生电路可包括：第三N沟道FET，所述第三N沟道FET包括共同与所述电源电压端子连接的漏极和栅极以及连接至所述参考电压产生电路的输出端子的源极；以及第三电流源，连接在所述第三N沟道FET的源极与地之间，并且其中，所述第三N沟道FET具有与所述第一振幅检测电路的所述第一N沟道FET的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并且可被配置为从所述第三N沟道FET的源极输出与所述电源电压的大小对应的所述参考电压。
所述比较电路可包括比较器，所述比较器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述参考电压的反相输入端子以及被配置为将所述第一检测电压与所述参考电压进行比较并输出具有基于所述比较的结果的电平的比较电压的输出端子。
所述可变电流源可包括：串联连接在所述电源电压端子与地之间的第一晶体管和第四电流源；多个电流镜晶体管，与所述第一晶体管的控制端子并联连接，并且并联连接在所述电源电压端子与第一公共节点之间；多个开关，分别地连接在所述多个电流镜晶体管的漏极与第二公共节点之间；以及输出晶体管，连接在所述第二公共节点与地之间，并被配置为与所述第一振幅检测电路的所述第一电流源形成电流镜以控制所述第一电流源的电流。
在另一个总体方面，一种电流控制装置包括：差分电路，所述差分电路包括电流调节器和差分振荡电路，所述差分振荡电路被配置为基于通过所述电流调节器调节的电流执行振荡操作，并且产生具有相反相位的正信号和负信号的差分信号；振幅检测电路，被配置为检测所述差分信号的振幅并输出第一检测电压和第二检测电压；误差放大电路，被配置为基于所述第一检测电压与所述第二检测电压之间的误差电压控制所述电流调节器；以及电流控制电路，被配置为基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的任何一个控制所述振幅检测电路。
在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，所述电流控制电路被配置为：当所述差分信号的振幅大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压或所述第二检测电压执行控制操作以减小所述振幅检测电路的内部电流，以及所述电流控制电路被配置为：当所述差分信号的振幅不大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压或所述第二检测电压执行控制操作以保持所述振幅检测电路的内部电流。
所述振幅检测电路可包括第一振幅检测电路和第二振幅检测电路，所述第一振幅检测电路包括：第一N沟道场效应晶体管(FET)和第二N沟道场效应晶体管，所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET均分别地具有共同连接到电源电压端子的漏极、被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的源极；以及第一电流源，连接在所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET的共源极与地之间，并且所述第一振幅检测电路被配置为检测所述正信号的振幅，并且从所述第一N沟道FET和所述第二N沟道FET的共源极输出所述第一检测电压，所述第二振幅检测电路包括：具有连接到所述电源电压端子的第一端的第二电流源；第一P沟道FET和第二P沟道FET，所述第一P沟道FET和所述第二P沟道FET均分别地具有共同地连接到所述第二电流源的第二端的源极、分别地被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的漏极；并且所述第二振幅检测电路被配置为检测所述负信号的振幅并且从所述第一P沟道FET和所述第二P沟道FET的共源极输出所述第二检测电压。
所述误差放大电路可包括误差放大器，所述误差放大器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述第二检测电压的反相输入端子以及被配置为输出与所述第一检测电压和所述第二检测电压之间的差对应的所述误差电压的输出端子，并且所述误差放大器被配置为基于所述误差电压调节所述电流调节器。
所述电流控制电路包括：参考电压产生电路，被配置为产生参考电压；比较电路，被配置为将所述第一检测电压和所述第二检测电压中的一个与所述参考电压进行比较，并且输出具有基于所述比较的电平的比较电压；控制电路，被配置为基于所述比较电压的电平产生控制信号；以及可变电流源，被配置为基于所述控制信号产生控制电流并且基于所述控制电流控制所述振幅检测电路的所述内部电流。
