一种相位插值器及其控制方法

一种相位插值器及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种相位插值器及其控制方法，相位插值器中的权重单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电流源、第二电流源和待机负载；当权重单元处于开启状态时，第三开关管和第四开关管导通，第一电流源和第二电流源通过第一开关管和第三开关管以及第二开关管和第四开关管输出电流；当权重单元处于关闭状态时，第三开关管和第四开关管断开，第一电流源通过第一开关管和第二开关管向待机负载提供电流。当权重单元处于关闭状态时，节点A、B、C具有靠近所述权重单元开启时的电压，因此，只需将这些节点的电压从该电压建立到正常的工作电压即可，从而可以减弱权重单元的切换瞬时效应，提高相位插值器的工作性能。
【专利说明】
一种相位插值器及其控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及相位插值器技术领域，更具体地说，涉及一种相位插值器及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 相位插值器可以将周期相同但相位不同的两个周期性的输入信号按比例混合产 生一个周期相同但相位介于二者之间的输出信号。
[0003] 现有的一种相位插值器，包括第一时钟选择电路、第二时钟选择电路、编码电路和 时钟混频器，其中，第一时钟选择电路的输入端输入周期相同但相位分别为0、180、90和270 的四个时钟信号，第二时钟选择电路的输入端输入周期相同但相位分别为45、225、135和 315的四个时钟信号，编码电路控制第一时钟选择电路和第二时钟选择电路从相位不同的 八个时钟信号中选出相邻的第一时钟信号和第二时钟信号作为时钟混频器的输入信号，以 使时钟混频器根据编码电路输出的权重控制信号分别控制第一时钟信号和第二时钟信号 的权重，进而控制输出信号为周期相同但相位介于第一时钟信号和第二时钟信号之间的信 号。
[0004] 其中，现有的一种时钟混频器的结构，包括输入第一时钟信号的多个权重单元和 输入第二时钟信号的多个权重单元。以输入第一时钟信号的权重单元为例来对权重单元的 结构进行说明，如图1所示，该权重单元包括电流源I、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开 关管M3和第四开关管M4。第一开关管Ml在正相的第一时钟信号C1+的控制下导通，第二开关 管M2在负相的第一时钟信号C1-的控制下导通，第三开关管M3和第四开关管M4在编码电路 输出的控制信号CK+的控制下导通。
[0005] 当第三开关管M3和第四开关管M4处于导通状态时，该权重单元处于工作状态；当 第三开关管M3和第四开关管M4处于断开状态时，该权重单元处于关闭状态。当m个输入第一 时钟信号的权重单元和η个输入第二时钟信号的权重单元处于工作状态时，第一时钟信号 C1和第二时钟信号C2的权重比为m:n。
[0006] 但是，当权重单元处于关闭状态时，由于第一开关管Ml和第三开关管M3之间的节 点a、第二开关管M2和第四开关管M4之间的节点b以及电流源I和第一开关管Ml之间的节点c 的电压被常开的电流源I拉到电源地，因此，当该权重单元切换到开启状态时，需先将节点 a、b、c的电压从电源地建立到正常工作电压才能开始工作，这样就会导致权重单元切换瞬 时效应较大，影响相位插值器的工作性能。

【发明内容】

[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种相位插值器及其控制方法，以解决现有的相位插值 器权重单元切换瞬时效应较大的问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0009] -种相位插值器，包括第一时钟选择电路、第二时钟选择电路、编码电路和时钟混 频器；
[0010]所述第一时钟选择电路在所述编码电路输出的第一控制信号的控制下，从输入的 至少两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号输出至所述时钟混 频器；
[0011]所述第二时钟选择电路在所述编码电路输出的第二控制信号的控制下，从输入的 至少两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号输出至所述时钟混 频器，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号的周期相同但相位不同；
[0012] 所述时钟混频器包括多个权重单元，所述时钟混频器在所述编码电路输出的第三 控制信号和第四控制信号的控制下，控制部分所述权重单元开启、其他所述权重单元关闭， 以使所述第一时钟信号和第二时钟信号按照一定比例混合成周期与所述第一时钟信号和 第二时钟信号相同但相位介于所述第一时钟信号和第二时钟信号之间的输出信号；
