TW201517505A - 製程、電壓及溫度補償振盪器 - Google Patents

Abstract

一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，接收一供應電壓，並包括：變異偏壓單元，具有變異偏壓輸出端，並輸出具製程、電壓及溫度補償性的訊號；控制振盪單元，具有控制輸入端以及振盪輸出端，係根據控制輸入端之訊號，決定振盪輸出端之訊號振盪頻率；調控單元，具有調控輸入端、補償輸入端、控制輸出端以及可變參數元件，可變參數元件具有元件參數並耦接於控制輸出端，且調控單元係根據變異偏壓輸出端之訊號以及調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定元件參數。

Description

製程、電壓及溫度補償振盪器

本發明係關於一種製程、電壓及溫度補償振盪器，特別是一種半導體所形成之積體電路，且係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器。

振盪器(oscillator)用於產生時脈(clock)訊號，因此在通訊系統中係為一不可或缺的元件。再由於半導體製程的技術日新月異，以積體電路的方式組成通訊系統中的方塊，已經實現了製造商對於低成本、快速生產、以及微型化通訊裝置的要求，並使通訊裝置普及於大眾的日常生活中。因此，將通訊系統中振盪器元件整合於積體電路之單一晶片，是為一種系統設計上的趨勢，並已經大量地實現於現有產品當中。

在振盪器的許多類型當中，電壓控制振盪器(voltage-controlled oscillator，VCO)以及數位控制振盪器(digital-controlled oscillator，DCO)由於其輸出訊號之時脈可以調整，因此可應用於鎖相迴路(phase-locked loop，PLL)，以作為時脈-資料回復(clock-data recovery)之用途，或將一雜訊較大之時脈訊號進行過濾而輸出一訊號雜訊比(signal-to-noise ratio)進一步改善之時脈訊號。然而目前以半導體製程所實現之電壓控制振盪器或是數位控制振盪器之積體電路，一方面在半導體的製程變異會引起半導體元件之參數偏移，例如其中的P型電晶體和N型電 晶體各自有可能的快速和慢速變異區間，一方面電路的供應電壓於規格上可能有正負10%的變化容忍範圍，又一方面電路操作溫度又有一應用上的高低溫區間。考慮上述的極限條件，最後反應出來的電壓控制振盪器或是數位控制振盪器之振盪器增益，亦即振盪器的輸出訊號頻率對於輸入訊號的增益，其變異範圍的最高值很可能是最低值的4倍以上。而當此等振盪器應用於鎖相迴路時，為了滿足振盪器增益可能的變異範圍，電路中的其他單元，例如迴路濾波器(loop filter)，必須預留較大的參數可調空間，亦即必需增加電路中的元件個數以及多餘的調整電路，如此不僅增加積體電路面積，造成成本上升，也使得寄生效應變得明顯，而影響電路的操作速度及頻寬上限。另外，當振盪器增益因變異而變大時，亦將使得雜訊路徑的增益變大，雜訊被額外放大的結果，將影響電路整體在訊號雜訊比上的表現。

有鑒於此，目前在電壓控制振盪器或是數位控制振盪器設計上的習知技術中，係以減低振盪器增益的變異範圍為努力的目標。目前實施的增益變益補償方式分為類比式和數位式兩種，皆是以取得製程之參數變異程度的方式，來對於一振盪器所需的偏電壓或是偏電流進行補償。然而這種方式的補償電路，其架構通常很複雜，故將增加雜訊的可能來源。再者習知的補償方式，其振盪器與補償電路間的電路架構差異性較大，因此兩者對於製程、供應電壓以及溫度變化所造成的變異的連動性不高，因此就算可以將偏電壓或是偏電流進行很好的補償，卻不一定可以完全地反應在縮小振盪器增益變異範圍的目的上。此外，由於需要比較的動作以及比較的基準點，因此需要額外的電路例如帶隙參考電壓電路(band-gap reference，BGR)以及比較器(comparator)，以目前的電路設計與製程能力觀之，前者一般需要額外的製程步驟，亦代表成本以及積體電路面積的增加。另外，數位式的增益變異補償方式，通常沒有即時追踪溫度變化的能力，又由於需要額外的數位演算法，因此在鎖相迴路的應用中，將明顯造成鎖定時間(locking time)的增加。

鑒於以上的問題，本發明係提供一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一積體電路，用以減低振盪器增益的變異範圍。

本發明提出一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓，該製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包括變異偏壓單元、控制振盪單元以及調控單元。

變異偏壓單元具有變異偏壓輸出端。變異偏壓輸出端係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。控制振盪單元具有控制輸入端以及振盪輸出端。控制振盪單元係根據控制輸入端之訊號，決定振盪輸出端之訊號振盪頻率。調控單元具有調控輸入端、補償輸入端、控制輸出端以及可變參數元件。補償輸入端耦接於變異偏壓輸出端，控制輸出端耦接於控制輸入端。可變參數元件耦接於控制輸出端，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元係根據補償輸入端之訊號以及調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。其中，控制振盪單元之內部元件與變異偏壓單元之內部元件具有相關的振盪 元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，且變異偏壓輸出端之訊號變化所造成之控制輸出端之訊號變化，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少振盪器增益值之變異。

本發明又提出一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包括變異偏壓單元、調控單元以及控制振盪單元。