所述参考电压产生电路可包括：第三N沟道FET，所述第三N沟道FET包括共同与所述电源电压端子连接的漏极和栅极以及连接到所述参考电压产生电路的输出端子的源极；以及第三电流源，连接在所述第三N沟道FET的源极与地之间，并且其中，所述第三N沟道FET具有与所述第一振幅检测电路的所述第一N沟道FET的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并且被配置为从所述第三N沟道FET的源极输出与所述电源电压的大小对应的所述参考电压。
所述比较电路可包括比较器，所述比较器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述参考电压的反相输入端子，以及被配置为将所述第一检测电压与所述参考电压进行比较并且输出具有基于所述比较的结果的电平的所述比较电压的输出端子。
所述可变电流源可包括：串联连接在所述电源电压端子与地之间的第一晶体管和第四电流源；多个电流镜晶体管，与所述第一晶体管的控制端子并联连接，并且并联连接在所述电源电压端子与第一公共节点之间；多个开关，分别地连接在所述多个电流镜晶体管的漏极与第二公共节点之间；以及输出晶体管，连接在所述第二公共节点与地之间并且被配置为与所述第一振幅检测电路的所述第一电流源形成电流镜以控制所述第一电流源的电流。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出根据一个或更多个实施例的用于差分电路的电流控制装置的示例的示图。
图2是示出根据一个或更多个实施例的图1的振幅检测电路的示例的示图。
图3是示出图1的误差放大电路的示例的示图；
图4是示出图1的电流控制电路的示例的示图；
图5是示出图4的参考电压产生电路的示例的示图；
图6是示出图4的比较电路的示例的示图；
图7是示出图4的控制电路的控制操作的示例的流程图；
图8示出图4的可变电流源的电路图的示例；
图9是示出图4的可变电流源和第一电流源之间的连接的示例的示图；以及
图10是示出图1的差分电路的示例的示图。
在整个附图和具体实施方式中，除非另有描述或提供，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及便利起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中的被称为第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且将不用于限制本公开。除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
在此描述的示例的特征可以以在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可行的。
除非另有定义，否则这里使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开后所通常理解的含义相同的含义。诸如那些在常用词典中所定义的术语应被解释为具有与它们在相关技术和本公开的上下文中的含义相一致的含义，并且除非在此明确地定义，否则将不会以理想化或者过度形式化的含义进行解释。
此外，在示例的描述中，在整个本申请的公开内容中相同的附图标号指示相同的元件，并省略与其相关的重复的描述。此外，当认为公知的相关结构或功能的描述将导致对本公开的不明确的解释时，将省略对其详细的描述。
图1是示出根据一个或更多个实施例的用于差分电路的电流控制装置的示例的示图。
参照图1，根据示例的用于差分电路的电流控制装置可包括差分电路100、振幅检测电路200、误差放大电路300和电流控制电路400。
差分电路100可产生具有相反相位的正信号Vd+和负信号Vd-的差分信号Vd+和Vd-。例如，差分电路100可包括差分振荡电路或差分放大电路，但不限于此。
在示例中，差分电路100可包括电流调节器110和差分振荡电路120。电流调节器110可调节供应到差分振荡电路120的电流。差分振荡电路120可利用通过电流调节器110调节的电流执行振荡操作以产生具有根据振荡操作产生的相反相位的正信号Vd+和负信号Vd-的差分信号Vd+和Vd-。
振幅检测电路200可检测差分信号Vd+和Vd-的振幅，并输出第一检测电压Vd1和第二检测电压Vd2。
误差放大电路300可基于第一检测电压Vd1和第二检测电压Vd2之间的误差电压控制差分电路100。
电流控制电路400可基于第一检测电压Vd1和第二检测电压Vd2中的任何一个(例如，Vd1)控制振幅检测电路200。
在本公开的附图中，可省略相同附图标号和相同功能的组件的不必要的冗余描述，并将描述附图中的差异。
图2示出图1的振幅检测电路的示例。
参照图1和图2，振幅检测电路200可包括第一振幅检测电路210和第二振幅检测电路220。
第一振幅检测电路210可包括第一N沟道场效应晶体管(FET)MN1、第二N沟道场效应晶体管(FET)MN2和第一电流源IS1。第一N沟道FET MN1和第二N沟道FET MN2可分别包括共同连接到电源电压VDD端子的漏极、接收正信号Vd+和负信号Vd-的栅极以及共同连接的源极。
第一电流源IS1可连接在第一N沟道FET MN1和第二N沟道FET MN2的共源极与地之间，并可提供电流In。
