TW201618453A - 振盪器、時脈產生器以及時脈訊號的產生方法 - Google Patents

Abstract

一種振盪器，用以產生一振盪訊號。振盪器包括電晶體對以及交叉耦合電晶體對。電晶體對耦接至第一電流源，並具有第一轉導值。第一轉導值反應第一電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對耦接至第二電流源，並具有第二轉導值。第二轉導值反應於第二電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對經由多個電感器與電晶體對相互耦合。振盪訊號的頻率係依據第一轉導值以及第二轉導值來決定。另外，一種時脈產生器及其時脈訊號的產生方法亦被提出。

Description

振盪器、時脈產生器以及時脈訊號的產生方法

本發明是有關於一種電子電路元件、訊號產生器以及訊號產生方法，且特別是有關於一種振盪器、時脈產生器以及時脈訊號的產生方法。

振盪器是許多電子系統中的重要組成元件，可以應用於各類電子電路裝置之中。振盪器輸出的振盪訊號，其頻率是否準確穩定，甚為重要。對於目前應用於電子電路中的振盪器而言，常見會影響振盪頻率的因素包括溫度變化、製程變異及電磁干擾等原因，此因素可能造成頻率漂移(frequency drift)，從而影響頻率的準確性及穩定性。目前習知技術解決此一問題的方式或有在振盪器當中利用調整可變電容器(varactor)的電容值來補償經漂移的振盪頻率，以維持振盪頻率的準確性及穩定性。但可變電容器在高頻電路中容易產生非理想的電阻效應(second order effect)或是產生寄生電容(parasitic capacitance)，此一問題將影響電路元件的操作與其可靠度。

本發明提供一種振盪器，其交叉耦合電晶體對經由多個電感器與振盪器中的另一電晶體對相互耦合，以產生振盪訊號。

本發明提供一種時脈產生器，包括所述振盪器，並且用以產生時脈訊號。

本發明提供一種時脈訊號的產生方法，用以控制所述振盪器產生振盪訊號，以作為時脈訊號。

本發明的振盪器用以產生振盪訊號。振盪器包括電晶體對以及交叉耦合(cross-coupling)電晶體對。電晶體對耦接至第一電流源。電晶體對具有第一轉導值(transconductance)。第一轉導值反應於第一電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對耦接至第二電流源。交叉耦合電晶體對具有第二轉導值。第二轉導值反應於第二電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對經由多個電感器與電晶體對相互耦合(mutually coupled)。振盪訊號的頻率係依據第一轉導值以及第二轉導值來決定。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器係一種無石英晶體(crystal-free)的振盪器。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器係一種壓控振盪器。壓控振盪器用以依據輸入電壓來產生振盪訊號。第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據輸入電壓來調整。

在本發明的一實施例中，上述的電感器包括第一電感器以及第二電感器。電晶體對包括第一電晶體以及第二電晶體。第一電晶體具有第一端、第二端以及控制端。第一端耦接至第一電感器。第二端耦接至第一電流源。控制端耦接至交叉耦合電晶體對。第二電晶體具有第一端、第二端以及控制端。第一端耦接至第二電感器。第二端耦接至第一電流源。控制端耦接至交叉耦合電晶體對。第一電晶體的第一端以及第二電晶體的第一端兩者至少其中之一作為輸出端。振盪器經由輸出端輸出振盪訊號。

在本發明的一實施例中，上述的電感器更包括第三電感器以及第四電感器。交叉耦合電晶體對包括第三電晶體以及第四電晶體。第三電晶體具有第一端、第二端以及控制端。第一端耦接至第三電感器以及第一電晶體的控制端，以及第二端耦接至第二電流源。第四電晶體具有第一端、第二端以及控制端。第一端耦接至第四電感器以及第二電晶體的控制端。第二端耦接至第二電流源。第三電晶體的控制端耦接至第四電晶體的第一端，以及第四電晶體的控制端耦接至第三電晶體的第一端。

在本發明的一實施例中，上述的第一電感器以及第三電感器形成第一互感器(mutual inductor)。第二電感器以及第四電感器形成第二互感器。第一互感器和第二互感器相互隔離(physically isolated)。

在本發明的一實施例中，上述的第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據溫度參數來調整。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器更包括溫度感測器電路。溫度感測器電路耦接至第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一。溫度感測器電路用以感測溫度參數，並且依據溫度參數來調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值。

