一种双向控制的流控振荡器

1.本发明涉及振荡器技术领域，尤其涉及一种双向控制的流控振荡器。


背景技术：

2.为了满足更高集成度、更低功耗和多相位输出的需求，锁相环电路中通常需要采用环形振荡器。但是与电感电容压控振荡器相比，环形振荡器的相位噪声振荡频率较低，且相位噪声性能较差，从而会严重影响锁相环性能。因此研究降低环形振荡器的相位噪声，实现低相位噪声的环形振荡器具有十分重要的意义。
3.现有技术中针对于环形振荡器的相位噪声问题，目前通常是通过加入辅助环节来使得降低相位噪声，但是仅可简单的调节振荡器的振荡频率，无法实现振荡频率的精准调节，且不能隔离电源噪声。
4.中国专利申请cn202110056572.1公开一种低相位噪声的前馈环形振荡器，该方案通过由四级以上延迟单元环形连接形成主路径支路，在主路径支路基础上，设置辅助路径支路，以将主路径支路的每一级输出信号反馈到主路径中当前级延迟单元和下一级延迟单元，形成前馈环形流控振荡器，由于振荡器中每一级的输出信号均反馈至上、下级，可以降低振荡器电路中由于晶体管的热噪声和闪烁噪声引起的相位噪声。但是该方案不能隔离电源噪声，且无法实现环形振荡器的振荡频率精准调节。
5.因此，亟需提供一种低相位噪声的环形振荡器，以使得不仅能够降低相位噪声，还可以隔离电源噪声，同时能够实现环形振荡器的振荡频率精准调节。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低且相位噪声低的双向控制的流控振荡器，能够隔离电源噪声，同时将粗调和细调相结合实现环形振荡器的振荡频率精准调节。
7.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
8.一种双向控制的流控振荡器，包括环形振荡器以及负反馈电路，所述负反馈电路的输出端与所述环形振荡器的电流控制端连接，由所述负反馈电路隔离电源噪声并对所述环形振荡器进行电流控制以实现频率粗调，所述环形振荡器的每一级的输出端还设置有变容管，通过控制各所述变容管的电容大小以实现振荡频率的细调。
9.进一步的，所述环形振荡器包括多级反相器，各级反相器形成环形连接。
10.进一步的，所述反相器为cmos反相器，所述cmos反相器中pmos的源极输入偏置电流，noms的源极与地相连。
11.进一步的，所述负反馈电路包括运放电路、控制开关管，所述运放电路的输出端与所述控制开关管的源极连接，以抑制所述控制开关管的源极因电源噪声所造成的电位波动，所述控制开关管的栅极连接第一控制电压vcont1。
12.进一步的，通过控制所述第一控制电压vcont1控制流入所述环形振荡器的电流的
大小，以实现环形振荡器的振荡频率的振荡频率的粗调。
13.进一步的，所述控制开关管为pmos开关管。
14.进一步的，所述运放电路的参考电压vref由外部偏置电路提供。
15.进一步的，每个所述变容管的栅极与所述环形振荡器中对应级的输出端相连，所述变容管的源极、漏极分别连接第二控制电压vcont2。
16.进一步的，通过控制所述第二控制电压vcont2控制所述变容管的电容大小以实现环形振荡器的振荡频率的细调。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.1、本发明针对电流控制的环形振荡器能够隔离电源噪声的特点，通过在电流控制端增加负反馈电路来进一步提高电流控制环形振荡器隔绝电源噪声影响的能力，并且在环形振荡器的每一级的输出端还设置有变容管，使得采用电流控制的同时增加电压控制的可变电容，实现对环形振荡器的双重控制，可以有效隔离电源噪声，同时基于双重控制还可以进一步降低环形振荡器相位噪声。
19.2、本发明通过将粗调和细调相结合，由第一控制电压控制流入环形振荡器的电流的大小，以实现频率粗调，由第二控制电压控制变容管的电容大小以实现频率细调，能够在保证振荡器的调谐范围的基础上，有效降低振荡器电路中由于晶体管的热噪声和闪烁噪声引起的相位噪声，更好的满足低相位噪声的需求。
附图说明
20.图1是本实施例双向控制的流控振荡器的结构示意图。
21.图2是本实施例中反相器的具体电路结构示意图。
22.图例说明：1、环形振荡器；2、负反馈电路；201、运放电路；202、控制开关管；3、变容管。
