压控振荡器的电源噪声抑制电路及电子设备的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种压控振荡器的电源噪声抑制电路和一种电子设备。


背景技术：

2.相关技术中，压控振荡器是一种输出频率可以用电压灵活调控的信号产生单元，常用于通信系统中的高速数字集成电路，其理想的压控特性是无其他干扰的情况下，输出频率随着控制电压的变化而变化；但是，实际运行的压控振荡器的输出频率由于存在干扰，所以会产生抖动，频率变化在时域表现为相位抖动，输出波形如图1所示，上升和下降沿的位置变得不准确；这会影响数字电路中的时序逻辑正确性，使通信系统信噪比降低，严重情况会使系统无法运行；现有的抑制电路通常采用电感电容压控振荡器，需要较大的电容和电感，且不易集成。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种压控振荡器的电源噪声抑制电路，通过调整元件参数以便对不同电源抑制比的压控振荡器起到明显的电源噪声抑制作用，从而不仅噪声抑制效果好，而且易于片上集成。
4.为达到上述目的，本发明实施例提出的一种压控振荡器的电源噪声抑制电路，包括：电源输入端，所述电源输入端用于提供输入电压；均值单元，所述均值单元与所述电源输入端相连接，所述均值单元根据所述输入电压得到电源电压平均值；噪声采样单元，所述噪声采样单元分别与所述电源输入端和所述均值单元相连接，以便根据所述输入电压得到电源电压瞬时值，并根据所述电源电压平均值和所述电源电压瞬时值的差值得到噪声信号；积分单元，所述积分单元与所述噪声采样单元相连接，所述积分单元用于对所述噪声信号进行处理以得到补偿信号；比例相加单元，所述比例相加单元与所述积分单元相连接，以便通过所述补偿信号进行补充后得到所述压控振荡器的电压控制信号。
5.根据本发明实施例提出的压控振荡器的电源噪声抑制电路，通过电源输入端提供输入电压；均值单元与电源输入端相连接，均值单元根据输入电压得到电源电压平均值；噪声采样单元分别与电源输入端和均值单元相连接，以便根据输入电压得到电源电压瞬时值，并根据电源电压平均值和电源电压瞬时值的差值得到噪声信号；积分单元与噪声采样单元相连接，通过积分单元对噪声信号进行处理以得到补偿信号；比例相加单元与积分单元相连接，以便通过补偿信号进行补充后得到压控振荡器的电压控制信号；由此，通过调整元件参数以便对不同电源抑制比的压控振荡器起到明显的电源噪声抑制作用，从而不仅噪声抑制效果好，而且易于片上集成。
6.另外，根据本发明实施例上述提出的压控振荡器的电源噪声抑制电路还可以具有如下附加的技术特征：
7.可选地，所述噪声采样单元的采样频率为所述压控振荡器的输出频率。
8.可选地，所述比例相加单元单元的输出端与所述压控振荡器的输入端相连接，所述压控振荡器的输出端与所述噪声采样单元的第一输入端相连接，以便将所述压控振荡器的输出频率作为所述噪声采样单元的采样频率。
9.可选地，所述均值单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电源输入端相连接；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第一电容的另一端接地；缓冲器，所述缓冲器的输入端连接到所述第一电阻和所述第一电容之间，所述缓冲器的输出端作为所述均值单元的输出端。
10.可选地，所述噪声采样单元包括：第一开关管，所述第一开关管的输入端与所述电源输入端相连接；第二开关管，所述第二开关管的输入端与所述第一开关管的输出端相连接，且具有第一节点；第三开关管，所述第三开关管的输入端与所述均值单元的输出端相连接；第四开关管，所述第四开关管的输入端与所述第三开关管的输出端相连接，且具有第二节点；第二电容，所述第二电容的一端与所述第一节点相连接，所述第二电容的另一端与所述第二节点相连接；第一非门，所述第一非门的输出端与所述第一开关管的控制端相连接，所述第一非门的输入端与所述第二开关管的控制端相连接；第二非门，所述第二非门的输出端与所述第一非门的输入端相连接，所述第二非门的输入端连接到所述压控振荡器的输出端。
