專利名稱：相位內(nèi)插的制作方法
相位內(nèi)插5技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明通常涉及電路，并且更具體地涉及用于實現(xiàn)相位內(nèi)插的系統(tǒng)。
技術(shù)背景io0002相位內(nèi)插器是在通信以及其他類型的電路中普遍使用的模塊。例如，線性相位內(nèi)插器經(jīng)常被用于鎖相環(huán)(PLL)和延遲鎖定 環(huán)(DLL)電路中以允許采樣時鐘的相位以非常小的增量調(diào)整。各種 技術(shù)已經(jīng)得到發(fā)展以致力于實現(xiàn)線性相位內(nèi)插。 一種類型的內(nèi)插器使 用了多個級，每一級將輸出信號的相位調(diào)整為兩個或多個輸入信號的15平均相位角。0003另一種類型的相位內(nèi)插器可以將其輸出的相位調(diào)整為兩 個或更多輸入信號間的增量相位角。各種電路己經(jīng)被提出以實現(xiàn)對輸 出相位角的增量調(diào)整。在一個示例中，電路可以使用CMOS工藝來實 現(xiàn)。然而，由于MOS晶體管的電流和跨導(dǎo)之間存在平方定律關(guān)系，20電流的線性變化可能不轉(zhuǎn)化為用CMOS工藝所設(shè)計的VGA級中的增 益的線性變化。這種不均勻轉(zhuǎn)化使得用線性內(nèi)插步長來實現(xiàn)相位內(nèi)插 器變得復(fù)雜，并因此經(jīng)常需要使用如電流預(yù)失真器之類的復(fù)雜模塊來 線性化隨電流變化的跨導(dǎo)。額外的非線性可能由于跨導(dǎo)級中密勒電容 的效應(yīng)而出現(xiàn)，這會產(chǎn)生明顯的雜散電流或虛電流。該跨導(dǎo)級中的虛25電流因此在輸出端被求和，并由此導(dǎo)致了輸出信號中增加的非線性特 性。0004隨著工業(yè)發(fā)展不斷朝著更高密度的工藝、具有更小的幾 何尺寸的結(jié)和更低的供電電壓的方向發(fā)展，實現(xiàn)傳統(tǒng)的電路技術(shù)來提 供線性相位內(nèi)插變得越來越困難。30發(fā)明內(nèi)容0005本發(fā)明通常涉及實現(xiàn)相位內(nèi)插的方法。本發(fā)明的一個方 面提供了包括輸入級的相位內(nèi)插系統(tǒng)，該輸入級提供含有選定的第一 和第二相對相位角的第一和第二調(diào)制輸入信號。 一個加權(quán)系統(tǒng)被配置 為將第一調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至輸出端，并將第一調(diào)制輸入 5信號的第二部分傳導(dǎo)至一個內(nèi)部平衡節(jié)點。該加權(quán)系統(tǒng)也被配置為將 第二調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至輸出端，并將第二調(diào)制輸入信號 的第二部分導(dǎo)引至內(nèi)部平衡節(jié)點。第一和第二調(diào)制輸入信號的第一部 分在輸出端被求和以提供含有介于第一和第二相位角之間的相位角的 內(nèi)插輸出信號。0006例如，導(dǎo)引的實現(xiàn)是通過改變加權(quán)系統(tǒng)的不同加權(quán)級中的載流器件數(shù)量從而將第一和第二調(diào)制輸入信號的各自部分傳導(dǎo)至輸 出端和平衡節(jié)點。當每個加權(quán)級中的載流器件的數(shù)量可變時，加權(quán)系 統(tǒng)中承載電流的器件的總數(shù)可以保持基本不變。這可以通過采用相同 總數(shù)的載流器件和改變將電流傳送至輸出總和節(jié)點的器件的總數(shù)來實現(xiàn)。其余的器件(例如，那些沒有將電流傳送至輸出總和節(jié)點的器件) 將電流轉(zhuǎn)儲到平衡節(jié)點和電源。系統(tǒng)因此相對前面的結(jié)構(gòu)獲得改善的 線性。0007本發(fā)明的另一個方面涉及相位內(nèi)插系統(tǒng)，其包括輸入跨 導(dǎo)級，該輸入跨導(dǎo)級將第一和第二輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為含有基本固定20的DC電流和gm但含有不同的各自輸入相位角的相應(yīng)的第一和第二調(diào)制電流信號。通過導(dǎo)引第一調(diào)制電流信號的第一部分經(jīng)由第一信號通 道到達輸出端，并且通過導(dǎo)引第一調(diào)制電流的第二部分經(jīng)由第二信號 通道到達平衡節(jié)點，基于控制信號，第一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)被配置為選擇性地 加權(quán)第一調(diào)制電流信號。通過傳導(dǎo)第二調(diào)制電流信號的第一部分經(jīng)由第三信號通道到達輸出端，并且通過傳導(dǎo)第二調(diào)制電流的第二部分經(jīng)由第四信號通道到達平衡節(jié)點，基于控制信號，第二加權(quán)網(wǎng)絡(luò)被配置 為選擇性地加權(quán)第二調(diào)制電流信號。第一和第二調(diào)制電流信號的第一 部分在輸出端被求和以提供一個含有相應(yīng)相位角的內(nèi)插信號，而第一 和第二調(diào)制電流信號的第二部分在平衡節(jié)點被聚集。


