專利名稱：全差分壓控振蕩器電路的制作方法
技術領域：
全差分壓控振蕩器電路
(一) 技術領域
本實用新型涉及一種振蕩器電路，尤其是一種全差分壓控振蕩器電路。
(二) 背景技術
現有的CMOS差分振蕩電路，大多數都只能在很小的頻率調節范圍內進行 調節。偶爾出現的寬調節范圍的電路結構，其既不能在低電壓下很好的工作， 又使得輸出的波形振幅不夠穩定，增大了振蕩電路相位噪聲，使整個電路系 統的抗噪聲能力下降。這樣的振蕩電路已經越來越不能滿足低壓、低噪聲和 寬頻率調節范圍的需要。
(三) 實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種全差分壓控振蕩器電路，它是一種結構 簡單、可靠性高、頻率調節范圍寬、能在極低電源電壓下正常動作的CMOS壓 控振蕩電路。
本實用新型的技術方案 一種全差分壓控振蕩器電路，其特征在于它由 至少三級相互級聯的完全相同的全差分單元電路組成。
上述所說的全差分單元電路分為由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的 電流源全差分單元電路或由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單元電路。
上述所說的由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源全差分單元電 路包括由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源、由晶體管PM0S3和晶 體管PM0S4組成的差分輸入對、由晶體管麗0S1和晶體管麗0S2組成的正反 饋有源負載及由晶體管麗0S3、晶體管羅0S4、晶體管麗0S5和晶體管麗0S6 組成的對輸出信號振幅進行限幅控制的電壓鉗位電路；其中，晶體管PM0S1 的源極連接電源，柵極連接偏置電壓l，漏極連接晶體管PM0S2的源極；所說 的晶體管PM0S2的柵極連接偏置電壓2，漏極分別連接晶體管PM0S3的源極和 晶體管PM0S4的源極；所說的晶體管PM0S3的柵極分別連接晶體管NM0S5的 柵極以及正相輸入端子，晶體管PM0S3的漏極分別連接反相輸出端子、晶體 管麗0S2的柵極、晶體管腿0S1的漏極、晶體管麗0S3的漏極以及晶體管NM0S5 的漏極；所說的晶體管PM0S4的柵極分別連接晶體管麗0S6的柵極以及反相 輸入端子，晶體管PM0S4的漏極與正相輸出端子、晶體管NM0S1的柵極、晶體管麗0S2的漏極、晶體管NM0S4的漏極、以及晶體管麗0S6的漏極相連； 所說的晶體管NM0S1的源極和晶體管NM0S2的源極直接接地；所說的晶體管 麗0S3的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管麗0S4的柵極連接其自身的漏 極；所說的晶體管腿0S3的源極、晶體管麗0S4的源極、晶體管NM0S5的源 極和晶體管腿0S6的源極直接接地。
上述所說的由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單元電路包括由晶體管 PM0S1組成的電流源、由晶體管PM0S3和晶體管PM0S4組成的差分輸入對、由 晶體管NM0S1和晶體管麗0S2組成的正反饋有源負載及由晶體管麗0S3、晶體 管麗0S4、晶體管麗0S5和晶體管麗0S6組成的對輸出信號振幅進行限幅控制 的電壓鉗位電路；其中，晶體管PM0S1的源極連接電源，柵極連接偏置電壓, 漏極分別連接晶體管PM0S3的源極和晶體管PM0S4的源極；所說的晶體管 PM0S3的柵極分別連接晶體管麗0S5的柵極以及正相輸入端子，晶體管PM0S3 的漏極分別連接反相輸出端子、晶體管NM0S2的柵極、晶體管NM0S1的漏極、 晶體管NM0S3的漏極以及晶體管醒0S5的漏極；所說的晶體管PM0S4的柵極 分別連接晶體管麗0S6的柵極以及反相輸入端子，晶體管PM0S4的漏極與正 相輸出端子、晶體管麗0S1的柵極、晶體管應0S2的漏極、晶體管NM0S4的 漏極、以及晶體管麗0S6的漏極相連；所說的晶體管麗0S1的源極和晶體管 NM0S2的源極直接接地；所說的晶體管NM0S3的柵極連接其自身的漏極；所說 的晶體管醒0S4的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管麗0S3的源極、晶 體管麗0S4的源極、晶體管NM0S5的源極和晶體管雨0S6的源極直接接地。 上述所說全差分壓控振蕩器電路應用在各種電路系統中。 本實用新型的優越性在于1、本實用新型提出了一種結構簡單、可靠性 高、頻率調節范圍寬、能在極低電源電壓下正常動作的CMOS壓控振蕩電路； 2、本實用新型的電路可以根據不同的功耗、速度和抗干擾能力的要求靈活的 選用3級以及3級以上的完全相同的全差分單元的級聯方式；3、晶體管NM0S1 和晶體管麗0S2組成的正反饋有源負載，它們的源極直接接地，用于提高全 差分單元的單級增益，保證振蕩電路在任何條件下都能夠正常起振；4、由晶 體管歷0S3、晶體管隨0S4、晶體管蘭0S5和晶體管麗0S6組成的電壓鉗位電 路，有穩定振蕩器輸出信號振幅的作用，使得在整個頻率調節范圍內，該壓 控振蕩器的輸出信號的振幅變化與工藝變化和溫度變化成比例關系；5、當控 制電壓通過一定的V—I轉換電路控制差分單元的尾電流源中的電流產生變化時，該振蕩電路就可以隨著尾電流的大小產生高低不同頻率的輸出波形，只 要尾電流源中的電流不變，則振蕩電路的輸出波形的頻率不變。
