本发明属于微电子电路技术领域，特别涉及数控振荡器，可用于频率合成的时钟产生电路。
背景技术：
随着工艺尺寸的缩小，全数字锁相环逐步成为研究的热点。数控振荡器作为全数字锁相环中最为关键的模块，决定了整个锁相环的性能。传统lc型数控振荡器受限于模拟元件的存在，不利于小尺寸设计，而环形振荡器则在不同工艺尺寸之间具有良好的可移植性。
环形振荡器通常由奇数个反相器单元组成，其工作频率与每一级反相器单元的延迟时间td成反比，而td由反相器单元的驱动电流和级间电容决定。因此，通过数字输入控制每级反相单元的驱动电流或者输出节点的电容值，就可以改变反相单元的延迟时间。从而实现对振荡器输出频率的数字控制。
通过控制导通的反相器数量或通过传输门控制反相器的节间电容，可以改变反相器单元的延迟时间，从而改变振荡器的工作频率。然而，从时域来看，通过上述方式调整反相器延迟时间，其延迟时间变化量较大，在实际应用中无法满足调频分辨率的要求，此外，上述调频线性度同样无法满足实际要求。而相位插值电路可以在一定程度上提高延迟的分辨率，从而满足调频分辨率的要求。利用三组两两并联的反相器即可构成传统的单级相位插值电路。将两个具有一定相位差的信号in1和in2分别输入到两组反相器中，其输出再分别经过一级反相器驱动后得到v1和v2，此外，将这两个相位差信号in1和in2分别输入到第三组的两个反相器，并将两个反相器输出节点并联得到输出的相位插值信号v12。这个信号的相位将位于v1和v2之间；通过这种方式，可以将延迟分辨率提升2倍。然而，这种插值结构需要仔细考虑反相器的尺寸，才能将v12的相位准确插值于v1和v2之间；以上所述为单级相位插值电路，将上述插值结构扩展至多级串联的结构，可以将延迟分辨率进一步提高，理论上来说，每增加一级串联插值结构，可以将分辨率提升二倍。然而，随着串联级数的增加，两个插值反相器的相对尺寸需要更加仔细的设计，因为随着信号在多级间传递，一个边沿错位将对后续插值产生严重的影响。其次，还要保证所有路径具有相同的负载。最后，由于延迟分辨率正比于串联级数，而串联级数增加会导致本征延迟增大，从而导致振荡频率降低。因此，上述结构需要在振荡频率和调频分辨率之间折中。
由此可见，通过改变rc时常数的方法设计数控振荡器，其调频分辨率和线性度无法满足实际需求；而基于传统相位插值结构的数控振荡器，虽说其调频分辨率有一定改善，但需要仔细设计每一级的反相器尺寸及负载才能保证其调频线性度，且无法实现较高的工作频率，因此不能满足全数字锁相环越来越高的性能要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种cmos相位插值数控振荡器，以提升调频的线性度及分辨率，且具有较高的工作频率。
为实现上述目的，本发明包括：
粗调相位插值单元，用于对数控振荡器的振荡周期进行每控制字5ps的调节；
精调相位插值单元，用于对数控振荡器的振荡周期进行每控制字200fs的调节；
反相驱动器，用于对信号的相位进行反相；
所述精调相位插值单元连接在粗调相位插值单元与反相驱动器之间，反相驱动器的输出端连接到粗调相位插值单元的输入端，构成环形振荡回路；
所述粗调相位插值单元的控制端连接32位粗调控制字，精调相位插值单元的控制端连接64位精调控制字，对回路的振荡频率进行调节。
作为优选，其特征在于，粗调相位插值单元由32个粗调相位插值模块并联组成，每个粗调相位插值模块包括一个粗调反相器、两个粗调三态反相器、一个粗调pmos控制信号产生子模块和一个粗调nmos控制信号产生子模块；
所述粗调反相器与两个粗调三态反相器并联连接；
所述粗调pmos控制信号产生子模块的控制端与一位粗调控制字连接，输入端与两个粗调三态反相器的输入端连接，输出端与两个粗调三态反相器的pmos控制端连接；
所述粗调nmos控制信号产生子模块的控制端与一位粗调控制字连接，输入端与两个粗调三态反相器的输入端连接，输出端与两个粗调三态反相器的nmos控制端连接。
作为优选，其特征在于，精调相位插值单元由64个精调相位插值模块并联组成，每个精调相位插值模块包括四个精调反相器、一个精调三态反相器、一个精调pmos控制信号产生子模块和一个精调nmos控制信号产生子模块；
所述四个精调反相器与一个精调三态反相器并联连接；
所述精调pmos控制信号产生子模块的控制端与一位精调控制字连接，输入端与精调三态反相器的输入端连接，输出端与精调三态反相器的pmos控制端连接；