0008圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一方面可實現(xiàn)的內(nèi)插器的示例。0009圖2描述了可以被輸入到根據(jù)本發(fā)明的一方面所實現(xiàn)的 內(nèi)插系統(tǒng)中的相移信號的示例。0010圖3描述了描繪根據(jù)本發(fā)明的一方面的內(nèi)插器的電路圖 5的示例。0011圖4描述了可以用于根據(jù)本發(fā)明的一方面的內(nèi)插器的共 源共柵級的示例。0012圖5為描述相位內(nèi)插信號的比較的圖。0013圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的一方面可實現(xiàn)的內(nèi)插系統(tǒng)的示具體實施方式
0014圖1描述了可根據(jù)本發(fā)明的一方面來實現(xiàn)的內(nèi)插器10的 示例。內(nèi)插器10包括接收選定的輸入信號14的輸入級12。例如，輸15入信號14可以對應(yīng)于具有已知相位角差的相位角的第一和第二相位信 號。另外，對于差分結(jié)構(gòu)，輸入信號還可以包括第一和第二相位信號 的相位互補信號(phase complement)。此處所用的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式的 短語"相位互補信號"對應(yīng)于相位信號的變化或偏離(例如，使其相 位角相對(若干)其它信號偏移180。)。內(nèi)插器10在第一和第二相20位信號之間進行內(nèi)插以提供相應(yīng)的內(nèi)插輸出信號，其相位角在輸入相 位信號的相位角之間。對于一個差分結(jié)構(gòu)，也可以為第一和第二相位 信號的相位互補信號提供內(nèi)插的輸出信號。雖然圖1和下面描述的大 部分涉及到差分結(jié)構(gòu)，但要了解本方法不局限于差分相位內(nèi)插。0015圖2描述了可以由壓控振蕩器((VCO)在圖1中未示25出)產(chǎn)生的相位矢量16的示例。相位矢量16與具有基本一致脈沖寬 度(例如，大約50%占空比)和基本恒定頻率的時鐘信號相對應(yīng)，但 以基本固定的相位角彼此相對隔開。在圖2的示例中，相位矢量分別 被標識為EPO， OP0， EP1， OPl， EMO， OM0， EM1禾OOM1。參考圖 1和圖2，相位解碼器或其他類似電路可以從可用的相位矢量16集合30中選擇輸入信號14，例如被已知相位角(例如，約45度)分開的相應(yīng) 的兩個鄰近矢量。對于差分結(jié)構(gòu)的示例，如果信號EPO被選定為其中一個輸入，則其互補輸入EMO也會被選定。假定這些矢量被選定為相 位上偏移45度，選定的輸入信號14也會包括矢量OP0和OP1或者矢 量OPl和0M1。0016圖1中，內(nèi)插器10因此可以通過在選定的輸入信號14 5之間進行內(nèi)插來改變輸入信號的相位。例如，(若干)輸出信號的相 位可以以離散數(shù)量的內(nèi)插步長從0到360度變化。內(nèi)插步長的數(shù)量可 以根據(jù)此處描述的用來實現(xiàn)加權(quán)的器件數(shù)量而變化。輸入信號14可以 由相位解碼器從可用的相位矢量16中進行選擇(圖2)。0017內(nèi)插器10的輸入級20接收選定的輸入信號14。輸入信 io號14可以對應(yīng)于含有基本恒定頻率和占空比的電壓信號，但彼此相隔 預(yù)定量的相位，如上面關(guān)于圖2所述的。輸入級20將輸入電壓信號變 換為相應(yīng)的調(diào)制電流信號22。例如，輸入級20可以實現(xiàn)為一個或更多 跨導(dǎo)級的排列，所述跨導(dǎo)級例如差分跨導(dǎo)級或單端跨導(dǎo)級，這取決于 可用的凈空間。輸入級20可以為每個調(diào)制電流信號22提供基本相等15 的幅度。0018調(diào)制電流信號22被提供給加權(quán)及求和系統(tǒng)24。加權(quán)及求 和系統(tǒng)24選擇性地加權(quán)每個調(diào)制電流信號22 (例如，第一和第二相位 矢量及其相位互補矢量)。此加權(quán)導(dǎo)致導(dǎo)引電流信號22的選定部分經(jīng) 電路通道到達在0UT1和OUT2處指示的一個或更多輸出端。例如，20通過改變將電流傳導(dǎo)到一個或更多輸出端0UT1和OUT2的加權(quán)及求 和系統(tǒng)中器件的數(shù)量，不同加權(quán)可以根據(jù)CONTROL信號針對電流信 號22被選擇性地實現(xiàn)。CONTROL信號對應(yīng)于內(nèi)插器設(shè)置，該設(shè)置相 對于選定的輸入信號14定義了內(nèi)插步長的數(shù)量。例如，CONTROL信 號可以作為多位數(shù)字控制信號比如溫度碼被提供，盡管其他類型的編25碼也可以被實現(xiàn)。0019加權(quán)及求和系統(tǒng)24還對相關(guān)的加權(quán)調(diào)制電流信號進行求 和以提供一個或更多相應(yīng)的內(nèi)插輸出信號。