專利名稱：數(shù)字電流控制振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關數(shù)字電流控制振蕩器，更具體的說，就是有關通過控制電流，使振蕩器的頻率瞬間發(fā)生變化的電路。
背景技術：
在振蕩器中，在制造特征頻率的頻率源時，系統(tǒng)只使用一個頻率的情況幾乎不存在。在規(guī)定的范圍內，很多情況下都是對許多頻率進行挑選使用，在這種情況下，需要有各種生成相應頻率的振蕩器。
振蕩器中決定(或選擇)頻率的部分是共振部分。因此，使這部分可變轉換成共振頻率。上述共振頻率的變更方法是利用相關二極管來實現(xiàn)的。該二極管是按照外加的電壓，使數(shù)值發(fā)生變化，所以共振頻率也發(fā)生變更，這樣就可以生成多樣的頻率源。
利用上述原理制作的是電壓控制振蕩器，即所謂的VCO。
實際上，雖然電壓控制振蕩器受電壓影響可以發(fā)生變化，但是存在著易受溫度變化和電壓不穩(wěn)定等外界影響的問題。即，所需要振蕩頻率不固定、混亂。如果持續(xù)性的來源不穩(wěn)定，系統(tǒng)就無法正常工作。
因此，電壓控制振蕩器為提高頻率的穩(wěn)定性，使用了相位固定電路。
圖1為現(xiàn)有電壓控制振蕩器的組件圖。
上述實施例中的電壓控制振蕩器包括電壓-電流變換器201和頻率發(fā)生器203。
在CMOS工序中使用最多的頻率發(fā)生器是利用變換器鏈條的零頻率發(fā)生器。在現(xiàn)有的電路中與以下圖例相同，它采取的方法是，為調整零頻率發(fā)生器的輸出頻率，構成了使用電流變換電壓的電路，調整這一電路的輸入電壓，再次調整頻率發(fā)生器輸入電流的方法。
但是，根據(jù)CMOS工序變化或供應電壓，頻率發(fā)生器對相同控制電壓可以顯示出2倍以上的不同頻率特性。因此，電壓控制方式存在不可能對頻率發(fā)生器的輸出頻率進行精密微調的問題。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的是在頻率發(fā)生器的工作中提供一種使輸出頻率快速變調的電路。
本發(fā)明的其他目的是提供一種不同于現(xiàn)有技術的電路，該電路的輸出頻率的變化量對CMOS工序變化不受影響，100％接收確定數(shù)字方式輸入，使輸出頻率變化。
本發(fā)明的另一目的是利用零頻率發(fā)生器的輸出頻率和供應電流具有比例關系的特性，提供一種與現(xiàn)有電路不同，用頻率發(fā)生器直接提供電流的電路。
本發(fā)明是有關數(shù)字電流控制頻率發(fā)生器的發(fā)明。它包括三部分，一是輸入電壓后，輸出相應電流的電壓-電流變換器201；二是輸入接收數(shù)字控制信號后，按照這一信號生成控制電流的控制電流發(fā)生器202；三是接收輸入的上述電壓-電流變換器的輸出電流和上述控制電流的合成電流，再輸出頻率的頻率輸出機203。
在本明中，上述電壓-電流變換器201包括三部分，一是將上述控制電壓變?yōu)檩斎腚妷?，和?標準電位(VDD)連接的第1電流反光鏡部分301；二是將上述第1電流反光鏡部分的輸出電流變?yōu)檩斎腚娏鳎偷?標準電位(VSS)連接的第2電流反光鏡部分302；三是將上述第2電流反光鏡部分302的輸出電流變?yōu)檩斎腚娏鳎偷?標準電位(VDD)連接，向上述控制電流發(fā)生器供應第2電壓，向上述頻率發(fā)生器供應電流的第3電流反光鏡部分303。
本發(fā)明中第1電流反光鏡部分301包括三部分，一是在輸入/輸出端輸入第1控制電壓，第2標準電位(VSS)在頻率源和連接另一側的第1ENMOS晶體管(NM1)；二是在頻率源和第1標準電位(VDD)連接，在輸入/輸出端上和輸出端及上述第1ENMOS晶體管(NM1)的輸出端相連的第1PMOS晶體管(PM1)；三是在輸入/輸出端上和上述第1PMOS晶體管的輸出端相連接，在頻率源連接第1標準電位(VDD)，在輸出端上輸入電流的第2PMOS晶體管。
