[发明专利]基于单极性晶体管的压控振荡器及模数转换器

说明书

本发明公开了一种基于单极性晶体管的压控振荡器及模数转换器，其中压控振荡器包括：环形振荡器；延时单元，包括第一晶体管、第二晶体管和第一电容；第一晶体管的漏极连接电源电压VDD，第一晶体管的源极与第二晶体管的漏极连接，第二晶体管的源极接地，第二晶体管的漏极通过第一电容接地；第二晶体管的漏极连接至环形振荡器的输入端，环形振荡器的输出端连接至第一晶体管的栅极，第二晶体管的栅极连接控制电压Vctrl；第一晶体管工作在饱和区，第二晶体管工作在深三极管区；延时单元的延时远大于环形振荡器的延时。本发明提出一种仅使用n管或p管来设计压控振荡器的方案，满足特殊工艺上的要求，可广泛应用于半导体集成电路领域。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种基于单极性晶体管的压控振荡器及模数转换器。

背景技术

众所周知，标准硅基互补氧化物半导体(CMOS)技术是互补性晶体管(同时有n管和p管)。然而一些特殊工艺如薄膜晶体管、氮化镓工艺等往往是单极性晶体管(只有n管或p管)。对这些工艺而言，传统的CMOS电路设计技术不再适用。因此，有必要针对这些工艺开发出仅使用n或p管的电路。

压控振荡器(VCO)是一个重要电路模块，被广泛运用于各种功能电路中，包括构成模数转换器(ADC)，但目前尚没有针对单极性晶体管设计的压控振荡器的技术方案。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于单极性晶体管的压控振荡器及模数转换器。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于单极性晶体管的压控振荡器，包括：

环形振荡器，包括n个依次连接的反相器，其中n为奇数；所述反相器由多个同一极性的晶体管组成；

延时单元，包括第一晶体管、第二晶体管和第一电容；

所述第一晶体管的漏极连接电源电压VDD，所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的源极接地，所述第二晶体管的漏极通过所述第一电容接地；

所述第二晶体管的漏极连接至所述环形振荡器的输入端，所述环形振荡器的输出端连接至所述第一晶体管的栅极，所述第二晶体管的栅极连接控制电压Vctrl；

沿着所述环形振荡器的输入端至所述环形振荡器的输出端的方向，获取第m个反相器的输出端作为所述压控振荡器的输出端，其中m为奇数，且m＜n-1；

所述第一晶体管工作在饱和区，所述第二晶体管工作在深三极管区；所述延时单元的延时远大于所述环形振荡器的延时。

进一步地，所述m＝n-2。

进一步地，所述压控振荡器还包括电平抬升电路；

所述电平抬升电路用于抬升所述控制电压Vctrl的电压，以使控制电压Vctrl满足：VctrlVDD-Vth，其中Vth为晶体管的阈值电压。

进一步地，所述电平抬升电路包括第三晶体管和第四晶体管；

所述第三晶体管的栅极作为所述电平抬升电路的输入端，所述第三晶体管的源极接地，所述第三晶体管的的漏极与所述第四晶体管的源极连接，所述第四晶体管的栅极和所述第四晶体管的漏极均连接至偏置电压VSS；

所述第三晶体管的漏极输出所述控制电压Vctrl，所述偏置电压VSS＞电源电压VDD。

进一步地，所述反相器包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和第八晶体管；

所述第五晶体管的栅极和所述第五晶体管的漏极均连接至偏置电压VSS，所述第五晶体管的源极与所述第六晶体管的漏极连接，所述第六晶体管的源极接地；