變異偏壓單元具有變異偏壓輸出端，變異偏壓輸出端係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。調控單元具有調控輸入端、控制輸出端以及可變參數元件。可變參數元件耦接於控制輸出端以及調控輸入端，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元係根據調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。控制振盪單元具有控制輸入端、補償輸入端以及振盪輸出端。控制輸入端耦接於控制輸出端，補償輸入端耦接於變異偏壓輸出端，且振盪輸出端之訊號振盪頻率係由補償輸入端之訊號以及元件參數所決定。其中，控制振盪單元之內部元件與變異偏壓單元之內部元件具有相關的振盪元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，且變異偏壓輸出端之訊號變化，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少振盪器增益值之變異。

本發明更提出一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半 導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包括變異偏壓單元、調控單元、控制振盪單元以及補償偏壓單元。

變異偏壓單元具有變異偏壓輸出端。變異偏壓輸出端係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。調控單元具有調控輸入端、控制輸出端以及可變參數元件。可變參數元件耦接於控制輸出端，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元係根據調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之該元件參數。控制振盪單元具有控制輸入端、變異參考端、補償輸入端以及振盪輸出端。控制輸入端耦接於控制輸出端，控制振盪單元係根據控制輸入端之訊號以及元件參數，決定振盪輸出端之訊號振盪頻率，且控制振盪單元之內部元件與變異偏壓單元之內部元件具有相關的振盪元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，而變異參考端係根據補償輸入端之訊號以及振盪元件參數，輸出一參考訊號。補償偏壓單元具有第一輸入端耦接於變異偏壓輸出端，第二輸入端耦接於變異參考端，補償輸出端耦接於補償輸入端，其中補償偏壓單元係比較第一輸入端以及第二輸入端之訊號，以決定補償輸出端之輸出訊號，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少振盪器增益值之變異。

本發明的功效在於，本發明所揭露之變異偏壓單元具有與控制振盪器相同之內部元件，變異偏壓單元並利用該元件對於元件參數偏移、供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，產生一變 異偏壓輸出，並藉以對控制振盪器之元件進行製程、電壓及溫度的補償，使振盪器之增益值的變異得以最小化。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

100、200、300、400、500、600、700‧‧‧製程、電壓及溫度補償振盪器

110、210、310、410、510、610、710‧‧‧變異偏壓單元

111、211、311、411、511、611、711‧‧‧變異偏壓輸出端

120、220、320、420、520、620、720‧‧‧調控單元

121、221、421、521、621、721‧‧‧調控輸入端

122、222、322、433、535、633、733‧‧‧補償輸入端

123、223、323、423、523、623、723‧‧‧控制輸出端

130、230、330、430、530、630、730‧‧‧控制振盪單元

131、231、431、531、631、731‧‧‧控制輸入端

132、232、332、432、532、632、732‧‧‧振盪輸出端

212、512‧‧‧電阻

224、341、342、…、34n‧‧‧調控差動輸入對

225、371、372、…、37n‧‧‧差動電晶體元件

2251、3711、3721、…、37n1‧‧‧差動電晶體元件

226、361、362、…、36n‧‧‧調控電流產生元件

227、381、382、…、38n‧‧‧調控偏壓電流

228、229、328、329、529‧‧‧電晶體

237、238、337、338、537、538‧‧‧電晶體

233、333、533‧‧‧振盪差動輸入對

234、534‧‧‧電阻電容負載

235、335‧‧‧電流

236、336、536‧‧‧主動負載電路

241、242、341、342‧‧‧電晶體

351、352、…、35n‧‧‧數位調控輸入端

524、525‧‧‧調控電晶體

634‧‧‧變異參考端

640、740‧‧‧補償偏壓單元

641、741‧‧‧第一輸入端

642、742‧‧‧第二輸入端

643、743‧‧‧補償輸出端

712‧‧‧固定電流源

713、761、762、…、76n‧‧‧反相器

714、737‧‧‧供應電壓輸入端

735‧‧‧電流產生元件

736‧‧‧環形振盪器

744‧‧‧差動放大器

751‧‧‧控制端

752‧‧‧電流輸出端

第1圖為本發明所揭露之第一實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第2圖為本發明所揭露之第二實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第3圖為本發明所揭露之第三實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第4圖為本發明所揭露之第四實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第5圖為本發明所揭露之第五實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第6圖為本發明所揭露之第六實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

第7圖為本發明所揭露之第七實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器。

在說明書及後續的申請專利範圍當中，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他 裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。

第1圖為本發明所揭露之第一實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器100，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器100為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含變異偏壓單元110、調控單元120、以及控制振盪單元130。

如第1圖所示，變異偏壓單元110具有變異偏壓輸出端111，變異偏壓輸出端111係根據半導體製程之製程變異所產生之元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。控制振盪單元130具有控制輸入端131以及振盪輸出端132，控制振盪單元130係根據控制輸入端131之訊號，決定振盪輸出端132之訊號振盪頻率。調控單元120具有調控輸入端121、補償輸入端122、控制輸出端123以及一可變參數元件。補償輸入端122耦接於變異偏壓輸出端111，控制輸出端123耦接於控制輸入端131。可變參數元件耦接於控制輸出端123，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元120係根據補償輸入端122之訊號以及調控輸入端121所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。

其中，控制振盪單元130之內部元件與變異偏壓單元110之內部元件具有相關的振盪元件參數，用以決定振盪輸出端132之訊號振盪頻率對於調控輸入端121之訊號之一振盪器增益值，且變異偏壓輸出端111之訊號變化所造成之控制輸出端123之訊號變化，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少所述之振盪器增益值之變異。