例如，在差分系統(tǒng)中，第 一組加權(quán)調(diào)制電流信號可以被求和以提供在OUT1處所表示的第一輸 出信號，而第二組加權(quán)調(diào)制電流信號可以被求和以提供在OUT2處所30表示的第二輸出信號。通過將聚集的調(diào)制電流信號提供給各自的負載 26，輸出信號在OUTl和OUT2處產(chǎn)生。例如，負載26可對應(yīng)于電阻性負載，其可以被實現(xiàn)為晶體管或其他電路元件的排布(例如，與二 極管并聯(lián)的電流源)。0020加權(quán)及求和系統(tǒng)24也可以根據(jù)CONTROL信號對調(diào)制電 流信號22信號進行互補加權(quán)?；パa加權(quán)被實現(xiàn)以用來保持加權(quán)及求和 5系統(tǒng)24的基本恒定和平衡的工作狀態(tài)。例如，基本恒定和平衡的工作 狀態(tài)對應(yīng)于與加權(quán)及求和系統(tǒng)24相關(guān)的基本恒定的交流(AC)阻抗。 繼續(xù)差分系統(tǒng)的示例，例如，第三組加權(quán)調(diào)制電流信號可以被聚集以 提供在28處所指示的第一平衡信號，并且第二組加權(quán)調(diào)制電流信號可 以被聚集以提供在30處所指示的第二平衡信號。通過將聚集的調(diào)制電 io流信號提供給各自的負載(例如，平衡負載)32，在28和30處產(chǎn)生 平衡信號。例如通過模擬輸出端0UT1和OUT2處的電容，附加的電 路可以與負載32關(guān)聯(lián)以減輕寄生效應(yīng)并且改善虛電路與信號傳輸電路 間的平衡。0021從圖1的前面描述中，應(yīng)理解內(nèi)插中的線性可以比先前 15的結(jié)構(gòu)有所改善。由于操作時寄生效應(yīng)和工藝變化保持基本恒定而與 對輸入信號14所實現(xiàn)的內(nèi)插數(shù)量無關(guān)，因此可以獲得改善的線性。例 如，因為相同數(shù)量和類型的器件對于CONTROL信號的所有設(shè)置都是 有效的，所以在用以在OUT1與OUT2處提供輸出信號而協(xié)同工作的 有源電路和用以在28與30處提供平衡信號而協(xié)同工作的有源電路之 20間的密勒電容和其他寄生效應(yīng)保持基本恒定和平衡。另外，內(nèi)插器10 的輸入級20可以適于與低電壓設(shè)計一起使用，這允許當有更小的凈空 間可用于操作時可以使用平衡(或虛)電路。0022圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的一方面實現(xiàn)的內(nèi)插器電路100 的示例。內(nèi)插器100包括被配置為將選定的相位調(diào)制輸入信號PH1、 25 麗、PH2和麗轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的調(diào)制電流信號的輸入級102。例如，PH1 (PH2)可以作為與MI (P^)相同頻率和占空比但相移180度的調(diào) 制電壓信號被提供。調(diào)制輸入信號可以根據(jù)期望的輸出相位例如通過 多級VCO來產(chǎn)生和選定(例如，通過相位檢測電路，未示出)。由于 調(diào)制電壓信號的占空比保持基本恒定，因此調(diào)制電流信號的幅度也保 30 持基本恒定。0023加權(quán)及求和系統(tǒng)104根據(jù)Cl和C2處所指示的內(nèi)插器控制設(shè)置對調(diào)制電流信號進行加權(quán)以及求和。例如，Cl和C2中的每一 個對應(yīng)于多位設(shè)置，其中每一位定義了加權(quán)及求和系統(tǒng)104中相關(guān)器 件或元件的狀態(tài)。例如，調(diào)制電流信號的加權(quán)及求和根據(jù)以下情況發(fā)生哪些載流器件被激活來傳導(dǎo)各自信號通道中的電流，哪個電流根5據(jù)各自的控制設(shè)置C1和C2變化。當經(jīng)加權(quán)及求和系統(tǒng)104的每個信 號通道中的電流可作為Cl和C2的函數(shù)而變化時，經(jīng)過加權(quán)及求和系 統(tǒng)的總計直流(DC)電流保持基本恒定并且等于由輸入級102提供的 恒定直流電流。應(yīng)理解即使當由Cl和C2自身打開的器件數(shù)量可以基 于內(nèi)插器代碼改變時，由Cl和C2打開的器件的總量也會保持恒定。io這導(dǎo)致加權(quán)電路的交流阻抗保持基本恒定。0024輸出級106由各自的加權(quán)信號驅(qū)動以在OUT1和0UT2 處提供相應(yīng)的內(nèi)插輸出信號。例如，控制設(shè)置C1和C2定義了經(jīng)過信 號通道被導(dǎo)引至與每個輸出端OUT1和OUT2相關(guān)的輸出負載108的 電流量?？刂圃O(shè)置也定義了經(jīng)過平衡通道被導(dǎo)引至平衡(或"虛")15負載110的互補電流，該電流可以返回到相應(yīng)的電源系統(tǒng)112。系統(tǒng) 100經(jīng)配置使得被導(dǎo)引至負載輸出108的電流協(xié)同被導(dǎo)引至平衡負載 110的電流以減少寄生效應(yīng)和工藝變化。結(jié)果是更精確的內(nèi)插步長，如 此處所述。