11.可选地，所述第一开关管包括相互连接的第一mos管和第二mos管，所述第二开关管包括相互连接的第三mos管和第四mos管，所述第三开关管包括相互连接的第五mos管和第六mos管，所述第四开关管包括相互连接的第七mos管和第八mos管。
12.可选地，所述积分单元包括：第二电阻，所述第二电阻一端与所述第二开关管的输出端相连接；第三电容，所述第三电容的一端与所述第二电阻的另一端相连接；第三电阻，所述第三电阻与所述第三电容并联连接；放大器，所述放大器的第一输入端连接到所述第二电阻与所述第三电容之间，所述放大器的第二输入端连接到所述第四开关管的输出端，所述放大器的输出端与所述第三电容的另一端相连接，且所述放大器的输出端作为所述积分单元的输出端。
13.可选地，所述比例相加单元包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述放大器的输出端相连接，所述第四电阻的另一端与所述压控振荡器的输入端相连接；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述放大器的第二输入端相连接，所述第五电阻的另一端与所述压控振荡器的输入端相连接。
14.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电子设备，包括如上述的压控振荡器的电源噪声抑制电路。
15.根据本发明实施例的电子设备，通过调整元件参数以便对不同电源抑制比的压控振荡器起到明显的电源噪声抑制作用，从而不仅噪声抑制效果好，而且易于片上集成。
附图说明
16.图1为现有压控振荡器的输出波形示意图；
17.图2为根据本发明实施例的压控振荡器的电源噪声抑制电路的电路原理图；
18.图3为根据本发明实施例的压控振荡器的电源噪声抑制电路的输入波形示意图；
19.图4为根据本发明实施例的压控振荡器的电源噪声抑制电路的输出波形示意图；
20.图5为根据本发明实施例的压控振荡器的输出波形示意图；
21.图6为根据本发明实施例的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
24.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
25.下面就参照附图来描述本发明实施例的压控振荡器的电源噪声抑制电路。
26.参考图2所示，本发明实施例提出的压控振荡器的电源噪声抑制电路，包括电源输入端vdd、均值单元10、噪声采样单元20、积分单元30和比例相加单元40。
27.其中，电源输入端vdd用于提供输入电压；均值单元10与电源输入端vdd相连接，均值单元10根据输入电压得到电源电压平均值。
28.也就是说，均值单元10对输入电压进行处理以得到电源电压平均值。
29.作为一个具体实施例，均值单元10包括第一电阻r1、第一电容c1和缓冲器buffer；第一电阻r1的一端与电源输入端vdd相连接；第一电容c1的一端与第一电阻r1的另一端相连接，第一电容c1的另一端接地gnd；缓冲器buffer的输入端连接到第一电阻r1和第一电容c1之间，缓冲器buffer的输出端作为均值单元10的输出端。
30.其中，噪声采样单元20分别与电源输入端vdd和均值单元10相连接，以便根据输入电压得到电源电压瞬时值，并根据电源电压平均值和电源电压瞬时值的差值得到噪声信号。
31.也就是说，噪声采样单元20将电源电压平均值和电源电压瞬时值做差，并将得到的差值传输到积分单元进行处理。
32.作为一个实施例，噪声采样单元20的采样频率为压控振荡器vco的输出频率。
33.作为一个具体实施例，噪声采样单元20包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第二电容c2、第一非门inv1和第二非门inv2；第一开关管的输入端与电源输入端vdd相连接；第二开关管的输入端与第一开关管的输出端相连接，且具有第一节点b；第三开关管的输入端与均值单元10的输出端相连接；第四开关管的输入端与第三开关管的输出端相连接，且具有第二节点c；第二电容c2的一端与第一节点b相连接，第二电容c2的另一端与第二节点c相连接；第一非门inv1的输出端与第一开关管的控制端相连接，第一非门inv1的输入端与第二开关管的控制端相连接；第二非门inv2的输出端与第一非门inv1的输入端相连接，第二非门inv2的输入端连接到压控振荡器vco的输出端outp。
