[发明专利]通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统

权利要求书

1.一种通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统，其特征在于，包括：数字控制振荡器、幅值检测电路、运算放大器以及比较器；

数字控制振荡器具有两个输出端，每一输出都连接输出缓冲器；还具有一个与比较器连接的输入反馈端口，基于与输入的电压比较结果反馈至数字控制振荡器，控制数字控制振荡器输出信号的幅度，从而实现数字控制振荡器输出信号幅值恒定；

幅值检测电路的输入端与数字控制振荡器的两个输出端连接；运算放大器的输入端连接幅值检测电路的输出端；比较器的输入端接运算放大器的输出端以及参考电压Va，输出端连接数字控制振荡器的输入反馈端口；

所述数字控制振荡器是LC型振荡器，包括：电容阵列、电感、两个NMOS管、三个PMOS管、两个输出缓冲器以及一个电容；其中：

电容阵列和电感并联作为数字控制振荡器差分输出的两个端口；两个NMOS管和两个PMOS管各自交叉耦合形成对称的两个负阻，两个负阻的一端各自连接电容阵列、电感；数字控制振荡器的尾电流管是一个POMS管，其栅极连接输入反馈端口，根据反馈信号调节电路中电流大小，漏极连接一个电容以及两个PMOS管交叉耦合形成的负阻另一端，源极接VDD；

每一输出缓冲器的输入端独自连接一个数字控制振荡器的输出端，每一输出缓冲器的输出端与负载连接；

所述幅值检测电路包括：一个电容与两个PMOS管；两个PMOS管的栅极和漏极交叉耦合连接，每一PMOS管接收数字控制振荡器的一路输出端的输出信号；电容的一端与两个PMOS管的共同漏极连接，另一端接地；

所述幅值检测电路的输入端与数字控制振荡器的两个输出端OUT1和OUT2连接，根据数字控制振荡器两个输出端的差分信号的正脉冲包络实现幅值检测，输出由幅值转换而来的电压，记作转换电压；

当数字控制振荡器差分输出端OUT1与OUT2的电压差值大于阈值电压Vth时候，两个PMOS管周期性地交替打开或关闭；其中一个PMOS管因数字控制振荡器一端的输出的瞬时负波形开启，另一个PMOS管因数字控制振荡器的另一端输出的正波形关闭；此时，只有开启的PMOS通过正波形对幅值检测电路中的电容充电；

当数字控制振荡器两个输出端OUT1与OUT2的差分信号的差值小于阈值电压Vth时候，两个PMOS管会同时开启；此时，数字控制振荡器中的两个输出端通过PMOS管对幅值检测电路中的电容同时充电。

2.根据权利要求1所述的一种通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统，其特征在于，所述运算放大器的正输入端与幅值检测电路输出端连接，负输入端与输出端连接，运算放大器的输出端还与比较器的一个输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统，其特征在于，所述比较器的正输入端与运算放大器的输出端连接，负输入端接收参考电压Va，输出端连接数字控制振荡器；所述比较器还具有一个电源控制端，根据输入的控制信号来开启或关闭比较器的电源。

4.根据权利要求1所述的一种通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统，其特征在于，所述数字控制振荡器输出信号的幅值还通过负反馈调节实现自起振和自偏置，过程如下：上电启动时，数字控制振荡器形成的LC振荡器处于起振阶段，数字控制振荡器输出信号的幅值为0；此时，幅值检测电路检测到的信号幅值也为0，并输出相应电压信号，电压信号经运算放大器输入至比较器中，此时比较器的输出变小，并反馈给所述数字控制振荡器，增大控制振荡器的电流使得数字控制振荡器实现自起振和自偏置。

5.根据权利要求1所述的一种通过负反馈调节实现数字控制振荡器输出幅值恒定的系统，其特征在于，负反馈调节包括如下三种情况：

第一种情况：如果参考电压Va与幅值转换的电压相同，则比较器输出的值不变，此时不用改变数字控制振荡器电流的大小，对应数字控制振荡器输出的幅值也保持不变；

第二种情况：如果幅值转换的电压小于参考电压Va，则比较器输出变小，反馈到数字控制振荡器，降低数字控制振荡器中相应PMOS管的栅极电压，增大数字控制振荡器的电流，从而增加数字控制振荡器的输出信号的幅值，直到数字控制振荡器的输出信号幅值增大到其对应的转换电压和参考电压Va相同为止；

第三种情况：如果幅值转换的电压大于参考电压，则比较器输出变大，反馈到数字控制振荡器后，增大数字控制振荡器中相应PMOS管的栅极电压，降低数字控制振荡器的电流，从而减小数字控制振荡器输出信号的幅值，直到数字控制振荡器的输出信号幅值减小到其对应的转换电压和参考电压Va相同为止。