本發(fā)明主要涉及到抗輻照技術(shù)領(lǐng)域，特指一種抗輻照可編程低噪聲壓控振蕩器。

背景技術(shù)：

隨著集成電路設(shè)計(jì)規(guī)模的持續(xù)增大，工藝尺寸的不斷減小，電路工作頻率的不斷提高，需要更加穩(wěn)定輸入時(shí)鐘。鎖相環(huán)擔(dān)負(fù)著產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)鐘的關(guān)鍵電路，而鎖相環(huán)的核心電路便是振蕩器，振蕩器的工作性能決定輸出時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)性能。所以，提供一款具有抗輻照特性、輸出頻率可調(diào)控和高噪聲抑制性能的壓控振蕩器是設(shè)計(jì)高性能電路的關(guān)鍵，尤其是可編程電路增益對(duì)實(shí)現(xiàn)多功能電路是十分有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好的抗輻照可編程低噪聲壓控振蕩器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種抗輻照可編程低噪聲壓控振蕩器，包括抗輻照偏置電路、數(shù)控電流舵組及電流控制振蕩器，所述抗輻照偏置電路的一個(gè)輸入端與鎖相環(huán)中低通濾波器相連，從鎖相環(huán)濾波器接收vc電壓，經(jīng)由所述抗輻照偏置電路后生成一對(duì)偏置電壓vc1、vc2；所述數(shù)控電流舵組包括三組電流源，其中一組僅受偏置電壓vc1、vc2控制，另外兩組除受偏置電壓控制外還由外部輸入信號(hào)in0、in1進(jìn)行調(diào)控，所述數(shù)控電流舵組控制生成的電流供給到電流控制振蕩器；所述電流控制振蕩器分為四組環(huán)形振蕩單元，每組單元產(chǎn)生一對(duì)輸出outn、outp。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述抗輻照偏置電路包含nm1、nm2、nm3、nm4、pm1、pm2、pm3和pm4，vc為偏置電壓輸入端，所述nm1與nm2構(gòu)成電流鏡，其電流值受vc輸入端電壓控制，所述nm3、pm3與nm4、pm4分別構(gòu)成兩組推挽放大器，vc控制pm1并調(diào)控其向nm1輸入的電流，同時(shí)此電流經(jīng)過由nm3和pm3構(gòu)成的推挽放大器的輸入與輸出。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述pm2為一個(gè)二極管連接的mos管，并從柵極引出輸出vc1，vc1經(jīng)過由nm4和pm4構(gòu)成的推挽放大器的輸入與輸出，其中vc1等于vc。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述數(shù)控電流舵組包含三個(gè)電流舵組，其中一個(gè)包含兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入為偏置電壓vc1和vc2，輸出為out0；另外兩個(gè)電路單元結(jié)構(gòu)相同，包含三個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入為偏置電壓vc1和vc2，開關(guān)控制信號(hào)分別為in0或in1，輸出端為電流信號(hào)分別為out1或out2。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述數(shù)控電流舵組中一個(gè)電流舵組僅受偏置電壓控制，由pm31和pm32組成，另外兩組分別受in0和in1控制，in0控制的這一組包含pm21、pm22和pm23這三個(gè)pmos管，in1控制的這一組包含pm11、pm12和pm13這三個(gè)pmos管，這三組電流舵中pm31、pm21、pm11受vc1控制，pm32、pm22、pm12受vc2控制，in0控制pm13，in1控制pm23；其中，vc1和vc2為第一pmos管和第二pmos管提供偏置電壓以產(chǎn)生電流，開關(guān)控制信號(hào)控制開關(guān)管第三pmos管以實(shí)現(xiàn)多路電流；第一pmos管的源極連接電源電壓，漏極連接第二pmos管的源極，第二pmos管的漏極連接第三pmos管的源極，第三pmos管的漏極輸出電流。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述電流控制振蕩器由四個(gè)單元組成，每個(gè)單元的結(jié)構(gòu)完全相同，其包含兩個(gè)反相器、兩個(gè)傳輸門，其中反相器由兩個(gè)pmos管和兩個(gè)nmos管疊加組成，反相器與反相器之間經(jīng)由常開傳輸門首尾串行連接成環(huán)路，同時(shí)一個(gè)反相器的輸入端口為inp，輸出端口為outn，另一個(gè)反相器輸入為inn，輸出為outp，由單元1經(jīng)單元2、單元3到單元4，單元之間直接由前一級(jí)outn到下一級(jí)inn，前一級(jí)的outp到下一級(jí)的inp，而由單元4到單元1則是由前一級(jí)outn到下一級(jí)inp，前一級(jí)的outp到下一級(jí)的inn，這樣整個(gè)振蕩環(huán)路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的抗輻照可編程低噪聲壓控振蕩器，簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好；首先，由于本發(fā)明的偏置電路是基于負(fù)反饋構(gòu)成的，可有效抑制由于輻照引起的電壓跳變，從而提供穩(wěn)定的偏置電壓；其次，由于本發(fā)明的振蕩回路中的振蕩單元由兩個(gè)pmos管和兩個(gè)nmos管疊加組成的反相器構(gòu)成，可有效抑制來自電源地的噪聲，提高振蕩器的噪聲性能；第三，由于可編程調(diào)節(jié)的輸入電流，使得振蕩回路獲得不同的增益，以實(shí)現(xiàn)在相同的調(diào)節(jié)電壓的范圍內(nèi)有更寬的調(diào)節(jié)頻率范圍；可為高性能電路提供更寬頻率范圍和更好的抖動(dòng)性的時(shí)鐘信號(hào)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中一個(gè)電流舵組的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中一個(gè)振蕩單元的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖5是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中一個(gè)振蕩單元的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種抗輻照可編程低噪聲壓控振蕩器，整個(gè)壓控振蕩器具有三個(gè)個(gè)輸入端口和八個(gè)輸出端口，一個(gè)輸入端口是偏置電壓vc，另外兩個(gè)輸入端口為電流數(shù)控端口in0、in1；輸出端口是八相位輸出時(shí)鐘信號(hào)outn1、outp1、outn2、outp2、outn3、outp3、outn4、outp4。本發(fā)明包括一組單輸入雙輸出基于負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)抗輻照功能的抗輻照偏置電路、數(shù)控電流舵組及電流控制振蕩器，其中抗輻照偏置電路的一個(gè)輸入端與鎖相環(huán)中低通濾波器相連，從鎖相環(huán)濾波器接收vc電壓，經(jīng)由抗輻照偏置電路后生成一對(duì)偏置電壓vc1、vc2；而數(shù)控電流舵組包括三組電流源，其中一組則僅受偏置電壓vc1、vc2控制，另外兩組除受偏置電壓控制外還由外部輸入信號(hào)in0、in1進(jìn)行調(diào)控，數(shù)控電流舵組控制生成的電流供給到電流控制振蕩器；該電流控制振蕩器分為四組環(huán)形振蕩單元，每組單元產(chǎn)生一對(duì)輸出outn、outp，最后將得到四組輸出：outn1、outp1、outn2、outp2、outn3、outp3、outn4、outp4。