本發(fā)明中的第2電流反光鏡部分302包括兩部分，一是第2標準電位(VSS)連接在頻率源，輸出端連接在輸入/輸出端上，在輸出端輸入電流的第2ENMOS晶體管(NM2)；二是第2標準電位(VSS)連接在頻率源，上述第2ENMOS晶體管(NM2)的輸入/輸出端連接在輸入/輸出端上，在輸入/輸出端輸入電流的第3ENMOS晶體管(NM3)。
本發(fā)明中，上述第3電流反光鏡部分303包括4個部分，一是在頻率源連接第1標準電位(VDD)，輸入/輸出端上連接輸出端的第3PMOS晶體管(PM3)；二是頻率源連接的是第1標準電位(VDD)，輸入/輸出端上連接輸出端的第3PMOS晶體管(PM3)的輸入/輸出端的第4PMOS晶體管(PM4)；三是頻率源連接的是上述第3PMOS晶體管(PM3)的輸出端，輸出端連接在輸入/輸出端上，電流輸入輸出端的第5PMOS晶體管(PM5)；四是在頻率源連接的是上述第4PMOS晶體管(PM4)的輸出端，上述第5PMOS晶體管(PM5)的輸入/輸出端連接在輸出端上，輸出端上輸出電流的第6PMOS晶體管(PM6)。
本發(fā)明中，上述控制電流發(fā)生器202包括差動增幅部分401。上述差動增幅器包括三部分，一是從上述電壓-電流變換器上輸出的第2控制電壓輸入到輸入/輸出端上，頻率源連接第1標準電位(VDD)的第7PMOS晶體管(PM4)；二是頻率源和上述第7PMOS晶體管(PM4)的輸出端連接，輸入/輸出端和數(shù)字控制信號連接，輸入/輸出端是和輸出端子連接第8PMOS晶體管(PM5)；三是頻率源和上述第7PMOS晶體管(PM4)和輸出端連接輸入/輸出端和按照變換器的數(shù)字控制信號連接，和輸出端上第2標準電位連接的第9PMOS晶體管(PM6)。
本發(fā)明中還包括在上述第9PMOS晶體管(PM6)的輸出端和上述第2標準電位(VSS)之間的電阻和電容(C1)的并列連接的旁路部分。
本發(fā)明中至少包括一個以上的上述差動增幅器部分301。
本發(fā)明中被輸入到上述控制電流發(fā)生器的第2控制電壓，利用了在上述電壓-電流變換器內的第4PMOS晶體管(PM4)的輸入/輸出端中形成的電壓。
本發(fā)明如上所述，數(shù)字控制信號簡化了變換輸出頻率的變調電路，可以使CMOS工序變化不受影響。
特別是，如果在減少電波障礙的擴散光譜相位固定電路上使用，可以在很小的面積上按需要變化輸出頻率。

圖1為現(xiàn)有電壓控制振蕩器的組件圖。
圖2為本發(fā)明實施例中數(shù)字控制頻率發(fā)生器的組件圖。
圖3所示為本發(fā)明實施例中控制電流發(fā)生器連接方法的組件圖。
圖4為本發(fā)明實施例中控制電流發(fā)生器的組件圖。
具體實施方式下面將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
圖2為本發(fā)明實施例中的數(shù)字控制頻率發(fā)生器的組件圖。
在上述實施例中，數(shù)字電流控制振蕩器包括電壓-電流變換器201、控制電流發(fā)生器202和頻率發(fā)生器203。
上述實施例簡略地表示了控制電流發(fā)生器202的運轉方法。
參照圖2，使控制電流生成的控制電流發(fā)生器202在收到數(shù)字控制信號后，追加到標準電壓控制頻率發(fā)生器上。
在控制電流發(fā)生器202中生成的電流和標準電壓-電流變換器201生成的電流混合在一起提供給頻率發(fā)生器203。
零頻率發(fā)生器203具有和公式(1)相同的電流-頻率特性。
公式(1)fosc=IsupplyNCtotVDD]]>在這里，上述符號分別表示Fosc輸出頻率 Isupply供應電流N0頻率發(fā)生器的階段數(shù)Ctot第一階段的ENMOS，PMOS的輸出端電容如果按照上面特性中所反映的使供應電流發(fā)生變化，頻率發(fā)生器203的輸出頻率也按照此比例發(fā)生變化。