[0013] 其中，任一所述权重单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、 第一电流源、第二电流源和待机负载；当所述权重单元处于开启状态时，所述第三开关管和 第四开关管导通，所述第一电流源和第二电流源通过所述第一开关管和第三开关管以及所 述第二开关管和第四开关管输出电流；当所述权重单元处于关闭状态时，所述第三开关管 和第四开关管断开，所述第一电流源通过所述第一开关管和第二开关管向所述待机负载输 出电流。
[0014] 优选的，所述第一开关管的第一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第一开 关管的第二端与所述第三开关管的第一端连接；
[0015] 所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第一端连接；
[0016] 所述第一电流源的一端接地、另一端与所述第一开关管和第二开关管的公共端连 接；
[0017] 所述第二电流源的一端接地、另一端通过第五开关管与所述第一开关管和第二开 关管的公共端连接；
[0018] 所述待机负载的一端与所述第一开关管和第三开关管的公共端连接、另一端与所 述第二开关管和第四开关管的公共端连接。
[0019] 优选的，所述待机负载包括电平漂移器、第六开关管和第七开关管；
[0020] 所述电平漂移器用于将所述编码电路输入的控制信号的第一电压调整为第二电 压，并将调整后的所述控制信号输出至所述第六开关管和第七开关管的控制端，以控制所 述第六开关管和第七开关管导通，其中所述第二电压小于所述第一电压；
[0021] 所述第六开关管的第一端与所述第一开关管和第三开关管的公共端连接，所述第 六开关管的第二端与所述电源连接；
[0022] 所述第七开关管的第一端与所述第二开关管和第四开关管的公共端连接，所述第 七开关管的第二端与所述电源连接。
[0023] 优选的，所述第六开关管的尺寸与所述第三开关管的尺寸相同；所述第七开关管 的尺寸与所述第四开关管的尺寸相同。
[0024] 优选的，所述第一电流源输出的电流为i/k，所述第二电流源输出的电流为i(k_ l)/k，k为大于或等于1的正数。
[0025] 优选的，所述多个权重单元中的部分权重单元为第一权重单元，部分权重单元为 第二权重单元；
[0026] 所述第一权重单元的第一开关管的控制端与所述第一时钟选择电路的第一输出 端连接，用于接收所述第一时钟选择电路输出的正相的第一时钟信号;所述第一权重单元 的第二开关管的控制端与所述第一时钟选择电路的第二输出端连接，用于接收所述第一时 钟选择电路输出的负相的第一时钟信号;所述第一权重单元的第三开关管、第四开关管和 第五开关管的控制端都与所述编码电路的第一输出端连接，用于接收所述编码电路输出的 第三控制信号，以使所述第三开关管、第四开关管和第五开关管在所述第三控制信号的作 用下导通;所述第一权重单元的电平漂移器的输入端与所述编码电路的第二输出端连接， 以使所述第六开关管和第七开关管在调整后的第四控制信号的作用下导通；
[0027] 所述第二权重单元的第一开关管的控制端与所述第二时钟选择电路的第一输出 端连接，用于接收所述第二时钟选择电路输出的正相的第二时钟信号;所述第二权重单元 的第二开关管的控制端与所述第二时钟选择电路的第二输出端连接，用于接收所述第二时 钟选择电路输出的负相的第二时钟信号;所述第二权重单元的第三开关管、第四开关管和 第五开关管的控制端与所述编码电路的第二输出端连接，用于接收所述编码电路输出的第 四控制信号，以使所述第三开关管、第四开关管和第五开关管在所述第四控制信号的作用 下导通;所述第二权重单元的电平漂移器的输入端与所述编码电路的第一输出端连接，以 使所述第六开关管和第七开关管在调整后的第三控制信号的作用下导通；
[0028]所述第一权重单元的第三开关管的漏极与所述第二权重单元的第三开关管的漏 极连接，以输出混合后的负相的输出信号;所述第一权重单元的第四开关管的漏极与所述 第二权重单元的第四开关管的漏极连接，以输出混合后的正相的输出信号。
[0029] 优选的，所述第一权重单元和所述第二权重单元中的第一开关管至第七开关管都 为PM0S晶体管；
[0030] 或者，所述第一权重单元和所述第二权重单元中的第一开关管至第七开关管都为 NM0S晶体管。
[0031] -种相位插值器的控制方法，应用于如上任一项所述的相位插值器，所述控制方 法包括：
[0032] 通过编码电路输出的第一控制信号控制第一时钟选择电路从输入的至少两个相 位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号输出至时钟混频器；
[0033] 通过编码电路输出的第二控制信号控制第二时钟选择电路从输入的至少两个相 位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号输出至所述时钟混频器；
[0034] 通过编码电路输出的第三控制信号和第四控制信号控制所述时钟混频器中的部 分权重单元处于开启状态、其他权重单元处于关闭状态，以使所述第一时钟信号和第二时 钟信号按照一定比例混合成周期与所述第一时钟信号和第二时钟信号相同但相位介于所 述第一时钟信号和第二时钟信号之间的输出信号；