參見圖2，在具體應(yīng)用實(shí)例中，抗輻照偏置電路包含nm1、nm2、nm3、nm4、pm1、pm2、pm3和pm4，vc為偏置電壓輸入端，nm1與nm2構(gòu)成電流鏡，其電流值受vc輸入端電壓控制，nm3、pm3與nm4、pm4分別構(gòu)成兩組推挽放大器，vc為偏置電壓輸入端，控制pm1并調(diào)控其向nm1輸入的電流，同時(shí)此電流經(jīng)過由nm3和pm3構(gòu)成的推挽放大器的輸入與輸出，pm2為一個(gè)二極管連接的mos管，起到小信號(hào)電阻的作用，并從柵極引出輸出vc1，vc1經(jīng)過由nm4和pm4構(gòu)成的推挽放大器的輸入與輸出，另外vc1等于vc。由于本發(fā)明采用了基于負(fù)反饋的偏置電路；在產(chǎn)生電流處和偏置電壓輸出處引入由推挽放大器構(gòu)成的負(fù)反饋，可有效抑制由于輻照而引起的偏置電壓跳變，從而為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的偏置電壓輸出。

數(shù)控電流舵組包含三個(gè)電路單元，其中一個(gè)包含兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入為偏置電壓vc1和vc2，輸出為out0；另外兩個(gè)電路單元結(jié)構(gòu)相同，包含三個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入為偏置電壓vc1和vc2，開關(guān)控制信號(hào)分別為in0或in1，輸出端為電流信號(hào)分別為out1或out2。當(dāng)控制信號(hào)為0時(shí)，開通所控制的電流舵組；當(dāng)控制信號(hào)為1時(shí)，關(guān)閉所控制的電流舵組。所以可以根據(jù)in0、in1的不同輸入值得到4組不同的輸出電流值，最終通過電流控制振蕩器在相同的調(diào)節(jié)電壓的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更寬的頻率范圍的可調(diào)節(jié)特性。由此通過in0和in1輸入端可以對(duì)振蕩器的結(jié)果進(jìn)行編程控制。也就是說，參見圖3，為具體應(yīng)用實(shí)例中，數(shù)控電流舵組中一個(gè)電流舵組的電路結(jié)構(gòu)。數(shù)控電流舵組有三組電流舵，分三路為振蕩器提供電流，其中一組僅受偏置電壓控制，由pm31和pm32組成，另外兩組分別受in0和in1控制，in0控制的這一組包含pm21、pm22和pm23這三個(gè)pmos管，in1控制的這一組包含pm11、pm12和pm13這三個(gè)pmos管，這三組電流舵中pm31、pm21、pm11受vc1控制，pm32、pm22、pm12受vc2控制，in0控制pm13，in1控制pm23。其中，vc1和vc2為第一pmos管和第二pmos管提供偏置電壓以產(chǎn)生電流，開關(guān)控制信號(hào)控制開關(guān)管第三pmos管以實(shí)現(xiàn)多路電流。第一pmos管的源極連接電源電壓，漏極連接第二pmos管的源極，第二pmos管的漏極連接第三pmos管的源極，第三pmos管的漏極輸出電流。

