专利名称：具有相位和振幅失配补偿器的lc正交振荡器的制作方法
技术领域：
本发明的实施例大体上涉及LC正交振荡器，更具体地，涉及 对于由LC正交振荡器产生的I/Q时钟信号之间的相位和振幅失配 进行补偿的相位和振幅失配补偿器。
背景技术：
通常，LC正交振荡器包括两个LC振荡器，其彼此交叉耦合以 产生I/Q时钟信号。在LC正交振荡器的操作期间，在两个LC振荡 器之间存在着LC失配(例如，电感和/或电容失配)在LC正交振 荡器中所产生的这种I/Q时钟信号具有相位和振幅失配。当LC正 交振荡器用于要求精确I/Q时钟信号用于信号处理的时钟数据恢复 (clock and data recovery, CDR)电3各或4竟^4中制4妄4欠器时，在LC 正交振荡器中所产生的I/Q时钟信号之间的这些相位和振幅失配可 能降低系统性能。例如，I/Q时钟信号之间的相位和振幅失配可以 增加CDR电路的误码率(BER)并且降低镜像抑制接收器的镜像 抑制比(IRR)。因此，对于LC正交4展荡器来说需要准确的相位和 振幅失配补偿器。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施例， 一种LC正交振荡器。该LC 正交振荡器可以包括第一LC振荡器，用于产生至少一个第一时 钟信号；第二LC振荡器，用于产生至少一个第二时钟信号，其中，
至少一个第一时钟信号和至少一个第二时钟信号形成I/Q时钟信 号；以及失配补偿器，用于对I/Q时钟信号的相位和振幅失配进行 补偿，其中，该失配补偿器包括振幅失配检测器。
根据本发明的另一示例性实施例， 一种失配补偿方法。该方法 可以包括利用第一LC振荡器产生至少一个第一时钟信号；利用 第二LC振荡器产生至少一个第二时钟信号，其中，至少一个第一 时钟信号和至少一个第二时钟信号形成I/Q时钟信号；以及利用失 配补偿器对I/Q时钟信号的振幅和相位失配进行补偿，其中，该失 配补偿器包括振幅失配检测器。
根据本发明的又一示例性实施例， 一种系统。该系统可以包括 第一LC振荡器，用于产生至少一个第一时钟信号；第二LC振荡 器，用于产生至少一个第二时钟信号；以及一种装置，用于对与I/Q 时钟信号关联的相位和振幅失配进行补偿。
概括地描述本发明，现在将对于附图做出参考，并不需要按比 例绘制附图，并且在附图中
图1提供了根据本发明的示例性实施例的具有相位和振幅失配 补偿器的示例性框图。
图2A提供了根据本发明的示例性实施例的说明性的振幅失配 ;险测器的示例性框图。
图2B提供了根据本发明的示例性实施例的说明性的整流器的 示例性电3各图。
图3提供了根据本发明的示例性实施例的说明性的LC振荡器 的示例性电3各图。
振幅失配补偿器的LC正交振荡器的仿真波形。
幅失配补偿器的LC正交振荡器的仿真波形。
具体实施例方式
下面将参考附图更充分地描述本发明的实施例，在附图中示出 了本发明的某些而非全部的实施例。实际上，可以4姿照许多不同的 形式来实施发明而不应该被解释为限于本文所阐述的实施例，而是 提供这些实施例以使本公开满足可适用的法律要求。全文中相同的 标号表示相同的元件。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的实例LC正交振荡 器100的框图。具体地，LC正交振荡器IOO可以包括第一LC压控 振荡器(VCO) 110和第二压控振荡器120，其彼此交叉耦合以产 生诸如彼此在相位90度之外的I/Q时钟信号(例如，CLK0、 CLK90、 CLK180、 CLK270中的两个)的时钟信号。才艮据本发明的示例性实 施例，第一 LC振荡器110可以产生Q时钟信号(CLK90、 CLK270 ) 而第二LC振荡器120可以产生I时钟信号(CLKO、 CLK180)。对 于交叉耦合，由LC才展荡器110所产生的Q时钟信号(CLK90、 CLK270 )可以作为输入被提供至LC振荡器120。同样，由LC振 荡器120所产生的I时4M言号(CLKO、 CLK180)可以作为l命入净皮 提供至LC振荡器110。该LC正交振荡器100还可以包括相位和振 幅失配补偿器125,其检测在两个LC振荡器110、 120中产生的I/Q 时钟信号之间的相位和振幅失配并对其进4亍补偿。仍然参考图1，相位和振幅失配补偿器125可以由振幅失配 检测器130、与振幅失配才企测器130连接的跨导体(transconductor ) 140、以及与跨导体140的输出端连接的电容器150构成。振幅失 配检测器130可以是可才喿作的以4企测由两个LC振荡器110、 120所 产生的I/Q时钟信号的振幅。