[发明专利]一种采用双路电压控制压控振荡器的电荷泵锁相环

说明书

本发明提供了一种采用双路电压控制压控振荡器的电荷泵锁相环，该锁相环包括N级环形振荡器B200和放大整形电路B201，接收由电荷泵锁相环的电荷泵及环路滤波器分别产生的两路控制电压，并根据该控制电压生成一定频率的正弦波振荡信号，并将其整形为方波，作为电荷泵锁相环的数字分频器的输入信号。本发明与传统的压控振荡器相比，以两个控制电压VC1和VC2作为调谐电压，VC1作为粗调电压，VC2作为细调电压，兼顾调谐速度与振荡信号质量，能够有效加快电荷泵锁相环的锁定。

技术领域

本发明涉及一种采用双路电压控制压控振荡器的电荷泵锁相环，属于集成电路技术领域。

背景技术

锁相环是一种利用反馈控制原理实现的频率及相位的同步技术，能够提供低噪声的时钟信号，在无线通信、导航、计算机等领域中得到了广泛的应用。电荷泵锁相环是数模混合锁相环的典型代表，其理论静态相位误差为零，具有高速、低抖动、低功耗等显著优势，是目前应用最为广泛的锁相环。电荷泵锁相环的基本结构如图1所示。

随着集成电路工艺的不断进步和规模的持续增加，集成电路系统对锁相环电路性能的要求越来越高。锁相环不仅要能够输出频率范围宽、时域抖动低的高质量时钟，同时还要尽可能地加快锁定速度并降低功耗，以满足高集成度系统和高速应用的需要。而从锁相环的原理可知，加快锁定速度通常要以牺牲噪声性能为代价。

目前常见的电荷泵锁相环大多采用单一控制电压的压控振荡器结构，通过带宽切换或预启动策略提升锁相环的锁定速度，其主要问题是需要设计额外的电路模块，增加了硬件消耗和版图面积，同时带来了功耗的上升，不利于集成。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种采用双路电压控制压控振荡器的电荷泵锁相环，利用双路电压同时控制振荡器，在保证噪声性能的前提下，加快电荷泵锁相环的锁定。

本发明解决的技术方案为：一种采用双路电压控制压控振荡器的电荷泵锁相环，包括鉴相器B102、电荷泵B103、环路滤波器B104和压控振荡器电路B105，所述压控振荡器电路，包括N级振荡器延迟级，N≥3，每一级振荡器延迟级均接收来自电荷泵B103的输出电压VC1和来自环路滤波器B104的输出电压VC2，将其分别作为第一偏置电压和第二偏置电压，根据第一偏置电压和第二偏置电压的幅度，调节每一级振荡器延迟级的负载大小，从而改变每一级振荡器延迟级的延时，使N级振荡器生成一定频率的正弦波振荡信号。

所述振荡器延迟级包括偏置电路B301、振荡器延迟级主体B302和偏置电路B303，其中：

偏置电路B301包括运算放大器A321、PMOS管M305和NMOS管M319；振荡器延迟级主体B302包括PMOS管M301、PMOS管M302、PMOS管M303、PMOS管M304、NMOS管M311、NMOS管M312、NMOS管M313、NMOS管M314、NMOS管M315、NMOS管M316、NMOS管M317和NMOS管M318；偏置电路B303包括运算放大器A322、PMOS管M306和NMOS管M3110；