每個(gè)電流控制振蕩器具有三個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，三個(gè)輸入端分別是電流輸入端口vddcsc，兩個(gè)反相時(shí)鐘輸入端口inn和inp,兩個(gè)反相時(shí)鐘輸出端口outn和outp。第四pmos管的源極連接電源電壓，漏極連接第五pmos管的源極，第五pmos管的漏極連接第三nmos管的漏極和第一傳輸門的輸出端口和第二傳輸門的輸入端口，第三nmos管的源極連接第四nmos管的漏極。根據(jù)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，第六、七pmos管，第五、六nmos管的連接方式與前面的第四、五pmos管，第三、四nmos管的連接方式相同。也就是說，參見圖4，為具體應(yīng)用實(shí)例中，電流控制振蕩器由四個(gè)單元組成，每個(gè)單元的結(jié)構(gòu)完全相同。其包含兩個(gè)反相器、兩個(gè)傳輸門，其中反相器由兩個(gè)pmos管和兩個(gè)nmos管疊加組成，反相器與反相器之間經(jīng)由常開傳輸門首尾串行連接成環(huán)路，同時(shí)一個(gè)反相器的輸入端口為inp，輸出端口為outn，另一個(gè)反相器輸入為inn，輸出為outp，由單元1經(jīng)單元2、單元3到單元4，單元之間直接由前一級(jí)outn到下一級(jí)inn，前一級(jí)的outp到下一級(jí)的inp，而由單元4到單元1則是由前一級(jí)outn到下一級(jí)inp，前一級(jí)的outp到下一級(jí)的inn，這樣形成整個(gè)振蕩環(huán)路。由于本發(fā)明的電流控制振蕩器中的每個(gè)振蕩單元都是由兩個(gè)pmos管和兩個(gè)nmos管疊加組成，采用了這種結(jié)構(gòu)的振蕩單元具有這些特性：一個(gè)是可提高輸出阻抗，進(jìn)一步得到更為穩(wěn)定的電流源；另外，由于該結(jié)構(gòu)的屏蔽特性，有效抑制來自電源地的噪聲，提高振蕩器的噪聲性能。

參見圖5，為具體應(yīng)用實(shí)例中的電流調(diào)制電路，由多個(gè)相同電路單元組成每個(gè)電路單元包含三個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入為偏置電壓vc1和vc2，開關(guān)控制信號(hào)in1，輸出端為電流信號(hào)out1；vc1和vc2為第一pmos管和第二pmos管提供偏置電壓以產(chǎn)生電流，開關(guān)控制信號(hào)in1控制開關(guān)管第三pmos管以實(shí)現(xiàn)多路電流。第一pmos管的源極連接電源電壓，漏極連接第二pmos管的源極，第二pmos管的漏極連接第三pmos管的源極，第三pmos管的漏極輸出電流。

本發(fā)明具有抗輻照特性的可編程低噪聲壓控振蕩器的工作過程如下：

首先是抗輻照偏置電路提供穩(wěn)定的偏置電壓過程。vc通過控制pm1調(diào)整流向nm1的電流，此電流還經(jīng)過一組推挽放大器構(gòu)成負(fù)反饋，在此作用下可保證電流平穩(wěn)，pm2構(gòu)成的二極管做負(fù)載，起到小信號(hào)電阻的作用，從而引出偏置電壓vc2，此電壓經(jīng)過一組推挽放大器負(fù)反饋的作用，可以抑制由于輻照引起的電壓跳變，使vc2更加穩(wěn)定，同時(shí)vc1等于vc，從而為電流舵組提供兩組穩(wěn)定電壓。

其次是電流舵組輸出電流的編程控制過程。in0和in1可按需求調(diào)節(jié)成高電平或低電平，電流舵組為振蕩回路提供的輸入電流也相應(yīng)變化。電流舵組在偏置電壓vc1、vc2以及開關(guān)控制信號(hào)in0、in1的共同作用下得到一組可調(diào)控的電流，不同的輸入電流可以使得振蕩器獲得不同的增益。

最后是在控制電壓作用下，振蕩器開始進(jìn)入振蕩工作狀態(tài)，輸出八相位時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)控制電壓vc有效時(shí)，會(huì)通過電流舵組產(chǎn)生電流并輸入到振蕩回路中，在輸入電流的作用下，電路進(jìn)入振蕩狀態(tài)。堆疊的反相器組成的振蕩單元可獲得比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更好的抖動(dòng)性能。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。