第一振幅检测电路210可检测正信号Vd+的振幅并从第一N沟道FET MN1和第二N沟道FET MN2的共源极输出通过下面的式1表示的第一检测电压Vd1。
式1：
Vd1＝Vmax-Vgsn
在式1中，Vmax是正信号Vd+的峰值，Vgsn是第二N沟道FET MN2的栅-源电压。
在图2中，C21是电容器，其可将诸如AC分量等的噪声旁路到地以使第一检测电压Vd1稳定。
第二振幅检测电路220可包括第一P沟道FET MP1、第二P沟道FET MP2和第二电流源IS2。
第二电流源IS2可包括连接到电源电压VDD端子的一端以及连接到第一P沟道FETMP1和第二P沟道FET MP2的共源极的另一端。
第一P沟道FET MP1和第二P沟道FET MP2可分别包括共同并联连接到第二电流源IS2的所述另一端的源极、接收正信号Vd+和负信号Vd-的栅极以及共同连接到地的漏极。
第二电流源IS2可连接在第一P沟道FET MP1和第二P沟道FET MP2的共源极与电源电压VDD端子之间并提供电流Ip。
第二振幅检测电路220可检测负信号Vd-的振幅并从第一P沟道FET MP1和第二P沟道FET MP2的共源极输出通过下面的式2表示的第二检测电压Vd2。
式2：
Vd2＝Vmin-Vgsp
在式2中，Vmin是负信号Vd-的峰值，Vgsp是第二P沟道FET MP2的栅-源电压。
在图2中，C22是电容器，其可将诸如AC分量等的噪声旁路到地以使第二检测电压Vd2稳定。
图3示出图1的误差放大电路的示例。
参照图1和图3，例如，误差放大电路300可包括误差放大器310。
误差放大器310可包括接收第一检测电压Vd1的同相输入端子、接收第二检测电压Vd2的反相输入端子以及输出与第一检测电压Vd1和第二检测电压Vd2之间的差对应的误差电压的输出端子。
误差放大器310可利用基于误差电压的控制电压Vc调节电流调节器110。
图4是示出图1的电流控制电路的示例的示图。
参照图1和图4，电流控制电路400可包括参考电压产生电路410、比较电路420、控制电路430和可变电流源440。
参考电压产生电路410可产生参考电压Vref。
比较电路420可将第一检测电压Vd1和第二检测电压Vd2中的一个(Vd1或Vd2)与参考电压Vref进行比较并输出具有根据比较的电平的比较电压Vcomp。
控制电路430可基于比较电压Vcomp的电平产生控制信号Sc。例如，控制信号Sc可以是2位(bit)的控制信号。
可变电流源440基于控制信号Sc产生控制电流Ic并利用控制电流Ic控制振幅检测电路200的内部电流。
图5示出图4的参考电压产生电路的示例。
参照图4和图5，例如，参考电压产生电路410可包括第三N沟道FET MN3和第三电流源IS3。
第三N沟道FET MN3可以是二极管接法的场效应晶体管。例如，第三N沟道FET MN3可包括共同连接到电源电压VDD端子的漏极和栅极，以及连接到参考电压产生电路410的输出端子的源极。
第三电流源IS3可连接在第三N沟道FET MN3的源极与地之间。
第三N沟道FET MN3可具有与第一N沟道FET MN1的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并可具有与第一N沟道FET MN1的特性相同的特性，并可从源极输出与电源电压VDD的大小对应的通过下面的式3表示的参考电压Vref。
式3：
Vref＝VDD-Vgsn
在式3中，Vgsn是第三N沟道FET MN3的栅-源电压。
例如，参考电压产生电路410的第三N沟道FET MN3可具有与第一振幅检测电路210的第一N沟道FET MN1的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并且流经参考电压产生电路410的第三N沟道FET MN3的电流可与由第一振幅检测电路210提供的电流In相同。
图6是图4的比较电路的示例。
参照图4和图6，例如，比较电路420可包括比较器(Comp)421。
比较器421可包括接收第一检测电压Vd1的同相输入端子和接收参考电压Vref的反相输入端子以及比较第一检测电压Vd1和参考电压Vref并输出具有根据比较的电平的比较电压Vcomp的输出端子。
例如，当差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅大于电源电压VDD的大小(Vd1>Vref)时，比较器410可输出具有高于参考电平的高电平的比较电压Vcomp。可选地，当差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅不大于电源电压VDD的大小时，比较器410可输出具有低于参考电平的低电平的比较电压Vcomp。
图7是示出图4的电流控制电路的控制操作的示例的流程图。