(四)
圖1為本實用新型所涉一種全差分壓控振蕩器電路的結構框圖。
圖2為本實用新型所涉一種全差分壓控振蕩器電路中的全差分單元電路
的結構圖(其中，圖2—a為高精度電流鏡像的全差分單元電路的結構圖；圖
2—b為一般精度電流鏡像的全差分單元電路的結構圖)。
圖3為本實用新型所涉一種全差分壓控振蕩器電路的輸出波形示意圖。 其中，Vdd為電路的電源電壓，Diff為全差分單元電路，CM0S為互補型
金屬氧化物晶體管，PM0S為P型溝道金屬氧化物晶體管，NMOS為N型溝道金
屬氧化物晶體管。
具體實施方式
實施例1: 一種全差分壓控振蕩器電路(見圖1)，其特征在于它由四級 相互級聯的完全相同的全差分單元電路組成。
上述所說的全差分單元電路為由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電 流源全差分單元電路(見圖2—a)。
上述所說的由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源全差分單元電 路(見圖2—a)包括由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源、由晶體 管PM0S3和晶體管PM0S4組成的差分輸入對、由晶體管麗0S1和晶體管麗0S2 組成的正反饋有源負載及由晶體管麗0S3、晶體管麗0S4、晶體管麗0S5和晶 體管麗0S6組成的對輸出信號振幅進行限幅控制的電壓鉗位電路；其中，晶 體管PM0S1的源極連接電源，柵極連接偏置電壓1，漏極連接晶體管PM0S2的 源極;所說的晶體管PM0S2的柵極連接偏置電壓2，漏極分別連接晶體管PM0S3 的源極和晶體管PM0S4的源極；所說的晶體管PM0S3的柵極分別連接晶體管 NM0S5的柵極以及正相輸入端子，晶體管PM0S3的漏極分別連接反相輸出端子、 晶體管麗0S2的柵極、晶體管雨0S1的漏極、晶體管麗0S3的漏極以及晶體 管麗0S5的漏極；所說的晶體管PM0S4的柵極分別連接晶體管麗0S6的柵極 以及反相輸入端子，晶體管PM0S4的漏極與正相輸出端子、晶體管NM0S1的 柵極、晶體管麗0S2的漏極、晶體管NM0S4的漏極、以及晶體管麗0S6的漏 極相連；所說的晶體管NM0S1的源極和晶體管應0S2的源極直接接地；所說 的晶體管麗0S3的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管應0S4的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管麗0S3的源極、晶體管麗0S4的源極、晶體管 麗0S5的源極和晶體管麗0S6的源極直接接地。
上述所說全差分壓控振蕩器電路應用在各種電路系統中。 實施例2: —種全差分壓控振蕩器電路(見圖1)，其特征在于它由四級 相互級聯的完全相同的全差分單元電路組成。
上述所說的全差分單元電路為由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單元 電路(見圖2—b)。
上述所說的由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單元電路(見圖2—b) 包括由晶體管PM0S1組成的電流源、由晶體管PM0S3和晶體管PM0S4組成的 差分輸入對、由晶體管麗0S1和晶體管NM0S2組成的正反饋有源負載及由晶 體管麗0S3、晶體管麗0S4、晶體管NM0S5和晶體管麗0S6組成的對輸出信號 振幅進行限幅控制的電壓鉗位電路；其中，晶體管PM0S1的源極連接電源， 柵極連接偏置電壓，漏極分別連接晶體管PM0S3的源極和晶體管PM0S4的源 極；所說的晶體管PM0S3的柵極分別連接晶體管NM0S5的柵極以及正相輸入 端子，晶體管PM0S3的漏極分別連接反相輸出端子、晶體管麗0S2的柵極、 晶體管麗0S1的漏極、晶體管麗0S3的漏極以及晶體管羅0S5的漏極；所說 的晶體管PM0S4的柵極分別連接晶體管麗0S6的柵極以及反相輸入端子，晶 體管PM0S4的漏極與正相輸出端子、晶體管腿0S1的柵極、晶體管麗0S2的 漏極、晶體管蘭0S4的漏極、以及晶體管醒0S6的漏極相連；所說的晶體管 NM0S1的源極和晶體管NM0S2的源極直接接地；所說的晶體管麗0S3的柵極連 接其自身的漏極；所說的晶體管雨0S4的柵極連接其自身的漏極；所說的晶 體管NM0S3的源極、晶體管醒0S4的源極、晶體管NM0S5的源極和晶體管NM0S6 的源極直接接地。
