CN112202420B - 一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路，所述可编程电容基本电路单元包括电容器，所述可编程电容基本电路单元还包括分别连接电容器两级的多跟电容导通线以及设置于每根电容导通线上的导通开关电路，通过多个可编程电容基本电路单元之间电容导通线的连接与导通开关电路的通断控制，实现不同电容值的接入选择。本发明可实现对芯片内集成电容值的高精度可编程数字控制。相较于目前使用的可变电容组和可变电容应用，本发明的可编程电容阵列可提供的电容选择更多、更能适用于深亚微米等高端应用场景。

Description

一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串 联的电容选调电路
技术领域
本发明涉及可变电容技术领域，尤其涉及一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路。
背景技术
通常集成电路的电路设计都会涉及电容器件的广泛使用，比如在压控振荡器中，电容电感构成的谐振回路作为谐振器会直接决定输出振荡信号与输入电压的控制关系；可控制大小的可变电容器或可变电容组可以很灵敏的控制电路的输出振荡信号范围和线性度。但是目前所采用的电容组却有占用面积大，精度差，无法数字控制的缺点。因此，如何提升可变电容组的空间利用率、精度及数字可控性，是一个亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路，所述可编程电容基本电路单元包括电容器，所述可编程电容基本电路单元还包括分别连接电容器两级的多跟电容导通线以及设置于每根电容导通线上的导通开关电路，通过多个可编程电容基本电路单元之间电容导通线的连接与导通开关电路的通断控制，实现不同电容值的接入选择。
所述多根电容导通线包括分别连接电容器一端的两根导通线L1、L2和连接电容器另一端的两根导通线L3、L4，用以实现多个可编程电容基本电路单元中电容器的串联接入和并联接入。
所述导通线L1上设置有导通开关电路K1，导通线L2上设置有导通开关电路K2，导通线L3上设置有导通开关电路K3，导通线L4上设置有导通开关电路K4，用以通过导通开关电路的组合控制实现不同连接方式与不同数量电容器的连接接入。
所述导通开关电路采用NMOS、PMOS或传输门中的一种或多种开关器件构成的开关电路。
所述导通开关电路K1和导通开关电路K2通过连接导通开关电路K1和导通开关电路K2的控制电压源V1控制通断；所述导通开关电路K3和导通开关电路K4通过连接导通开关电路K3和导通开关电路K4的控制电压源V2控制通断。
本发明提供了一种基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路，所述可编程电容选调电路包括N个可编程电容基本电路单元，N个可编程电容基本电路单元的导通线L3和导通线L1分别连接电容选调电路的等效电容两端，其中：首部的可编程电容基本电路单元导通线L2和导通线L1相连，尾部的可编程电容基本电路单元的导通线L3与导通线L4相连，中部相邻两个可编程电容基本电路单元的导通线L4与导通线L2连接，通过控制N组导通线上的导通开关，实现不同电容值组合的接入。
本发明还提供了一种基于可编程电容基本电路单元并联的电容选调电路，所述可编程电容选调电路包括N个可编程电容基本电路单元，N个可编程电容基本电路单元的导通线L3和导通线L1分别连接电容选调电路的等效电容两端，其中：所有的可编程电容基本电路单元导通线L2相连，并且与所有可编程电容基本电路单元的导通线L4相连，通过控制N组导通线上的导通开关，实现不同电容值组合的接入。
本发明的有益效果在于：通过采用多个标准电容单元的串联/或并联的阵列组合控制，可实现对芯片内集成电容容值的高精度可编程数字控制。相较于目前使用的可变电容组和可变电容应用，本发明的可编程电容阵列可提供的电容选择更多、更能适用于深亚微米等高端应用场景。
附图说明
图1是本发明标准电容单元示意图；
图2是四个标准电容单元串联示意图；
图3是四个标准电容单元并联示意图；
图4是2*4标准电容单元阵列一示意图；
图5是2*4标准电容单元阵列二示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的主要目的在于提供一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路，旨在解决现有技术中存在的电容组占有面积大、精度差及无法数字控性的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种可编程电容基本电路单元以及基于该电路单元并联和串联的电容选调电路，所述可编程电容基本电路单元，包括电容器，所述可编程电容基本电路单元还包括分别连接电容器两级的多跟电容导通线以及设置于每根电容导通线上的导通开关电路，通过多个可编程电容基本电路单元之间电容导通线的连接与导通开关电路的通断控制，实现不同电容值的接入选择。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的标准电容单元示意图，所述标准电容单元通过控制控制信号V1二选一控制K1和K2导通，控制信号V1＝1，K1导通，K2断开，V1＝0，K1断开，K2导通；控制信号V2二选一控制K3和K4导通；控制信号V2＝1，K3导通，K4断开，V2＝0，K3断开，K4导通；
Figure BDA0002724603960000041
如图2所示，本发明的目的是实现对不同电容值组合的控制，具体的，以四个标准电容串联例举；当四个标准单元串联，可通过8位控制电压产生4c、3c、2c、c、c/2、c/3、c/4、3c/2、5c/2、4c/3十种电容组合。具体实现情况如下：
控制信号V1＝1，K1导通，K4断开，V1＝0，K1断开，K4导通；
控制信号V2＝1，K2导通，K3断开，V1＝0，K2断开，K3导通；
Figure BDA0002724603960000042
如图3所示，本发明的目的是实现对不同电容值组合的控制，具体的，以四个标准电容并联例举；当四个标准单元并联，可通过8位控制电压产生4c、3c、2c、c、c/2、2c/3、3c/4七种电容组合。具体实现情况如下：
控制信号V1＝1，K1导通，K4断开，V1＝0，K1断开，K4导通；
控制信号V2＝1，K2导通，K3断开，V1＝0，K2断开，K3导通；
Figure BDA0002724603960000051