圖3所示為本發(fā)明實施例中控制電流發(fā)生器連接方法的組件圖。
在上述實施例中，控制電流發(fā)生器收到上述電壓-電流變換器提供的控制電壓，生成控制電流。
上述實施例是簡略地表示控制電流生成的方法。
對照圖3，上述控制電流發(fā)生器202收到上述電壓-電流變換器210提供控制電壓。
上述電壓-電流變換器包括3個電流反光鏡部分301-303。這不是限定上述電流反光鏡的數(shù)量，而是讓從業(yè)人士可易于修改和變更。
首先，如果控制電壓供應第1電流反光鏡部分，上述第1電流反光鏡部分301將其替換為電源，提供給第2反光鏡部分302，上述第2電流反光鏡部分302向第3電流反光鏡部分303供應電流，上述第3電流反光鏡部分303向上述控制電流發(fā)生器供應第2控制電壓，并向上述頻率發(fā)生器203供電。
上述第1電流反光鏡部分301包括第1、第2PMOS晶體管(PM1，PM2)和第1ENMOS晶體管(NM1)的輸入/輸出端。上述第1ENMOS晶體管(NM1)和上述情況相同，在輸入/輸出端輸入控制電壓，在頻率源連接上述第1電阻的一端，上述第1PMOS晶體管(PM1)的輸入/輸出端和輸出端以及上述第2PMOS晶體管(PM2)的輸入/輸出端連接在輸出端上。上述第1PMOS晶體管(PM1)在輸入/輸出端上，輸出端和上述第1ENMOS晶體管(NM1)的輸出品以及上述第2PMOS晶體管(PM2)的輸入/輸出端連接；第1標準電壓(VDD)連接在頻率源。上述第2PMOS晶體管(PM2)中，第1標準電壓(VDD)連接在頻率源。上述第1PMOS晶體管(PM1)的頻率源和上述第1ENMOS晶體管(NM1)的口連接在輸入/輸出端上，通過輸出端輸出電流。上述第1電阻的一端和上述第1ENMOS晶體管(NM1)的頻率源連接，另一端和第2標準電壓(VSS)連接。
上述第2電流反光鏡部分302包括第2、第3ENMOS晶體管(NM2。M3)。上述第2ENMOS晶體管(NM2)中第2標準電壓連接在頻率源上，輸出及上述第3ENMOS晶體管(NM3)連接在輸入/輸出端上。上述第1電流反光鏡301輸出的電流輸入到輸出端上。上述第3ENMOS晶體管(NM3)中，第2標準電壓(VSS)連接在頻率源上。在輸入/輸出端上和上述第2ENMOS晶體管(NM2)的輸入/輸出端連接，通過輸出端輸出電流。
第3電流反光鏡部分303包括第3至第6PMOS晶體管(PM3-PM6)。上述第3PMOS晶體管(PM3)中第1標準電位(VDD)連接在頻率源上。輸出端及上述第4PMOS晶體管(PM4)的輸入/輸出端連接在輸入/輸出端上，上述第4PMOS晶體管(PM4)的輸入/輸出端連接在輸出端上。第4PMOS晶體管(PM4)中第1標準電位關頻率源上，上述第3PMOS晶體管(PM3)的輸入/輸出端連接在輸入/輸出端上。上述第6PMOS晶體管(PM6)的頻率源連接在輸出端上。第5PMOS晶體管(PM5)和上述3PMOS晶體管(PM3)的輸出端連接，在輸入/輸出端上，輸出端及上述第6PMOS晶體管(PM6)的輸入/輸出端連接在起。
上述第2電流反光鏡部分302中輸出的電流輸入到輸出端上，上述第6PMOS晶體管(PM6)中，上述第4PMOS晶體管(PM4)的頻率源連接在頻率源上，上述第5PMOS晶體管(PM5)連接在輸入/輸出端上，輸出從輸出端向上述頻率發(fā)生器輸入的電流。
因為頻率發(fā)生器203的供應電流要根據(jù)電流反光鏡供給，所以將進入這個電流反光鏡的PMOS的輸入/輸出端電壓向控制電流發(fā)生器202輸送?？刂齐娏靼l(fā)生器202要接收16比特的數(shù)字控制信號才有顯示，根據(jù)需要可以增加或減小比特數(shù)。因為控制電流發(fā)生器的輸出線和頻率發(fā)生器的電流供應線連接在一起，所以就沒有其他的電路，這使電流合并在一起。
圖4為本發(fā)明實施例中控制電流發(fā)生器的組件圖。
在述實施例中，控制電流發(fā)生器包括差動增幅部分和數(shù)字控制信號輸入部分及輸出部分。