上述所說全差分壓控振蕩器電路應用在各種電路系統中。
圖3所示為該結構振蕩電路的正、反兩相輸出波形，它們的振幅會隨著
輸出頻率的不同產生微弱的變化。
權利要求1、一種全差分壓控振蕩器電路，其特征在于它由至少三級相互級聯的完全相同的全差分單元電路組成。
2、 根據權利要求1所說的一種全差分壓控振蕩器電路，其特征 在于所說的全差分單元電路分為由晶體管PM0S1和晶體管PMOS2組成 的電流源全差分單元電路或由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單 元電路。
3、 根據權利要求2所說的一種全差分壓控振蕩器電路，其特征 在于所說的由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源全差分單元 電路包括由晶體管PM0S1和晶體管PM0S2組成的電流源、由晶體管 PM0S3和晶體管PM0S4組成的差分輸入對、由晶體管醒0S1和晶體管 NM0S2組成的正反饋有源負載及由晶體管NM0S3、晶體管麗0S4、晶 體管麗0S5和晶體管麗0S6組成的對輸出信號振幅進行限幅控制的電 壓鉗位電路；其中，晶體管PM0S1的源極連接電源，柵極連接偏置電 壓1，漏極連接晶體管PMOS2的源極；所說的晶體管PM0S2的柵極連 接偏置電壓2，漏極分別連接晶體管PM0S3的源極和晶體管PM0S4的 源極；所說的晶體管PM0S3的柵極分別連接晶體管麗0S5的柵極以及 正相輸入端子，晶體管PM0S3的漏極分別連接反相輸出端子、晶體管 麗0S2的柵極、晶體管麗0S1的漏極、晶體管麗0S3的漏極以及晶體 管麗0S5的漏極；所說的晶體管PM0S4的柵極分別連接晶體管麗0S6 的柵極以及反相輸入端子，晶體管PM0S4的漏極與正相輸出端子、晶 體管NM0S1的柵極、晶體管麗0S2的漏極、晶體管麗0S4的漏極、以 及晶體管麗0S6的漏極相連；所說的晶體管NM0S1的源極和晶體管 麗0S2的源極直接接地；所說的晶體管麗0S3的柵極連接其自身的漏 極；所說的晶體管麗0S4的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管 NM0S3的源極、晶體管醒0S4的源極、晶體管麗0S5的源極和晶體 管NM0S6的源極直接接地。
4、 根據權利要求2所說的一種全差分壓控振蕩器電路，其特征 在于所說的由晶體管PM0S1組成的電流源全差分單元電路包括由晶 體管PM0S1組成的電流源、由晶體管PM0S3和晶體管PM0S4組成的差分輸入對、由晶體管麗0S1和晶體管醒0S2組成的正反饋有源負載及 由晶體管麗0S3、晶體管NM0S4、晶體管麗0S5和晶體管麗0S6組成 的對輸出信號振幅進行限幅控制的電壓鉗位電路;其中，晶體管PM0S1 的源極連接電源，柵極連接偏置電壓，漏極分別連接晶體管PMOS3的 源極和晶體管PM0S4的源極；所說的晶體管PM0S3的柵極分別連接晶 體管麗0S5的柵極以及正相輸入端子，晶體管PM0S3的漏極分別連接 反相輸出端子、晶體管M0S2的柵極、晶體管麗0S1的漏極、晶體管 麗0S3的漏極以及晶體管麗0S5的漏極；所說的晶體管PM0S4的柵極 分別連接晶體管NMOS6的柵極以及反相輸入端子，晶體管PM0S4的漏 極與正相輸出端子、晶體管麗0S1的柵極、晶體管NM0S2的漏極、晶 體管麗0S4的漏極、以及晶體管NM0S6的漏極相連；所說的晶體管 麗0S1的源極和晶體管麗0S2的源極直接接地；所說的晶體管麗0S3 的柵極連接其自身的漏極；所說的晶體管麗0S4的柵極連接其自身的 漏極；所說的晶體管麗0S3的源極、晶體管麗0S4的源極、晶體管 麗0S5的源極和晶體管NM0S6的源極直接接地。
專利摘要一種全差分壓控振蕩器電路，它由至少三級相互級聯的完全相同的全差分單元電路組成。優越性1.一種結構簡單、可靠性高、頻率調節范圍寬、能在極低電源電壓下正常動作的CMOS壓控振蕩電路；2.本實用新型的電路可以選用3級以及3級以上的完全相同的全差分單元的級聯方式；3.正反饋有源負載，它們的源極直接接地，用于提高全差分單元的單級增益，保證振蕩電路在任何條件下都能夠正常起振；4.電壓鉗位電路，有穩定振蕩器輸出信號振幅的作用；5.當控制電壓通過一定的V-I轉換電路控制差分單元的尾電流源中的電流產生變化時，該振蕩電路就可以隨著尾電流的大小產生高低不同頻率的輸出波形，只要尾電流源中的電流不變，則振蕩電路的輸出波形的頻率不變。
文檔編號G05F3/24GK201323551SQ20082014514
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者呂英杰, 張小興, 戴宇杰, 鄒玉峰 申請人:天津南大強芯半導體芯片設計有限公司