舉例說明，控制振盪單元130包括一電晶體元件，其轉導值 (trans-conductance)參數可用以決定所述之振盪器增益值，且該轉導值受控制輸入端131之輸入訊號控制。而變異偏壓單元110中亦包括同類型之另一電晶體元件，並用以決定變異偏壓輸出端111之輸出訊號。當由於半導體製程之製程變異例如元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電壓變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低，而導致控制振盪單元130以及變異偏壓單元110之電晶體元件之轉導值傾向變大時，變異偏壓輸出端111之輸出訊號亦隨之改變，並反應至控制輸出端123之訊號變化，最後使得控制振盪單元130之電晶體元件受到控制輸入端131之訊號的調整作用而使得轉導值回復，趨近於原始值，也因此減少所述之振盪器增益值之變異。另外，由調控輸入端121所接收之電壓訊號或數位訊號變化，經由改變可變參數元件之元件參數，使控制輸出端123之訊號產生變化，最後改變振盪輸出端132之訊號振盪頻率，以實現電壓控制振盪器或數位控制振盪器之功能。

第2圖為本發明所揭露之第二實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器200，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器200為一電壓控制振盪器，並包含變異偏壓單元210、調控單元220、以及控制振盪單元230。

如第2圖所示，變異偏壓單元210包含一恆定轉導電路，恆定轉導電路包括電阻212。恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於一振盪元件參數，且所述之轉導值亦根據供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於變異偏壓輸出端211以輸出一補償性的訊號。

調控單元220具有調控輸入端221、補償輸入端222、控制輸出端223、調控差動輸入對224、差動電晶體元件225、2251以及調控電流產生元件226。調控差動輸入對224係由電晶體元件組成，調控差動輸入對224之一差動電晶體元件2251之通道之一端耦接於控制輸出端223，差動電晶體元件2251之閘極或基極耦接於一參考電壓，另一差動電晶體元件225之閘極或基極耦接於調控輸入端221，且差動電晶體元件2251具有其轉導值。調控電流產生元件226耦接於補償輸入端222以及調控差動輸入對224，用以產生調控偏壓電流227，補償輸入端222之訊號決定調控偏壓電流227之大小，且調控偏壓電流227流經調控差動輸入對224。調控單元220係根據變異偏壓輸出端211之訊號以及調控輸入端221所接收之電壓訊號，以決定差動電晶體元件2251之轉導值。

控制振盪單元230具有控制輸入端231、振盪輸出端232、振盪差動輸入對233、主動負載電路236以及電阻電容負載234。控制振盪單元230係包含一環形振盪器(ring oscillator)結構之電路以形成一具有振盪頻率之振盪訊號。振盪差動輸入對233係由電晶體元件組成，振盪差動輸入對233之輸出端形成振盪輸出端232。電阻電容負載234耦接於振盪差動輸入對233，成為振盪差動輸入對233之負載之一部分。主動負載電路236係由電晶體元件組成，耦接於振盪輸出端232，並形成振盪差動輸入對233之負載之另一部分。例如主動負載電路236可包括電晶體237、238，其中電晶體237之通道之一端耦接於電晶體237之通道之一端，電晶體237之閘級或基極耦接於電晶體238之通道之另一端以及振盪輸出端232之一端，且電晶體238之閘級或基極耦接於電晶體237之通道之另一端以及振盪輸出端 232之另一端；以此連接方式，電晶體237、238形成了一個正回授的態樣，並於振盪輸出端232提供等效之一負電阻，且並聯於電阻電容負載234。振盪輸出端232的訊號振盪頻率係由主動負載電路236之電晶體元件之轉導值、以及電阻電容負載234之電阻值和電容值所決定。振盪差動輸入對233、主動負載電路236以及電阻電容負載234組成了環形振盪器之其中一級，因此，可藉由控制主動負載電路236之電晶體之轉導值，來改變振盪輸出端232之輸出振盪頻率。而調控單元220之差動電晶體元件2251之電流透過由電晶體228、229所組成之電流鏡(current mirror)的作用，決定了流經主動負載電路236之電流235，其中該電流鏡係分別耦接於調控差動輸入對224以及主動負載電路236。亦即，流經主動負載電路236之電流係正比於流經差動電晶體元件2251之電流。另外，振盪差動輸入對233所需之偏壓電流可由電晶體241提供一固定之電流源，或是電晶體241與電晶體242經由控制輸入端231的耦接，可形成一電流鏡電路，以對振盪差動輸入對233之電晶體之轉導值進一步進行補償，其中電晶體242耦接於差動電晶體元件225之通道之一端，使得流經振盪差動輸入對233之電流正比於流經差動電晶體元件225之電流。

進一步說明，控制振盪單元230之內部元件，亦即主動負載電路236，與變異偏壓單元210之內部元件，亦即恆定轉導電路，具有相關的振盪元件參數，亦即電晶體元件之轉導值，用以決定振盪輸出端232之訊號振盪頻率對於調控輸入端221之訊號之一振盪器增益值；且變異偏壓輸出端211之訊號變化所造成之控制輸出端223之訊號變化，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少振盪器增益值之變異。

舉例說明，恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm，經一次分析(first-ordered analysis)，係與電阻212之電阻值Rb有下列關係：

亦即，轉導值gm只與電阻值Rb有關。因此若忽略電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數，轉導值gm基本上不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或是電路操作溫度的變化而改變。又由於恆定轉導電路、調控電流產生元件226、調控差動輸入對224、電晶體228以及229所組成之電流鏡、以及主動負載電路236之電路關係，係將主動負載電路236之電晶體元件之轉導值與恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm維持一定的比例關係，也因此，主動負載電路236之電晶體元件之轉導值亦不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或是電路操作溫度的變化而改變，因此減少了振盪器增益值的變異範圍。

