可编程频率发生器及其校准方法与流程

技术特征：
1.一种可编程频率发生器，其特征在于，其包括电流产生电路、镜像电流电路、环形震荡电路及校准电路；所述电流产生电路包括第二pmos管(p2)、第一nmos管(n1)；第二pmos管(p2)，其源端接工作电压(vdd)，其漏端接第一nmos管(n1)的漏端及栅端；第一nmos管(n1)的源端接地；所述镜像电流电路，包括调频电路、校准电路及第三pmos管(p3)；所述调频电路包括第一调频nmos管(n1m)、第二调频nmos管(n2m)、
…
、第n调频nmos管(nnm)、第一镜像nmos管(n1ma)及第一调频控制nmos管(n1mc)、第二调频控制nmos管(n2mc)、
…
、第n调频控制nmos管(nnmc)、第一镜像控制nmos管(n1mac)；第i调频nmos管(nim)的漏端接第i调频控制nmos管(nimc)的源端，n为大于1的整数，(i＝1，2，
……
，n)；第一镜像nmos管(n1ma)漏端接第一镜像控制nmos管(n1mac)源端；第i调频控制nmos管(nimc)的栅端接第i使能信号(eni)，第一镜像控制nmos管(n1mac)接基本镜像使能信号(en1a)；各调频控制nmos管及第一镜像控制nmos管(n1mac)的漏端接第三pmos管(p3)的漏端及栅端；各调频nmos管及第一镜像nmos管(n1ma)的源端接地；各调频nmos管及第一镜像nmos管(n1ma)的栅端接第二pmos管(p2)的源端；第三pmos管(p3)的源端接工作电压(vdd)；所述第三pmos管(p3)的栅端输出震荡控制信号到所述环形震荡电路；所述校准电路包括第零校正nmos管(nc0)、第一校正nmos管(nc1)、...、第(k-1)校正nmos管(nc(k-1))、第零校正控制nmos管(nc0c)、第一校正控制nmos管(nc1c)、...、第(k-1)校正控制nmos管(nc(k-1)c)，k为小于n的正整数；第j校正nmos管(ncj)，其漏端接第j校正控制nmos管(ncjc)的源端，(j＝1，2，
……
，k-1)，其栅端接第j校正使能信号calen(j)，其漏端接第三pmos管(p3)的漏端及栅端；各校正nmos管的源端接地；各校正nmos管的栅端接第二pmos管(p2)的源端。2.根据权利要求1所述的可编程频率发生器，其特征在于，镜像电流电路中的各调频nmos管及第一镜像nmos管(n1ma)的总的宽长比设计为最高位n的第n调频nmos管(nnm)对应的宽长比(w/l)
n
为次高位n-1的第(n-1)调频nmos管(n(n-1)m)对应的宽长比为(w/l)
n-1
为其余低位的宽长比依次是其前一位调频nmos管对应的宽长比的1/2，直到最低位的第一调频nmos管(n1m)的宽长比(w/l)1为另外第一镜像nmos管(n1ma)的宽长比也为所述校准电路，其第零校正nmos管(nc0)、第一校正nmos管(nc1)、...、第(k-1)校正nmos管(nc(k-1))的宽长比依次加倍。3.根据权利要求2所述的可编程频率发生器，其特征在于，
第零校正nmos管(nc0)、第一校正nmos管(nc1)、...、第(k-1)校正nmos管(nc(k-1))的宽长比之和，大于第一nmos管(n1)的宽长比，并且小于4.根据权利要求3所述的可编程频率发生器，其特征在于，第零校正nmos管(nc0)的宽长比小于第一调频nmos管(n1m)的宽长比；第(k-1)校正nmos管(nc(k-1))的宽长比小于2
n-2
。5.根据权利要求4所述的可编程频率发生器，其特征在于，校正电路中的各个校正控制nmos管的栅端分别连接一与门(and)的输出；每一个与门(and)，其一个输入端用于接校正使能信号(calen)，另一个输入端用于接校正选择信号(cal(k-1：0))。6.根据权利要求1所述的可编程频率发生器，其特征在于，所述电流产生电路还包括第零pmos管(p0)、第一pmos管(p1)、第零nmos管(n0)、第零电阻(r0)及运算放大器(op)；第零pmos管(p0)、第一pmos管(p1)的源端接工作电压(vdd)；第零pmos管(p0)、第一pmos管(p1)、第二pmos管(p2)的栅端接所述运算放大器(op)的输出；第零pmos管(p0)的漏端短接第零nmos管(n0)的漏端、栅端及所述运算放大器(op)的输入负；第一pmos管(p1)的漏端接所述运算放大器(op)的输入正及第零电阻(r0)一端；第零nmos管(n0)的源端及第零电阻(r0)另一端接地。7.