在本發明的一實施例中，上述的溫度感測器電路係利用第三電流源以及第四電流源兩者至少其中之一來調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值。

在本發明的一實施例中，上述的第三電流源係選自與絕對溫度成比例(Proportional to Absolute Temperature，PTAT)的電流源以及與絕對溫度互補(Complementary to Absolute Temperature，CTAT)的電流源兩者其中之一。第四電流源係選自與絕對溫度成比例的電流源以及與絕對溫度互補的電流源兩者其中之另一。

在本發明的一實施例中，上述的第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據製程參數來調整。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器更包括補償電路。補償電路耦接至第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一。補償電路用以接收補償訊號，並且依據補償訊號來輸出補償電流，以調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值。

本發明的時脈產生器用以產生時脈訊號。時脈產生器包括振盪器。振盪器用以產生振盪訊號，以作為時脈訊號。振盪器用以產生振盪訊號。振盪器包括電晶體對以及交叉耦合電晶體對。電晶體對耦接至第一電流源。電晶體對具有第一轉導值。第一轉導值反應於第一電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對耦接至第二電流源。交叉耦合電晶體對具有第二轉導值。第二轉導值反應於第二電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對經由多個電感器與電晶體對相互耦合。振盪訊號的頻率係依據第一轉導值以及第二轉導值來決定。

本發明的時脈訊號的產生方法用以控制振盪器產生振盪訊號以作為時脈訊號。振盪器包括電晶體對以及交叉耦合電晶體對。所述時脈訊號的產生方法包括：依據第一電流源來決定電晶體對的第一轉導值，以及依據第二電流源來決定交叉耦合電晶體對的第二轉導值；以及依據第一轉導值以及第二轉導值來決定振盪訊號的頻率。交叉耦合電晶體對經由多個電感器與電晶體對相互耦合。電晶體對耦接至第一電流源。第一轉導值反應於第一電流源的電流值來改變。交叉耦合電晶體對耦接至第二電流源。第二轉導值反應於第二電流源的電流值來改變。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器係一種無石英晶體的振盪器。

在本發明的一實施例中，上述的振盪器係一種壓控振盪器，用以依據輸入電壓來產生振盪訊號。依據第一電流源來決定電晶體對的第一轉導值，以及依據第二電流源來決定交叉耦合電晶體對的第二轉導值的步驟包括：依據輸入電壓來調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值，以對應改變電晶體對的第一轉導值以及交叉耦合電晶體對的第二轉導值當中的至少一者。

在本發明的一實施例中，上述的依據輸入電壓來調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值，以對應改變電晶體對的第一轉導值以及交叉耦合電晶體對的第二轉導值當中的至少一者包括底下兩個步驟至少其中之一：調整第一電流源的電流值，以改變電晶體對的第一轉導值；以及調整第二電流源的電流值，以改變交叉耦合電晶體對的第二轉導值。

在本發明的一實施例中，上述的電感器包括第一電感器、第二電感器、第三電感器以及第四電感器。第一電感器以及第三電感器形成第一互感器。第二電感器以及第四電感器形成第二互感器。第一互感器和第二互感器相互隔離。

在本發明的一實施例中，上述的時脈訊號的產生方法更包括：感測溫度參數，並且依據溫度參數，利用第三電流源以及第四電流源兩者至少其中之一來調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值。。

在本發明的一實施例中，上述的第三電流源係選自與絕對溫度成比例的電流源以及與絕對溫度互補的電流源兩者其中之一。第四電流源係選自與絕對溫度成比例的電流源以及與絕對溫度互補的電流源兩者其中之另一。

在本發明的一實施例中，上述的時脈訊號的產生方法，更包括：接收補償訊號，並且依據補償訊號來輸出補償電流，以調整第一電流源以及第二電流源兩者至少其中之一的電流值。

基於上述，在本發明之範例實施例中，振盪器用以輸出振盪訊號，其應用在時脈產生器時係作為時脈訊號。交叉耦合電晶體對經由多個電感器與電晶體對相互耦合。振盪訊號的頻率係依據第一轉導值以及第二轉導值來決定，以產生振盪訊號。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下提出多個實施例來說明本發明，然而本發明不僅限於所例示的多個實施例。又實施例之間也允許有適當的結合。在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。此外，「訊號」一詞可指至少一電流、電壓、電荷、溫度、資料、或任何其他一或多個訊號。

