[发明专利]一种低相位噪声的前馈环形振荡器

说明书

本发明公开一种低相位噪声的前馈环形振荡器，包括用于提供正交相位的振荡波形的主路径支路、以及用于反馈主路径支路的辅助路径支路，主路径支路包括四级以上的第一延迟单元，各级第一延迟单元形成环形连接，辅助路径支路包括四个以上的第二延迟单元，每个第二延迟单元一一对应的连接在主路径支路中两级第一延迟单元之间，以用于将主路径支路中每一级的输出信号分别反馈至当前级的第一延迟单元与下一级的第一延迟单元。本发明具有结构简单紧凑、成本低、相位噪声低，且振荡频率高等优点。

技术领域

本发明涉振荡器技术领域，尤其涉及一种低相位噪声的前馈环形振荡器。

背景技术

为了满足更高集成度、更低功耗和多相位输出的需求，锁相环电路中通常需要采用环形振荡器。但是与电感电容压控振荡器相比，环形振荡器的相位噪声振荡频率较低，相位噪声性能较差，而这会严重影响锁相环性能。尤其是对于偶数级环形振荡器，在环形振荡器工作过程中需要大量的开启晶体管，且需要较长时间进行输出信号的转换，导致晶体管的热噪声和闪烁噪声产生，晶体管的热噪声和闪烁噪声均会对输出信号产生影响，使得相位噪声较高。因此亟需提供一种环形振荡器，以使得能够在确保振荡频率的同时，降低相位噪声，提高环形振荡器的相位噪声性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低、相位噪声低且振荡频率高的低相位噪声的前馈环形振荡器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种低相位噪声的前馈环形振荡器，包括用于提供正交相位的振荡波形的主路径支路、以及用于反馈所述主路径支路输出信号的辅助路径支路，所述主路径支路包括四级以上的第一延迟单元，各级所述第一延迟单元形成环形连接，所述辅助路径支路包括四个以上的第二延迟单元，每个所述第二延迟单元一一对应的连接在所述主路径支路中两级所述第一延迟单元之间，以用于将所述主路径支路每一级的输出信号分别反馈至当前级的所述第一延迟单元与下一级的所述第一延迟单元。

进一步的，所述第一延迟单元为第一反相器，所述第二延迟单元为第二反相器。

进一步的，所述第一反相器采用CMOS反相器，其中PMOS的源极和NMOS的源极均与所述辅助路径支路的输出端连接。

进一步的，所述辅助路径支路中第二延迟单元具体将所述主路径支路每一级的输出信号分别反馈到当前级所述第一反相器的PMOS源极、下一级所述第一反相器的NMOS源极。

进一步的，所述第二反相器采用CMOS反相器，其中PMOS的源极输入偏置电流、NMOS的源极接地，由输入的偏置电流控制所述第二延迟单元正常工作后，当电路中出现微小扰动时控制输出反馈信号。

进一步的，所述第一延迟单元的级数为偶数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明由四级以上延迟单元环形连接形成主路径支路，在主路径支路基础上，设置辅助路径支路，以将主路径支路的每一级输出信号反馈到主路径中当前级延迟单元和下一级延迟单元，可以形成前馈环形流控振荡器，基于该前馈环形流控结构，振荡器中每一级的输出信号均反馈至上、下级，可以有效降低振荡器电路中由于晶体管的热噪声和闪烁噪声引起的相位噪声。

2、本发明环形振荡器为偶数级，由于偶数级反相器提供的直流相移已经能够满足巴克豪森判据，所以只由偶数级反相器构成的环形振荡器会在零频率振荡，即处于零平衡状态，本发明通过辅助路径支路强制输出信号反相后再反馈到主路径支路，使主路径支路中传递的信号始终处于不稳定的状态，因此可以打破偶数级环形振荡器的零平衡；同时辅助路径并不直接连接输出端，每级输出信号只受一个反相器的输出噪声影响，并且对负载充放电时晶体管开关时间更短，引入振荡器的有效噪声更少，可以进一步降低晶体管的热噪声和闪烁噪声对输出信号的影响，从而达到低相位噪声的需求，同时能适当提高振荡频率。

附图说明