例如當半導體製程之製程變異致使元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電壓變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低時，電晶體之轉導值傾向於比設計之標準值大。此時變異偏壓輸出端211之輸出電壓將變小，反應至主動負載電路236即電流變小，因此最終主動負載電路236之電晶體元件之轉導值將趨近於原設計值，亦即只與電阻值Rb相關。

另外，雖然電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數仍將造成轉導值gm之變化，然而電阻的製程變異、電壓係數以及溫度係數在目前的半導體製程中可以受到良好的控制，因此電阻值受上述因素所產生的變化程度不大。或者亦可利用外接的電阻元件使電阻值獲得良好的控制。

再者，當需要進行電壓控制振盪器200的輸出振盪頻率控制時，係利用改變調控輸入端221之輸入電壓值，亦即當調控輸入端221之輸入電壓值變小時，流經差動電晶體元件2251的電流增加，電流235亦隨之增加，因此主動負載電路236之電晶體元件之轉導值增加，其等效之負電阻值亦隨之變小，振盪輸出端232的訊號振盪頻率因而變小。反之亦然。

第3圖為本發明所揭露之第三實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器300，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器300為一數位控制振盪器，並包含變異偏壓單元310、調控單元320、以及控制振盪單元230。

如第3圖所示，變異偏壓單元310包含一恆定轉導電路，恆定轉導電路包括電阻312。恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於一振盪元件參數，且所述之轉導值亦根據供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於變異偏壓輸出端311以輸出一補償性的訊號。

調控單元320具有數位調控輸入端351、352、…、35n、補償輸入端322、控制輸出端323、調控差動輸入對341、342、…、34n、差動電晶體元件371、372、…、37n、差動電晶體元件3711、3721、…、37n1以及調控電流產生元件361、362、…、36n。調控差動輸入對341、342、…、34n係由電晶體元件組成，各個調控差動輸入對341、342、…、34n之一差動電晶體元件3711、3721、…、37n1之通道之一端共同耦接於控制輸出端323，差動電晶體元件3711、3721、…、37n1之閘極或基極分別耦接於參考電壓，另一差動電晶體元件371、372、…、37n之閘極或基極分別耦接於調 控輸入端351、352、…、35n，且差動電晶體元件3711、3721、…、37n1具有其轉導值。調控電流產生元件361、362、…、36n共同耦接於補償輸入端322並分別耦接於調控差動輸入對341、342、…、34n，用以分別產生調控偏壓電流381、382、…、38n，補償輸入端322之訊號決定調控偏壓電流381、382、…、38n之大小，且調控偏壓電流381、382、…、38n分別流經調控差動輸入對341、342、…、34n。調控單元320係根據變異偏壓輸出端311之訊號以及調控輸入端341、342、…、34n所接收之數位訊號，以決定差動電晶體元件3711、3721、…、37n1之轉導值。

控制振盪單元330之相關說明可參考第2圖所揭露之第二實施例中，控制振盪單元230之相關敘述。。

舉例說明，恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm，經一次分析，係與電阻312之電阻值Rb有下列關係：

亦即，轉導值gm只與電阻值Rb有關。因此若忽略電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數，轉導值gm基本上不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或是電路操作溫度的變化而改變。又由於恆定轉導電路、調控電流產生元件361、362、…、36n、調控差動輸入對341、342、…、34n、電晶體328以及329所組成之電流鏡、以及主動負載電路336之電路關係，係將主動負載電路336之電晶體元件之轉導值與恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm維持一定的比例關係，也因此，主動負載電路336之電晶體元件之轉導值不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或 是電路操作溫度的變化而改變，因此減少了主動負載電路336的訊號振盪頻率對於調控輸入端351、352、…、35n之訊號之振盪器增益值的變異範圍。

例如當半導體製程之製程變異致使元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電壓變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低時，電晶體之轉導值傾向於比設計之標準值大。此時變異偏壓輸出端311之輸出電壓將變小，反應至主動負載電路336即電流變小，因此最終主動負載電路336之電晶體元件之轉導值將趨近於原設計值，亦即只與電阻值Rb相關。

另外，雖然電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數仍將造成轉導值gm之變化，然而電阻的製程變異、電壓係數以及溫度係數在目前的半導體製程中可以受到良好的控制，因此電阻值受上述因素所產生的變化程度不大。或者亦可利用外接的電阻元件使電阻值獲得良好的控制。

再者，當需要進行電壓控制振盪器300的輸出振盪頻率控制時，係利用改變調控輸入端351、352、…、35n之各個輸入數位值，使調控偏壓電流381、382、…、38n選擇分別流經或是不流經差動電晶體元件3711、3721、…、37n1，再經由電晶體328以及329所組成之電流鏡，使得流經主動負載電路336之電流係正比於各個差動電晶體元件3711、3721、…、37n1之電流之和。亦即當調控輸入端351、352、…、35n所組成之數位輸入使流經差動電晶體元件3711、3721、…、37n1的電流之和增加，電流335亦隨之增加，因此主動負載電路336之電晶體元件之轉導值增加，其等效之負電阻值亦隨之變小，振盪輸出端332的訊號振盪頻率因而變小。反之亦然。

第4圖為本發明所揭露之第四實施例之製程、電壓及溫度補 償振盪器400，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器400為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含變異偏壓單元410、調控單元420、以及控制振盪單元430。