0025作為一個示例，每個輸出負載108被描述為包括與二極 20管接法晶體管并聯(lián)的電流源，該電流源被耦合在各自的輸出端OUT1 與OUT2和由電源系統(tǒng)112提供的穩(wěn)壓軌之間。虛負載110也被描述 為包括與二極管接法晶體管并聯(lián)的電流源，該電流源位于虛輸出端180 與182和穩(wěn)壓軌之間。要明白并理解也可以利用其他類型的(例如， 電阻性)負載。20026現(xiàn)在描述輸入級102的內(nèi)容，輸入級102包括單端跨導(dǎo)級114。每個跨導(dǎo)級114在對應(yīng)的輸入端116、 118、 120和122處接收 相應(yīng)的一個相位輸入信號PH1、麗、PH2和P^。這些跨導(dǎo)級114通 過電容器124、 126、 128和130交流耦合到輸入端116、 118、 120和 122。在圖3的示例中，電容器124、 126、 128和130連接在輸入端116、30 U8、120及122與晶體管(例如，n溝道金屬氧化物場效應(yīng)管(NMOS)) 器件132、 134、 136和138的柵極之間。晶體管器件132、 134、 136和138連接在加權(quán)及求和系統(tǒng)104與電氣地之間，用以根據(jù)相位輸入 信號PH1、 MI、 PH2和^將調(diào)制交流電流提供給加權(quán)及求和系統(tǒng)。0027每個跨導(dǎo)級114也包括連接到基本固定的直流電壓軌148 以為每個跨導(dǎo)級114提供相應(yīng)DC偏置/偏壓的電阻器140、 142、 144 5和146。軌148上的直流電壓由電源系統(tǒng)112提供?？鐚?dǎo)級114的輸入 截止頻率由耦合電容器124-130和偏置電阻器140-146的R-C效應(yīng)確 定，這可以根據(jù)使用內(nèi)插器100的應(yīng)用進行配置?？鐚?dǎo)級114提供相 應(yīng)的交流調(diào)制電流作為加權(quán)及求和系統(tǒng)104的各自輸入端150、 152、 154和156的相應(yīng)輸入信號。因為對每個跨導(dǎo)級114的直流電流保持基 io本固定，因此輸入級的跨導(dǎo)也保持基本固定。在圖3的示例中，由于 低電源電壓所限制的凈空間，因此使用兩個單端跨導(dǎo)級114。要明白并 理解，在其他情況下比如需要更好共模抑制的場合，差分輸入級可能 是優(yōu)選的。0028加權(quán)及求和系統(tǒng)104包括連接在每個輸入端150、 152、 15 154和156的互補加權(quán)級160、 162、 164、 166、 168、 170、 172禾卩174。每個加權(quán)級包括可控信號通道，示意性地表示為晶體管器件。每對加 權(quán)級160和162; 164和166; 168和170; 172和174分別定義了與指 定的輸入端150、 152、 154和156相關(guān)的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。在圖3的示例中， 每個跨導(dǎo)級114有一個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過基于內(nèi)插器設(shè)置C1和C2調(diào)整20信號通道中被激活以承載電流的器件數(shù)量，每個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的每個加 權(quán)級160、 162、 164、 166、 168、 170、 172和174實現(xiàn)了關(guān)于交流調(diào) 制電流信號的加權(quán)功能。每個加權(quán)級中承載電流的器件數(shù)量形成交流 調(diào)制電流，其被導(dǎo)引至相關(guān)的輸出端OUT1或OUT2或者被導(dǎo)引至平 衡節(jié)點180或182。20029圖4描述了一個加權(quán)級160的示例，其可被實現(xiàn)以執(zhí)行來自輸入級102的交流調(diào)制電流的加權(quán)。加權(quán)級160因此包括并聯(lián)連 接在輸入端和輸出端(分別表示為150和OUTl)之間的多個晶體管(例 如，NMOS器件)Ql、 Q2、 Q3至QN，其中N是表示晶體管數(shù)量的 正整數(shù)(N>1)。多位數(shù)字內(nèi)插器設(shè)置C1將控制輸入(例如，多位C130中的一位)提供給各個晶體管Q1-QN的柵極，從而控制在輸入端150 和輸出端OUT1之間的信號通道中承載電流的電流器件數(shù)量。因此，加權(quán)級160中晶體管的數(shù)量定義了各相位輸入信號PHI和PH2之間的 可用內(nèi)插器設(shè)置的數(shù)量。0030假定可用的相位輸入信號是以間隔45度的8個矢量提供 的，那么可以選擇性應(yīng)用該加權(quán)以提供Nx8的內(nèi)插步長。例如，如果 5 N46，在0UT1的輸出信號的相位可以以128內(nèi)插步長從0變化到360 度。如果晶體管Q1-QN形成為相同尺寸和類型的器件(例如，含有相 同溝道長度和寬度的NMOS器件)，那么內(nèi)插步長會與C1和C2中的 變化基本一致相稱，使得可以提供線性內(nèi)插。不同尺寸的晶體管也可 以用來提供不同功能的內(nèi)插模式(例如，二次方)。