圖1繪示本發明一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖1，本實施例之振盪器110包括電晶體對M1、M3、交叉耦合電晶體對M2、M4、第一互感器112以及第二互感器114。在本實施例中，電晶體對M1、M3耦接至第一電流源I1。交叉耦合電晶體對M2、M4耦接至第二電流源I2。第一互感器112包括第一電感器L1以及第三電感器L3，第二互感器114包括第二電感器L2以及第四電感器L4。第一互感器112與第二互感器114相互隔離，兩者之間實質上不存在互感值。在本實施例中，交叉耦合電晶體對M2、M4經由多個電感器L1至L4與電晶體對M1、M3相互耦合。

具體而言，在本實施例中，電晶體對M1、M3包括第一電晶體M1以及第二電晶體M3。第一電晶體M1具有第一端、第二端以及控制端。在本實施例中，第一電晶體M1例如是n通道型金屬氧化物半導體場效電晶體(n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，NMOSFET)，因此，其第一端、第二端以及控制端例如分別是NMOS電晶體的汲極、源極以及閘極，惟本發明並不限於此。在本實施例中，第一電晶體M1的第一端耦接至第一電感器L1。第一電晶體M1第二端耦接至第一電流源I1。第一電晶體M1的控制端經由節點X耦接至交叉耦合電晶體對M2、M4。第二電晶體M3具有第一端、第二端以及控制端。類似於第一電晶體M1，在NMOS電晶體的範例實施例中，第二電晶體M3的第一端、第二端以及控制端例如分別是NMOS電晶體的汲極、源極以及閘極，惟本發明並不限於此。第二電晶體M3的第一端耦接至第二電感器L2。第二電晶體M3的第二端耦接至第一電流源I1。第二電晶體M3的控制端經由節點Y耦接至交叉耦合電晶體對M2、M4。在本實施例中，第一電晶體M1的第一端以及第二電晶體M3的第一端分別作為振盪器的輸出端Vo+、Vo-。振盪器110經由輸出端Vo+、Vo-輸出振盪訊號Vosc，如圖8所示。在本實施例中，振盪訊號Vosc例如是以差動訊號來例示說明，因此，第一電晶體M1的第一端以及第二電晶體M3的第一端分別作為振盪器的輸出端Vo+、Vo-。在一範例實施例中，振盪器110也可以是單端輸出，本發明並不加以限制。在單端輸出的範例實施例中，振盪器110例如是以第一電晶體M1的第一端或第二電晶體M3的第一端作為的輸出端，其係依據實際電路設計來加以決定。

另一方面，交叉耦合電晶體對M2、M4包括第三電晶體M2以及第四電晶體M4。第三電晶體M2具有第一端、第二端以及控制端。類似於第一電晶體M1，在NMOS電晶體的範例實施例中，第三電晶體M2的第一端、第二端以及控制端例如分別是NMOS電晶體的汲極、源極以及閘極，惟本發明並不限於此。第三電晶體M2的第一端經由節點X耦接至第三電感器L3以及第一電晶體M1的控制端，以及第三電晶體M2的第二端耦接至第二電流源I2。第四電晶體M4具有第一端、第二端以及控制端。類似於第一電晶體M1，在NMOS電晶體的範例實施例中，第四電晶體M4的第一端、第二端以及控制端例如分別是NMOS電晶體的汲極、源極以及閘極，惟本發明並不限於此。第四電晶體M4的第一端經由節點Y耦接至第四電感器L4以及第二電晶體M3的控制端。第四電晶體M4的第二端耦接至第二電流源I2。在本實施例中，作為交叉耦合電晶體對M2、M4，第三電晶體M2的控制端耦接至第四電晶體M4的第一端，以及第四電晶體M4的控制端耦接至第三電晶體M2的第一端。

在本實施例中，雖然電晶體M1至M4是以NMOS電晶體來例示說明，惟本發明並不限於此。在一實施例中，電晶體M1至M4也可用p通道型金屬氧化物半導體場效電晶體(p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，PMOSFET)來加以實施。搭配PMOS電晶體，振盪器110內部其他電路元件的布局方式可適應性的調整，其調整方式可由所屬技術領域中的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。此外，依據實際電路設計需求，振盪器110可包括或不包括第一電流源I1及第二電流源I2，並且，第一互感器112以及第二互感器114可以內嵌的方式或外掛的方式與振盪器110共同製作或分別製作，本發明並不加以限制。