如第4圖所示，變異偏壓單元410具有變異偏壓輸出端411，變異偏壓輸出端411係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。調控單元420具有調控輸入端421、控制輸出端423以及一可變參數元件，可變參數元件耦接於控制輸出端423以及調控輸入端421，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元420係根據調控輸入端421所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。控制振盪單元430具有控制輸入端431、補償輸入端433以及振盪輸出端432，控制輸入端431耦接於控制輸出端423，補償輸入端433耦接於變異偏壓輸出端411，且振盪輸出端432之訊號振盪頻率係由補償輸入端433之訊號以及所述之元件參數所決定。

其中，控制振盪單元430之內部元件與變異偏壓單元410之內部元件具有相關的振盪元件參數，用以決定振盪輸出端432之訊號振盪頻率對於調控輸入端421之訊號之一振盪器增益值，且變異偏壓輸出端411之訊號變化，對振盪元件參數的偏移造成補償，以減少所述之振盪器增益值之變異。

舉例說明，控制振盪單元430包括一電晶體元件，其轉導值參數可用以決定所述之振盪器增益值，且其轉導值受補償輸入端433之輸入訊號控制。而變異偏壓單元410中亦包括同類型之另一電晶體元件，並 用以決定變異偏壓輸出端411之輸出訊號。當由於半導體製程之製程變異例如元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電應變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低，而導致控制振盪單元430以及變異偏壓單元410之電晶體元件之轉導值傾向變大時，變異偏壓輸出端411之輸出訊號亦隨之改變，最後使得控制振盪單元430之電晶體元件受到補償輸入端433之訊號的調整作用而使得轉導值回復並趨近於原始值，也因此減少所述之振盪器增益值之變異。另外，由調控輸入端421所接收之電壓訊號或數位訊號變化，經由改變可變參數元件之元件參數，使控制輸出端423之訊號產生變化，最後改變振盪輸出端432之訊號振盪頻率，以實現電壓控制振盪器或數位控制振盪器之功能。

第5圖為本發明所揭露之第五實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器500，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器500為一電壓控制振盪器，並包含變異偏壓單元510、調控單元520、以及控制振盪單元530。

如第5圖所示，變異偏壓單元510包含一恆定轉導電路，恆定轉導電路包括電阻512。恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於一振盪元件參數，且所述之轉導值亦根據供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於變異偏壓輸出端511以輸出一補償性的訊號。

調控單元520具有調控輸入端521、控制輸出端523以及調控電晶體524、525，調控電晶體524、525分別耦接於調控輸入端521以及控制輸出端523，且調控輸入端521所接收之電壓訊號決定了調控電晶體 524、525之通道等效電阻，亦即調控電晶體524、525在此係為壓控電阻(voltage-controlled resistor)之功能。調控電晶體524、525並耦接至控制振盪單元530作為一可受控制而改變之負載。

控制振盪單元530具有控制輸入端531、振盪輸出端532、振盪差動輸入對533、主動負載電路536、電阻電容負載534以及補償輸入端535。控制振盪單元530係包含一環形振盪器結構之電路以形成一具有振盪頻率之振盪訊號。振盪差動輸入對533係由電晶體元件組成，振盪差動輸入對533之輸出端形成振盪輸出端532。電阻電容負載534耦接於振盪差動輸入對533，成為振盪差動輸入對533之負載之一部分。主動負載電路536係由電晶體元件組成，耦接於振盪輸出端532，並形成振盪差動輸入對533之負載之另一部分。例如主動負載電路536可包括電晶體537、538，其中電晶體537之通道之一端耦接於電晶體537之通道之一端，電晶體537之閘級或基極耦接於電晶體538之通道之另一端以及振盪輸出端532之一端，且電晶體538之閘級或基極耦接於電晶體537之通道之另一端以及振盪輸出端532之另一端；以此連接方式，電晶體537、538形成了一個正回授的態樣，並於振盪輸出端532提供等效之一負電阻，且並聯於電阻電容負載534。振盪輸出端532的訊號振盪頻率係由主動負載電路536之電晶體元件之轉導值、調控電晶體524、525之通道等效電阻以及電阻電容負載534之電阻值和電容值所決定。振盪差動輸入對533、主動負載電路536、電阻電容負載534以及調控單元520形成了環形振盪器之其中一級，因此，可藉由控制主動負載電路536之電晶體之轉導值以及調控電晶體524、525之通道等效電阻，來改變振盪輸出端532之輸出振盪頻率。

舉例說明，恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm，經一次分析，係與電阻512之電阻值Rb有下列關係：

亦即，轉導值gm只與電阻值Rb有關。因此若忽略電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數，轉導值gm基本上不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或是電路操作溫度的變化而改變。又由於恆定轉導電路、電晶體529、以及主動負載電路536之電路關係，係將主動負載電路536之電晶體元件之轉導值與恆定轉導電路之電晶體元件之轉導值gm維持一定的比例關係，也因此，主動負載電路536之電晶體元件之轉導值不因元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、或是電路操作溫度的變化而改變，因此減少了振盪輸出端532的訊號振盪頻率對於調控輸入端521之訊號之振盪器增益值的變異範圍。

例如當半導體製程之製程變異致使元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電應變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低時，電晶體之轉導值傾向於比設計之標準值大。此時變異偏壓輸出端511之輸出電壓將增加，反應至主動負載電路536即電流變小，因此最終主動負載電路536之電晶體元件之轉導值將趨近於原設計值，亦即只與電阻值Rb相關。

另外，雖然電阻值Rb的製程變異、電壓係數、溫度係數仍將造成轉導值gm之變化，然而電阻的製程變異、電壓係數以及溫度係數在目前的半導體製程中可以受到良好的控制，因此電阻值受上述因素所產生 的變化程度不大。或者亦可利用外接的電阻元件使電阻值獲得良好的控制。