每個級160-174io都可以用實現(xiàn)加權(quán)的相同數(shù)量的N個晶體管來實現(xiàn)。另外或可替代地， 這些級160-174中的晶體管可以被調(diào)整以減少幅度和相位誤差。0031每個級中的電流量(對應(yīng)于載流晶體管的數(shù)量)因此定 義對交流調(diào)制信號的加權(quán)和相應(yīng)量的相位內(nèi)插的產(chǎn)生?；氐綀D3， 0UT1 處的輸出信號對應(yīng)于來自級160和168的輸出的總和。特別地，內(nèi)插15器設(shè)置C1用作級160的控制輸入，而互補內(nèi)插器設(shè)定C2用作級168 的控制輸入。C2也用作連接到平衡節(jié)點180的級162的信號通道的控 制輸入，而Cl用作連接到平衡節(jié)點180的級170的信號通道的控制輸 入。例如，如果內(nèi)插器設(shè)置Cl被設(shè)定為激活M晶體管來傳導(dǎo)加權(quán)級 160中的電流，那么相對于C1為互補的設(shè)置C2被設(shè)定成激活N-M個20晶體管來傳導(dǎo)加權(quán)級168中的電流。這種互補的操作模式保證了對所 有內(nèi)插器設(shè)置，每個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的電流傳導(dǎo)晶體管的恒定數(shù)量(N)是 有效的(例如，承載電流)。進一步舉例來說，每個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的晶 體管可以基于Cl和C2以互補的方式進行操作，以致在每個加權(quán)網(wǎng)絡(luò) (對于系統(tǒng)100總計^N個器件)中恒定數(shù)量的N個晶體管器件在內(nèi)25插器設(shè)置Cl和Cl的范圍內(nèi)保持激活。0032內(nèi)插輸出信號0UT1因此對應(yīng)于連接在OUT1的負載108 兩端的電壓，該電壓是由流經(jīng)加權(quán)級160的加權(quán)交流調(diào)制電流與流經(jīng) 加權(quán)級168的加權(quán)交流調(diào)制電流之和產(chǎn)生的。類似地，內(nèi)插輸出信號 0UT2對應(yīng)于連接在OUT2的負載108兩端的電壓，該電壓是由流經(jīng)加30權(quán)級166的加權(quán)交流調(diào)制電流與流經(jīng)加權(quán)級174的加權(quán)交流調(diào)制電流 之和產(chǎn)生的。例如，0UT1和OUT2處的內(nèi)插輸出信號在相位上可以彼此相隔180度，這相當于差分操作。其他加權(quán)級162、 164、 170和172被用于驅(qū)動連接在各自節(jié)點 180和182上的平衡負載110。例如，加權(quán)級162基于C2進行工作以 將電流從節(jié)點150經(jīng)晶體管子集發(fā)送到節(jié)點180，所述晶體管子集與用 5以傳導(dǎo)電流經(jīng)過加權(quán)級160而激活的晶體管子集互補。每個其他的加 權(quán)級164、 170和172相似地通過內(nèi)插器設(shè)置C1或C2中的一個來激活。 每個平衡負載110以與輸出負載108相似的方式用調(diào)制電流進行驅(qū)動。 例如，加權(quán)級162基于內(nèi)插器設(shè)置C2將交流調(diào)制電流提供給節(jié)點180， 而加權(quán)級170基于互補內(nèi)插器設(shè)置C1將交流調(diào)制電流提供給節(jié)點180。 io類似地，加權(quán)級164基于內(nèi)插器設(shè)置C2將交流調(diào)制電流提供給節(jié)點 180，而加權(quán)級172基于互補內(nèi)插器設(shè)置Cl將交流調(diào)制電流提供給節(jié) 點180。0033平衡負載IIO可以被配置為將電流回送到與電源系統(tǒng)112 相關(guān)的電源。另外，其他元件184和186可以分別耦合到節(jié)點180和15 182來模擬連接到輸出端0UT1和0UT2的電路的效果。例如，元件 184和186可以被配置為在連接到平衡負載110的節(jié)點180和182上增 加電容(例如，源于恰當配置的晶體管的柵極電容)。0034應(yīng)理解為，無論內(nèi)插設(shè)置Cl和C2怎樣變化，加權(quán)及求 和系統(tǒng)104中的有源晶體管的總數(shù)是不變的，因為加權(quán)級162、 164、20 170和172中將交流電流轉(zhuǎn)儲到電源的晶體管的數(shù)量相對于加權(quán)級 160、 166、 168和174中的信號載流晶體管以互補的方式轉(zhuǎn)變。這樣從 加權(quán)及求和系統(tǒng)104看進去的交流阻抗保持基本恒定，因為電流傳導(dǎo) 通道的數(shù)量(例如，相當于晶體管工作在"導(dǎo)通(ON)"狀態(tài))也保 持恒定。另外，內(nèi)插器100的配置和工作大大減少了輸入級102的密25勒電容效應(yīng)，因為跨導(dǎo)輸入級的負載阻抗和直流電流不隨內(nèi)插器設(shè)置 C1和C2的變化而變化。然而，存在的漏電不影響內(nèi)插器步長的線性， 以致這種效應(yīng)的總體結(jié)果是改善了內(nèi)插器步長的線性。