[发明专利]数字控制且级数可调的环形振荡器

摘要

数字控制且级数可调的环形振荡器属于片上环形振荡器技术领域，其特征在于，采用了十个传输门和六个延时单元，在六路数字电压信号控制下，用两位控制字来控制所述传输门的通断，再通过各传输门控制各延时单元，形成四、五、六共三种级数的环形振荡器；当某一路环形振荡器工作时，其余各级环形振荡器断开，所述三种不同级数的环形振荡器各级公同的各个延时单元的输出作为各级环形振荡器的输出。本发明具有：在不同控制电压控制下，输出频率的可调范围大，改变控制字，使可调输出频率线性变化、且占用芯片面积小的优点。

主权项

1、数字控制且级数可调的环形振荡器，其特征在于，由6个延时单元(D1～D6)、10个传输门(TG1～TG10)和一个控制电路共同组成，其中：第一延时单元(D1)、第二延时单元(D2)、第四延时单元(D4)、第五延时单元(D5)共4个延时单元组成4级环形振荡器，其工作时其余各级环形振荡器断开；所述第一延时单元(D1)、所述第二延时单元(D2)、所述第四延时单元(D4)、所述第五延时单元(D5)、以及第三延时单元(D3)共5个延时单元组成5级环形振荡器，其工作时其余各级环形振荡器断开；所述第一到第五延时单元(D1～D5)、以及第六延时单元(D6)共6个延时单元组成6级环形振荡器，其工作时其余各级环形振荡器断开；所述10个传输门(TG1～TG10)分别控制所述各延时单元的接入与隔离；所述控制电路控制传输门的通断；所述各个延时单元(D)均含有：5个PMOS管(MP1～MP5)和4个NMOS管(MN1～MN4)，其中：第一PMOS管(MP1)，栅极接控制电压(VC)，源级接电源电压(VDD)，第三PMOS管(MP3)和第四PMOS管(MP4)，源级互连后接所述第一PMOS管(MP1)的源级，而所述第三PMOS管(MP3)的栅极接所述第四PMOS管(MP4)的漏级，所述第四PMOS管(MP4)的栅极接所述第三PMOS管(MP3)的漏级，第二PMOS管(MP2)和第五PMOS管(MP5)，所述第二PMOS管(MP2)的栅极和本身的漏级相连后再与所述第三PMOS管(MP3)的漏级互连，构成第一输出端(OUT1)，所述第五PMOS管(MP5)的栅极和本身的漏级相连后再与所述第四PMOS管(MP4)的漏级互连，构成第二输出端(OUT2)，所述第PMOS管(MP2)和所述第五PMOS管(MP5)两者的源级相连后再与所述第一PMOS管(MP1)的漏级相连，第一NMOS管(MN1)，栅极接所述第一输出端(OUT1)，漏级接所述第二输出端(OUT2)，而源级接地，第二NMOS管(MN2)，栅极接所述第二输出端(OUT2)，漏级接所述第一输出端(OUT1)，而源级接地，第三NMOS管(MN3)，栅极接第一输入端(IN1)，漏级接所述第一输出端(OUT1)，而源级接地，第四NMOS管(MN4)，栅极接第二输入端(IN2)，漏级接所述第二输出端(OUT2)，而源级接地，所述各个传输门(TG)，各由一个PMOS管(MP)和一个NMOS管(MN)组成，所述PMOS管(MP)的栅极为第一数字电压控制信号输入端，简称第一控制端，下同；衬底接所述电源电压(VDD)，所述NMOS管(MN)的栅极接第二数字电压控制信号输入端，简称第二控制端，下同；衬底接地，所述PMOS管(MP)的源级和所述NMOS管(MN)的漏级相连后构成所述传输门(TG)的输入端，而所述PMOS管(MP)的漏级和所述NMOS管(MN)的源级相连后构成所述传输门(TG)的输出端(OUT)，所述6个延时单元(D)和所述10个传输门(TG)按下述方式连接并接入6个用高低电位表示的数字电压控制信号(VCO1～VCO6)后构成所述的数字控制且级数可调的环形振荡器，所述第一传输门(TG1)，其所述第一控制端为所述第二数字电压控制信号(VCO2)的输入端；所述第二控制端为所述第一数字电压信号(VCO1)输入端；所述第一传输门(TG1)的输入端(IN1)同时连接到所述第七传输门(TG7)的输出端(OUT7)，第九传输门(TG9)的输出端(OUT9)、以及所述第五延时单元(D5)的第一输入端(IN1)、所述第一传输门(TG1)的输出端同时连接到所述第二延时单元(D2)的第二输出端(OUT2)以及所述第三传输门(TG3)的输出端(OUT3)，所述第二传输门(TG2)，其第一控制端为所述第二数字电压控制信号(VCO2)输入端，所述第二控制端为所述第一数字电压控制信号(VCO1)输入端，所述第二传输门(TG2)的输入端(IN2)，同时连接到所述第二延时单元(D2)的第一输出端(OUT1)，以及所述第四传输门(TG4)的输出端，所述第二传输门(TG2)的输出端(OUT2)同时连接到所述第五延时单元(D5)的第二输入端(IN2)、以及所述第十传输门(TG10)、以及所述第八传输门(TG8)的共两个输出端：(OUT10)和(OUT8)，所述第三传输门(TG3)，其所述第一控制端为所述第一数字电压