再者，當需要進行電壓控制振盪器500的輸出振盪頻率控制時，係利用改變調控輸入端521之輸入電壓值，亦即當調控輸入端521之輸入電壓值變小時，調控電晶體524、525之通道等效電阻變大，振盪輸出端532的訊號振盪頻率因而變小。反之亦然。

第6圖為本發明所揭露之第六實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器600，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器600為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含變異偏壓單元610、調控單元620、控制振盪單元630以及補償偏壓單元640。

如第6圖所示，變異偏壓單元610具有變異偏壓輸出端611，變異偏壓輸出端611係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號。調控單元620具有調控輸入端621、控制輸出端623以及一可變參數元件。可變參數元件耦接於控制輸出端623，可變參數元件具有一元件參數，且調控單元620係根據調控輸入端621所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。控制振盪單元630具有控制輸入端631、變異參考端634、補償輸入端633以及振盪輸出端632，控制振盪單元630係根據控制輸入端631之訊號以及所述之元件參數，決定振盪輸出端632之訊號振盪頻率，且控制振盪單元630之內部元件與變異偏壓單元610之內部元件具有相關的振盪元件參數，用以決定振盪輸出端632之訊號振盪頻率對於調控輸入端621之訊號之一振盪器增益值，而變異參考端634 係根據補償輸入端633之訊號以及所述之振盪元件參數，輸出一參考訊號。補償偏壓單元640具有第一輸入端641耦接於變異偏壓輸出端611，第二輸入端642耦接於變異參考端634，補償輸出端643耦接於補償輸入端633，其中補償偏壓單元640係比較第一輸入端641以及第二輸入端642之訊號，以決定補償輸出端643之輸出訊號，對所述之振盪元件參數的偏移造成補償，以減少振盪器增益值之變異。

舉例說明，控制振盪單元630包括一電晶體元件，其轉導值參數即為振盪元件參數，用以決定振盪器增益值，且其轉導值受控制輸入端631以及補償輸入端633之輸入訊號控制。而變異偏壓單元610中亦包括同類型之另一電晶體元件，並用以決定變異偏壓輸出端611之輸出訊號。當由於半導體製程之製程變異例如元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電應變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低，而導致控制振盪單元630以及變異偏壓單元610之電晶體元件之轉導值傾向變大時，變異偏壓輸出端611之輸出訊號亦隨之改變，補償偏壓單元640偵測到比較第一輸入端641以及第二輸入端642之訊號狀態已與原先不同，例如兩者之差值已偏離一預設值，即據以改變補償輸出端643並輸入補償輸入端633，以補償控制振盪單元630之電晶體元件之轉導值的改變，變異參考端634亦反應而回授一訊號至第二輸入端642，直到第一輸入端641以及第二輸入端642之差值回復至預設值。最後使得控制振盪單元630之電晶體元件受到補償輸入端633之訊號的調整作用而使得轉導值回復並趨近於原始值，也因此減少振盪器增益值之變異。另外，由調控輸入端621所接收之電壓訊號或數位訊號變化，經由改變可變參數元件之元件參數，使控制輸出端623之 訊號產生變化，最後改變振盪輸出端632之訊號振盪頻率，以實現電壓控制振盪器或數位控制振盪器之功能。

第7圖為本發明所揭露之第七實施例之製程、電壓及溫度補償振盪器700，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓。製程、電壓及溫度補償振盪器700為一電壓控制振盪器，並包含變異偏壓單元710、調控單元720、控制振盪單元730以及補償偏壓單元740。

如第7圖所示，變異偏壓單元710具有變異偏壓輸出端711、固定電流源712以及反相器713。固定電流源712以及反相器713之供應電壓輸入端714同時耦接於變異偏壓輸出端711，且反相器713之輸入端耦接於反相器之輸出端。固定電流源712用以輸出一具有製程、電壓及溫度補償特性之固定電流。變異偏壓輸出端711係根據半導體製程之製程變異所產生之一元件參數偏移、所述之供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化，而輸出補償性的訊號。

如第7圖所示，調控單元720具有調控輸入端721、控制輸出端723以及一可變參數元件。可變參數元件具有一元件參數，可變參數元件耦接於控制輸出端723以及調控輸入端721，且調控單元720係根據調控輸入端721所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定可變參數元件之元件參數。

如第7圖所示，控制振盪單元730具有控制輸入端731、變異參考端734、補償輸入端733、振盪輸出端732、電流產生元件735以及環形振盪器736。電流產生元件735係為一電晶體元件，具有控制端751以及電流輸出端752，控制端751耦接於補償輸入端733，電流輸出端752耦接 於環形振盪器736之供應電壓輸入端737並形成變異參考端734，且電流產生元件735係根據控制端751之訊號決定電流輸出端752之輸出電流大小。環形振盪器736係由反相器761、762、…、76n串接組成，其中反相器761耦接於控制輸入端731，以實現電壓控制振盪器或數位控制振盪器之功能。

如第7圖所示，補償偏壓單元740具有第一輸入端741、第二輸入端742、補償輸出端743以及差動放大器744。第一輸入端741係為差動放大器744之一輸入端，並耦接於變異偏壓輸出端711。第二輸入端742係為差動放大器744之另一輸入端，並耦接於變異參考端734。補償輸出端743係為差動放大器744之輸出端，並耦接於補償輸入端733。補償偏壓單元740係利用差動放大器744以及電流產生元件735之連接關係所形成之負回授迴路，比較第一輸入端741以及第二輸入端742之訊號，以決定補償輸出端743之輸出訊號，使第一輸入端741以及第二輸入端742之電壓實質上相等，用以補償控制振盪單元740之元件參數偏移。

