[发明专利]自偏置锁相环

权利要求书

1.一种自偏置锁相环，其特征在于，包括：

鉴频鉴相器，检测输入信号和反馈信号的频差和相差，产生脉冲控制信号；

电荷泵，根据所述鉴频鉴相器输出的脉冲控制信号产生充电或放电电流，所述充电电流或放电电流等于输入电荷泵的第一控制电流；

环路滤波器，输出第一控制电压，在电荷泵输出充电电流时升高所述第一控制电压，在电荷泵输出放电电流时降低所述第一控制电压，所述环路滤波器的电阻由第一控制电压和第二控制电压控制，所述第二控制电压根据第一控制电压和输入环路滤波器的第二控制电流调整；

压控振荡器，根据环路滤波器输出的第一控制电压产生振荡电压和偏置电流，在振荡电压升高时加快输出信号的振荡频率，在振荡电压降低时减慢输出信号的振荡频率；

分频器，将压控振荡器的输出信号进行分频，产生输入所述鉴频鉴相器的反馈信号；

偏置电流转换器，将压控振荡器产生的偏置电流转换成输入电荷泵的第一控制电流和输入环路滤波器的第二控制电流，其中，第一控制电流等于偏置电流与常数的比值，第二控制电流等于偏置电流与分频器的分频数的比值；所述环路滤波器包括：

滤波单元，在电荷泵输出充电电流时升高第一控制电压，在电荷泵输出放电电流时降低所述第一控制电压；

滤波偏置单元，根据所述第一控制电压和输入环路滤波器的第二控制电流调整所述第二控制电压；

所述滤波偏置单元包括第一电压跟随器、第一NMOS管和第一电流源，其中，第一电压跟随器的一个输入为第一控制电压，另一个输入与第一电压跟随器的输出连接并与第一NMOS管的源极连接；第一NMOS管的栅极、漏极电压为第二控制电压，第一NMOS管的漏源极电流由第一电流源提供，所述第一电流源的电流为所述偏置电流转换器输出的第二控制电流；

所述滤波单元包括电阻、电容和第二电流源，所述滤波单元的电阻为环路滤波器的电阻，包括第二NMOS管，而电容包括第一电容和第二电容，其中，第一电容的一端与第二NMOS管的源极连接，第二电容的一端与第二NMOS管的漏极连接，而另一端与第一电容的另一端连接，并连接第一电压；第二NMOS管的漏极电压为第一控制电压，栅极电压为第二控制电压；第二电流源连接第二电容的两端，所述第二电流源的电流为所述电荷泵输出的充电或放电电流。

2.根据权利要求1所述的自偏置锁相环，其特征在于，所述压控振荡器包括：

振荡单元，在振荡电压升高时加快输出信号的振荡频率，在振荡电压降低时减慢输出信号的振荡频率；

振荡电压和偏置电流产生单元，根据所述第一控制电压产生偏置电流和提供给所述振荡单元的振荡电压；

所述振荡单元包括至少两个串接的差分缓冲延时级，其中，后一级差分缓冲延时级的正极输入与前一级差分缓冲延时级的负极输出连接，后一级差分缓冲延时级的负极输入与前一级差分缓冲延时级的正极输出连接，第一级差分缓冲延时级的正极输入与最后一级差分缓冲延时级的正极输出连接，第一级差分缓冲延时级的负极输入与最后一级差分缓冲延时级的负极输出连接；所述差分缓冲延时级的振荡频率由输入的振荡电压控制；

所述差分缓冲延时级包括第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管和第二PMOS管，其中，第三NMOS管的栅极和第一PMOS管的栅极为正极输入，第三NMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极、第一PMOS管的漏极和第六NMOS管的栅极为负极输出，第五NMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极为负极输入，第五NMOS管的漏极、第六NMOS管的漏极、第二PMOS管的漏极和第四NMOS管的栅极为正极输出，第一PMOS管和第二PMOS管的源极电压为振荡电压，第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管的源极电压为第一电压；

所述振荡电压和偏置电流产生单元包括第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第二电压跟随器、第三PMOS管和第四PMOS管，其中，第七NMOS管的栅极电压为第一控制电压、源极电压为振荡电压，第八NMOS管的漏极连接第二电压、栅极连接RC滤波电路，第七NMOS管的漏极和第八NMOS管的源极连接；第九NMOS管的栅极与第七NMOS管的栅极连接、源极与第二电压跟随器的输出连接；第二电压跟随器的一个输入为振荡电压，另一个输入与第二电压跟随器的输出连接；第三PMOS管的漏极与第九NMOS管的漏极连接，第三PMOS管和第四PMOS管构成电流镜，第四PMOS管的漏极输出电流为偏置电流。

3.根据权利要求1所述的自偏置锁相环，其特征在于，所述偏置电流转换器包括：

第一电流镜，输入偏置电流，输出第一控制电流，所述第一电流镜的输出电流为输入电流的1/x倍，x为常数；

第二电流镜，输入偏置电流，输出第二控制电流，所述第二电流镜的输出电流为输入电流的1/N倍，N为分频器的分频数。