[0035] 其中，处于开启状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管导通、第一电流源 和第二电流源通过第一开关管和第三开关管以及第二开关管和第四开关管输出电流;处于 关闭状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管断开、第一电流源通过第一开关管和第 ^?开关管向待机负载提供电流。
[0036] 优选的，所述多个权重单元中的部分权重单元为第一权重单元，部分权重单元为 第二权重单元；
[0037] 所述控制所述时钟混频器中的部分权重单元处于开启状态、其他权重单元处于关 闭状态包括：
[0038] 控制一部分所述第一权重单元处于开启状态、其他所述第一权重单元处于关闭状 态；
[0039] 控制一部分所述第二权重单元处于开启状态、其他所述第二权重单元处于关闭状 ??τ 〇
[0040] 优选的，控制第一权重单元处于开启状态的具体方式包括:所述编码电路输出的 第三控制信号控制所述第一权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关导通，所述 编码电路输出的第四控制信号控制所述第一权重单元中的第六开关管和第七开关管断开， 以使所述第一权重单元处于开启状态；
[0041] 控制第二权重单元处于开启状态的具体方式包括:所述编码电路输出的第四控制 信号控制所述第二权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关管导通，所述编码电 路输出的第三控制信号控制所述第二权重单元中的第六开关管和第七开关管断开，以使所 述第二权重单元处于开启状态。
[0042] 与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
[0043] 本发明所提供的相位插值器及其控制方法，当权重单元处于关闭状态时，第一开 关管和第三开关管之间的节点、第二开关管和第四开关管之间的节点以及电流源和第一开 关管之间的节点的电压由第一电流源提供，当权重单元处于开启状态时，这些节点的电压 由第一电流源和第二电流源共同提供。由于本发明提供的相位插值器增加设置了待机负 载，使得当权重单元处于关闭状态时，第一开关管和第三开关管之间的节点、第二开关管和 第四开关管之间的节点的电压值并未被拉到电源地，而是靠近所述权重单元开启时的电 压，因此，当该权重单元开启时，不需要将这些节点的电压从电源地建立到正常工作电压， 而是从靠近所述权重单元开启时的电压建立到正常工作电压，即减小了权重开启时与权重 关闭时的节点电压差，从而可以减弱权重单元的切换瞬时效应，提高相位插值器的工作性 能。
【附图说明】
[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0045] 图1为现有的时钟混频器中权重单元的结构示意图；
[0046] 图2为本发明实施例提供的一种相位插值器的结构示意图；
[0047] 图3为本发明实施例提供的一种权重单元的结构示意图；
[0048] 图4为本发明实施例提供的一种时钟混频器的结构示意图；
[0049] 图5为本发明实施例提供的一种待机负载的结构示意图；
[0050] 图6为权重单元关闭时的待机负载的电路结构示意图；
[0051] 图7a和图7b为第一时钟选择电路输出的第一时钟信号和第二时钟选择电路输出 的第二时钟信号的波形图；
[0052]图8为本发明实施例提供的一种相位插值器控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0053]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]本发明的实施例提供了一种相位插值器，参考图2,该相位插值器包括第一时钟选 择电路20、第二时钟选择电路21、编码电路22和时钟混频器23。
[0055]其中，第一时钟选择电路20在编码电路22输出的第一控制信号CK1的控制下，从输 入的至少两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号CLKA输出至时 钟混频器23;第二时钟选择电路21在编码电路22输出的第二控制信号CK2的控制下，从输入 的至少两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号CLKB输出至时钟 混频器23,第二时钟信号CLKB和第一时钟信号CLKA的周期相同但相位不同。
[0056]本实施例中，第一时钟信号CLKA和第二时钟信号CLKB为差分信号，即第一时钟信 号CLKA包括正相的第一时钟信号CLKA+和负相的第一时钟信号CLKA-，且正相的第一时钟信 号CLKA+与负相的第一时钟信号CLKA-为差分信号;第二时钟信号CLKB包括正相的第二时钟 信号CLKB+和负相的第二时钟信号CLKB-，且正相的第二时钟信号CLKB+与负相的第二时钟 信号CLKB-为差分信号。
