专利名称：多相位电压控制振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压控制振荡器，特别是涉及一种多相位电压控制振荡器。
背景技术：
目前，多相位电压控制振荡器(VCO)已广泛应用于数据回复系统(data-recovery systems)以及锁相回路(PLLs)电路中，其可藉由控制一施加电压大小，而输出多个具有相同频率但不同相位的振荡讯号，其中每一振荡讯号的频率与施加电压大小成正比。理想而言，多相位电压控制振荡器所输出的讯号相位是平均分布于360度的相位角度范围内，以达到其应用上的最佳控制。
典型的多相位电压控制振荡器藉由N个延迟组件而形成，如图1所示。多相位电压控制振荡器100包含了N个相互串接的差动延迟组件102。每一差动延迟组件102具有两输入端102a、102b与两输出端102c、102d，且相互串接而构成一环型振荡器，使得所有输出端102c、102d可产生多个具有相同频率但不同相位的振荡讯号。在此一组态下，上述所产生的振荡讯号的数目是由延迟组件的数量来决定，因此，当要藉由多相位电压控制振荡器100产生例如32个不同相位的振荡讯号时，便需要16个差动延迟组件102去实现。
然而，由于每一延迟组件依照其电路特性，均具有一额定的讯号延迟时间，故多相位电压控制振荡器100所产生的振荡讯号之间的相位差则会受到延迟组件的上述讯号延迟时间长短所限制，而不能得到较小的相位差。
为了能够得到更小的相位差，已知的多相位电压控制振荡器是藉由相位插补(interpolation)方式而完成。以图1的多相位电压控制振荡器100为例，相位插补方式可在其所产生的两个振荡讯号之间，造出一个具有中间相位的振荡讯号。因此，藉由此种方式所形成的电压控制振荡器可利用相同数量的延迟组件而实现更多的相位差。
然而，此种方式所产生的相位差，其均匀度容易受制造工艺或温度等条件的影响，因此要在高频和低频时达到均匀的相位差非常不容易。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种多相位电压控制振荡器，其可利用相对简单的电路结构，产生数目较多且相位分布均匀的多相位振荡讯号。
依据本发明的实施例，披露了一种多相位电压控制振荡器，用以产生多个具有均匀相位差的振荡讯号，该多相位电压控制振荡器包含有多个环型振荡单元，每一环型振荡单元具有多个相位延迟组件以及多个第一连接节点，所述相位延迟组件经由所述第一连接节点而相互电性串接；以及一电阻环，具有多个电阻组件以及多个第二连接节点，所述电阻组件经由所述第二连接节点而相互电性串接；其中所述第二连接节点各别电性连接至所述第一连接节点，使得所述第一连接节点提供所述具有同一振荡频率而不同相位的讯号。
依据本发明的实施例，还披露了一种多相位电压控制振荡器，其可依据一输入控制电压，而提供多个具有同一振荡频率而不同相位的讯号，该多相位电压控制振荡器包含多个环型振荡单元，其中每一环型振荡单元包含有多个相互串接而成环型的延迟组件；以及一相位箝制单元，具有多个节点，所述节点分别耦接于所述延迟组件，以箝制所述延迟组件所输出的振荡讯号的相位。
为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将结合附图详细说明如下。
图1为一已知技术中的多相位电压控制振荡器的电路示意图。
图2为根据本发明一实施例的多相位电压控制器的电路示意图。
图3a为一用以实现电阻R的金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图。
图3b为图3a的等效电路图。
图4为本发明另一实施例多相位电压控制器的电路示意图。
附图符号说明
a1-a32 连接节点 b1-b32 连接节点R 电阻 Vc 控制电压100 电压控制振荡器 102 差动延迟组件102a、102b 输入端102c、102d 输出端200 电压控制振荡器 202 环型振荡单元204 电阻环 206 差动延迟组件206a、206b 输入端 206c、206d 输出端208 导电线路 300 金属氧化物半导体场效应晶体管302 栅极 304 漏极306 源极具体实施方式