34.另外，第一开关管包括相互连接的第一mos管q1和第二mos管q2，第二开关管包括
相互连接的第三mos管q5和第四mos管q6，第三开关管包括相互连接的第五mos管q3和第六mos管q4，第四开关管包括相互连接的第七mos管q7和第八mos管q8。
35.需要说明的是，第一非门inv1和第二非门inv2用于控制八个mos管的开启和闭合，当压控振荡器vco的输出端outp输出高电平时，第一mos管q1、第二mos管q2、第五mos管q3和第六mos管q4开启，第三mos管q5、第四mos管q6、第七mos管q7和第八mos管q8关闭，此时，电能量存储在第二电容c2；当压控振荡器vco的输出端outp输出低电平时，第一mos管q1、第二mos管q2、第五mos管q3和第六mos管q4关闭，第三mos管q5、第四mos管q6、第七mos管q7和第八mos管q8开启，此时，将噪声信号输入积分单元30进行处理。
36.其中，积分单元30与噪声采样单元20相连接，积分单元30用于对噪声信号进行处理以得到补偿信号。
37.需要说明的是，噪声信号为电源抖动。
38.作为一个具体实施例，积分单元30包括第二电阻r2、第三电容c3、第三电阻r3和放大器opa，第二电阻r2一端与第二开关管的输出端相连接；第三电容c3的一端与第二电阻r2的另一端相连接；第三电阻r3与第三电容c3并联连接；放大器opa的第一输入端连接到第二电阻r2与第三电容c3之间，放大器opa的第二输入端连接到第四开关管的输出端，放大器opa的输出端与第三电容c3的另一端相连接，且放大器opa的输出端作为积分单元30的输出端。
39.也就是说，通过积分单元30将电源抖动按一定的比例放大并进行平滑滤波处理。
40.其中，比例相加单元40与积分单元30相连接，以便通过补偿信号进行补充后得到压控振荡器vco的电压控制信号vco_vctrl。
41.也就是说，通过将处理后的电源抖动加入至压控振荡器vco的控制电压，从而起到抑制电源噪声的作用。
42.作为一个实施例，比例相加单元40的输出端与压控振荡器vco的输入端相连接，压控振荡器vco的输出端与噪声采样单元20的第一输入端相连接，以便将压控振荡器vco的输出频率作为噪声采样单元20的采样频率。
43.作为一个具体实施例，比例相加单元40包括第四电阻r4和第五电阻r5；第四电阻r4的一端与放大器opa的输出端相连接，第四电阻r4的另一端与压控振荡器vco的输入端相连接；第五电阻r5的一端与放大器opa的第二输入端相连接，第五电阻r5的另一端与压控振荡器vco的输入端相连接。
44.需要说明的是，通过调整第四电阻r4和第五电阻r5的阻值以便根据电压控制信号vctrl的大小对应调整补偿信号的大小，从而对电压控制信号vctrl进行补偿；实现对不同电源抑制比的压控振荡器起到电源噪声抑制作用，从而不仅噪声抑制效果好，而且易于片上集成；具体处理过程的信号波形如图3和图4所示。
45.综上所述，采用本发明的压控振荡器的电源噪声抑制电路得到的控制电压控制后的输出频率变化波形图如图5所示，其对于电源噪声引起的压控振荡器vco输出抖动有数量级的抑制效果，一般电源噪声20-100mvpp，按电源噪声对压控振荡器vco输出总抖动的贡献为80％计；使用offset为1mv的普通运算放大器，那对于压控振荡器vco输出总抖动即有约7db的抑制效果；对于因电源引起的抖动有8-34db的抑制效果；而且，不需要大电容和电感，易于集成。
46.另外，如图6所示，本发明的实施例还提出了一种电子设备1000，包括如上述的压控振荡器的电源噪声抑制电路2000。
47.根据本发明实施例的电子设备，通过调整元件参数以便对不同电源抑制比的压控振荡器起到明显的电源噪声抑制作用，从而不仅噪声抑制效果好，而且易于片上集成。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
53.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。