参照图4和图7，在电流控制电路400利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制之后，如果差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅大于电源电压VDD的大小，那么基于第一检测电压Vd1或第二检测电压Vd2(也可基于二者)，电流控制电路400可执行控制操作以减小振幅检测电路200的内部电流，如果差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅不大于电源电压VDD的大小，那么基于第一检测电压Vd1或第二检测电压Vd2(也可基于二者)，电流控制电路400可执行控制操作以保持振幅检测电路200的内部电流。
参照图7，在操作S441中，控制电路430首先利用在预定的电流范围内的最大电流产生控制信号Sc以执行控制操作，并且在此之后，如果差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅大于电源电压VDD的大小(Vd+>VDD)，也就是说，在操作S442中，如果比较电压Vcomp的电平是高于参考电平的高电平，那么在操作S443中，控制电路430可产生控制信号Sc以减少电流。
可选地，如果差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅不大于电源电压VDD的大小(Vd+≤VDD),也就是说，在操作S442中，如果比较电压Vcomp的电平是低于参考电平的低电平或等于参考电平的低电平，那么在操作S444中，控制电路430可产生控制信号Sc以保持电流。
控制电路430可重复产生控制信号Sc的控制过程，直到控制过程终止(操作S445)。
在示例中，控制电路430可实现为逻辑电路以产生比较电压Vcomp。
如上所述，可设置预定的电流范围的上限使得差分信号的大小不超过电源电压VDD。可基于电源电压VDD设置参考电平或者可根据应用系统的状态任意地设置参考电平。
图8是示出图4的可变电流源的示例的电路图。
参照图4和图8，可变电流源440可包括第一晶体管M10、第四电流源IS4、多个电流镜晶体管M20-1至M20-4、多个开关SW1至SW4以及输出晶体管Mout。
在本示例中，为了描述的目的，将通过示例的方式描述这样的示例：多个电流镜晶体管M20-1至M20-4为第一电流镜晶体管M20-1、第二电流镜晶体管M20-2、第三电流镜晶体管M20-3和第四电流镜晶体管M20-4，多个开关SW1至SW4为第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3和第四开关SW4，而本公开不限于此。
第一晶体管M10和第四电流源IS4可串联连接在电源电压VDD端子与地之间。例如，第一晶体管M10可以是场效应晶体管(FET)，第四电流源IS4可提供电流Is。
第一电流镜晶体管M20-1至第四电流镜晶体管M20-4可与第一晶体管M10的控制端子(例如，栅极)并联连接以形成电流镜电路，并可并联连接在电源电压VDD端子与公共节点Ncom之间。第一电流镜晶体管M20-1至第四电流镜晶体管M20-4可具有不同的尺寸，并因此，当第一电流镜晶体管M20-1至第四电流镜晶体管M20-4导通时，它们可提供不同的电流(例如，8×Is、4×Is、2×Is或1×Is)。
例如，第一电流镜晶体管M20-1可具有与第一晶体管M10相同的尺寸，并因此提供与流经第一晶体管M10的电流Is相同的电流1×Is。第二电流镜晶体管M20-2可以是第一晶体管M10的尺寸的两倍并提供是流经第一晶体管M10的电流Is的两倍的电流(2×Is)。第三电流镜晶体管M20-3可以是第一晶体管M10的尺寸的四倍并提供是流经第一晶体管M10的电流Is的四倍的电流4×Is。第四电流镜晶体管M20-4可以是第一晶体管M10的尺寸的8倍并提供是流经第一晶体管M10的电流Is的8倍的电流(8×Is)。
第一开关SW1可连接在第一电流镜晶体管M20-1的漏极与公共节点Ncom’之间，第二开关SW2可连接在第二电流镜晶体管M20-2的漏极与公共节点Ncom’之间，第三开关SW3可连接在第三电流镜晶体管M20-3的漏极与公共节点Ncom’之间，第四开关SW4可连接在第四电流镜晶体管M20-4的漏极与公共节点Ncom’之间。
例如，第一开关SW1至第四开关SW4可根据2位的控制信号Sc切换为ON状态或OFF状态。例如，当控制信号Sc的两位是【00】时，第四开关SW4可导通，当控制信号Sc的两位是【01】时，第三开关SW3可导通，当控制信号Sc的两位是【10】时，第二开关SW2可导通，以及当控制信号Sc的两位是【11】时，第一开关SW1可导通。
例如，在操作的初始阶段，控制信号Sc的两位是【00】并且第四开关SW4导通以输出最大电流(例如，8×Is)，并且在此之后，当差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅超过电源电压VDD的大小时，电流可逐级减小。
输出晶体管Mout可连接在公共节点Ncom’和地之间，并可与第一振幅检测电路210的第一电流源IS1形成电流镜以控制来自第一电流源IS1的电流。