舉例說明，控制振盪單元730中，電流產生元件735之輸出電流決定了環形振盪器736中，各個反相器761、762、…、76n之操作電流，亦即決定了其所包含之電晶體元件之轉導值，而轉導值參數直接與振盪輸出端732的訊號振盪頻率對於調控輸入端721之訊號之一振盪器增益值相關。而變異偏壓單元710中亦包括同類型之反相器714，並用以決定變異偏壓輸出端711之輸出訊號。當由於半導體製程之製程變異例如元件速度變快、所述之供應電壓的改變例如供應電應變大、或是電路操作溫度的變化例如溫度降低，而導致控制振盪單元730以及變異偏壓單元710之電晶體元件之轉導值傾向變大時，變異偏壓輸出端711之輸出訊號因此變小，且電 流產生元件735則傾向於輸出更多電流。此時補償偏壓單元740偵測到比較第一輸入端741之訊號狀態已與原先不同，亦即第一輸入端741以及第二輸入端742之間已產生一具有實質意義之差值，因此據以改變補償輸出端743使其輸出訊號變大，並輸入補償輸入端733，電流產生元件735之輸出電流因此變小，變異參考端734之電壓亦隨之變小，直到第一輸入端741以及第二輸入端742之間訊號實質相等。最後控制振盪單元730之電晶體元件受到補償輸入端733之訊號的調整作用而使得轉導值回復並趨近於原始值，也因此減少振盪器增益值之變異。

另外，在調控單元720之一實施例中，可變參數元件係為一可變電容，可變電容具有一控制端並耦接於調控輸入端721，控制端上之訊號決定可變電容之電容值，且可變電容之兩極板之一端耦接於控制輸出端723。而在調控單元720之另一實施例中，可變參數元件係為一數位控制之電流陣列，具有控制端並耦接於調控輸入端721，控制端上之數位訊號決定電流陣列之輸出電流值，電流陣列之輸出端耦接於控制輸出端723，其輸出電流則供給反相器761，用以改變反相器761之電晶體元件之轉導值。以上所述之調控單元720之二實施例，皆為本領域中具有通常知識者所習知，故在此不另贅述。由調控輸入端721所接收之電壓訊號或數位訊號變化，經由改變可變參數元件之元件參數，使控制輸出端723之訊號或是負載產生變化，最後改變振盪輸出端732之訊號振盪頻率，以實現電壓控制振盪器或數位控制振盪器之功能。

本發明的功效在於，本發明所揭露之變異偏壓單元具有與控制振盪器相同之內部元件，變異偏壓單元並利用該元件對於元件參數偏 移、供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，產生一變異偏壓輸出，並藉以對控制振盪器之元件進行製程、電壓及溫度的補償，使振盪器之增益值的變異得以最小化。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

600‧‧‧製程、電壓及溫度補償振盪器

610‧‧‧變異偏壓單元

611‧‧‧變異偏壓輸出端

620‧‧‧調控單元

621‧‧‧調控輸入端

623‧‧‧控制輸出端

630‧‧‧控制振盪單元

631‧‧‧控制輸入端

632‧‧‧振盪輸出端

633‧‧‧補償輸入端

634‧‧‧變異參考端

640‧‧‧補償偏壓單元

641‧‧‧第一輸入端

642‧‧‧第二輸入端

643‧‧‧補償輸出端

Claims (9)