[0057]其中，第一时钟选择电路20输入端的至少两个相位不同的时钟信号可以包括相位 分别为0、180、90和270的四个时钟信号，第二时钟选择电路21输入端的至少两个相位不同 的时钟信号可以包括相位分别为45、225、135和315的四个时钟信号，但是，本发明并不仅限 于此。可选的，本实施例中的第一时钟选择电路20和第二时钟选择电路21为多路复用器 (1111111^]^61'，简称111)，但是，本发明并不仅限于此。
[0058]本实施例中的时钟混频器23包括多个权重单元，时钟混频器23在编码电路22输出 的第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的控制下，控制部分权重单元开启、其他权重单元 关闭，以使第一时钟信号CLKA和第二时钟信号CLKB按照一定比例混合成周期与第一时钟信 号CLKA和第二时钟信号CLKB相同但相位介于第一时钟信号CLKA和第二时钟信号CLKB之间 的输出信号。需要说明的是，本实施例中的编码电路22是根据输入的控制信号产生的第一 控制信号CK1至第四控制信号CK4。
[0059]参考图3,本实施例中的权重单元包括第一开关管K1、第二开关管K2、第三开关管 K3、第四开关管K4、第一电流源11、第二电流源12和待机负载R。
[0060]具体地，第一开关管K1的第一端与第二开关管K2的第一端连接，第一开关管K1的 第二端与第三开关管K3的第一端连接;第二开关管K2的第二端与第四开关管K4的第一端连 接;第一电流源11的一端接地，第一电流源11的另一端与第一开关管K1和第二开关管K2的 公共端即节点C连接;第二电流源12的一端接地，第二电流源12的另一端通过第五开关管K5 与第一开关管K1和第二开关管K2的公共端即节点C连接;待机负载R的一端与第一开关管K1 和第三开关管K3的公共端即节点A连接，待机负载R的另一端与第二开关管K2和第四开关管 K4的公共端即节点B连接。可选的，第一端为上述开关管的源极、第二端为上述开关管的漏 极、控制端为上述开关管的栅极。
[0061]其中，当该权重单元处于开启状态时，第三开关管K3和第四开关管K4导通，第一电 流源II和第二电流源12通过第一开关管K1和第三开关管K3以及第二开关管K2和第四开关 管K4输出电流。当该权重单元处于关闭状态时，第三开关管K3和第四开关管K4断开，第一电 流源11通过第一开关管K1和第二开关管K2向待机负载R提供电流。
[0062]也就是说，当该权重单元处于关闭状态时，第一开关管K1和第三开关管K3之间的 节点A、第二开关管K2和第四开关管K4之间的节点B以及第一电流源II和第一开关管K1之间 的节点C的电压由电流较小的第一电流源11提供。当该权重单元处于开启状态时，节点A、B、 C的电压由第一电流源II和第二电流源12共同提供。
[0063]由此可知，当权重单元处于关闭状态时，这些节点的电压并未被拉到电源地，而是 拉到一个靠近权重单元开启时的电压，因此，当该权重单元开启时，不需要将这些节点的电 压从电源地建立到正常工作电压，而是将这些节点的电压从靠近权重单元开启时的电压建 立到正常工作电压，从而可以减弱权重单元的切换瞬时效应，提高权重单元的切换速度和 相位插值器的工作性能。
[0064]本实施例中，参考图4,时钟混频器23中的多个权重单元包括第一权重单元230和 第二权重单元231。可选的，第一权重单元230和第二权重单元231的个数相同，但是，本发明 并不仅限于此。
[0065]其中，第一权重单元230的第一开关管K1的控制端与第一时钟选择电路20的第一 输出端连接，用于接收第一时钟选择电路20输出的正相的第一时钟信号CLKA+;第一权重单 元230的第二开关管K2的控制端与第一时钟选择电路20的第二输出端连接，用于接收第一 时钟选择电路20输出的负相的第一时钟信号CLKA-;第一权重单元230的第三开关管K3、第 四开关管K4和第五开关管K5的控制端都与编码电路22的第一输出端连接，用于接收编码电 路22输出的第三控制信号CK3,以使第一权重单元230中的第三开关管K3、第四开关管K4和 第五开关管K5在第三控制信号CK3的作用下导通。
[0066]第二权重单元231的第一开关管K1的控制端与第二时钟选择电路21的第一输出端 连接，用于接收第二时钟选择电路21输出的正相的第二时钟信号CLKB+;第二权重单元231 的第二开关管K2的控制端与第二时钟选择电路21的第二输出端连接，用于接收第二时钟选 择电路21输出的负相的第二时钟信号CLKB-;第二权重单元231的第三开关管K3、第四开关 管K4和第五开关管K5的控制端与编码电路22的第二输出端连接，用于接收编码电路22输出 的第四控制信号CK4,以使第二权重单元231的第三开关管K3、第四开关管K4和第五开关管 K5在第四控制信号CK4的作用下导通。
[0067]并且，第一权重单元230的第三开关管K3的第二端Out-与第二权重单元231的第三 开关管K3的第二端Out-连接，以使第一权重单元230输出的正相的第一时钟信号CLKA+与第 二权重单元231输出的正相的第二时钟信号CLKB+混合成周期相同但相位介于二者之间的 输出信号MIX-;第一权重单元230的第四开关管K4的第二端0ut+与第二权重单元231的第四 开关管K4的第二端0ut+连接，以使第一权重单元230输出的负相的第一时钟信号CLKA-与第 二权重单元231输出的负相的第二时钟信号CLKB-混合成周期相同但相位介于二者之间的 输出信号MIX+。