上述實施例是簡略表示根據(jù)數(shù)字控制信號調整輸出電流。
參照圖4，上述控制電流發(fā)生器202包括6個差動增幅部分401-406及輸出部分420。上述差動增幅部分包括第7至第9PMOS晶體管(PM7-PM9)和變換器。上述輸出部分包括輸出端子和第2標準電位和的連接的電阻還有電容(C1)的并列電路。
在上述差動增幅部分401中，第7PMOS晶體管(PM7)是上述電流-電壓變換器201供應的第2控制電壓輸入到輸入/輸出端，第1標準電位(VDD)連接在頻率源上，上述第8及第9PMOS晶體管(PM8，PM9)的頻率源連接在輸出端上。上述第7PMOS晶體管(PM7)在頻率源上與上述第7PMOS晶體管(PM7)的輸出端連接，數(shù)字控制信號輸入到頻率源上，輸出端子連接在輸出端上。上述第8PMOS晶體管(PM8)在頻率源上與上述第7PMOS晶體管(PM7)的輸出端連接，在輸入/輸出端上，上述數(shù)字控制信號根據(jù)變換器輸入逆轉信號，在輸出端上和第標準電位(VSS)連接。
上述差動增幅部分401中根據(jù)發(fā)明的目的形成了多個差動增幅部分。本發(fā)明中使用了16個差動增幅部分401-416，每個被賦予了0-15的固有號碼。在上述多個差動增幅部分中，第88PMOS晶體管(PM8)的輸出端也是連接著的。
因為圖3的Msupply和控制電流發(fā)生器的M0-M15是電流反光鏡，所以如果M0-M15的長度和Msupply相一致，Mk上的電流如公式(2)所示公式(2)IM1=IMsupplyXWkWsupply]]>數(shù)字控制信號可以決定前面的電流是否接通到頻率發(fā)生器上，如果沒有接通，它可以通過電阻決定來是否跳到VSS上。利用不同的構造，在M0-M15之間，采取電流供應快速開-關的狀態(tài)，但是在控制信號不經常變化的情況下，為使所消耗電量減少，可以用關閉電流的構造來實現(xiàn)。
例如，在數(shù)字控制信號中icon<k>＝0，當其余為1時，輸出頻率如公式(3)所示公式(3)fosc-new=fosc-oldXWsupply+WkWsupply|]]>在上面的例子中，基本頻率按所需提高輸出頻率時，如果應用這一公式，基本頻率中按所需下降的方法是可能的。當基本頻率為icon<0>-icon<15>全部為0時，盡量輸出，這時，如果將icon<k>變?yōu)?，輸出頻率將和公式(4)和公式(5)一樣變化。
公式(4)和公式(5)
公式(4)fosc-new=fosc-oldXWtotal-WkWtotal]]>公式(5)Wtotal＝Wtotal+∑Wk如果混合上述兩種方式，在基本頻率中可以提高頻率或降低頻率，還有可以按照應用目的選擇最適合的變化方式。
通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。因此，本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據(jù)權利范圍來確定其技術性范圍。
本發(fā)明不只對以上實例進行限定，在本發(fā)明的思想范圍內和其它多個領域擁有一定知識的人士可以做更多種的變形。
權利要求
1.數(shù)字電流控制振蕩器，包括輸入電壓后，輸出相應電流的電壓-電流變換器；輸入接收數(shù)字控制信號后，按照這一信號生成控制電流的控制電流發(fā)生器；接收輸入的上述電壓-電流變換器的輸出電流和上述控制電流的合成電流，再輸出頻率的頻率輸出機。
2.如權利要求項1所述的數(shù)字電流控制振蕩器數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，上述電壓-電流變換器包括將上述控制電壓變?yōu)檩斎腚妷海偷?標準電位連接的第1電流反光鏡部分；將上述第1電流反光鏡部分的輸出電流變?yōu)檩斎腚娏?，和?標準電位連接的第2電流反光鏡部分；將上述第2電流反光鏡部分的輸出電流變?yōu)檩斎腚娏?，和?標準電位連接，向上述控制電流發(fā)生器供應第2電壓，向上述頻率發(fā)生器供應電流的第3電流反光鏡部分。
