用于以太網物理層時鐘同步PLL的VCO設計

此外，由于溝道長度L決定了最大工作頻率，因此在滿足最大工作頻率指標的條件下應盡可能增加溝道長度以減少電路對工藝參數的敏感程度，即使在最壞情況下仍能保證電路正常工作。第一級反相器的控制電流來自于PLL中RC濾波器的輸出電壓轉換過來的。在設計反相器的寬長比時要保證有足夠大的控制電流調節范圍，同時也要使溝道長度足夠長以消除短溝道效應。反相器MOS管的襯底與濾波器電容接同一個參考地電位，這樣可以保證PMOS管和NMOS管不受接地噪聲的影響。在與控制支路平行的電流通路中，NMOS管是長溝道管，它為VCO提供小的偏置電流，保證了當控制管工作在亞閾值狀態時振蕩器仍能振蕩。反相器電容管連接在虛地線與VDD之間，其作用等效一個電容，它能有效地限制虛地線的電壓波動，從而增強VCO的抗噪聲能力。如果需要較大的電容值，可以通過多管并聯的方法得到。但是該電路需要設計一個良好的電壓／電流轉換電路，即控制電壓變換電路。

3 控制電壓交換電路
控制電壓變換電路如圖3所示，該電路的工作原理是在保持振蕩器控制電流范圍不變的情況下對RC濾波器的輸出電壓，即變換電路的輸入電壓進行成比例縮放。這樣使得振蕩控制支路在臨界飽和工作狀態下能夠提供更大的控制電流，從而改善高頻區域的線性度，增大VCO的線性覆蓋頻率范圍。在圖3中，控制管M1是做阻抗變換，M2，M3用于電壓的放大，第一級反相放大管采用PMOS管的形式放大很小的電壓，M3管是第二級反相放大NMOS管。這樣可以保證輸出電壓跟輸入電壓是具有同相功能。該控制電壓變換電路的偏置電路采用共源共柵結構，完全適用于低壓電路。該結構不僅增強變換電壓對電源，工藝，溫度依賴性,輸出電流噪聲的干擾能力，同時抑制了電源噪聲對VCO輸入電壓的影響。 M1，M13，M18管組成了低壓共源共柵結構，這時M1管的柵電壓為(Vth+2Vds)，該電壓由M18和M22管組成的偏置支路提供。通過隔離控制管和振蕩器控制電流，可以進一步抑制振蕩器產生的電壓振蕩對控制管的影響，降低了控制電流的波動，從而減小了VCO輸出的頻率抖動，大大降低了VCO輸出的相位噪聲，有效地提高了VCO輸出的頻譜純度。