[0068] 需要说明的是，第一权重单元230的第三开关管K3的第二端Out-和第二权重单元 231的第三开关管K3的第二端Out-还与负载连接，第一权重单元230的第四开关管K4的第二 端0ut+和第二权重单元231的第四开关管K4的第二端0ut+也与负载连接。
[0069] 本实施例中，为了限制权重单元关闭状态下的功耗，可以限定第一电流源II输出 的电流为i/k，第二电流源12输出的电流为i(k-l)/k，k为大于或等于1的正数，i为电流值，i 可以根据实际情况进行设定。此时，权重单元关闭状态下的电流是权重单元开启状态下电 流的Ι/k，即权重单元关闭状态下功耗是开启状态下功耗的1/k。
[0070] 但是，在选取k的具体数值时，需保证i/k的电流不能使第一开关管K1和第二开关 管K2进入亚阈值区，即避免第一开关管K1和第二开关管K2的栅源之间的电压过小而导致第 一开关管K1和第二开关管K2截止。当然，对于功耗要求不苛刻的权重单元，可以限定第一电 流源II的电流大于第二电流源12的电流，或者限定权重单元关闭状态时，第一电流源II和 第二电流源12同时向待机负载R提供电流。
[0071] 进一步地，为了避免权重单元关闭时第一开关管K1和第二开关管K2的等效电容改 变，导致第一时钟选择电路20或第二时钟选择电路21的输出负载不一致，本发明中的待机 负载R需满足："一、使得节点A和节点B的电压接近于其在权重单元开启时的电压;二、使得 第一开关管K1和第二开关管K2的等效电容与其在权重单元开启时的等效电容相同"这两点 要求。
[0072] 当权重单元开启时，以第一开关管K1为例，由于第一开关管K1处于饱和区，因此， 第一开关管K1的等效电容为第一开关管K1的栅源电容Cgs和被米勒效应放大了的栅漏电容 (l+Q)Cgd之和，其中Q为节点A的增益。由于节点A连接到第三开关管K3的源端和第一开关管 K1的漏端，输入阻抗为l/gm3 I |rdsl，约为l/gm3,第一开关管K1的跨导为gml，因此，节点A的 增益 Q 为 gml/gm3。根据公式 8111=891'1:(21*11*(](?轉八）可得到〇开启=81111/^1113 = 891'1:(21*11* (：(?*11/11)/89^(21*11*(：(?轉3/13) = 89^(11札3/13札1)，此处的11为第一开关管1(1的宽 度，L1为第一开关管K1的长度，W3为第三开关管K3的宽度，L3为第三开关管K3的长度。
[0073]当权重单元关闭时，由于i/k不能小到使第一开关管K1和第二开关管K2进入亚阈 值区，因此，假设第一开关管K1和第二开关管K2仍处于饱和区，则第一开关管K1的栅源等效 电容Cgs基本保持不变(一般约为2W*L*Cox/3)，因此，为了保持总等效电容不变，需保证(1+ Q)Cgd不变。由于栅漏电容Cgd也基本不变，因此，为了保证权重单元关闭时第一开关管K1栅 极的等效电容等于权重单元开启时其等效电容，就必须使得(6)?? = Q开e。其中，Q开启=s q r t (W1*L3/W3*L1)，而Qot可以通过改变待机负载R的值来进行调整，因此，设计合适的待机负 载R的结构，就可以头现开启。
[0074]本发明实施例公开了一种可以满足上述两点要求的待机负载结构，如图5所示，包 括电平漂移器LS、第六开关管K6和第七开关管K7;
[0075]其中，电平漂移器LS用于将输入的控制信号的第一电压Vdd调整为第二电压Vdd'， 并将调整后的所述控制信号输出至所述第六开关管K6和第七开关管K7的控制端，以控制第 六开关管K6和第七开关管K7导通，其中所述第二电压Vdd'小于所述第一电压Vdd;
[0076]第六开关管K6的第一端与第一开关管K1和第三开关管K3的公共端连接，第六开关 管K6的第二端与电源连接;第七开关管K7的第一端与第二开关管K2和第四开关管K4的公共 端连接，第七开关管K7的第二端与电源连接。其中，这里的电源是指能够为第六开关管K6和 第七开关管K7提供高电压的电源。
[0077]基于此，第一权重单元230中的待机负载R的电平漂移器LS的输入端与编码电路22 的第二输出端连接，以使第六开关管Κ6和第七开关管Κ7在调整后的第四控制信号CK4的作 用下导通。第二权重单元231中的待机负载R的电平漂移器LS的输入端与编码电路22的第一 输出端连接，以使第六开关管Κ6和第七开关管Κ7在调整后的第三控制信号CK3的作用下导 通。
[0078]本实施例中，采用第六开关管Κ6和第七开关管Κ7作为权重单元关闭时的负载，可 选的，第六开关管Κ6的尺寸即宽长比可以与第三开关管Κ3的尺寸相同，第七开关管Κ7的尺 寸可以与第四开关管Κ4的尺寸相同。其中，通过电平漂移器调整后的控制信号，可以使得权 重单元被关闭时，合理的控制节点Α和节点Β的电压。
[0079] 当权重单元关闭时，如图6所示，第三开关管K3和第四开关管K4关闭，第六开关管 K6和第七开关管K7打开且偏置电压为第二电压Vdd'，并且，第一开关管K1、第二开关管K2、 第六开关管K6和第七开关管K7全部是工作在饱和区，节点A的增益Q_=sqrt(Wl*L6/W6* L1)。由于第六开关管K6的尺寸与第三开关管K3的尺寸相同，即L6 = L3、W6 = W3,因此，可以 满足_=Qffig。所以第一时钟选择电路20和第二时钟选择电路21输出负载的电容在权重单 元开启和关闭的情况下，变化不大。