在本實施例中，電晶體對M1、M3具有第一轉導值gm1。第一轉導值gm1係電晶體對M1、M3依據小訊號模型計算所得的轉導值。第一轉導值gm1係反應於第一電流源I1的電流值來改變。交叉耦合電晶體對M2、M4具有第二轉導值gm2。第二轉導值gm2係交叉耦合電晶體對M2、M4依據小訊號模型計算所得的轉導值。第二轉導值gm2係反應於第二電流源I2的電流值來改變。在本實施例中，振盪器110所產生的振盪訊號Vosc的頻率例如是依據第一轉導值gm1以及第二轉導值gm2來決定。

具體而言，在本實施例中，振盪訊號Vosc的頻率例如是依據底下公式來決定：

其中，ωosc是振盪訊號Vosc的頻率，gm1是第一轉導值，gm2是第二轉導值，K是第一互感器112的互感值或第二互感器114的互感值，C是振盪器110的寄生電容的等效電容值，以及L是振盪器110的寄生電感的等效電感值以及電感器L1至L4的電感值的總和。

因此，在本實施例中，交叉耦合電晶體對M2、M4經由第一互感器112及第二互感器114與電晶體對M1、M3磁性連接，並且，其中的電感器L1至L4的電感值可不改變。因此，振盪器110所產生的振盪訊號Vosc的頻率可依據第一轉導值gm1以及第二轉導值gm2來決定。另外，在本實施例中，振盪器110例如是無石英晶體的振盪器。

在本發明的一實施例中，第一電流源I1以及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值例如可依據輸入電壓來調整，以對應調整第一轉導值gm1或第二轉導值gm2。

圖2繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖1及圖2，本實施例之振盪器210類似於圖1的振盪器110，惟兩者之間主要差異例如在於振盪器210是一種壓控振盪器(voltage controlled oscillator，VCO)，其電性連接至電壓控制電路220。

具體而言，在本實施例中，第一電流源I1及第二電流源I2例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M5、M7、M9之組合例如是第一電流鏡，用以將偏壓電流源I5映射至振盪器210，以作為第一電流源I1。電晶體M6、M8、M10之組合例如是第二電流鏡，用以將偏壓電流源I6映射至振盪器210，以作為第二電流源I2。在本實施例中，電晶體M5、M6作為輸入電晶體對，分別用以從輸入端Vin+、Vin-接收輸入電壓。所述第一電流鏡及所述第二電流鏡分別從偏壓電流源I5及偏壓電流源I6汲取的電流Ic+及電流Ic-會隨者輸入端Vin+、Vin-的輸入電壓不同來改變，從而調整映射至振盪器210的電流值。

因此，在本實施例中，電壓控制電路220接收輸入端Vin+、Vin-的輸入電壓，以調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值，從而改變第一轉導值gm1以及第二轉導值gm2。因此，振盪器210例如是一種壓控振盪器。此外，依據實際電路設計需求，振盪器210可包括或不包括電壓控制電路220，本發明並不加以限制。在本實施例中，雖然電壓控制電路220是以雙端輸入來例示說明，但本發明並不限於此。在一實施例中，電壓控制電路220也可以是單端輸入。換句話說，本發明對電壓控制電路220的電路結構並不加以限制。另外，本實施例的振盪器210所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本發明的一實施例中，第一電流源I1以及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值例如可依據溫度參數來調整，以對應調整第一轉導值gm1或第二轉導值gm2。

圖3繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖1及圖3，本實施例之振盪器310類似於圖1的振盪器110，惟兩者之間主要差異例如在於振盪器310包括溫度感測器電路320，以補償振盪器310因溫度變化而飄移的振盪頻率。

具體而言，在本實施例中，第一電流源I1例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M7、M9之組合例如是電流鏡，用以將第三電流源I3及第四電流源I4兩者至少其中之一映射至振盪器210，以作為第一電流源I1。在本實施例中，溫度感測器電路320耦接至以所述電流鏡來實施的第一電流源I1。溫度感測器電路320用以感測溫度參數，並且依據溫度參數來調整第一電流源I1的電流值。在本實施例中，第三電流源I3及第四電流源I4用以提供溫度感測器電路320偏壓電流。溫度感測器電路320例如是利用第三電流源I3以及第四電流源I4兩者至少其中之一來調整第一電流源I1的電流值。舉例而言，在本實施例中，第三電流源I3例如是與絕對溫度成比例的電流源。第四電流源I4例如是與絕對溫度互補的電流源。惟本發明並不加以限制，在一實施例中，第三電流源I3也可以是與絕對溫度互補的電流源。第四電流源I4也可以是與絕對溫度成比例的電流源。