例如，在操作的初始阶段，控制信号Sc的两位可被设置为【00】以导通第四开关SW4，以输出最大电流(例如，8×Is)，并且在示例中，如果输出振幅也由于大的电流而增大以产生振荡器的输出信号超过电源电压，随后，在下面的操作中，差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅可增大为大于电源电压VDD的大小(Vd1>Vref)，那么比较电压Vcomp可具有高电平，提供比第四开关SW4小一级的电流的第三开关SW3可基于控制信号Sc被控制为导通，并且因此，电流可减小一级。
如果差分电路100的差分信号的大小轻微地减小但是高于电源电压，那么差分信号Vd+的振幅可大于电源电压VDD的大小(Vd1>Vref)。在这个示例中，比较电压Vcomp可具有高电平并且提供比第三开关SW3小一级的电流的第二开关SW2可基于控制信号Sc被控制为导通。因此，电流可减小一级。
在这个示例中，如果由于减小的电流导致差分电路100的差分信号的大小减小为小于电源电压，那么比较电压Vcomp可具有低电平，使得第二开关SW2可被控制为保持在ON状态。
如上所述，当差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅大于电源电压VDD的大小时，也就是说，当比较电压Vcomp的电平是高于参考电平的高电平时，控制电路430可利用控制信号Sc执行控制操作以减小电流，以及当差分信号Vd+和Vd-中的一个(例如，Vd+)的振幅不大于电源电压VDD的大小时，也就是说，当比较电压Vcomp的电平是低于参考电平的低电平时，控制电路430可利用控制信号Sc执行控制操作以保持电流。
图9是示出图4的可变电流源与第一电流源之间的连接的示例的示图。
参照图4和图9，在示例中，包括在振幅检测电路200的第一振幅检测电路210中的第一电流源IS1可包括N沟道FET MN。
包括在电流控制电路400的可变电流源440中的输出晶体管Mout可与第一电流源IS1的N沟道FET MN形成电流镜。
因此，可以将流经输出晶体管Mout的电流(例如，8×Is、4×Is、2×Is、或1×Is)镜像到第一电流源IS1的N沟道FET MN，并因此，N沟道FET MN可根据输出晶体管Mout和N沟道FET MN的大小的比提供电流。
图10示出图1的差分电路的示例。
参照图10，如上所述，差分电路100可包括电流调节器110和差分振荡电路120。
在非限制的示例中，差分信号产生电路可替代差分振荡电路120以产生差分信号。在这个示例中，差分信号产生电路可包括差分振荡电路和差分放大电路中的至少一个。
差分电路100可与振幅检测电路和误差放大电路300一起操作为自动振幅控制(AAC)OSC。
在示例中，差分振荡电路120可包括谐振电路121，并可包括第一振荡电路122和第二振荡电路123中的至少一个。
谐振电路121可包括并联连接的电容器C1和线圈L1。第一振荡电路122可包括在谐振电路121与地之间的两个栅极-漏极交叉结合的N沟道晶体管M1和M2。第二振荡电路123可包括在谐振电路121与电流调节器110之间的两个栅极-漏极交叉结合的P沟道晶体管M3和M4。
如上所述，由于AAC OSC以恒定振幅振荡，因此差分振荡电路的振荡可以是稳定的并且差分振荡电路可以以期望的振幅水平(V峰峰值)稳定地振荡。
由于通过振幅水平的控制，SNR是恒定的水平或更高的水平，因此来自差分振荡电路的输出信号不直接与电源电压的噪声接触，确保差分振荡电路的优异的噪声特性。
另外，根据示例的用于差分电路的电流控制装置可实现在这样的计算环境中：其中，处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)、存储器(例如，易失性存储器(例如，RAM等)、非易失性存储器(例如，ROM、闪存等)等)(例如，通过外部设备互连(PCI)、USB、固件(IEEE 1394)、光学总线架构、网络等)彼此连接，并且不限于此。
如上所述，根据各种示例，由于从差分电路输出的差分信号的振幅可自动地调节为不超过电源电压，因此电源噪声的引入可被中断并且可改善SNR。
虽然本公开包括具体示例，但是对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对这些示例做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，和/或用其他组件或其等同物来替换或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (16)

1.一种电流控制装置，所述电流控制装置包括：
差分电路，被配置为产生包括相反相位的正信号和负信号的差分信号；
振幅检测电路，被配置为检测所述差分信号的振幅并输出第一检测电压和第二检测电压；
误差放大电路，被配置为基于所述第一检测电压与所述第二检测电压之间的误差电压控制所述差分电路；以及
电流控制电路，被配置为基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的至少一者控制所述振幅检测电路，