0035圖5是描述在16個內(nèi)插器設(shè)置上對內(nèi)插輸出信號190、 192和194的相位延遲比較的圖。曲線190對應(yīng)于顯示理想線性特性的30理想內(nèi)插。曲線192對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的一方面(例如，通過內(nèi)插器 100或10)通過執(zhí)行內(nèi)插而得到的內(nèi)插器輸出信號。曲線194對應(yīng)于由調(diào)整跨導(dǎo)級中的直流電流以實現(xiàn)加權(quán)操作的傳統(tǒng)內(nèi)插器結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生 的內(nèi)插器輸出信號。很明顯，用于模擬內(nèi)插器最差的線性情況所生成的曲線192，仍然比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中正常情況下的線性有所改善。0036圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的一方面實現(xiàn)的內(nèi)插器系統(tǒng)200 5的示例。內(nèi)插器系統(tǒng)200包括將多個相移輸出信號提供給選擇系統(tǒng)204 的振蕩器202。例如，振蕩器202可以被實現(xiàn)為提供從0度到360度范 圍相隔45度的8個時鐘相位的多級VCO，如圖2所示。第一組輸出信 號206可以各自相隔90度，如在O度、90度、180度和270度處被提 供。第二組輸出信號208也可以相隔90度，但相對于第一組206中的io輸出信號相移45度。0037選擇系統(tǒng)204從第一組輸出信號206中選擇一個或更多信 號，并從第二組輸出信號208中選擇一個或更多信號。例如，相位解 碼器(或其他電路)210提供選擇信號以控制從振蕩器202中選擇哪兩 個信號(或輸入矢量)。例如，相位解碼器提供選擇信號(SELECT115和SELECT2)至選擇系統(tǒng)以選擇兩個鄰近的矢量， 一個來自第一組輸 出信號206和一個來自第二組輸出信號208。將要被內(nèi)插的是選定的輸 入信號。0038在圖6的示例中，選擇系統(tǒng)分別包括第一和第二多路復(fù)用 器(MUX1和MUX2) 212和214。第一多路復(fù)用器212基于SELECT120選擇將要被內(nèi)插的兩個輸入矢量中的第一相位矢量。因為內(nèi)插系統(tǒng)可 以被實現(xiàn)為差分系統(tǒng)，因此第一多路復(fù)用器212也基于SELECT1信號 (例如，多位數(shù)字輸入信號)選擇被選定的第一矢量的相應(yīng)異相位信 號。參考圖2，例如，如果第一多路復(fù)用器212選擇信號EPO作為第 一輸出端216，那么第一多路復(fù)用器會選擇另一輸出218作為EMO。25第二多路復(fù)用器214然后基于SELECT2信號選擇與由第一多路復(fù)用器 212選定的矢量鄰近的矢量作為一個輸出端220。在圖6中描述的差分 結(jié)構(gòu)示例中，第二個多路復(fù)用器214也同樣基于SELECT2信號選擇對 應(yīng)的異相位信號作為另一輸出端222。繼續(xù)上面的示例，如果第一多路 復(fù)用器212選擇EPO和EMO，則第二多路復(fù)用器214會分別選擇矢量30 OPO和OMO或OP1和0M1作為輸出端220和222，因為選定的矢量 以45度同相。0039根據(jù)本發(fā)明的一方面，內(nèi)插器224相對于在216-222處提 供的選定矢量執(zhí)行內(nèi)插。如此處所描述(例如參見圖1和3)，相位內(nèi) 插基本上通過求和適當加權(quán)的輸入信號來獲得?？梢允褂肰GA級進行 加權(quán)，例如，通過控制將調(diào)制電流導(dǎo)引至內(nèi)插器相應(yīng)的輸出端226和 5 228的電流通道的數(shù)量。同等的權(quán)重可以通過對每個輸出端和對每個平 衡通道提供相同數(shù)量的電流通道來實現(xiàn)，這對相隔45度的輸入矢量的 例子而言提供了與選定矢量的22.5度相移。輸出增益級230也可以用 來放大內(nèi)插輸出信號226和228以在232和234處提供相應(yīng)的放大輸 出。o0040上面所述的內(nèi)容是本發(fā)明的示例。當然，不可能為了描述發(fā)明而對每個可想到的元件或方法的組合都進行描述，但本領(lǐng)域的技 術(shù)人員會認識到本發(fā)明更多的組合和排列是可行的。因此，要求保護 的發(fā)明旨在包含所有這些變更、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種相位內(nèi)插系統(tǒng)，其包含輸入級，其提供含有選定的第一和第二相對相位角的第一和第二調(diào)制輸入信號；和加權(quán)系統(tǒng)，其被配置為將所述第一調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至輸出端并且將所述第一調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至內(nèi)部平衡節(jié)點，所述加權(quán)系統(tǒng)也被配置為將所述第二調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至所述輸出端并且將所述第二調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至所述平衡節(jié)點，所述第一和第二調(diào)制輸入信號的所述第一部分在所述輸出端被求和以提供含有位于所述第一和第二相位角之間的相位角的內(nèi)插輸出信號。