因此，在本實施例中，溫度感測器電路320用以感測溫度參數，並且依據溫度參數來調整第一電流源I1的電流值，從而改變第一轉導值gm1。因此，溫度感測器電路320可補償振盪器310因溫度變化而飄移的振盪頻率。此外，依據實際電路設計需求，振盪器310可包括或不包括溫度感測器電路320、第三電流源I3及第四電流源I4。

在本實施例中，溫度感測器電路320、與絕對溫度成比例的電流源以及與絕對溫度互補的電流源，其實施方式可由所屬技術領域中的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。另外，本實施例的振盪器310所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本實施例中，雖然是以溫度感測器電路320依據溫度參數來調整第一電流源I1的電流值來例示說明，但本發明並不加以限制。在一實施例中，溫度感測器電路320也可依據溫度參數來調整第二電流源I2的電流值。在一實施例中，溫度感測器電路320也可依據溫度參數來分別調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值。

圖4繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖3及圖4，本實施例之振盪器410類似於圖3的振盪器310，惟兩者之間主要差異例如在於溫度感測器電路420例如是依據溫度參數來分別調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值。

具體而言，在本實施例中，第一電流源I1及第二電流源I2例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M7、M9之組合例如是第一電流鏡，用以將第三電流源I3及第四電流源I4兩者其中之一映射至振盪器210，以作為第一電流源I1。電晶體M8、M10之組合例如是第二電流鏡，用以將第三電流源I3及第四電流源I4兩者其中之另一者映射至振盪器210，以作為第二電流源I2。在本實施例中，溫度感測器電路320耦接至以所述第一電流鏡來實施的第一電流源I1以及以所述第二電流鏡來實施的第二電流源I2。溫度感測器電路320用以感測溫度參數，並且依據溫度參數來調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值。

另外，本實施例的振盪器410所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

換句話說，在本發明之範例實施例中，第一電流源I1以及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值可依據溫度參數來調整，從而改變第一轉導值gm1以及第二轉導值gm2，以補償振盪器因溫度變化而飄移的振盪頻率。

在本發明的一實施例中，第一電流源I1以及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值例如可依據製程參數來調整，以對應調整第一轉導值gm1或第二轉導值gm2。

圖5繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖1及圖5，本實施例之振盪器510類似於圖1的振盪器110，惟兩者之間主要差異例如在於振盪器510包括補償電路530，以補償振盪器510因製程變異而飄移的振盪頻率。

具體而言，在本實施例中，第一電流源I1例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M7、M9之組合例如是電流鏡，用以將補償電路530提供的電流映射至振盪器210，以作為第一電流源I1。在本實施例中，補償電路530耦接至以所述電流鏡來實施的第一電流源I1。補償電路530用以接收補償訊號D0至Dn，並且依據補償訊號D0至Dn來輸出補償電流，以調整第一電流源I1的電流值。在本實施例中，補償電路530包括多組串聯耦接的開關與電流源之組合，此些組合並聯設置，其數量及耦接方式並不用以限定本發明。各開關依據補償訊號D0至Dn來開啟或關閉，以導通電流傳遞路徑。開啟的開關所對應的電流源會提供電流，其總和作為補償電流，從補償電路530輸出給所述電流鏡，以依據補償訊號D0至Dn來調整第一電流源I1的電流值。在本實施例中，補償訊號D0至Dn例如是依據製程變異來設定的訊號，以補償飄移的振盪頻率。

因此，在本實施例中，補償電路530用以依據製程參數來調整第一電流源I1的電流值，從而改變第一轉導值gm1。因此，補償電路530可補償振盪器510因製程變異而飄移的振盪頻率。此外，依據實際電路設計需求，振盪器510可包括或不包括補償電路530，本發明並不加以限制。