其中，所述电流控制电路被配置为：在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，当所述差分信号中的任何一个的振幅大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的所述至少一者执行控制操作，以减小所述振幅检测电路的内部电流。
2.根据权利要求1所述的电流控制装置，其中：
所述电流控制电路还被配置为：在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，当所述差分信号中的任何一个的振幅不大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的所述至少一者执行控制操作，以保持所述振幅检测电路的内部电流。
3.根据权利要求2所述的电流控制装置，其中，所述振幅检测电路包括：
第一振幅检测电路，包括：第一N沟道场效应晶体管和第二N沟道场效应晶体管，所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管均分别地具有共同地连接到电源电压端子的漏极、被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的源极；以及第一电流源，连接在所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管的共源极与地之间，并且所述第一振幅检测电路被配置为检测所述正信号的振幅，并且从所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管的共源极输出所述第一检测电压；以及
第二振幅检测电路，包括：具有连接到所述电源电压端子的第一端的第二电流源；以及第一P沟道场效应晶体管和第二P沟道场效应晶体管，所述第一P沟道场效应晶体管和所述第二P沟道场效应晶体管均分别地具有共同地连接到所述第二电流源的第二端的源极、分别地被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的漏极，并且所述第二振幅检测电路被配置为检测所述负信号的振幅并从所述第一P沟道场效应晶体管和所述第二P沟道场效应晶体管的共源极输出所述第二检测电压。
4.根据权利要求3所述的电流控制装置，其中，所述误差放大电路包括误差放大器，所述误差放大器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述第二检测电压的反相输入端子以及被配置为输出与所述第一检测电压和所述第二检测电压之间的差对应的所述误差电压的输出端子，并且
所述误差放大器被配置为基于所述误差电压调节电流调节器。
5.根据权利要求4所述的电流控制装置，其中，所述电流控制电路包括：
参考电压产生电路，被配置为产生参考电压；
比较电路，被配置为将所述第一检测电压和所述第二检测电压中的一个与所述参考电压进行比较，并输出具有基于所述比较的电平的比较电压；
控制电路，被配置为基于所述比较电压的电平产生控制信号；以及
可变电流源，被配置为基于所产生的控制信号产生控制电流并且基于所产生的控制电流控制所述振幅检测电路的所述内部电流。
6.根据权利要求5所述的电流控制装置，其中，所述参考电压产生电路包括：
第三N沟道场效应晶体管，包括共同与所述电源电压端子连接的漏极和栅极以及连接至所述参考电压产生电路的输出端子的源极；以及
第三电流源，连接在所述第三N沟道场效应晶体管的源极与地之间，并且
其中，所述第三N沟道场效应晶体管具有与所述第一振幅检测电路的所述第一N沟道场效应晶体管的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并且被配置为从所述第三N沟道场效应晶体管的源极输出与所述电源电压的大小对应的所述参考电压。
7.根据权利要求6所述的电流控制装置，其中，所述比较电路包括比较器，所述比较器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述参考电压的反相输入端子以及被配置为将所述第一检测电压与所述参考电压进行比较并输出具有基于所述比较的结果的电平的比较电压的输出端子。
8.根据权利要求6所述的电流控制装置，其中，所述可变电流源包括：
第一晶体管和第四电流源，串联连接在所述电源电压端子与地之间；
多个电流镜晶体管，与所述第一晶体管的控制端子并联连接，并且并联连接在所述电源电压端子与第一公共节点之间；
多个开关，分别地连接在所述多个电流镜晶体管的漏极与第二公共节点之间；以及
输出晶体管，连接在所述第二公共节点与地之间，并被配置为与所述第一振幅检测电路的所述第一电流源形成电流镜以控制所述第一电流源的电流。
9.一种电流控制装置，所述电流控制装置包括：
差分电路，所述差分电路包括电流调节器和差分振荡电路，所述差分振荡电路被配置为基于通过所述电流调节器调节的电流执行振荡操作，并且产生具有相反相位的正信号和负信号的差分信号；