[0080] 如图7a和图7b所示，第一时钟选择电路20输出的第一时钟信号CLKA和第二时钟选 择电路21输出的第二时钟信号CLKB的输出摆幅几乎一致，也就是说，在同一个区内（两个跨 区信号中间），权重的改变对第一时钟选择电路20和第二时钟选择电路21输出负载的改变 不大。
[0081] 同时，在不考虑开关管沟道长度调制效应的情况下，根据开关管饱和区电流公式：
[0083] 可知，在电流和尺寸已定的情况下，Vgs是不变的，因此，可以通过控制电平漂移器 LS输出的第二电压Vdd '，将节点A和节点B的电压控制在和权重开启时电压一致，也就是说， 通过上述结构的待机负载R可以满足"使得节点A和节点B的电压接近于其在权重单元开启 时的电压"的要求。
[0084]需要说明的是，本实施例中的第一权重单元230和第二权重单元231的结构基本相 同，其不同之处在于，第一权重单元230中的第一开关管K1至第四开关管K4的控制端和电平 漂移器LS的输入端的信号与第二权重单元231中的第一开关管K1至第四开关管K4的控制端 和电平漂移器LS的输入端的信号均不相同。
[0085]进一步需要说明的是，第一权重单元230和第二权重单元231中的第一开关管K1至 第七开关管K7都为PM0S晶体管，或者，第一权重单元230和第二权重单元231中的第一开关 管K1至第七开关管K7都为匪0S晶体管。基于此，本实施例中的第三控制信号CK3和第四控制 信号CK4为反相信号，例如，第三控制信号CK3为高电平信号，第四控制信号CK4为低电平信 号。
[0086]本发明所提供的相位插值器，当权重单元处于关闭状态时，第一开关管和第三开 关管之间的节点、第二开关管和第四开关管之间的节点以及电流源和第一开关管之间的节 点的电压由第一电流源提供，当权重单元处于开启状态时，这些节点的电压由第一电流源 和第二电流源共同提供。也就是说，当权重单元处于关闭状态时，这些节点的电压并未被拉 到电源地，而是靠近权重单元开启时的电压，因此，当该权重单元开启时，不需要将这些节 点的电压从电源地建立到正常工作电压，而是将这些节点的电压从一个靠近权重单元开启 时的电压建立到正常工作电压，减小了权重开启时与权重关闭时的节点电压差，从而可以 减弱权重单元的切换瞬时效应，提高相位插值器的工作性能；
[0087] 并且，第一时钟电路和第二时钟电路的输出负载不受权重单元切换权重的影响； 此外，由于权重单元的输出端即第三开关管的第二端与第一开关管之间通过第三开关管隔 开，第四开关管的第二端与第二开关管之间通过第四开关管隔开，因此，对于关闭的权重单 元，时钟混频器输入端和输出端的隔离效应有所改善，当第一时钟信号或第二时钟信号的 权重为〇并开始跨区时，时钟混频器输入端信号的巨大相位改变不会耦合到输出端，实现了 无缝跨区。
[0088] 本发明的实施例还提供了一种相位插值器的控制方法，应用于上述实施例提供的 相位插值器，如图8所示，所述控制方法包括：
[0089] S801:通过编码电路输出的第一控制信号控制第一时钟选择电路从输入的至少两 个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号输出至时钟混频器；
[0090] S802:通过编码电路输出的第二控制信号控制第二时钟选择电路从输入的至少两 个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号输出至所述时钟混频器；
[0091] S803:通过编码电路输出的第三控制信号和第四控制信号控制所述时钟混频器中 的部分权重单元处于开启状态、其他权重单元处于关闭状态，以使所述第一时钟信号和第 二时钟信号按照一定比例混合成周期与所述第一时钟信号和第二时钟信号相同但相位介 于所述第一时钟信号和第二时钟信号之间的输出信号；
[0092] 其中，处于开启状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管导通、第一电流源 和第二电流源通过第一开关管和第三开关管以及第二开关管和第四开关管输出电流;处于 关闭状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管截止、第一电流源通过第一开关管和第 二开关管向待机负载提供电流。
[0093] 具体地，由于时钟混频器包括第一权重单元和第二权重单元，因此，控制时钟混频 器中的部分权重单元处于开启状态、其他权重单元处于关闭状态包括：
[0094] 控制所述时钟混频器中的部分所述第一权重单元处于开启状态、其他所述第一权 重单元处于关闭状态，控制所述时钟混频器中的部分所述第二权重单元处于开启状态、其 他所述第二权重单元处于关闭状态。
[0095] 控制所述时钟混频器中的所述第一权重单元处于开启状态包括:所述编码电路输 出的第三控制信号控制所述第一权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关导通， 所述编码电路输出的第四控制信号控制所述第一权重单元中的第六开关管和第七开关管 断开，以使所述第一权重单元处于开启状态。