在本實施例中，補償電路530的實施方式可由所屬技術領域中的通常知識獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。另外，本實施例的振盪器510所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本實施例中，雖然是以補償電路530依據製程參數來調整第一電流源I1的電流值來例示說明，但本發明並不加以限制。在一實施例中，補償電路530也可依據製程參數來調整第二電流源I2的電流值。在一實施例中，補償電路530也可依據製程參數來分別調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值。換句話說，第一電流源I1以及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值例如可依據製程參數來調整，以對應調整第一轉導值gm1或第二轉導值gm2。

圖6繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖1及圖6，本實施例之振盪器610類似於圖1的振盪器110，惟兩者之間主要差異例如在於振盪器610包括溫度感測器電路620以及補償電路630，以補償振盪器610因溫度變化及製程變異而飄移的振盪頻率。

具體而言，在本實施例中，第一電流源I1例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M7、M9之組合例如是電流鏡，用以將第三電流源I3、第四電流源I4、補償電路630提供的電流三者至少其中之一映射至振盪器610，以作為第一電流源I1。在本實施例中，溫度感測器電路620及補償電路630耦接至以所述電流鏡來實施的第一電流源I1。溫度感測器電路620及補償電路630兩者協同操作以分別補償振盪器610因溫度變化及製程變異而飄移的振盪頻率，其補償方式可以由圖3及圖5實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。另外，本實施例的振盪器610所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以由圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本實施例中，雖然是以溫度感測器電路620及補償電路630協同操作來調整第一電流源I1的電流值來例示說明，但本發明並不加以限制。在一實施例中，溫度感測器電路620及補償電路630也可協同操作來調整第二電流源I2的電流值。在一實施例中，溫度感測器電路620及補償電路630也可協同操作以分別調整第一電流源I1及第二電流源I2的電流值。

圖7繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。請參考圖5及圖7，本實施例之振盪器710類似於圖5的振盪器510，惟兩者之間主要差異例如在於振盪器710更包括溫度感測器電路720，以補償振盪器710因溫度變化而飄移的振盪頻率。在本實施例中，溫度感測器電路720及補償電路730例如分別用以調整第二電流源I2及第一電流源I1的電流值。

具體而言，在本實施例中，第二電流源I2例如是以電流鏡電路來加以實施。舉例而言，電晶體M8、M10之組合例如是另一電流鏡，用以將第三電流源I3及第四電流源I4兩者至少其中之一映射至振盪器710，以作為第二電流源I2。在本實施例中，溫度感測器電路720耦接至以所述另一電流鏡來實施的第二電流源I2。溫度感測器電路720用以感測溫度參數，並且依據溫度參數來調整第二電流源I2的電流值，其調整方式可以由圖3實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。。

另外，在本實施例中，補償電路730調整第一電流源I1的電流值之調整方式以及振盪器710所產生的振盪訊號，其頻率的決定方式可以分別由圖5及圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖8繪示本發明一實施例之時脈產生器的電路示意圖。請參考圖8，本實施例之時脈產生器800用以產生時脈訊號CLK。時脈產生器800包括振盪器810。振盪器810用以產生振盪訊號Vosc，以作為時脈訊號CLK。在本實施例中，振盪器810例如可以是圖1至圖7的所例示的振盪器電路，本發明並不加以限制。在本範例實施例中，時脈產生器800可更包括如相位/頻率偵測器、電荷泵、回路濾波器、控制電路以及回饋電路等適當的功能性元件，本發明並不加以限制。

另外，在本實施例中，振盪器810產生振盪訊號的方法，及其頻率的決定方式可以分別由圖1至圖7實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖9繪示本發明一實施例之時脈訊號的產生方法的步驟流程圖。請參考圖1、圖8及圖9，本實施例之時脈訊號的產生方法例如可以應用在圖8的時脈產生器800中，以控制振盪器810產生振盪訊號Vosc來作為時脈訊號CLK，惟本發明並不加以限制。

具體而言，在步驟S900中，振盪器810依據第一電流源I1來決定電晶體對的第一轉導值gm1，以及依據第二電流源I2來決定交叉耦合電晶體對的第二轉導值gm2。接著，在步驟S910中，振盪器810依據第一轉導值gm1以及第二轉導值gm2來決定振盪訊號Vosc的頻率。之後，在步驟S920中，振盪器810利用電晶體對M1、M3以及交叉耦合電晶體對M2、M4來產生振盪訊號Vosc，以作為時脈產生器800的時脈訊號CLK。在本實施例中，第一電流源I1及第二電流源I2兩者至少其中之一的電流值可依據輸入電壓、溫度參數以及製程參數三者至少其中之一來調整，以補償因溫度變化或製成變異而飄移的振盪頻率。