现请参考图2，其为根据本发明一实施例的多相位电压控制振荡器200的电路示意图。于此实施例中，多相位电压控制振荡器200可提供32个具有同一振荡频率但不同相位的振荡讯号，且每一振荡讯号的振荡频率藉由调整一控制电压Vc的大小而改变。
于本实施例中，多相位电压控制振荡器200包含四个环型振荡单元202以及一相位箝制单元(phase clamping unit)204。每一环型振荡单元202还具有四个差动延迟组件206，且每一差动延迟组件206具有两输入端206a、206b及两输出端206c、206d，其中每一差动延迟组件206具有一讯号延迟时间，使得每一输入端206a、206b上的讯号与每一输出端206c、206d上的讯号之间存在有一延迟。另外，输入端206a与206b间的讯号相位差为180度，而输出端206c与206d间的讯号相位差亦为180度。
于本实施例中所显示的差动延迟组件206使用控制电压Vc作为其电源供应电压(即Vdd)，当Vc愈大时，振荡频率即愈高，反之，当Vc愈小时，振荡频率则愈低。此处差动延迟组件206的组态及操作原理为本领域的技术人员所广泛悉知，故不在此赘述。
于每一环型振荡单元202中，第一级(最左侧)差动延迟组件206的输出端206c、206d分别与第二级差动延迟组件206的输入端206a、206b电性连接，而第二级差动延迟组件206的输出端206c、206d又分别与下一级差动延迟组件206的输入端206a、206b电性连接，以此类推；最后，第四级(最右侧)差动延迟组件206的输出端206c、206d分别与第一级(最左侧)差动延迟组件206的输入端206b、206a以极性相反的方式电性连接，以形成环型振荡单元202。
在上述组态之下，该四个环型振荡单元202共定义有32个连接节点，其分别标示为a1至a32，如图2所示。每一连接节点位于两串接的差动延迟组件206的输出端206c、206d与输入端206a、206b间。换言之，每一级差动延迟组件206是分别经由a1至a 32中的两连接节点而电性连接至下一级差动延迟组件206。
相位箝制单元204耦接于上述所述环型振荡单元202的各个节点，用来凭借其电气特性，将上述各个节点上的振荡讯号之间的相位箝制于特定的相对关系，以于本实施例中确保所述振荡讯号相位的均匀分布。于图2中所示的本实施例中，相位箝制单元204是以一包含有多个电阻的电阻环来实现。
电阻环204系包含了32个电阻R以及32个连接节点b1至b32，其中每一电阻R分别经由每一连接节点b1至b32而串接成一环型结构。于本实施例中，每一电阻R的阻值大小实质上相等。
于此实施例中，电阻环204的每一连接节点b1至b32藉由导电线路208而分别与环型振荡单元202的每一连接节点a1至a32电性连接(未显示，亦即b1连接至a1、b2连接至a2、…、b32连接至a32)，使得该四个环型振荡单元202藉由电阻环204的连接节b1至b32而彼此电性连接，以构成多相位电压控制振荡器200。多相电压控制振荡器200所提供的32个振荡讯号经由所有差动延迟组件206的出端206c、206d(即连接节点a1至a32)而输出。
于多相位电压控制振荡器200中，电阻环204的每一电阻R作为各环型振荡单元202之间的连接组件，且由于每一电阻R具有相同的电阻值，因此藉由电阻分压作用会使得所有差动延迟组件206的输出端206c、206d(即连接节点a1至a32)所提供的32个振荡讯号间可具有均匀的相位差。而于上述本实施例所示的组态下，电阻环204上的每一电阻R的两端点上所读出的振荡讯号将具有相邻的相位。
请注意，虽然于本说明书中仅披露所述环型振荡单元202与该相位箝制单元(即电阻环)204之间的耦接方式的一个实施例，本领域的技术人员应可理解，其它符合本发明的精神，能够达到类似相位箝制效果、确保相位均匀分布的耦接方式，均属于本发明所欲保护的范围。