振幅检测电路，被配置为检测所述差分信号的振幅并输出第一检测电压和第二检测电压；
误差放大电路，被配置为基于所述第一检测电压与所述第二检测电压之间的误差电压控制所述电流调节器；以及
电流控制电路，被配置为基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的至少一者控制所述振幅检测电路，
其中，在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，所述电流控制电路被配置为：当所述差分信号中的任何一个的振幅大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的所述至少一者执行控制操作，以减小所述振幅检测电路的内部电流。
10.根据权利要求9所述的电流控制装置，其中，
在所述电流控制电路利用在预定的电流范围内的最大电流执行控制操作之后，所述电流控制电路还被配置为：当所述差分信号中的任何一个的振幅不大于电源电压的大小时，基于所述第一检测电压和所述第二检测电压中的所述至少一者执行控制操作，以保持所述振幅检测电路的内部电流。
11.根据权利要求10所述的电流控制装置，其中，所述振幅检测电路包括：
第一振幅检测电路，包括：第一N沟道场效应晶体管和第二N沟道场效应晶体管，所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管均分别地具有共同连接到电源电压端子的漏极、被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的源极；以及第一电流源，连接在所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管的共源极与地之间，并且所述第一振幅检测电路被配置为检测所述正信号的振幅，并且从所述第一N沟道场效应晶体管和所述第二N沟道场效应晶体管的共源极输出所述第一检测电压；以及
第二振幅检测电路，包括：具有连接到所述电源电压端子的第一端的第二电流源；第一P沟道场效应晶体管和第二P沟道场效应晶体管，所述第一P沟道场效应晶体管和所述第二P沟道场效应晶体管均分别地具有共同地连接到所述第二电流源的第二端的源极、分别地被配置为接收正信号和负信号的栅极以及共同连接的漏极；并且所述第二振幅检测电路被配置为检测所述负信号的振幅并且从所述第一P沟道场效应晶体管和所述第二P沟道场效应晶体管的共源极输出所述第二检测电压。
12.根据权利要求11所述的电流控制装置，其中，所述误差放大电路包括误差放大器，所述误差放大器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述第二检测电压的反相输入端子以及被配置为输出与所述第一检测电压和所述第二检测电压之间的差对应的所述误差电压的输出端子，并且
所述误差放大器被配置为基于所述误差电压调节所述电流调节器。
13.根据权利要求12所述的电流控制装置，其中，所述电流控制电路包括：
参考电压产生电路，被配置为产生参考电压；
比较电路，被配置为将所述第一检测电压和所述第二检测电压中的一个与所述参考电压进行比较，并且输出具有基于所述比较的电平的比较电压；
控制电路，被配置为基于所述比较电压的电平产生控制信号；以及
可变电流源，被配置为基于所述控制信号产生控制电流并且基于所述控制电流控制所述振幅检测电路的所述内部电流。
14.根据权利要求13所述的电流控制装置，其中，所述参考电压产生电路包括：
第三N沟道场效应晶体管，包括共同与所述电源电压端子连接的漏极和栅极以及连接到所述参考电压产生电路的输出端子的源极；以及
第三电流源，连接在所述第三N沟道场效应晶体管的源极与地之间，并且
其中，所述第三N沟道场效应晶体管具有与所述第一振幅检测电路的所述第一N沟道场效应晶体管的结构和尺寸相同的结构和尺寸，并且被配置为从所述第三N沟道场效应晶体管的源极输出与所述电源电压的大小对应的所述参考电压。
15.根据权利要求14所述的电流控制装置，其中：
所述比较电路包括比较器，所述比较器包括被配置为接收所述第一检测电压的同相输入端子、被配置为接收所述参考电压的反相输入端子，以及被配置为将所述第一检测电压与所述参考电压进行比较并且输出具有基于所述比较的结果的电平的所述比较电压的输出端子。
16.根据权利要求14所述的电流控制装置，其中，所述可变电流源包括：
第一晶体管和第四电流源，串联连接在所述电源电压端子与地之间；
多个电流镜晶体管，与所述第一晶体管的控制端子并联连接，并且并联连接在所述电源电压端子与第一公共节点之间；
多个开关，分别地连接在所述多个电流镜晶体管的漏极与第二公共节点之间；以及
输出晶体管，连接在所述第二公共节点与地之间并且被配置为与所述第一振幅检测电路的所述第一电流源形成电流镜以控制所述第一电流源的电流。
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