另外，在本實施例中，時脈訊號的產生方法可以分別由圖1至圖8實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，振盪器用以輸出振盪訊號，其應用在時脈產生器時係作為時脈訊號。振盪訊號可能因溫度改變、製程變異或電磁干擾等因素的影響而造成其頻率漂移。在本發明之範例實施例中，振盪器當中的複數個電感器會產生互感效應，以耦合電晶體對以及交叉耦合電晶體對，從而兩者至少其中之一的轉導值可反應於其對應耦接的電流源來改變。接著，在本發明之範例實施例中，利用溫度感測電路來感測溫度參數或者利用補償電路來對應製程參數設定補償電流，從而調整電晶體對以及交叉耦合電晶體對兩者至少其中之一對應耦接的電流源，以補償因溫度變化或製成變異而飄移的振盪頻率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

110、210、310、410、510、610、710、810‧‧‧振盪器
112‧‧‧第一互感器
114‧‧‧第二互感器
220‧‧‧電壓控制電路
800‧‧‧時脈產生器
320、420、620、720‧‧‧溫度感測器電路
530、630、730‧‧‧補償電路
M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10‧‧‧電晶體
L1、L2、L3、L4‧‧‧電感器
CLK‧‧‧時脈訊號
D0、Dn‧‧‧補償訊號
X、Y‧‧‧節點
Vo+、Vo-‧‧‧輸出端
Vin+、Vin-‧‧‧輸入端
I1、I2、I3、I4、I5、I6‧‧‧電流源
Ic+、Ic-‧‧‧電流
S900、S910、S920、S930‧‧‧時脈訊號的產生方法的步驟

圖1繪示本發明一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖2繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖3繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖6繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖7繪示本發明另一實施例之振盪器的電路示意圖。 圖8繪示本發明一實施例之時脈產生器的電路示意圖。 圖9繪示本發明一實施例之時脈訊號的產生方法的步驟流程圖。

110‧‧‧振盪器

112‧‧‧第一互感器

114‧‧‧第二互感器

M1、M2、M3、M4‧‧‧電晶體

L1、L2、L3、L4‧‧‧電感器

X、Y‧‧‧節點

Vo+、Vo-‧‧‧輸出端

I1、I2‧‧‧電流源

Claims (21)