控制信号(VCO1)输入端，所述第二控制端为所述第二数字电压控制信号(VCO2)输入端，所述第三传输门(TG3)的输入端(IN3)与所述第三延时单元(D3)的第一输入端(IN1)相连，所述第四传输门(TG4)，其所述第一控制端为所述第一数字电压控制信号(VCO1)的输入端，所述第二控制端为所述第二数字电压控制信号(VCO2)的输入端，所述第四传输门(TG4)的输入端(IN4)与所述第三延时单元(D3)的第二输入端(IN2)相连，所述第五传输门(TG5)，其所述第一控制端为所述第四数字电压控制信号(VCO4)输入端，第二控制端为所述第三数字信号电压控制信号(VCO3)输入端，所述第五传输门(TG5)的输入端(IN5)同时连接到所述第三延时单元(D3)的第一输出端(OUT1)、以及所述第八传输门(TG8)的输入端(IN8)，所述第五传输门(TG5)的输出端连接到所述第六延时单元(D6)的第二输入端(IN2)，所述第六传输门(TG6)，其所述第一控制端为所述第四数字电压控制信号(VCO4)输入端，所述第二控制端为所述第三数字电压控制信号(VCO3)输入端，所述第六传输门(TG6)的输入端(IN6)与所述第六延时单元(D6)的第一输入端(IN1)相连，所述第六传输门(TG6)的输出端(OUT6)同时连接到所述第七传输门(TG7)的输入端(IN7)、以及所述第三延时单元(D3)的第二输出端(OUT2)，所述第七传输门(TG7)，其所述第一控制端为所述第六数字电压控制信号(VCO6)输入端，所述第七传输门(TG7)的第二控制端为所述第五数字电压控制信号(VCO5)输入端，所述第八传输门(TG8)，其所述第一控制端为所述第六数字电压控制信号(VCO6)输入端，所述第八传输门(TG8)的第二控制端为所述第五数字电压控制信号(VCO5)输入端，所述第九传输门(TG9)，其所述第一控制端为所述第四数字电压控制信号(VCO4)输入端，所述第九传输门(TG9)的第二控制端为所述第三数字电压控制信号(VCO3)输入端，所述第九传输门(TG9)的输入端(IN9)与所述第六延时单元(D6)的第二输出端(OUT2)相连，所述第十传输门(TG10)，其所述第一控制端为所述第四数字电压控制信号(VCO4)的输入端，所述第十传输门(TG10)的第二控制端为所述第三数字电压控制信号(VCO3)的输入端，所述第十传输门(TG10)的输入端(IN10)与所述第六延时单元(D6)的第一输出端(OUT1)相连，所述第一延时单元(D1)，其第一输出端(OUT1)与所述第二延时单元(D2)的第二输入端(IN2)相连，该第一延时单元(D1)的第二输出端(OUT2)与所述第二延时单元(D2)的第一输入端(IN1)相连，该第一延时单元(D1)的第一输入端(IN1)与所述第四延时单元(D4)的第一输出端(OUT1)相连，该第一延时单元(D1)的第二输入端(IN2)与所述第四延时单元(D4)的第二输出端(OUT2)相连，所述第四延时单元(D4)，其第一输入端(IN1)与所述第五延时单元(D5)的第二输出端(OUT2)相连，该第四延时单元(D4)的第二输入端与所述第五延时单元(D5)的第一输出端(OUT1)相连，设：所述两位输入控制字的高位表示所述控制电路第一输入端(VC1)，低位表示所述控制电路第二输入端VC2，则所述控制字为“00”或“01”时，只有所述两个传输门(TG1，TG2)导通，其它所述传输门关断，四级环形振荡器工作，所述控制字为“11”时，只有四个所述传输门(TG3、TG4、TG7、TG8)导通，其它所述传输门关断，五级环形振荡器工作，所述控制字为“10”时，只有六个传输门(TG3、TG4、TG5、TG6、TG9、TG10)导通，其它所述传输门关断，六级环形振荡器工作，所述三个不同级数的环形振荡器，其各级公同的各个延时单元的输出都可作为各级环形振荡器的输出；所述控制电路含有：四个反相器(I1、I2、I3、I4)，两个与非门(N1、N2)，其中：第一输入电压(VC1)分为三路输入：第一路所述第一输入电压(VC1)直接构成所述第一数字电压控制信号(VCO1)，第二路所述第一输入电压(VC1)经所述第一反相器(I1)后构成所述第二数字电压控制信号(VCO2)，第三路所述第一输入电压(VC1)分别构成所述第一与非门(N1)的和第二与非门(N2)的第一输入信号，第二输入电压(VC2)分为两路输入，第一路所述第二输入电压(VC2)经所述第二反相器(I2)后构成所述第一与非门(N1)的第二输入信号，该第一与非门(N1)的输出在直接构成所述第三数字电压控制信号(VCO3)的同时，又经所述第三反相器(I3)输出所述第四数字电压控制信号(VCO4)，所述第二输入电压(VC2)同时又作为所述第二与非门(N2)的第二输入信号输入到该第二与非门(N2)，所述第二与非门(N2)的输出在直接构成所述第五数字电压控制信号(VCO5)的同时，又经所述第四反相器(I4)得到所述第六数字电压控制信号(VCO6)。