振幅失配检测器130可以将检测到的 I/Q时钟信号的振幅135a、 135b输出至^,导体140。跨导体140可 以是可操作的以确定检测到的I/Q时钟信号的振幅135a、135b之间 的差异并将代表该确定的差异的电流信号输出。电容器150可以是 可操作的以将接收自跨导体140的电流信号转换至电压信号145(其 可以^皮^是供至两个LC^展荡器110、 120中的第二LCI展荡器120)。 正如下面将进一步详细描述的，可以在配置或调节LC振荡器120 的操作中利用该电压信号145从而可以对LC振荡器110、 120之间 的LC失配进行补偿。在本发明的可选实施例中，可以将电压信号 145选4奪地或附加地提供至两个振荡器110、 120中的第一 LC振荡 器110。
才艮据本发明的示例性实施例还可以理解，对于检测由LC正交 才展荡器110、 120所产生的I/Q时钟信号的相位和4展幅失配并对其进 行补偿的使用，相位和振幅失配补偿器125可以利用振幅失配一企测 器130,而没有与相位检测相关的相位失配检测器。根据本发明的 示例性实施例，由于#展幅失配4企测器130可能不需要比I/Q时钟信 号的振荡频率高很多的带宽以检测振幅失配，相位和振幅失配补偿 器125可以具有准确的相位分辨率(phase resolution )。下面的简式 (1)和(2)示出了相位和4展幅失配对于两个LC振荡器(其4皮此 交叉井禺合)之间的LC失配，
<formula>formula see original document page 11</formula>等式(1 )
<formula>formula see original document page 12</formula> 等式(2)
在等式(1)和(2)中，AV是I/Q时钟信号的振幅失配，e是 I/Q时钟信号的相位失配，R是LC振荡器110、 120的LC谐振腔 的阻抗、oc是LC正交振荡器100中的耦合跨导对于负跨导的比率、 Aco是彼此交叉耦合的两个LC振荡器110、 120的自振荡频率之间 的差额、以及参数y表示LC正交振荡器100是否在限流时段或限压 时段中工作。参数Y为1表示LC正交振荡器100工作于限压时段而 参数Y为O表示LC正交振荡器100工作于限流时段。因此，参数y 是0和1之间的值。根据本发明的实施例，当参数Y为0 (即，当 LC正交振荡器100工作在限流时段时)时相位和振幅失配补偿器 125可以最高岁文;也工作。
如等式(1)和(2)所示，振幅失配AV和相位失配e具有;f皮此 近似线形的关系。根据本发明的示例性实施例，基于这种近似线形 的关系，LC正交振荡器100可以利用振幅失配4全测器130而没有 相位失配^r测器来^r测两个LC振荡器110、 120的I/Q时钟信号的 相位以及振幅失配。实际上，4艮据本发明的示例性实施例，基于这 种近似线形关系，对于相位误差的4交正也可以与基于振幅失配4企测 器130的振幅误差校正类似。
图2A示出了根据本发明的振幅失配检测器130的框图。该振 幅失配4企测器130可以包括第一整流器231和第二整流器232。 第一整流器231可以4妄收I-时钟信号CLK0和CLK180，并且确定 产生的I-时钟振幅信号OUT_I 233。同样，第二整流器232可以"l妄 收Q-时钟信号CLK90和CLK270,并且确定产生的Q-时钟振幅信 号OUT—Q 234。
图2B示出了根据本发明的示例性实施例的整流器231的示意 电路图。整流器231可以包括晶体管M1 240、 M2 241、以及M3 242。晶体管Ml 240可以包括源极240a、漏极240b、以及栅极 240c。晶体管M2 241可以包4舌源才及241a、漏才及241b、以及4册才及 241c。晶体管M3 242可以包括源极242a、漏极242b、以及栅极242c。 如图2B所示，晶体管M1 240的源才及240a可以连4妄至晶体管M2 241 的源极241a。同样，晶体管Ml 240的漏极240b可以连接至晶体 管M2 241的^属才及241b。 jt匕夕卜，晶体管M3 242的漏才及242b可以连 4妄至各个晶体管M1 240和M2 241的源才及240a、 241a。才艮才居本发 明的示例性实施例，可以将整流器231的输出端口 OUT一I233设置 于晶体管M3 242的漏才及242b和各个晶体管Ml 240禾口 M2 241的 源极240a、 241a之间。
