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反馈泵信号控制型延时单元

反馈信号控制型结构延时单元主要是通过改变反馈信号的强弱改变延时大小,间接地改变振荡频率。如图1是比较常见的结构。Vc能够控制M3、M4栅极电压大小,当Vc电压改变时,ca88手机版交叉耦合反馈的强弱随之改变。例如当Vc增加,M3、M4的导通电阻变小,反馈变强,并能够对差分管电压的切换进行“阻止”,延迟时间增加。相反当Vc减小时,反馈变弱并且延时减少。这种结构的调节范围相对较小。

图1:反馈信号控制型延时单元

反馈信号控制型延时单元

图2:对称性负载延时单元

对称性负载延时单元

I-V对称特性使得延时单元具有更高的电源噪声抑制能力、并且可以很好的抑制由外界干扰引起的共模噪声。另一方面对称负载结构在输出为Vdd到Vctl范围内有较高的线性关系,并且节点的寄生电容基本保持不变,因此输出频率和控制电压之间有着更好的线性关系。


通过调整Vncmt电压大小和输出电流大小,使得“Half-bufferReplica”使得半边负载单元的输出电压能够等于Vctl。当电源电压改变时,运放能够使得偏置电流保持不变,因此NMOS的输出电流取决于负载单元并且受电源电压扰动影响很小,此举对延时单元尾电流进行动态调整并增大了其对地的等效阻抗。通过使用偏置电路,ca88会员登录压控振荡器的延时单元能更好地抑制电源噪声。同时偏置电路通过Vpt代替VcTL对延时单元负载进行偏置,将VCTL与延时单元隔离,避免它受到后级寄生电容影响,从而提高锁相环的性能。另外图中实际上可以看做一个两级运放连接成一个单位增益负反馈结构,会出现多个极点,第二级的输出阻抗较大会导致稳定性问题,并且在VcTL不同时,第二级增益和相位都会发生改变,因此通过MOS电容对第一级输出补偿,使得运放稳定工作。


压控振荡器的输出是正弦波波形并且摆幅很小,而数字时钟应用中需要方波信号,同时锁相环的反馈分频器不能对正弦波进行处理,因此需要将压控振荡器输出进行整形。另一方面,振荡器需要驱动反馈分频电路和后级的频率综合电路,直接输出将引入比较多的寄生电容,环形振荡器中延时单元对寄生电容很敏感,因此需要缓冲电路将它们进行隔离。图2的缓冲器电路,环形振荡器差分输出通过两个运放进行比较,之后再通过共源级电路将差分信号转化为单端输出。两个运放的尺寸和延迟单元相同,并且尾电流的偏置电压也相同,使得它的共模输入电平能够能和延迟单元的共模输出电平匹配。后面的反相器电路尺寸设计时适当增大,以提高它的驱动能力。该电路将输出转化为方波,高电位接近Vdd,低电位接近地电压。同时实现了50%的占空比。


ca88手机版厂为压控振荡器的瞬态仿真,实线为Vctl=1.94V时频率波形,频率大小为100MHz,虚线为Vctl=1.01V时频率波形,频率大小为500MHz。Vctl为变化范围大于0.7〜2V的范围,所以实际的频率范围超过100M〜500MHz,达到指标要求。压控振荡器经过缓冲器后输出结果,可以看出,波形经过整形后,摆幅达到了GND-VDD的满摆幅的方波,并且它的占空比接近50%。


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点击次数:  更新时间:2018-04-10 09:19:26  【打印此页】  【关闭