1. 一種振盪器，用以產生一振盪訊號，該振盪器包括： 一電晶體對，耦接至一第一電流源，其中該電晶體對具有一第一轉導值，以及該第一轉導值反應於該第一電流源的電流值來改變；以及 一交叉耦合電晶體對，耦接至一第二電流源，其中該交叉耦合電晶體對具有一第二轉導值，該第二轉導值反應於該第二電流源的電流值來改變，以及該交叉耦合電晶體對經由多個電感器與該電晶體對相互耦合， 其中該振盪訊號的頻率係依據該第一轉導值以及該第二轉導值來決定。
2. 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，其中該振盪器係一種無石英晶體的振盪器。
3. 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，其中該振盪器係一種壓控振盪器，用以依據一輸入電壓來產生該振盪訊號， 其中該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據該輸入電壓來調整。
4. 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，其中該些電感器包括一第一電感器以及一第二電感器，該電晶體對包括： 一第一電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接至該第一電感器，該第二端耦接至該第一電流源以及該控制端耦接至該交叉耦合電晶體對；以及 一第二電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接至該第二電感器，該第二端耦接至該第一電流源以及該控制端耦接至該交叉耦合電晶體對， 其中該第一電晶體的該第一端以及該第二電晶體的該第一端兩者至少其中之一作為輸出端，該壓控振盪器經由該輸出端輸出該振盪訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述的振盪器，其中該些電感器更包括一第三電感器以及一第四電感器，該交叉耦合電晶體對包括： 一第三電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接至該第三電感器以及該第一電晶體的該控制端，以及該第二端耦接至該第二電流源；以及 一第四電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接至該第四電感器以及該第二電晶體的該控制端，以及該第二端耦接至該第二電流源， 其中該第三電晶體的該控制端耦接至該第四電晶體的該第一端，以及該第四電晶體的該控制端耦接至該第三電晶體的該第一端。
6. 如申請專利範圍第5項所述的振盪器，其中該第一電感器以及該第三電感器形成一第一互感器，該第二電感器以及該第四電感器形成一第二互感器，以及該第一互感器和該第二互感器相互隔離。
7. 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，其中該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據一溫度參數來調整。
8. 如申請專利範圍第7項所述的振盪器，更包括： 一溫度感測器電路，耦接至該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一，用以感測該溫度參數，並且依據該溫度參數來調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值。
9. 如申請專利範圍第8項所述的振盪器，其中該溫度感測器電路係利用一第三電流源以及一第四電流源兩者至少其中之一來調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值。
10. 如申請專利範圍第9項所述的振盪器，其中該第三電流源係選自與絕對溫度成比例的一電流源以及與絕對溫度互補的一電流源兩者其中之一，以及該第四電流源係選自與絕對溫度成比例的該電流源以及一與絕對溫度互補的電流源兩者其中之另一。
11. 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，其中該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值係依據一製程參數來調整。
12. 如申請專利範圍第11項所述的振盪器，更包括： 一補償電路，耦接至該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一，用以接收一補償訊號，並且依據該補償訊號來輸出一補償電流，以調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值。
13. 一種時脈產生器，用以產生一時脈訊號，該時脈產生器包括： 如申請專利範圍第1項所述的振盪器，用以產生該振盪訊號，以作為該時脈訊號。
14. 一種時脈訊號的產生方法，用以控制一振盪器產生一振盪訊號以作為一時脈訊號，其中該振盪器包括一電晶體對以及一交叉耦合電晶體對，所述時脈訊號的產生方法包括： 依據一第一電流源來決定該電晶體對的一第一轉導值，以及依據一第二電流源來決定該交叉耦合電晶體對的一第二轉導值；以及 依據該第一轉導值以及該第二轉導值來決定該振盪訊號的頻率， 其中該交叉耦合電晶體對經由多個電感器與該電晶體對相互耦合，該電晶體對耦接至該第一電流源，該第一轉導值反應於該第一電流源的電流值來改變，以及該交叉耦合電晶體對耦接至該第二電流源，該第二轉導值反應於該第二電流源的電流值來改變。
15. 如申請專利範圍第14項所述的時脈訊號的產生方法，其中該振盪器係一種無石英晶體的振盪器。
16. 如申請專利範圍第14項所述的時脈訊號的產生方法，其中該振盪器係一種壓控振盪器，用以依據一輸入電壓來產生該振盪訊號， 其中依據該第一電流源來決定該電晶體對的該第一轉導值，以及依據該第二電流源來決定該交叉耦合電晶體對的該第二轉導值的步驟包括： 依據該輸入電壓來調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值，以對應改變該電晶體對的該第一轉導值以及該交叉耦合電晶體對的該第二轉導值當中的至少一者。
17. 如申請專利範圍第16項所述的時脈訊號的產生方法，其中依據該輸入電壓來調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值，以對應改變該電晶體對的該第一轉導值以及該交叉耦合電晶體對的該第二轉導值當中的至少一者包括底下兩個步驟至少其中之一： 調整該第一電流源的電流值，以改變該電晶體對的該第一轉導值；以及 調整該第二電流源的電流值，以改變該交叉耦合電晶體對的該第二轉導值。
18. 如申請專利範圍第14項所述的時脈訊號的產生方法，其中該些電感器包括一第一電感器、一第二電感器、一第三電感器以及一第四電感器，該第一電感器以及該第三電感器形成一第一互感器，該第二電感器以及該第四電感器形成一第二互感器，以及該第一互感器和該第二互感器相互隔離。
19. 如申請專利範圍第14項所述的時脈訊號的產生方法，更包括： 感測一溫度參數，並且依據該溫度參數，利用一第三電流源以及一第四電流源兩者至少其中之一來調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值。
20. 如申請專利範圍第19項所述的時脈訊號的產生方法，其中該第三電流源係選自與絕對溫度成比例的一電流源以及與絕對溫度互補的一電流源兩者其中之一，以及該第四電流源係選自與絕對溫度成比例的該電流源以及與絕對溫度互補的該電流源兩者其中之另一。
21. 如申請專利範圍第14項所述的時脈訊號的產生方法，更包括： 接收一補償訊號，並且依據該補償訊號來輸出一補償電流，以調整該第一電流源以及該第二電流源兩者至少其中之一的電流值。