仍然参考图2B，整流器231还可以包括连接至晶体管Ml 240 的栅极240c的电容器Cl 247和电阻器R1 245。同样，连接至晶体 管M2 241的才册才及241c的电容器C2 248禾口电P且器R2 246。才艮才居本 发明的实施例，电容器C1 247、 C2 248可以执行直流阻断而电阻器 Rl 245、R2 246可以将直流偏置提供至各个晶体管M1 240、M2 241。 应当理解，尽管图2B示出了整流器231的示例性框图，该框图也 可以适用于整流器232。例如，图2B的框图可以替换性地示作接 收时4H言号CLK90和CLK270而非时钊"f言号CLKO和CLK180。实 际上，在不背离整流器的示例性实施例的情况下对于图2B的冲匡图 的其他变化也是可用的。
图3是根据本发明的实施例的示意性的LC振荡器120的示例 性电路图。LC振荡器120可以包括多个可变电容器，包括主可 变电抗器Cll 302和补偿可变电抗器C12 304。可以才艮据频率电压 VFREQ来配置主可变电抗器Cll 302的电容。同样，可以根据接收
自相位和4^幅失配补偿器125的控制电压VcTRL来配置补偿可变电
抗器C12 304的电容。主可变电抗器Cll 302可以工作于控制每个 LC^展荡器110、 120的才展荡频率。补偿可变电抗器C12 304可以是 可操作的以补偿彼此交叉耦合的两个LC振荡器110、 120之间的 LC失配。根据本发明的示例性实施例，可以对补偿可变电抗器C12 304的规格进行调整或进行配置以使其相对小于主可变电抗器Cll 302的规j各但对于转换要^皮补偿的LC失配的范围来"i兌也是足够大 的。例如，如果LC失配要被补偿1%,则可以将补偿可变电抗器 C12的规j各i殳计为主可变电抗器Cll 302和补偿可变电抗器C12的 总-见格的1%。
仍然参考图3， LC振荡器120还可以包括晶体管M11311、 M12 312、 M 13 313、 M14 314、和M15 315。晶体管Mil 311可以 包括源才及311a、漏才及311b、以及才册才及311c。晶体管M12 312可 以包4舌源才及312a、漏才及312b、以及冲册才及312c。晶体管M13 313 可以包4舌源才及313a、漏才及313b、以及4册4及313c。同样，晶体管 M14 314可以包括源才及314a、漏4及314b、以及才册才及314c。类似 地，晶体管M15 315可以包括源极315a、漏才及315b、以及栅才及 315c。
图3中，晶体管Mll 311的源极311a可以连接至晶体管M12 312的源极312a。晶体管Mll 311的漏极311b还可以连接至晶体 管M12 312的漏才及312b。类々乂;l也，晶体管M13 313的源才及313a可 以连接至晶体管M14 314的源极314a。晶体管M13 313的漏极313b 还可以连4妄至晶体管M14 314的漏极314b。此外，晶体管M15 315 的漏极315b可以连接至各个晶体管Mil 311、 M12 312、 M13 313、 以及M14 314的源极311a、 312a、 313a、以及314a。
如图3所示，第一專餘入端口 IN+ (例如，CLK90)可以i殳置在 晶体管Mil 311的4册才及311c处而第二丰lr入端口 IN-(例如，CLK270 ) 可以i殳置在晶体管314的栅极314c处。jt匕夕卜，由可变电4元器Cll
302、 C12 304共享的第一输出端口 OUT-(例如，CLK0 )可以连才妄 至电感器L11 322、漏才及311b、 312b、以及4册才及313c。由可变电4元 器C11 302、 C12 304共享的第二输出端口 OUT+ (例如，CLK180) 可以连接至电感器L12 320、漏极313b、 314b、以及斥册极312c。
应当理解，尽管图3示出了 LC振荡器120的示例性框图，该 框图也可以适用于LC振荡器110。应当理解，在不背离本发明的 示例性实施例的情况下图3的框图的变化也是可用的。
图4示出了#4居本发明的示例性实施例的在未利用相位和振幅 失配补偿器125时，LC正交振荡器100中的I/Q时钟信号CLKO、 CLK90和用于配置或调节LC振荡器120的控制电压Vct虹信号145 的仿真波形。如图4所示，当增加了 LC失配而未利用相位和振幅 失配4卜偿器125时，则由于LC^展荡器110、 120之间的LC失配而 导致显现I/Q时钟信号中的振幅和相位失配。相反，图5示出了根 据本发明的示例性实施例的在利用相位和振幅失配补偿器125时 LC正交振荡器100中的I/Q时钟信号CLKO、 CLK90和控制电压 Vctr!^言号145的^f方真波形。如图5所示，当增力o了 LC失配并且利 用相位和振幅失配补偿器125时，则基本消除了 I/Q时钟信号中的 振幅和相位失配。因此，图5中，相位和振幅失配补偿器125是可 才喿作的以移除两个LC4展荡器110、 120之间的LC失配。