如图4所示，本发明的目的是实现对不同电容值组合的控制，具体的，以标准电容单元2*4的一种阵列例举。
其功能一：通过对对应开关的逻辑控制，可通过16位控制电压产生各种精度的等差电容序列：14c/2、13c/2、12c/2、11c/2、10c/2、9c/2、8c/2、7c/2、6c/2、5c/2、4c/2、3c/2、2c/2、c/2十四种电容组合。具体实现情况如下：
控制信号V1＝1，K1导通，K4断开，V1＝0，K1断开，K4导通；
控制信号V2＝1，K2导通，K3断开，V1＝0，K2断开，K3导通；
Figure BDA0002724603960000052
Figure BDA0002724603960000061
其功能二：通过对对应开关的逻辑控制，可通过16位控制电压产生各种精度的等比电容序列：8c、4c、2c、c、c/2、c/4、c/8七种电容组合。具体实现情况如下：
控制信号V1＝1，K1导通，K4断开，V1＝0，K1断开，K4导通；
控制信号V2＝1，K2导通，K3断开，V1＝0，K2断开，K3导通；
Figure BDA0002724603960000062
如图5所示，本发明的目的是实现对不同电容值组合的控制，具体的，以标准电容单元2*4的另一种阵列例举；通过对对应开关的逻辑控制，可通过16位控制电压产生各种精度的等差电容序列：18c/3、17c/3、16c/3……3c/3、2c/3、c/3十八种电容组合。具体实现情况如下：
控制信号V1＝1，K1导通，K4断开，V1＝0，K1断开，K4导通；
控制信号V2＝1，K2导通，K3断开，V1＝0，K2断开，K3导通；
Figure BDA0002724603960000063
Figure BDA0002724603960000071
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作的限制，因为依据本申请，可以根据实际需求，通过对可编程电容基本电路单元的组合，来达到不同电容值的接入选择。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于例举实施例，所涉及的组合动作并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅是本发明较佳实施例，不能以此来限定本发明之权利范围，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路，其特征在于，包括N个集成数字可编程电容基本电路单元，所述集成数字可编程电容基本电路单元还包括分别连接电容器两级的多根电容导通线以及设置于每根电容导通线上的导通开关电路，通过多个集成数字可编程电容基本电路单元之间电容导通线的连接与导通开关电路的通断控制，实现不同电容值的接入选择，所述多根电容导通线包括分别连接电容器一端的两根导通线L1、L2和连接电容器另一端的两根导通线L3、L4；所述导通线L1上设置有导通开关电路K1，导通线L2上设置有导通开关电路K2，导通线L3上设置有导通开关电路K3，导通线L4上设置有导通开关电路K4；
N个集成数字可编程电容基本电路单元的导通线L3和导通线L1分别连接电容选调电路的等效电容两端，其中：首部的集成数字可编程电容基本电路单元导通线L2和导通线L1相连，尾部的集成数字可编程电容基本电路单元的导通线L3与导通线L4相连，中部相邻两个集成数字可编程电容基本电路单元的导通线L4与导通线L2连接，通过控制N组导通线上的导通开关，实现不同电容值组合的接入；
基于可编程电容基本电路单元的2*4电容选调电路，包括第一基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路和第二基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路，所述第一基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路和第二基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路分别包括4个集成数字可编程电容基本电路单元，其中，所述第一基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路首部的集成数字可编程电容基本电路单元导通线L4连接第二基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路首部的集成数字可编程电容基本电路单元导通线L2，所述第一基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路尾部的集成数字可编程电容基本电路单元导通线L2连接第二基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路尾部的集成数字可编程电容基本电路单元导通线L4，所述第一基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路的导通线L3对应连接第二基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路的的导通线L3。
2.如权利要求1所述的一种基于可编程电容基本电路单元串联的电容选调电路，其特征在于，所述导通开关电路采用NMOS、PMOS或传输门中的一种或多种开关器件构成的开关电路。
3.一种基于可编程电容基本电路单元并联的电容选调电路，其特征在于，包括N个集成数字可编程电容基本电路单元，所述集成数字可编程电容基本电路单元还包括分别连接电容器两级的多根电容导通线以及设置于每根电容导通线上的导通开关电路，通过多个集成数字可编程电容基本电路单元之间电容导通线的连接与导通开关电路的通断控制，实现不同电容值的接入选择，所述多根电容导通线包括分别连接电容器一端的两根导通线L1、L2和连接电容器另一端的两根导通线L3、L4；所述导通线L1上设置有导通开关电路K1，导通线L2上设置有导通开关电路K2，导通线L3上设置有导通开关电路K3，导通线L4上设置有导通开关电路K4；
N个集成数字可编程电容基本电路单元的导通线L3和导通线L1分别连接电容选调电路的等效电容两端，其中：每个集成数字可编程电容基本电路单元导通线L2相连，并且与每个集成数字可编程电容基本电路单元的导通线L4相连，通过控制N组导通线上的导通开关，实现不同电容值组合的接入。
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