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述加權(quán)系統(tǒng)進一步包含 第一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，通過基于第一控制信號導(dǎo)引所述第一調(diào)制輸入信號的第一部分經(jīng)由第一加權(quán)級到達所述輸出端，并通過基于第二控制信號導(dǎo) 引所述第一調(diào)制輸入的第二部分經(jīng)由第二加權(quán)級到達平衡節(jié)點，將所述 第一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)配置為選擇性地加權(quán)所述第一調(diào)制輸入信號；和第二加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，通過基于所述第二控制信號導(dǎo)引所述第二調(diào)制輸入信號的第一部分經(jīng)由第三加權(quán)級到達所述輸出端，并通過基于所述第一控 制信號導(dǎo)引所述第二調(diào)制輸入的第二部分經(jīng)由第四加權(quán)級到達所述平衡 節(jié)點，將所述第二加權(quán)網(wǎng)絡(luò)配置為選擇性地加權(quán)所述第二調(diào)制輸入信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中每個所述第一加權(quán)級和所述第二 25加權(quán)級進一步包含若干晶體管器件，所述晶體管器件分別基于所述第一控制信號和所述第二控制信號被選擇性激活以傳導(dǎo)對應(yīng)于從中通過的所述第一調(diào)制輸入信號的所述第一和第二部分的電流；和其中每個所述第三加權(quán)級和所述第四加權(quán)級進一步包含若干晶體管 器件，所述晶體管器件分別基于所述第二控制信號和所述第一控制信號被選擇性激活以傳導(dǎo)對應(yīng)于從中通過的所述第二調(diào)制輸入信號的所述第一和第二部分的電流。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制信號包含多位控制 信號，該多位控制信號被提供來激活每個所述第一加權(quán)級和所述第四加5權(quán)級中的N個晶體管器件中的M個，其中M是小于或等于N的正整數(shù) 并且N是表示晶體管器件數(shù)量的正整數(shù)；并且其中所述第二控制信號包含多位控制信號，該多位控制信號被提供 來按照相對于所述第一加權(quán)級和所述第四加權(quán)級的互補方式激活每個所 述第二加權(quán)級和所述第三加權(quán)級中的N減M個晶體管器件，使得恒定數(shù) ]0量的2*N個晶體管器件在由所述第一和第二控制信號定義的內(nèi)插器設(shè)置 范圍內(nèi)保持激活。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二調(diào)制輸入信號各 自是第一和第二調(diào)制電流信號，所述系統(tǒng)進一步包含一個輸出級，該輸 出級包含耦合至所述輸出端的第一負載，所述第一和第二調(diào)制電流信號的所 述第一部分被求和以提供所述內(nèi)插輸出信號；和耦合至所述平衡節(jié)點的第二負載，所述第一和第二調(diào)制電流信號的 所述第二部分在所述平衡節(jié)點被聚集并且基本回送到相關(guān)的電源系統(tǒng)。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其作為差分系統(tǒng)被實現(xiàn)，進一步包含 被配置為從多個可用相位矢量中選擇所述第一和第二調(diào)制輸入信號的選 擇系統(tǒng)，其中所述平衡節(jié)點是第一平衡節(jié)點而所述輸出端是第一輸出端， 其中所述選擇系統(tǒng)被配置為分別選擇對應(yīng)于所述第一和第二調(diào)制輸 入信號的相位互補的第三和第四調(diào)制輸入信號，其中所述加權(quán)系統(tǒng)進一步被配置為將所述第三調(diào)制輸入信號的第一 部分導(dǎo)引至第二輸出端并且將所述第三調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至 第二平衡節(jié)點，所述加權(quán)系統(tǒng)也被配置為將所述第四調(diào)制輸入信號的第 —部分導(dǎo)引至所述第二輸出端并且將所述第四調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至所述第二平衡節(jié)點，所述第三和第四調(diào)制輸入信號的所述第一部分在所述第二輸出端被求和以提供第二內(nèi)插輸出信號，該第二內(nèi)插輸出 信號與在所述第一輸出端提供的所述內(nèi)插輸出信號的相位互補。