上述的电阻环204中的各个电阻R可利用金属导线或多晶硅导线等来实现，而于本实施例中亦可由一金属氧化物半导体场效应晶体管300(MOSFET)实现，如图3a所示为一NMOS晶体管。金属氧化物半导体场效应晶体管300包含了一栅极302、一漏极304以及一源极306，并可利用施加于其栅极302的电压来控制其等效电阻值。图3b为图3a的等效电路图。于本实施例中，用以控制振荡频率的控制电压Vc亦可施加于栅极302上，如图3a所示，以控制漏源极间的等效电阻R的大小，如此则当控制电压Vc较低而使振荡频率较小时，亦会同时使电阻环204中的各个电阻R较大，以使得环型振荡单元202较易起振；而当控制电压Vc较高而使振荡频率较大时，则会同时使电阻环204中的各个电阻R较小，以使得振荡特性较佳。
应注意到，本实施例的环型振荡单元202并不限定由具有两输入两输出的差动延迟组件实现，其它如单输入单输出的反向器的电路组合(单端模式)，亦可实现相同的目的。而虽然于本实施例中，相位箝制单元204是以电阻环的型式来实现，但是其它任何能够达到类似相位箝制功能的电路组态亦可实施于此。另外，环型振荡单元202的数目及每一环型振荡单元202中的延迟组件的数目并不限定于四个，其它数目的组合亦可实现相同的目的。
甚至仅使用一个环型振荡单元亦可达到相同的目的。请参考图4，其显示本发明另一实施例中仅使用一个环型振荡单元的多相位电压控制振荡器的电路示意图，其操作原理与前述实施例相似而本领域的技术人员应可理解，故不在此赘述。
虽然本发明已以前述实施例揭示，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围以本申请的权利要求为准。
权利要求
1.一种多相位电压控制振荡器，其可依据一输入控制电压，而提供多个具有同一振荡频率而不同相位的讯号，该多相位电压控制振荡器包含至少一环型振荡单元，该环型振荡单元具有多个相位延迟组件以及多个第一连接节点，所述相位延迟组件经由所述第一连接节点而相互电性串接；以及一电阻环，具有多个电阻组件以及多个第二连接节点，所述电阻组件经由所述第二连接节点而相互电性串接；其中所述第二连接节点分别电性连接至所述第一连接节点，使得所述第一连接节点提供所述具有同一振荡频率而不同相位的讯号。
2.根据权利要求1所述的多相位电压控制振荡器，其中每一相位延迟组件为一反向器。
3.根据权利要求1所述的多相位电压控制振荡器，其中每一相位延迟组件为一差动延迟组件。
4.根据权利要求1所述的多相位电压控制振荡器，其中每一电阻组件可由一金属氧化物半导体场效应晶体管实现。
5.根据权利要求4所述的多相位电压控制振荡器，其中该金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极电性连接至该输入控制电压。
6.一种多相位电压控制振荡器，其可依据一输入控制电压，而提供多个具有同一振荡频率而不同相位的讯号，该多相位电压控制振荡器包含多个环型振荡单元，其中每一环型振荡单元包含有多个相互串接而成环型的延迟组件；以及一相位箝制单元，具有多个节点，所述节点分别耦接于所述延迟组件，以箝制所述延迟组件所输出的振荡讯号的相位。
7.根据权利要求6所述的多相位电压控制振荡器，其中该相位箝制单元包含有多个电阻组件。
8.根据权利要求7所述的多相位电压控制振荡器，其中每一电阻组件包含有一金属氧化物半导体场效应晶体管。
9.根据权利要求8所述的多相位电压控制振荡器，其中该控制电压输入该金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极，以控制其电阻值。
10.根据权利要求7所述的多相位电压控制振荡器，其中所述电阻组件之一耦接于所述环型振荡单元中的二者之间。
11.根据权利要求7所述的多相位电压控制振荡器，其中所述电阻组件相互串接成一环状。
全文摘要
一种多相位电压控制振荡器，其包含至少一环型振荡单元以及一电阻环，该环型振荡单元由多个相位延迟组件所串接而成，而该电阻环由多个电阻组件所串接而成；每一环型振荡单元中的串接节点电性连接至该电阻环中的串接节点，使得该环型振荡单元能够产生多个具有均匀相位差的振荡讯号。
文档编号H03B5/04GK1773841SQ200410090490
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者江明澄 申请人:瑞昱半导体股份有限公司