[0096] 控制所述时钟混频器中的所述第二权重单元处于开启状态包括:所述编码电路输 出的第四控制信号控制所述第二权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关管导 通，所述编码电路输出的第三控制信号控制所述第二权重单元中的第六开关管和第七开关 管断开，以使所述第二权重单元处于开启状态;其中，所述第四控制信号为与所述第三控制 信号反相的信号。
[0097] 本发明所提供的相位插值器控制方法，当权重单元处于关闭状态时，第一开关管 和第三开关管之间的节点、第二开关管和第四开关管之间的节点以及电流源和第一开关管 之间的节点的电压由第一电流源提供，当权重单元处于开启状态时，这些节点的电压由第 一电流源和第二电流源共同提供。也就是说，当权重单元处于关闭状态时，这些节点的电压 并未被拉到电源地，而是具有一个靠近权重单元开启时的电压，因此，当该权重单元开启 时，不需要将这些节点的电压从电源地建立到正常工作电压，而是将这些节点的电压从靠 近权重单元开启时的电压建立到正常工作电压，从而可以减弱权重单元的切换瞬时效应， 提高相位插值器的工作性能。
[0098] 并且，第一时钟电路和第二时钟电路的输出负载不受权重单元切换权重的影响； 此外，由于权重单元的输出端即第三开关管的第二端与第一开关管之间通过第三开关管隔 开，第四开关管的第二端与第二开关管之间通过第四开关管隔开，因此，对于关闭的权重单 元，时钟混频器输入端和输出端的隔离效应有所改善，当第一时钟信号或第二时钟信号的 权重为〇并开始跨区时，时钟混频器输入端信号的巨大相位改变不会耦合到输出端，实现了 无缝跨区。
[0099] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。
[0100] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种相位插值器，其特征在于，包括第一时钟选择电路、第二时钟选择电路、编码电 路和时钟混频器； 所述第一时钟选择电路在所述编码电路输出的第一控制信号的控制下，从输入的至少 两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号输出至所述时钟混频器； 所述第二时钟选择电路在所述编码电路输出的第二控制信号的控制下，从输入的至少 两个相位不同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号输出至所述时钟混频器， 所述第二时钟信号和所述第一时钟信号的周期相同但相位不同； 所述时钟混频器包括多个权重单元，所述时钟混频器在所述编码电路输出的第三控制 信号和第四控制信号的控制下，控制部分所述权重单元开启、其他所述权重单元关闭，以使 所述第一时钟信号和第二时钟信号按照一定比例混合成周期与所述第一时钟信号和第二 时钟信号相同但相位介于所述第一时钟信号和第二时钟信号之间的输出信号； 其中，任一所述权重单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一 电流源、第二电流源和待机负载;当所述权重单元处于开启状态时，所述第三开关管和第四 开关管导通，所述第一电流源和第二电流源通过所述第一开关管和第三开关管以及所述第 二开关管和第四开关管输出电流；当所述权重单元处于关闭状态时，所述第三开关管和第 四开关管断开，所述第一电流源通过所述第一开关管和第二开关管向所述待机负载输出电 流。2. 根据权利要求1所述的相位插值器，其特征在于，所述第一开关管的第一端与所述第 二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述第三开关管的第一端连接； 所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第一端连接； 所述第一电流源的一端接地、另一端与所述第一开关管和第二开关管的公共端连接； 所述第二电流源的一端接地、另一端通过第五开关管与所述第一开关管和第二开关管 的公共端连接； 所述待机负载的一端与所述第一开关管和第三开关管的公共端连接、另一端与所述第 二开关管和第四开关管的公共端连接。3. 根据权利要求2所述的相位插值器，其特征在于，所述待机负载包括电平漂移器、第 六开关管和第七开关管； 所述电平漂移器用于将所述编码电路输入的控制信号的第一电压调整为第二电压，并 将调整后的所述控制信号输出至所述第六开关管和第七开关管的控制端，以控制所述第六 开关管和第七开关管导通，其中所述第二电压小于所述第一电压； 所述第六开关管的第一端与所述第一开关管和第三开关管的公共端连接，所述第六开 关管的第二端与所述电源连接； 所述第七开关管的第一端与所述第二开关管和第四开关管的公共端连接，所述第七开 关管的第二端与所述电源连接。4. 根据权利要求3所述的相位插值器，其特征在于，所述第六开关管的尺寸与所述第三 开关管的尺寸相同；所述第七开关管的尺寸与所述第四开关管的尺寸相同。5. 