所述精调nmos控制信号产生子模块的控制端与一位精调控制字连接，输入端与精调三态反相器的输入端连接，输出端与精调三态反相器的nmos控制端连接。
作为优选，其特征在于，反相驱动器由64个驱动反相器并联连接组成。
作为优选，其特征在于，32个粗调相位插值模块的输出端与64个精调相位插值模块的输入端连接，控制端分别与32位粗调控制字连接；64个精调相位插值模块的输出端与64个反相器的输入端连接，控制端分别与64位精调控制字连接；64个驱动反相器的输出端与32个粗调相位插值模块的输入端连接。
作为优选，其特征在于，粗调pmos控制信号产生子模块包括一个粗调pmos控制信号缓冲器、一个粗调pmos控制信号三态反相器、一个粗调pmos控制信号传输门和一个粗调pmos控制字反相器；
所述粗调pmos控制信号缓冲器的输入端与子模块输入信号连接，输出端与粗调pmos控制信号三态反相器的输入端连接；
所述粗调pmos控制信号三态反相器的输入端与粗调pmos控制信号缓冲器的输出端连接，pmos控制端与粗调控制字反相信号连接，nmos控制端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调pmos控制信号传输门的输出端连接；
所述粗调pmos控制信号传输门的控制端与粗调控制字信号连接，输入端与高电平信号vdd连接，输出端与粗调pmos控制信号三态反相器的输出端连接；
所述粗调pmos控制字反相器的输入端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调控制字反相信号连接。
作为优选，其特征在于，精调pmos控制信号产生子模块包括一个精调pmos控制信号缓冲器、一个精调pmos控制信号三态反相器、一个精调pmos控制信号传输门和一个精调pmos控制字反相器；
所述精调pmos控制信号缓冲器的输入端与子模块输入信号连接，输出端与精调pmos控制信号三态反相器的输入端连接；
所述精调pmos控制信号三态反相器的输入端与精调pmos控制信号缓冲器的输出端连接，pmos控制端与精调控制字反相信号连接，nmos控制端与精调控制字信号连接，输出端与精调pmos控制信号传输门的输出端连接；
所述精调pmos控制信号传输门的控制端与精调控制字信号连接，输入端与高电平信号vdd连接，输出端与精调pmos控制信号三态反相器的输出端连接；
所述精调pmos控制字反相器的输入端与精调控制字信号连接，输出端与精调控制字反相信号连接。
作为优选，其特征在于，粗调nmos控制信号产生子模块包括一个粗调nmos控制信号缓冲器、一个粗调nmos控制信号三态反相器、一个粗调nmos控制信号传输门和一个粗调nmos控制字反相器；
所述粗调nmos控制信号缓冲器的输入端与子模块输入信号连接，输出端与粗调nmos控制信号三态反相器的输入端连接；
所述粗调nmos控制信号三态反相器的输入端与粗调nmos控制信号缓冲器的输出端连接，pmos控制端与粗调控制字反相信号连接，nmos控制端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调nmos控制信号传输门的输出端连接；
所述粗调nmos控制信号传输门的控制端与粗调控制字信号连接，输入端与低电平信号gnd连接，输出端与粗调nmos控制信号三态反相器的输出端连接；
所述粗调nmos控制字反相器的输入端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调控制字反相信号连接。
作为优选，其特征在于，精调nmos控制信号产生子模块包括一个精调nmos控制信号缓冲器、一个精调nmos控制信号三态反相器、一个精调nmos控制信号传输门和一个精调nmos控制字反相器；
所述精调nmos控制信号缓冲器的输入端与子模块输入信号连接，输出端与精调nmos控制信号三态反相器的输入端连接；
所述精调nmos控制信号三态反相器的输入端与精调nmos控制信号缓冲器的输出端连接，pmos控制端与精调控制字反相信号连接，nmos控制端与精调控制字信号连接，输出端与精调nmos控制信号传输门的输出端连接；
所述精调nmos控制信号传输门的控制端与精调控制字信号连接，输入端与低电平信号gnd连接，输出端与精调nmos控制信号三态反相器的输出端连接；
所述精调nmos控制字反相器的输入端与精调控制字信号连接，输出端与精调控制字反相信号连接。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明通过插值模块中的控制信号产生子模块与三态反相器的配合，能够提供亚皮秒级的相位插值步进和较高的相位插值线性度；