本文中所阐述的发明的多种》务改和其他实施例将浮现在本领 ^^的4支术人员的脑海里，对其来"i兌这些发明具有在上述描述和相关 附图中所呈现的寿支导的益处。因此，应当理解本发明并不限于所/> 开的具体实施例而是^f,改和其他实施例也旨在包含于所附4又利要 求的范围内。尽管本文使用了特定术语，但其用于一般性及表述性 的意义而非出于限制的目的。
权利要求
1. 一种LC正交振荡器(100)，包括第一LC振荡器(110)，用于产生至少一个第一时钟信号；第二LC振荡器(120)，用于产生至少一个第二时钟信号，其中，所述至少一个第一时钟信号和所述至少一个第二时钟信号形成I/Q时钟信号；以及失配补偿器(125)，用于对所述I/Q时钟信号的相位和振幅失配进行补偿，其中，所述失配补偿器(125)包括振幅失配检测器(130)。
2. 根据权利要求1所述的LC正交振荡器(100 ),其中，所述第 一振荡器(110)和所述第二振荡器(120) 4皮此交叉耦合。
3. 根据权利要求2所述的LC正交振荡器(100 )，其中，通过将 所述第一时钟信号作为第一输入提供至所述第二振荡器(120 ) 以及通过将所述第二时钟信号作为第二输入提供至所述第一 振荡器(110),所述第一振荡器(110)和所述第二振荡器(120) 4皮此交叉耦合。
4. 根据权利要求1所述的LC正交振荡器(100 )，其中，所述振 幅失配检测器(130)检测与所述至少一个第一时钟信号关联 的第一振幅以及与所述至少一个第二时钟信号关联的第二振 幅。
5. 根据权利要求4所述的LC正交振荡器(100 )，其中，所述失 配补偿器(125)还包括 跨导体(140),用于接收检测到的所述第一振幅和所述 第二振幅并且产生代表所述第一l展幅和所述第二振幅之间的 差异的电流信号；以及电容器(150),用于将从所述^争导体(140)接收的所述 电流信号转换为电压信号(145)，其中，提供所述电压信号 (145)以配置所述第二LC振荡器(120)的才喿作。
6. 根据权利要求4所述的LC正交振荡器(100 )，其中，所述振 幅失配检测器(130)包括第一整流器(231)，用于基于所 述至少一个第一时钟信号4企测所述第一振幅；以及第二整流器(232 )，用于基于所述至少一个第二时钟信号检测所述第二振幅。
7. 才艮据权利要求6所述的LC正交振荡器(100 ),其中，所述第 一整流器(231 )和所述第二整流器(232)的其中之一或两者 包括第一晶体管(240)，具有第一源才及(240a)和第一漏招^ (240b );第二晶体管(241),具有第二源极(241a)和第二漏极 (241b)，其中，所述第一源才及(240a)和所述第二源才及(241a) 电连4妄并且所述第一漏4及(240b)和所述第二漏才及(241b)连 接；以及第三晶体管(242 ),具有第三源极(242a)和第三漏极 (242b)，其中，所述第三漏极电连接至所述第一源极(240a) 和所述第二源才及(241a)。
8. 根据权利要求7所述的LC正交振荡器(100 ),其中，所述第 一晶体管(240)还包括第一栅极(240c)，其中，所述第二晶体管(241 )还包4舌第二4册才及(241c )，并且其中，所述第一整 流器(231 )和所述第二整流器(232 )其中之一或两者都包括第一电阻器(245 )和第一电容器(247),电连接至所述 第一才册才及(240c);以及第二电阻器(246)和第二电容器(248),电连接至所述 第二栅极(241c)。
9. 根据权利要求1所述的LC正交振荡器(100 ),其中，所述第 二LC振荡器(120)包括第一可变电抗器(302),用于控制所述LC振荡器(120) 的振荡频率；第二可变电抗器(304),用于对所述第一LC振荡器和所 述第二 LC振荡器之间的电感(L)和电容(C)失配中之一 或两者都进行补偿。
10. 根据权利要求9所述的LC正交振荡器(100)，其中，基于通 过所述失配补偿器(125 )产生的电压信号(145 )配置所述第 二可变电抗器(304)。