根据权利要求1所述的相位插值器，其特征在于，所述第一电流源输出的电流为i/k， 所述第二电流源输出的电流为i(k-l)/k，k为大于或等于1的正数。6. 根据权利要求1所述的相位插值器，其特征在于，所述多个权重单元中的部分权重单 元为第一权重单元，部分权重单元为第二权重单元； 所述第一权重单元的第一开关管的控制端与所述第一时钟选择电路的第一输出端连 接，用于接收所述第一时钟选择电路输出的正相的第一时钟信号;所述第一权重单元的第 二开关管的控制端与所述第一时钟选择电路的第二输出端连接，用于接收所述第一时钟选 择电路输出的负相的第一时钟信号;所述第一权重单元的第三开关管、第四开关管和第五 开关管的控制端都与所述编码电路的第一输出端连接，用于接收所述编码电路输出的第三 控制信号，以使所述第三开关管、第四开关管和第五开关管在所述第三控制信号的作用下 导通;所述第一权重单元的电平漂移器的输入端与所述编码电路的第二输出端连接，以使 所述第六开关管和第七开关管在调整后的第四控制信号的作用下导通； 所述第二权重单元的第一开关管的控制端与所述第二时钟选择电路的第一输出端连 接，用于接收所述第二时钟选择电路输出的正相的第二时钟信号;所述第二权重单元的第 二开关管的控制端与所述第二时钟选择电路的第二输出端连接，用于接收所述第二时钟选 择电路输出的负相的第二时钟信号;所述第二权重单元的第三开关管、第四开关管和第五 开关管的控制端与所述编码电路的第二输出端连接，用于接收所述编码电路输出的第四控 制信号，以使所述第三开关管、第四开关管和第五开关管在所述第四控制信号的作用下导 通;所述第二权重单元的电平漂移器的输入端与所述编码电路的第一输出端连接，以使所 述第六开关管和第七开关管在调整后的第三控制信号的作用下导通； 所述第一权重单元的第三开关管的漏极与所述第二权重单元的第三开关管的漏极连 接，以输出混合后的负相的输出信号;所述第一权重单元的第四开关管的漏极与所述第二 权重单元的第四开关管的漏极连接，以输出混合后的正相的输出信号。7. 根据权利要求6所述的相位插值器，其特征在于，所述第一权重单元和所述第二权重 单元中的第一开关管至第七开关管都为PMOS晶体管； 或者，所述第一权重单元和所述第二权重单元中的第一开关管至第七开关管都为匪0S 晶体管。8. -种相位插值器的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1~7任一项所述的相位 插值器，所述控制方法包括： 通过编码电路输出的第一控制信号控制第一时钟选择电路从输入的至少两个相位不 同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第一时钟信号输出至时钟混频器； 通过编码电路输出的第二控制信号控制第二时钟选择电路从输入的至少两个相位不 同的时钟信号中选择一个时钟信号作为第二时钟信号输出至所述时钟混频器； 通过编码电路输出的第三控制信号和第四控制信号控制所述时钟混频器中的部分权 重单元处于开启状态、其他权重单元处于关闭状态，以使所述第一时钟信号和第二时钟信 号按照一定比例混合成周期与所述第一时钟信号和第二时钟信号相同但相位介于所述第 一时钟信号和第二时钟信号之间的输出信号； 其中，处于开启状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管导通、第一电流源和第 二电流源通过第一开关管和第三开关管以及第二开关管和第四开关管输出电流;处于关闭 状态的权重单元中的第三开关管和第四开关管断开、第一电流源通过第一开关管和第二开 关管向待机负载提供电流。9. 根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述多个权重单元中的部分权重单元 为第一权重单元，部分权重单元为第二权重单元； 所述控制所述时钟混频器中的部分权重单元处于开启状态、其他权重单元处于关闭状 态包括： 控制一部分所述第一权重单元处于开启状态、其他所述第一权重单元处于关闭状态； 控制一部分所述第二权重单元处于开启状态、其他所述第二权重单元处于关闭状态。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于， 控制第一权重单元处于开启状态的具体方式包括:所述编码电路输出的第三控制信号 控制所述第一权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关导通，所述编码电路输出 的第四控制信号控制所述第一权重单元中的第六开关管和第七开关管断开，以使所述第一 权重单元处于开启状态； 控制第二权重单元处于开启状态的具体方式包括:所述编码电路输出的第四控制信号 控制所述第二权重单元中的第三开关管、第四开关管和第五开关管导通，所述编码电路输 出的第三控制信号控制所述第二权重单元中的第六开关管和第七开关管断开，以使所述第 二权重单元处于开启状态。
【文档编号】H03K5/13GK106026991SQ201610305008
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】徐希, 陈 峰, 夏洪锋, 陶成, 邰连梁, 陈晓飞
【申请人】龙迅半导体（合肥）股份有限公司