本发明基于该相位插值电路结构所构建的相位插值数控振荡器相比于传统的数控振荡器，可提供更高的分辨率、线性度和振荡频率，且具有较低的本征延迟。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图；
图2是本发明中的数控振荡器粗调相位插值单元结构框图；
图3是本发明中的数控振荡器精调相位插值单元结构框图；
图4是本发明中的反相驱动器结构框图；
图5是本发明中的粗调相位插值模块电路原理图；
图6是本发明中的精调相位插值模块电路原理图；
图7是本发明中的粗调pmos控制信号产生子模块电路原理图；
图8是本发明中的精调pmos控制信号产生子模块电路原理图；
图9是本发明中的粗调nmos控制信号产生子模块电路原理图；
图10是本发明中的精调nmos控制信号产生子模块电路原理图；
图11是本发明中的粗、精调相位插值模块工作时序图。
具体实施方式
参照图1，本发明包括粗调相位插值单元1、精调相位插值单元2和反相驱动器3。粗调相位插值单元1的输出端与精调相位插值单元2的输入端连接；精调相位插值单元2的输出端与反相驱动器3的输入端连接；反相驱动器3的输出端与粗调相位插值单元1的输入端连接，构成环形振荡回路；粗调相位插值单元1的控制端输入32位粗调控制字；精调相位插值单元2的控制端输入64位精调控制字。
参照图2，所述的粗调相位插值单元1由32个粗调相位插值模块11并联连接组成，每个粗调相位插值模块11的结构如图5所示，其包括一个粗调反相器111、两个粗调三态反相器112、一个粗调pmos控制信号产生子模块113和一个粗调nmos控制信号产生子模块114。该粗调反相器111与两个粗调三态反相器112并联连接；粗调pmos控制信号产生子模块113的控制端输入一位粗调控制字，输入端与两个粗调三态反相器112的输入端及粗调反相器111的输入端连接，输出端与两个粗调三态反相器112的pmos控制端连接；粗调nmos控制信号产生子模块114的控制端输入一位粗调控制字，输入端与两个粗调三态反相器112的输入端及粗调反相器111的输入端连接，输出端与两个粗调三态反相器112的nmos控制端连接。
参照图3，所述精调相位插值单元2由64个精调相位插值模块21并联连接组成，每个精调相位插值模块21的结构如图6所示，其包括四个精调反相器211、一个精调三态反相器212、一个精调pmos控制信号产生子模块213和一个精调nmos控制信号产生子模块214；四个精调反相器211与一个精调三态反相器212并联连接；精调pmos控制信号产生子模块213的控制端输入一位精调控制字，输入端与四个精调反相器211的输入端及精调三态反相器212的输入端连接，输出端与精调三态反相器212的pmos控制端连接；精调nmos控制信号产生子模块214的控制端输入一位精调控制字，输入端与四个精调反相器211的输入端及精调三态反相器212的输入端连接，输出端与精调三态反相器212的nmos控制端连接。
参照图4，所述反相驱动器3由64个驱动反相器31并联连接组成。
参照图7，所述粗调pmos控制信号产生子模块113包括一个粗调pmos控制信号缓冲器1131、一个粗调pmos控制信号三态反相器1132、一个粗调pmos控制信号传输门1133和一个粗调pmos控制字反相器1134。粗调pmos控制信号缓冲器1131的输出端与粗调pmos控制信号三态反相器1132的输入端连接；粗调pmos控制信号三态反相器1132的pmos控制端与粗调控制字反相信号连接，nmos控制端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调pmos控制信号传输门1133的输出端连接；粗调pmos控制信号传输门1133的控制端与粗调控制字信号连接，输入端与高电平信号vdd连接；粗调pmos控制字反相器1134的输入端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调控制字反相信号连接。