1. 一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓，該製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含下列元件：一變異偏壓單元，具有一變異偏壓輸出端，該變異偏壓輸出端係根據該半導體製程之製程變異所產生之元件參數偏移、該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號；一控制振盪單元，具有一控制輸入端以及一振盪輸出端，該控制振盪單元係根據該控制輸入端之訊號，決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率；以及一調控單元，具有一調控輸入端、一補償輸入端、一控制輸出端以及一可變參數元件，該補償輸入端耦接於該變異偏壓輸出端，該控制輸出端耦接於該控制輸入端，該可變參數元件耦接於該控制輸出端，該可變參數元件具有一元件參數，且該調控單元係根據該補償輸入端之訊號以及該調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定該可變參數元件之該元件參數；其中，該控制振盪單元之內部元件與該變異偏壓單元之內部元件具有相關的一振盪元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，且該變異偏壓輸出端之訊號變化所造成之該控 制輸出端之訊號變化，對該振盪元件參數的偏移造成補償，以減少該振盪器增益值之變異。
2. 如請求項第1項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中更包含：一恆定轉導電路，組成該變異偏壓單元，其中該恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於該振盪元件參數，且該轉導值亦根據該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於該變異偏壓輸出端；一調控差動輸入對，包含於該調控單元，係由電晶體元件組成，該調控差動輸入對之一差動電晶體元件為該可變參數元件且其通道之一端耦接於該控制輸出端，該調控差動輸入對之另一差動電晶體元件之閘極或基極耦接於該調控輸入端；一調控電流產生元件，係耦接於該補償輸入端以及該調控差動輸入對，用以產生一調控偏壓電流，該補償輸入端之訊號決定該調控偏壓電流，該調控偏壓電流流經該調控差動輸入對；以及一主動負載電路，包含於該控制振盪單元，係由具有該振盪元件參數之電晶體元件組成，且流經該主動負載電路之電流係正比於流經該差動電晶體元件之電流。
3. 如請求項第1項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中更包含：一恆定轉導電路，組成該變異偏壓單元，其中該恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於該振盪元 件參數，且該轉導值亦根據該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於該變異偏壓輸出端；至少一組調控差動輸入對，包含於該調控單元，係由電晶體元件組成，該各個調控差動輸入對之一差動電晶體元件為該可變參數元件且其通道之一端分別耦接於該控制輸出端，該各個調控差動輸入對之另一差動電晶體元件之閘極或基極耦接於該調控輸入端之各個數位輸入端；至少一組調控電流產生元件，係分別耦接於該補償輸入端以及該各個調控差動輸入對，用以分別產生一調控偏壓電流，該補償輸入端之訊號決定該各個調控偏壓電流，並由該各個調控電流產生元件流經該各個調控差動輸入對；以及一主動負載電路，包含於該控制振盪單元，係由具有該振盪元件參數之電晶體元件組成，且流經該主動負載電路之電流係正比於流經該各個差動電晶體元件之電流之和。
4. 一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓，該製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含下列元件：一變異偏壓單元，具有一變異偏壓輸出端，該變異偏壓輸出端係根據該半導體製程之製程變異所產生之元件參數偏移、該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號； 一調控單元，具有一調控輸入端、一控制輸出端以及一可變參數元件，該可變參數元件耦接於該控制輸出端以及該調控輸入端，該可變參數元件具有一元件參數，且該調控單元係根據該調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定該可變參數元件之該元件參數；以及一控制振盪單元，具有一控制輸入端、一補償輸入端以及一振盪輸出端，該控制輸入端耦接於該控制輸出端，該補償輸入端耦接於該變異偏壓輸出端，且該振盪輸出端之訊號振盪頻率係由該補償輸入端之訊號以及該元件參數所決定；其中，該控制振盪單元之內部元件與該變異偏壓單元之內部元件具有相關的一振盪元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，且該變異偏壓輸出端之訊號變化，對該振盪元件參數的偏移造成補償，以減少該振盪器增益值之變異。
5. 如請求項第4項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中更包含：一恆定轉導電路，組成該變異偏壓單元，其中該恆定轉導電路所包含之電晶體元件之一轉導值相關於該振盪元件參數，且該轉導值亦根據該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化而產生改變，並反應於該變異偏壓輸出端；以及 一主動負載電路，包含於該控制振盪單元，係由具有該振盪元件參數之電晶體元件組成，且流經該主動負載電路之電流係由該補償輸入端之訊號所決定。
6. 如請求項第5項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中更包含一壓控電阻，包含於該調控單元，該壓控電阻具有一控制端，該控制端耦接於該調控輸入端，該控制端上之電壓訊號決定該壓控電阻之電阻值，且該壓控電阻之電阻元件之一端耦接於該控制輸出端。
7. 一種製程、電壓及溫度補償振盪器，係為一半導體製程所形成之一積體電路，並接收一供應電壓，該製程、電壓及溫度補償振盪器係為一電壓控制振盪器或為一數位控制振盪器，並包含下列元件：一變異偏壓單元，具有一變異偏壓輸出端，該變異偏壓輸出端係根據該半導體製程之製程變異所產生之元件參數偏移、該供應電壓的改變、以及電路操作溫度的變化至少其中之一，而輸出補償性的訊號；一調控單元，具有一調控輸入端、一控制輸出端以及一可變參數元件，該可變參數元件耦接於該控制輸出端，該可變參數元件具有一元件參數，且該調控單元係根據該調控輸入端所接收之電壓訊號或數位訊號，以決定該可變參數元件之該元件參數；一控制振盪單元，具有一控制輸入端、一變異參考端、一補償輸入端以及一振盪輸出端，該控制輸入端耦接於該控制輸出端，該控制振盪單元係根據該控制輸入端之訊號 以及該元件參數，決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率，且該控制振盪單元之內部元件與該變異偏壓單元之內部元件具有相關的一振盪元件參數，用以決定該振盪輸出端之訊號振盪頻率對於該調控輸入端之訊號之一振盪器增益值，而該變異參考端係根據該補償輸入端之訊號以及該振盪元件參數，輸出一參考訊號；以及一補償偏壓單元，具有一第一輸入端耦接於該變異偏壓輸出端，一第二輸入端耦接於該變異參考端，一補償輸出端耦接於該補償輸入端，其中該補償偏壓單元係比較該第一輸入端以及該第二輸入端之訊號，以決定該補償輸出端之輸出訊號，對該振盪元件參數的偏移造成補償，以減少該振盪器增益值之變異。
8. 如請求項第7項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中更包含：一固定電流源以及一反相器，包含於該變異偏壓單元，該固定電流源以及該反相器之供應電壓輸入端同時耦接於該變異偏壓輸出端，且該反相器之輸入端耦接於該反相器之輸出端；一電流產生元件以及一環形振盪器，包含於該控制振盪單元，該電流產生元件具有一控制端以及一電流輸出端，該控制端耦接於該補償輸入端，該電流輸出端耦接於該環形振盪器之供應電壓輸入端並形成該變異參考端，且該電流產生元件係根據該控制端之訊號決定電流輸出端之輸出電流大小，該環形振盪器係由複數個反相器串接組 成，且該複數個反相器之其中之一耦接於該控制輸入端；以及一差動放大器，該放大器之兩輸入端分別耦接於該第一輸入端以及該第二輸入端，且該放大器之輸出端耦接於該變異偏壓輸出端。
9. 如請求項第4、5、7或8項所述之製程、電壓及溫度補償振盪器，其中該調控單元之可變參數元件係為一可變電容，該可變電容具有一控制端，該控制端耦接於該調控輸入端，該控制端上之訊號決定該可變電容之電容值，且該可變電容之兩極板之一端耦接於該控制輸出端。