根据权利要求1所述的可编程频率发生器，其特征在于，所述环形震荡电路包括第四pmos管(p4)、第五pmos管(p5)、第六pmos管(p6)、第七pmos管(p7)、第三nmos管(n3)、第四nmos管(n4)、第五nmos管(n5)、第六nmos管(n6)、第零电容(c0)、第一电容(c1)、第二电容(c2)及缓冲器(buf)；第四pmos管(p4)、第五pmos管(p5)、第六pmos管(p6)、第七pmos管(p7)的源端接工作电压(vdd),栅端接第三pmos管(p3)的栅端；第三nmos管(n3)，其栅端接第六pmos管(p6)漏端、第五nmos管(n5)漏端及第二电容(c2)一端；第四nmos管(n4)，其栅端接第四pmos管(p4)漏端、第三nmos管(n3)漏端及第零电容(c0)一端；第五nmos管(n5)，其栅端接第五pmos管(p5)漏端、第四nmos管(n4)漏端及第一电容(c1)一端；第三nmos管(n3)、第四nmos管(n4)、第五nmos管(n5)、第六nmos管(n6)的源端及第零电容(c0)另一端、第一电容(c1)另一端、第二电容(c2)另一端接地；第七pmos管(p7)漏端、第六nmos管(n6)漏端接缓冲器(buf)输入端，缓冲器(buf)输出端作为可编程频率发生器输出端(vout)。8.根据权利要求7所述的可编程频率发生器，其特征在于，第零电容(c0)、第一电容(c1)、第二电容(c2)的电容值相同。9.一种权利要求要求1到8任一项所述的可编程频率发生器的校准方法，其特征在于，
包括以下步骤：s1.在可编程频率发生器工作前先进行可编程频率发生器校准，在可编程频率发生器校准前，将校准电路的第(k-1)校正控制nmos管(nc(k-1)c)的栅端的第(k-1)校正使能信号(calen(k-1))配置为高电平1，其余各校正控制nmos管的栅端的校正使能信号配置为低电平0；s2.进行可编程频率发生器校准，包括以下步骤：s21.测量各调频nmos管的失配导致的pfg频率差：先将最高位n对应的第n调频nmos管(nnm)的电流断开，并将其余低位对应的各调频nmos管和第一镜像nmos管(n1ma)的电流导通，记录此时可编程频率发生器输出端(vout)输出方波的频率f
n
；然后将最高位n对应的第n调频nmos管(nnm)的电流导通，并将其余低位对应的各调频nmos管和第一镜像nmos管(n1ma)的电流断开，记录此时可编程频率发生器输出端(vout)输出方波的频率f
nt
，记录f
n-f
nt
的频率差为f
δn
；再将最高位n及次高位n-1对应的第n调频nmos管(nnm)及第(n-1)调频nmos管(n(n-1)m)的电流断开，并将其余低位对应的各调频nmos管和第一镜像nmos管(n1ma)的电流导通，记录此时可编程频率发生器输出端(vout)输出方波的频率f
n-1
；然后保持最高位n对应的第n调频nmos管(nnm)的电流断开，并将次高位n-1对应的第n-1调频nmos管(n(n-1)m)的电流接通，将其余低位对应的各调频nmos管和第一镜像nmos管(n1ma)的电流断开，记录此时可编程频率发生器输出端(vout)输出方波的频率f
(n-1)t
，记录f
(n-1)-f
(n-1)t
的频率差为f
δ(n-1)
；其余位的测量依次类推，直到测量完成每一位的频率差f
δi
，(i＝1，2，
……
，n)；s22.可编程频率发生器工作时，当使用到至少一个调频nmos管的对应位电流镜时，将校准电路的第(k-1)校正控制nmos管(nc(k-1)c)的栅端的第(k-1)校正使能信号(calen(k-1))配置为低电平0，并控制其余各校正控制nmos管的栅端的校正使能信号配置为至少一个为高电平1，从而控制校准电路减去相应的频率差；校正电路需要减去的总频率差为需要使用的各调频nmos管的对应位电流镜的需要减去的频率的总和；当使用第n调频nmos管(nnm)对应的最高位n电流镜时，需要控制校准电路使输出频率减去的频率为1/2*f
δn
；当使用第n-1调频nmos管(n(n-1)m)对应的次高位n-1电流镜时，需要控制校准电路使输出频率减去的频率为1/2*(f
δ(n-1)-1/2*f
δn
)，依次类推，当使用第t位电流镜对应的第t调频nmos管ntm时，需要控制校准电路使输出频率减去的频率为

技术总结
本发明公开了一种可编程频率发生器，在电路中加入了校准电路，校准电路的位数为k小于调频电路的位数n，从而可以减少调频电路的位数及第一镜像NMOS管宽长比，以大幅减小调频电路面积，通过更少位数及总宽长比的校准电路对可编程频率发生器输出的频率进行校准，从而在保证可编程频率发生器输出的频率的范围及精度的同时，使可编程频率发生器有较小芯片面积，节约校准可编程频率发生器成本。本发明还公开了一种可编程频率发生器的校准方法。公开了一种可编程频率发生器的校准方法。公开了一种可编程频率发生器的校准方法。


技术研发人员：朱乐永
受保护的技术使用者：普冉半导体（上海）股份有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/28