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述加權(quán)系統(tǒng)進一步包含多個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，通過控制將所述第一、第二、第三和第四調(diào)制輸入信號的各自 部分傳導(dǎo)至每個所述第一輸出端、所述第二輸出端、所述第一平衡節(jié)點 和所述第二平衡節(jié)點的若干晶體管，每個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)被配置為選擇性地加 權(quán)所述第一、第二、第三和第四調(diào)制輸入信號中相應(yīng)的一個，所述加權(quán)10系統(tǒng)中傳導(dǎo)的晶體管的數(shù)量在內(nèi)插器設(shè)置的范圍內(nèi)保持基本恒定。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述加權(quán)系統(tǒng)進一步包含第一加權(quán)級，其耦合在所述第一調(diào)制輸入信號和所述輸出端之間； 第二加權(quán)級，其耦合在所述第一調(diào)制輸入信號和所述平衡節(jié)點之間； 15第三加權(quán)級，其耦合在所述第二調(diào)制輸入信號和所述輸出端之間，其 中每個所述第一和第三加權(quán)級包含相等數(shù)量的器件，所述器件分別基于 第一和第二控制信號以互補方式進行操作從而在所述輸出端提供所述內(nèi) 插輸出信號；和第四加權(quán)級，其耦合在所述第二調(diào)制輸入信號和所述平衡節(jié)點之間， 20其中每個所述第二和第四加權(quán)級包含相等數(shù)量的器件，所述器件分別基 于所述第一和第二控制信號以互補方式進行操作。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中被操作以傳導(dǎo)電流通過每個所述 加權(quán)級的若干器件決定了所述第一和第二調(diào)制信號的加權(quán)，所述加權(quán)被 25應(yīng)用以便使所述內(nèi)插輸出信號的相位角的步長變化與所述第一和第二控制信號的變化基本一致。
10. —種內(nèi)插系統(tǒng)，其包含用于將至少第一和第二調(diào)制電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一和第二調(diào)制 30電流信號的裝置，其中每個相位角相對于其他相位角有偏移；用于根據(jù)被激活以提供至輸出端的信號通道的第一多個器件中的器 件數(shù)量而將所述第一調(diào)制電流信號的第一部分選擇性導(dǎo)引至所述輸出端的裝置，所述第一多個器件的器件數(shù)量基于第一控制信號變化；用于根據(jù)被激活以提供至平衡節(jié)點的信號通道的第二多個器件中的 5器件數(shù)量而將所述第一調(diào)制電流信號的第二部分選擇性導(dǎo)引至所述平衡 節(jié)點的裝置，所述第二多個器件的器件數(shù)量基于第二控制信號變化；用于根據(jù)被激活以提供至所述輸出端的信號通道的第三多個器件中 的器件數(shù)量而將所述第二調(diào)制電流信號的第一部分選擇性導(dǎo)引至所述輸 出端的裝置，所述第三多個器件的器件數(shù)量基于所述第二控制信號變化， 10所述第一和第二調(diào)制電流信號的所述第一部分在所述輸出端求和以提供 含有相位角的相應(yīng)內(nèi)插輸出信號；和用于根據(jù)被激活以提供至所述平衡節(jié)點的信號通道的第四多個器件 中的器件數(shù)量而將所述第二調(diào)制電流信號的第二部分選擇性導(dǎo)引至所述 平衡節(jié)點的裝置，所述第四多個器件的器件數(shù)量基于所述第一控制信號 15變化。
全文摘要
相位內(nèi)插系統(tǒng)(10)包括輸入級，該輸入級提供含有選定的第一和第二相對相位角的第一和第二調(diào)制輸入信號(14)。加權(quán)系統(tǒng)被配置為將第一調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至輸出端和將第一調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至內(nèi)部平衡節(jié)點。加權(quán)系統(tǒng)也被配置為將第二調(diào)制輸入信號的第一部分導(dǎo)引至輸出端和將第二調(diào)制輸入信號的第二部分導(dǎo)引至內(nèi)部平衡節(jié)點。第一和第二調(diào)制輸入信號的第一部分在輸出端被求和以提供含有在第一和第二相位角之間的相位角的內(nèi)插輸出信號。
文檔編號H03H11/26GK101268613SQ200680034486
公開日2008年9月17日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
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