[发明专利]用于压控振荡器的电压电流转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种用于压控振荡器的电压电流转换器。

背景技术

压控振荡器(VCO)为锁相环(PLL)的一个组成部分，用于根据输入的控制电压输出一频率信号。现有压控振荡器包括电压电流转换器，通过电压电流转换器将控制电压转换为控制电流，再通过控制电流输入到电流控制振荡器(CCO)实现频率信号的输出，要实现输入的控制电压和输出的频率信号的频率成良好的线性控制关系，需要电压电流转换器的电流和电压之间具有较宽的线性控制范围。如图1所示，是现有用于压控振荡器的电压电流转换器电路图；由NMOS管N101和PMOS管P101串联在电源电压和地之间形成第一电流路径，PMOS管P102组成第二电流路径，PMOS管101和102的栅极连接在一起使第一电流路径和第二电流路径呈镜像电路。控制电压Vctrl输入到NMOS管N101的栅极，第一电流路径的电流大小由控制电压Vctrl控制，第二电流路径输出控制电流Ictrl，控制电流Ictrl随跟随第一电流路径的电流变化。控制电流Ictrl输入到电流控制振荡器101中，电流控制振荡器101的输出端输出频率信号fvco。

图1所示的压控振荡器的工作原理为，控制信号Vctrl由PLL的电荷泵提供，当控制信号Vctrl增加时，控制电路Ictrl也增加，频率信号fvco增加；当控制电压Vctrl降低时，控制电路Ictrl也降低，频率信号fvco降低。当PLL需要一个宽频率范围的锁定频率信号fvco时，需要压控振荡器的增益Kvco具有较好的线性，增益Kvco为频率信号fvco和控制电压Vctrl的比值。当控制电压Vctrl较小时，NMOS管N101会工作于饱和区，这样控制电压Vctrl和控制电流Ictrl具有良好的线性关系；而当控制电压Vctrl接近电源电压VDD时，NMOS管N101会工作于三极管区即线性区，NMOS管N101失去放大功能，使得控制电流Ictrl会饱和，控制电流Ictrl饱和后，频率信号fvco基本不会变化，所以频率信号fvco的频率范围受限。如图2所示，是图1所示现有用于压控振荡器的输入输出的理想曲线和实际曲线比较图；曲线102是理想曲线，频率信号fvco的频率会一直随控制电压Vctrl线性增加；曲线102是实际曲线，频率信号fvco的频率会饱和，即在控制电压Vctrl增加到一定值后增加速度变慢直至不再增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于压控振荡器的电压电流转换器，能提高输出频率信号的频率范围。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于压控振荡器的电压电流转换器，其特征在于，包括：第一电流路径和第二电流路径，所述第二电流路径为所述第一电流路径的镜像路径。

所述第一电流路径包括第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极连接控制电压，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极提供所述第一电流路径的电流。

所述第二电流路径输出所述第一电流路径的镜像电流到电流控制振荡器。

所述控制电压还连接到第二NMOS管的栅极和漏极，所述第二NMOS管的源极连接到所述第二电流路径的镜像电流的输出端。

当所述控制电压为使所述第一NMOS管工作于饱和区的值时，所述第二NMOS管的栅源电压小于阈值电压而关闭；当所述控制电压升高到接近电源电压而使所述第一NMOS管进入线性区时，所述第二NMOS管的栅源电压大于阈值电压而打开并提供补偿电流到所述第二电流路径的镜像电流的输出端。

进一步的改进是，所述第一电流路径还包括第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极和漏极连接所述第一NMOS管的漏极并连接到所述第二电流路径，所述第一PMOS管的源极连接电源电压。

进一步的改进是，所述第二电流路径包括第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极连接电源电压，所述第二PMOS管的栅极连接到所述第一电流路径，所述第二PMOS管的漏极输出镜像电流。

进一步的改进是，所述第二电流路径还包括第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第三PMOS管的漏极输出镜像电流，所述第三PMOS管的栅极接偏置电压，由所述第二PMOS管和所述第三PMOS管组成共源共栅电流源。