一种流控振荡器ICO的振幅调试方法

技术领域

本发明属于电流控制振荡器领域，特别涉及一种流控振荡器ICO的振幅调试方法。

背景技术

流控振荡器ICO以环形振荡器形式居多，其具备多相位、调谐范围大、面积小的优点。流控振荡器ICO的架构原理上通过电流镜直接向振荡器灌入电流使之振荡，流控振荡器ICO振荡时，灌入的电流越大，振荡越快，频率越高振幅越高。由于缺少振幅控制电路，过高的振幅容易使得电流镜的漏源电压变小从而使电流镜失效，进而振荡器失去控制，所以对于流控振荡器ICO的振幅控制是一个很关键的问题。现有技术有通过添加外部电路对振荡器振幅进行控制，比如专利文件CN111817686A，但是由于添加了外部电路增加了电路的面积开销；也有利用晶体管的阈值电压控制振荡器振幅，比如专利文件CN1264961A，但是需要更复杂的工艺，不容易电路实现，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流控振荡器ICO的振幅调试方法，本方法能够有效约束流控振荡器ICO的振幅和频率，并且不需要添加外部电路，能够减少电路面积开销，容易电路实现，节约成本。

为实现上述目的，本发明一种流控振荡器ICO的振幅调试方法，包括以下步骤：

利用仿真软件仿真流控振荡器ICO电路，采用控制变量法，使用理想电压源供电，设置预期频率，调整单个反相器MOS管的宽长比，判断频率是否达标，如果达标求出理想电压源下输出的平均电流I

用理想电流源提供电流I

振幅达标后，判断MOS管是否达到面积与功率约束，如果达标就结束调整，否则，加大MOS管并联个数，电流同比例扩大，直至达到面积与功率约束条件。

优选的，所述仿真流控振荡器ICO电路包括理想电压源V

所述理想电压源V

优选的，所述流控振荡器ICO电路包括电流镜、振荡器，所述电流镜产生电流源I

所述振荡器包括电容C

所述第二PMOS管的漏极与所述第五PMOS管的源极、所述第四PMOS管的源极及所述第三PMOS管的源极相连，并通过所述电容C

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明一种流控振荡器ICO的振幅调试方法，利用仿真软件仿真流控振荡器ICO电路，采用控制变量法，使用理想电压源供电，达到控制振幅的目的，通过调整MOS管的宽长比，可获得预期频率，求出此时理想电压下输出的平均电流，用平均电流给流控振荡器ICO电路供电，通过调整，可得到预期的振幅和频率，从而有效约束了振幅和频率，本方法不需要添加外部电路、减少了电路面积开销，容易电路实现、节约成本；振幅达标后，在MOS管面积与功率约束条件允许的情况下，通过增加MOS管的并联个数，能够优化相位噪声。

附图说明

图1为本发明的一种流控振荡器ICO的振幅调试方法的流程图。

图2为本发明中的仿真流控振荡器ICO电路的结构图。

图3为本发明中的流控振荡器ICO电路的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

对于单个反相器而言，输入电平V

假设振荡器振荡周期为T，N是级联的反相器个数，由于每个反相器输出端均存在两个过渡过程(即反相器输出电压由高电位变化到低电位或者由低电位变化到高电位，每个过程时间为t

T＝2N t

振荡器振荡频率为：

反相器的PMOS和NMOS的漏端所看到的电容分别为：

C

其中C

振荡器的振荡频率可转换为：

其中I为电源灌入振荡器的总电流，V

如图1所示，一种流控振荡器ICO的振幅调试方法，首先按照图2所示的仿真电路图，采用控制变量法，使用理想电压源V

其次，用理想电流源提供电流I

最后，为了优化ICO的相位噪声，在功耗与面积允许的前提下，增加MOS管的并联个数m，因为单个反相器的延迟时间已经确定，电压一定时增加MOS管的并联个数不影响延迟时间。

根据公式MOS管的1/f噪声是：

其中，K是一个与工艺有关的常量，W是MOS管的宽度，L是MOS管的长度。

饱和区MOS管的热噪声为：

其中，k是玻尔兹曼常数，γ是比例系数，g

1/f噪声转角频率f

则：

增加m数本质上是在不断增加MOS管的面积，MOS晶体管的噪声转角频率不断缩小，相位噪声得到优化。判断MOS管是否达到面积与功率约束，如果达到就结束调整，如果没有达到，加大MOS管并联个数，电流同比例扩大，振幅V

如图2所示，所述仿真流控振荡器ICO电路，包括理想电压源V

所述理想电压源V

如图3所示，所述流控振荡器ICO电路包括电流镜、振荡器，所述电流镜产生电流源I

所述振荡器包括电容C

所述第二PMOS管MP2的漏极与所述第五PMOS管MP5的源极、所述第四PMOS管MP4的源极及所述第三PMOS管MP3的源极相连，并通过所述电容C

图2和图3的工作过程：首先如图2所示，采用控制变量法，使用理想电压源，设置了供电电压V

对同一ICO，对内部MOS晶体管设置不同的并联数m，同时同比例增加电流。如表1所示，可以观察到振幅V

表1