[发明专利]一种类锁相环环路振荡器电路

说明书

本发明公开了一种类锁相环环路振荡器电路，包括：电压产生电路；电压比较电路，负输入端与所述电压产生电路第一输出端连接，输出端接电压转电流模块输入端；振荡器，输入端与所述电压转电流模块输出端、电压产生电路第二输出端连接；电流转电压模块，并联接入所述电压转电流模块输出端与所述振荡器输入端之间；滤波电路，输入端接入所述振荡器的两个输出侧反相器之间，输出端接入所述电压比较电路正输入端。本发明可保证在无外部参考频率输入的前提下，芯片输出频率依旧保持稳定，具有抗电源电压、温度和工艺波动的优势。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是一种类锁相环环路振荡器电路。

背景技术

在集成电路设计领域中，频率信号产生电路处于十分核心的地位。频率信号产生电路用于给电路板上的其他模块提供最基础的频率信号。频率信号产生电路包括以下两种结构，一种是锁相环电路，另外一种是振荡器电路。锁相环电路内部结构复杂，具备频率反馈环路，如图1所示。传统锁相环电路包括鉴频鉴相器PFD，电流源I1，PMOS管P1，NMOS管N1，电流源I2，电容C1，电阻R1，电容C2，电压控制振荡器VCO以及分频器FP，鉴频鉴相器PFD的电源端口接电源VDD，鉴频鉴相器PFD的地端口接地GND，鉴频鉴相器PFD的输出信号为电压信号VT，鉴频鉴相器PFD的输入负极端口为参考频率信号FC，FC由芯片外部晶振器件提供，电流源I1正极接电源VDD，电流源I1负极接PMOS管P1的源极，PMOS管P1的栅极接电压信号VT，PMOS管P1的漏极接电压信号VCTR，NMOS管N1的栅极接电压信号VT，NMOS管N1的漏极接电压信号VCTR，NMOS管N1的源极接电流源I2正极，电流源I2负极接地GND，电容C1正极接电压信号VCTR，电容C1负极接地GND，电阻R1正极接电压信号VCTR，电阻R1负极接电容C2正极，电容C2负极接地GND，电压控制振荡器VCO的电源端口接电源VDD，电压控制振荡器VCO的地端口接地GND，电压控制振荡器VCO的输出信号为频率信号OUT，电压控制振荡器VCO的输入接电压信号VCTR，分频器FP的电源端口接电源VDD，分频器FP的地端口接地GND，分频器FP的输出信号为反馈频率信号FB，反馈频率信号FB接鉴频鉴相器PFD的输入正极端口，分频器FP的输入接频率信号OUT。锁相环电路内部结构复杂，具备频率反馈环路。输出信号的频率会与参考信号的频率做比较，形成控制电压，进而修调输出频率，所以频率输出稳定，受电压电压波动影响小。但是该电路需要晶振器件提供片外的频率参考信号，且晶振器件无法集成到CMOS工艺中，使用极其不方便。

振荡器电路不需要片外参考信号且设计简单，但是传统的振荡器电路受电源电压、温度和工艺波动影响极大，如图2所示。传统振荡器电路包括反相器A1，反相器A2，反相器A3，反相器A4，反相器A5，反相器A6，反相器A7，NMOS管N1，NMOS管N1的栅极为电压信号VCTR，电压信号VCTR用于控制振荡器的输出信号频率，NMOS管N1的源极接地GND，NMOS管N1的漏极为电压信号VC，反相器A1的电源端口接电源VDD，反相器A1的地端口接电压信号VC，反相器A1的输出接反相器A2的输入，反相器A2的电源端口接电源VDD，反相器A2的地端口接电压信号VC，反相器A2的输出接反相器A3的输入，反相器A3的电源端口接电源VDD，反相器A3的地端口接电压信号VC，反相器A3的输出接反相器A4的输入，反相器A4的电源端口接电源VDD，反相器A4的地端口接电压信号VC，反相器A4的输出接反相器A5的输入，反相器A5的电源端口接电源VDD，反相器A5的地端口接电压信号VC，反相器A5的输出接反相器A1的输入，反相器A6的电源端口接电源VDD，反相器A6的地端口接地GND，反相器A6的输出接反相器A7的输入，反相器A6的输入接反相器A5的输出，反相器A7的电源端口接电源VDD，反相器A7的地端口接地GND，反相器A7的输出为频率信号OUT。当电源电压发生改变时，反相器的充放电时间也会随之改变，进而节点电压的翻转频率也会发生改变。因为缺乏类似锁相环的反馈环路，所以芯片输出的频率信号不受控。若引入带隙基准源信号等作为参考信号，形成类似锁相环的环路控制，一定程度上能弥补电源电压和温度波动带来的频率偏移问题。但是锁定过程中极容易失控，造成芯片成品率降低，且无法解决工艺波动带来的问题，导致对频率信号稳定要求高的应用背景下无法使用。