具体实施方式
23.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
24.如图1所示，本实施例双向控制的流控振荡器包括环形振荡器1以及负反馈电路2，负反馈电路2的输出端与环形振荡器1的电流控制端连接，由负反馈电路2隔离电源噪声并对环形振荡器1进行电流控制以实现频率粗调，环形振荡器的每一级的输出端还设置有变容管3，通过控制各变容管3的电容大小以实现振荡频率的细调。
25.本实施例针对电流控制的环形振荡器能够隔离电源噪声的特点，通过在电流控制端增加负反馈电路2来进一步提高电流控制环形振荡器隔绝电源噪声影响的能力，并且在环形振荡器的每一级的输出端还设置有变容管3，使得采用电流控制的同时增加电压控制的可变电容，实现对环形振荡器的双重控制，可以有效隔离电源噪声，同时基于双重控制还可以进一步降低环形振荡器相位噪声。
26.本实施例中，环形振荡器1具体由三级反相器构成，当然也可以采用其他级数的反相器来构成环形振荡器，可以适用于任意级数的环形振荡器结构。通过在三级反相器构成的环形振荡器的基础上，增加运放构成的负反馈电路来隔离电源噪声并对环形振荡器提供
电流控制，同时在每一级的输出端都增加一个由同一电压控制的变容管来实现另一种频率控制手段，同时减小电压/频率增益，以降低相位噪声。
27.本实施例中，反相器具体采用cmos反相器以作为延时单位，如图2所示，cmos反相器中pmos的源极输入偏置电流，noms的源极与地相连。
28.本实施例中，负反馈电路2具体包括运放电路201、控制开关管202，运放电路201的输出端与控制开关管202的源极连接，以抑制控制开关管202的源极因电源噪声所造成的电位波动，控制开关管202的栅极连接第一控制电压vcont1负反馈电路为运放电路，即通过运放构成的负反馈电路2来抑制第一控制电压vcont1所控制的pmos管源极因电源噪声所造成的电位波动，从而提高电流控制环形振荡器隔绝电源噪声影响的能力。上述控制开关管202具体为pmos开关管。运放电路201的参考电压vref由外部偏置电路提供，当然也可以采用其他方式获取。
29.本实施例中，环形振荡器1接入第一控制电压vcont1，通过控制第一控制电压vcont1控制流入环形振荡器1的电流的大小，以实现环形振荡器1的振荡频率的振荡频率的粗调。
30.本实施例中，每个变容管3的栅极与环形振荡器1中对应级的输出端相连，变容管3的源极、漏极分别连接第二控制电压vcont2。环形振荡器1与变容管3共同接入第二控制电压vcont2，通过第二控制电压vcont2控制变容管的电容大小，实现环形振荡器的振荡频率的细调。
31.本实施例上述流控振荡器，通过第一控制电压vcont1控制流入环形振荡器1的电流的大小，从而控制环形振荡器1的振荡频率，实现频率粗调；第二控制电压vcont2在电流控制的基础上控制变容管3的电容大小，实现环形振荡器的振荡频率的细调，达到了双向控制的效果，相比于传统的电流控制环形振荡器，能够更好地隔离电源噪声，同时将粗调和细调相结合实现振荡频率的精准调节，从而确保环形振荡器低相位噪声。
32.如图1所示，环形振荡器1由三级cmos反相器构成，vcont1为环形振荡器1流入电流的控制电压，通过调节电压vcont1，可以调节流入环形振荡器1的电流，从而控制环形振荡器1的振荡频率。当外部电源产生波动时，流入环形振荡器1的电流会随之产生改变，使得输出信号频率产生波动，引起相位噪声。vref为外部偏置电路提供的参考电压，通过运放电路201构成的负反馈电路2稳定运放输出端所接pmos漏极处的电位，减小因电源噪声造成的电流波动，从而减小环形振荡器的相位噪声。同时在环形振荡器1每级的输出端都连接了一个变容管3，变容管3的栅极与环形振荡器的输出端相连，变容管3的源极和漏极一起与第二控制电压vcont2相连，通过控制第二控制电压vcont2的大小，实现对变容管电容大小的控制，从而实现对环形振荡器振荡频率的进一步调节调节其kvco的大小较小，且输出信号的相位噪声较小，同时配合第二控制电压vcont2对于流入环形振荡器1电流大小的控制，可以实现较高的频率调谐范围。
33.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。