参照图8，所述精调pmos控制信号产生子模块213包括一个精调pmos控制信号缓冲器2131、一个精调pmos控制信号三态反相器2132、一个精调pmos控制信号传输门2133和一个精调pmos控制字反相器2134。精调pmos控制信号缓冲器2131的输出端与精调pmos控制信号三态反相器2132的输入端连接；精调pmos控制信号三态反相器2132的pmos控制端与精调控制字反相信号连接，nmos控制端与精调控制字信号连接，输出端与精调pmos控制信号传输门2133的输出端连接；精调pmos控制信号传输门2133的控制端与精调控制字信号连接，输入端与高电平信号vdd连接；精调pmos控制字反相器2134的输入端与精调控制字信号连接，输出端与精调控制字反相信号连接。
参照图9，所述粗调nmos控制信号产生子模块114包括一个粗调nmos控制信号缓冲器1141、一个粗调nmos控制信号三态反相器1142、一个粗调nmos控制信号传输门1143和一个粗调nmos控制字反相器1144。粗调nmos控制信号缓冲器1141的输出端与粗调nmos控制信号三态反相器1142的输入端连接；粗调nmos控制信号三态反相器1142的pmos控制端与粗调控制字反相信号连接，nmos控制端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调nmos控制信号传输门1143的输出端连接；粗调nmos控制信号传输门1143的控制端与粗调控制字信号连接，输入端与低电平信号gnd连接；粗调nmos控制字反相器1144的输入端与粗调控制字信号连接，输出端与粗调控制字反相信号连接。
参照图10，所述精调nmos控制信号产生子模块214包括一个精调nmos控制信号缓冲器2141、一个精调nmos控制信号三态反相器2142、一个精调nmos控制信号传输门2143和一个精调nmos控制字反相器2144。精调nmos控制信号缓冲器2141的输出端与精调nmos控制信号三态反相器2142的输入端连接；精调nmos控制信号三态反相器2142的pmos控制端与精调控制字反相信号连接，nmos控制端与精调控制字信号连接，输出端与精调nmos控制信号传输门2143的输出端连接；精调nmos控制信号传输门2143的控制端与精调控制字信号连接，输入端与低电平信号gnd连接；精调nmos控制字反相器2144的输入端与精调控制字信号连接，输出端与精调控制字反相信号连接。
参照图11，所述粗、精调相位插值模块工作时序图，包括控制字信号波形、模块输入信号波形、控制信号产生子模块输入信号波形、三态反相器输入信号波形、反相器输入信号波形、pmos控制信号产生子模块输出信号波形和nmos控制信号产生子模块输出信号波形。由于模块输入同时与控制信号产生子模块输入、三态反相器输入和反相器输入连接，因此这四个端口具有完全相同的时序波形；当控制字为低电平时，控制信号产生子模块中的传输门均导通，三态反相器均关断，因此pmos控制信号产生子模块始终输出高电平，nmos控制信号产生子模块始终输出低电平，即粗、精调相位插值模块中的三态反相器均关断，仅有反相器对模块输入信号进行反相位，没有开启相位插值操作；当控制字为高电平时，控制信号产生子模块中的传输门均关断，三态反相器均导通，此时pmos控制信号产生子模块的输出为模块输入信号的延迟反相位信号，nmos控制信号产生子模块的输出为模块输入信号的延迟反相位信号，因此两个子模块的输出端具有完全相同的时序波形，并且在该延迟时间及延迟结束后的一小段时间内，粗、精调相位插值模块中的三态反相器经过短暂的导通到断开过程，进行相位插值操作。
本发明的工作原理如下：
环形振荡回路的振荡频率由32位粗调控制字和64位精调控制字通过温度计码形式调控。当粗调相位插值模块11或精调相位插值模块21模块输入的控制字信号为低电平时，模块中的pmos控制信号产生子模块输出高电平vdd，nmos控制信号产生子模块输出低电平gnd，此时模块中的三态反相器均关断，仅有反相器对输入信号进行较慢速度的反相位操作，不进行相位插值；当粗调相位插值模块11或精调相位插值模块21模块输入的控制字信号为高电平时，模块中的pmos控制信号产生子模块的输出信号为输入信号的延迟反相信号，nmos控制信号产生子模块的输出信号为输入信号的延迟反相信号，在延迟时间内，模块中的三态反相器导通，此时反相器与三态反相器共同对输入信号进行较快速度的反相位操作，以此方式进行相位插值，调节信号通过粗调相位插值单元1或精调相位插值单元2的延时，进而调节回路的振荡频率。
以上描述仅是对本发明的一个具体实例，并不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理之后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。