3.如權利要求項2所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器第1電流反光鏡部分包括在輸入/輸出端輸入第1控制電壓，第2標準電位在頻率源和連接另一側的第1ENMOS晶體管；在頻率源和第1標準電位連接，在輸入/輸出端上和輸出端及上述第1ENMOS晶體管的輸出端相連的第1PMOS晶體管；在輸入/輸出端上和上述第1PMOS晶體管的輸出端相連接，在頻率源連接第1標準電位，在輸出端上輸入電流的第2PMOS晶體管。
4.如權利要求項2所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器第2電流反光鏡部分302包括第2標準電位連接在頻率源，輸出端連接在輸入/輸出端上，在輸出端輸入電流的第2ENMOS晶體管；第2標準電位連接在頻率源，上述第2ENMOS晶體管的輸入/輸出端連接在輸入/輸出端上，在輸入/輸出端輸入電流的第3ENMOS晶體管。
5.如權利要求項2所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器第3電流反光鏡部分303包括在頻率源連接第1標準電位，輸入/輸出端上連接輸出端的第3PMOS晶體管；在頻率源連接的是第1標準電位，輸入/輸出端上連接輸出端的第3PMOS晶體管的輸入/輸出端的第4PMOS晶體管；頻率源連接的是上述第3PMOS晶體管(PM3)的輸出端，輸出端連接在輸入/輸出端上，電流輸入輸出端的第5PMOS晶體管；在頻率源連接的是上述第4PMOS晶體管的輸出端，上述第5PMOS晶體管的輸入/輸出端連接在輸出端上，輸出端上輸出電流的第6PMOS晶體管。
6.如權利要求項1所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器上述控制電流發(fā)生器包括差動增幅部分；上述差動增幅器包括從上述電壓-電流變換器上輸出的第2控制電壓輸入到輸入/輸出端上，頻率源連接第1標準電位的第7PMOS晶體管；頻率源和上述第7PMOS晶體管的輸出端連接，輸入/輸出端和數(shù)字控制信號連接，輸入/輸出端是和輸出端子連接第8PMOS晶體管；頻率源和上述第7PMOS晶體管和輸出端連接輸入/輸出端和按照變換器的數(shù)字控制信號連接，和輸出端上第2標準電位連接的第9PMOS晶體管。
7.如權利要求項6所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器上述第9PMOS晶體管的輸出端和上述第2標準電位之間的電阻和電容的并列連接的旁路部分。
8.如權利要求項6所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器至少包括一個以上的上述差動增幅部。
9.如權利要求項1至8中任一項所述的數(shù)字電流控制振蕩器，其特征在于，數(shù)字電流控制振蕩器上述控制電流發(fā)生器的第2控制電壓，利用了在上述電壓-電流變換器內的第4PMOS晶體管的輸入/輸出端中形成的電壓。
全文摘要
本發(fā)明是有關數(shù)字電流控制頻率發(fā)生器的發(fā)明。它包括三部分，一是輸入電壓后，輸出相應電流的電壓－電流變換器(201)；二是輸入接收數(shù)字控制信號后，按照這一信號生成控制電流的控制電流發(fā)生器(202)；三是接收輸入的上述電壓－電流變換器的輸出電流和上述控制電流的合成電流，再輸出頻率的頻率輸出機(203)。
文檔編號H03B19/00GK1956318SQ20051003072
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權日2005年10月26日
發(fā)明者吳臺榮 申請人:上海樂金廣電電子有限公司