11. 一种失配补偿方法，包^":使用第一LC振荡器(110)产生至少一个第一时钟信号；使用第二 LC振荡器(120 )产生至少一个第二时钟信号， 其中，所述至少一个第一时钟信号和所述至少一个第二时钟信 号形成I/Q时钟信号；以及使用失配补偿器(125 )对所述I/Q时钟信号的相位和振 幅失配进行补偿，所述失配补偿器包括振幅失配4企测器(130 )。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，利用彼此交叉耦合的所 述第一 LC振荡器和所述第二 LC振荡器产生所述至少一个第 一时钟信号和所述至少一个第二时钟信号。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，通过将所述第一时钟信 号作为第一输入提供至所述第二振荡器(120)以及通过将所 述第二时钟信号作为第二输入提供至所述第一振荡器(110)，所述第一振荡器(110)和所述第二振荡器(120)彼此交叉耦 合。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中，对于相位和振幅失配的 补偿包括所述振幅失配4企测器(130),用于^r测与所述至少 一个第 一 时钟信号关联的第 一 振幅以及与所述至少 一 个第二 时钟信号关联的第二振幅。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，对于相位和振幅失配的 补偿包括通过跨导体(140)接收检测到的所述第一振幅和检测到 的所述第二振幅；通过所述跨导体产生电流信号，所述电流信号代表检测 到的所述第一振幅和;f企测到的所述第二振幅之间的差异；以及将所述电流信号转换为电压信号；以及基于所述电压信号配置所述第二 LC振荡器(120)的操作。
16. 4艮据权利要求14所述的方法，其中，所述振幅失配冲全测器(130)包括第一整流器(231)，用于基于所述至少一个第 一时钟信号才企测所述第一振幅；以及第二整流器(232)，用于 基于所述至少一个第二时钟信号检测所述第二振幅。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一整流器(231) 和所述第二整流器(232)中之一或两者都包括第一晶体管(240),具有第一源4及(240a)和第一漏拟^ (240b );第二晶体管(241)，具有第二源极(241a)和第二漏极 (241b),其中，所述第一源极(240a)和所述第二源极(241a) 电连4秦并且所述第一漏才及(240b)和所述第二漏才及(241b)连 接；以及第三晶体管(242 ),具有第三源极(242a)和第三漏极 (242b)，其中，所述第三漏才及电连4妄至所述第一源才及(240a) 和所述第二源才及(241a)。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一晶体管(240) 还包括第一栅极(240c)，其中，所述第二晶体管(241 )还包 括第二4册4及(241c)，并且其中，所述第一整流器(231 )和所 述第二整流器(232)中之一或两者都包括电连4姿至所述第一栅4及(240c)的第一电阻器(245 )和 第一电容器(247);以及电连4妄至所述第二4册才及(241c)的第二电阻器(246)和 第二电容器(248)。
19. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二LC振荡器(120) 包括第一可变电抗器(302),用于控制所述LC振荡器(120) 的振荡频率；第二可变电抗器(304),用于对所述第一LC振荡器和所 述第二 LC振荡器之间的电感(L)和电容(C)失配中之一 或两者都进行补偿。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，对于相位和-振幅失配的 补偿包括利用所述失配补偿器(125 )产生的电压信号(145 ) 配置所述第二可变电抗器(304)。
21. —种系统，包括第一LC振荡器(110)，用于产生至少一个第一时钟信号；第二 LC振荡器(120 )，用于产生至少一个第二时钟信号， 其中，所述至少一个第一时钟信号和所述至少一个第二时钟信 号形成I/Q时钟信号；以及装置(125 ),用于对与所述I/Q时钟信号关联的相位和振 幅失配进^f于补偿。
全文摘要
本发明的实施例可以提供一种LC正交振荡器，包括两个彼此交叉耦合的LC振荡器以产生I/Q时钟信号；以及相位和振幅失配补偿器。相位和振幅失配检测器可以包括用于对LC正交振荡器中所产生的I/Q时钟信号之间的相位以及振幅失配进行补偿的电容、振幅失配检测器、以及跨导体。
文档编号H03B27/00GK101394150SQ20081021141
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月21日
发明者乔伊·拉斯卡尔, 卞相振, 李彰浩, 金学善 申请人:三星电机株式会社