專利名稱：用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合mos管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CMOS模擬集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及交叉耦合MOS管結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
CMOS LC壓控振蕩器(VCO)有良好的相位噪聲性能而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子系統(tǒng)中。在CMOS工藝成為業(yè)界主流和SOC設(shè)計理念的驅(qū)動下，提高該部件的性能對提高整個系統(tǒng)性能有重要意義。如圖1(a)所示，該電路主要包括由電感L和電容組成的LC諧振回路和由MOS管M1、M2組成的交叉耦合MOS及為其提供偏置電流的MOS管Mb?；贛OS器件的小信號線性化模型，振蕩器輸出的頻率由LC諧振回落的電感、電容值決定。交叉耦合MOS管形成的動態(tài)負(fù)電阻對振蕩回路中的能量損失進(jìn)行補(bǔ)償。對交叉耦合MOS的非線性分析表明，在CMOS LC VCO中，振蕩器特性與LC振蕩回路和交叉耦合MOS管是密不可分的。如果把圖1(a)中的交叉耦合MOS管M1、M2看作一個非線性負(fù)電導(dǎo)i＝f(v)，其簡化電路可以表示為圖1(b)。
交叉耦合MOS管是指將兩個相同尺寸、相同類型的MOS管以交叉耦合的連接方式組成的一種結(jié)構(gòu)，即兩個MOS管的源極接在一起，一個MOS管的柵極與另一個MOS管的漏極相互連接構(gòu)成的一種電路結(jié)構(gòu)(如圖1中的M1、M2)。為了使該電路工作，必須由電流源或電流鏡電路在兩個MOS管的源極提供必須的偏置電流。這種結(jié)構(gòu)是CMOS模擬集成電路中構(gòu)成模擬電路單元的一個比較特殊的單元電路。它的結(jié)構(gòu)可以采用如圖2所示的各種結(jié)構(gòu)。即根據(jù)構(gòu)成器件管的不同，可以由兩個NMOS管(如圖2(a)所示的M1a、M2a)、兩個PMOS(如圖2(b)所示的M1b、M2b)或兩個NMOS管和兩個PMOS結(jié)合(如圖2(c)所示的M3c、M3c和M1c、M2c)構(gòu)成。其中，每對MOS管的接法都是交叉耦合的連接方式。圖2中還顯示了相應(yīng)的偏置電路Mba、Mbb、Mbc)。這種結(jié)構(gòu)的特殊性在于它可以在1-1端口呈現(xiàn)負(fù)電阻對外呈現(xiàn)動態(tài)負(fù)電阻特性，從而可以動態(tài)地對外部電路提供能量。
上述結(jié)構(gòu)的交叉耦合MOS管的組成的尺寸是固定的，在電路工作時該電路結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變。目前，采用這種結(jié)構(gòu)的單個VCO所能達(dá)到的頻率覆蓋范圍是73％，但傳統(tǒng)的無線電廣播、電視系統(tǒng)和潛在的UWB協(xié)議都要求頻帶極大的相對頻率范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計出一種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管，能夠在工作狀態(tài)下大范圍調(diào)整交叉耦合MOS管特性，使之能夠在調(diào)整范圍大的模擬集成電路設(shè)計中應(yīng)用。
本發(fā)明設(shè)計的第一種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)；所述每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管所工作狀態(tài)的單刀雙擲開關(guān)。其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口；各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極接地；該各偏置NMOS管的柵極連接相應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)的動觸點；該各單刀雙擲開關(guān)的兩個靜觸點分別接偏置電壓Vvef和地電位；所述每一單元的偏置NMOS管的柵極均可通過所述的單刀雙擲開關(guān)與一NMOS管相連構(gòu)成電流鏡或與地電位相連切斷該單元偏置電流。
本發(fā)明設(shè)計的第二種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)。該每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管單元工作狀態(tài)的單刀單擲開關(guān)；其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口，各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極接地，所述每一單元的偏置NMOS管與一NMOS管相連構(gòu)成電流鏡，該單刀單擲開關(guān)串聯(lián)在電流鏡的輸入支路上以控制電流鏡的輸入電流。
本發(fā)明設(shè)計的第三種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)；該每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管所工作狀態(tài)的一對單刀單擲開關(guān)；其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元通過串聯(lián)一對單刀單擲開關(guān)并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口，各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極和柵極分別接地和接偏置電壓Vref，所述每一單元的偏置NMOS管與一NMOS管相連構(gòu)成電流鏡。
本發(fā)明的工作原理敘述如下在圖1(a)的NMOS交叉耦合MOS管結(jié)構(gòu)中，其交叉耦合MOS的伏安特性可以分為兩種情況，當(dāng)偏置電流較小時，M1和M2在飽和區(qū)和截止區(qū)切換，整個伏安特性分為三段，如解析表達(dá)式(1)。否則，M1和M2在飽和區(qū)、線性區(qū)和截止區(qū)切換，這個伏安特性共五段，如解析表達(dá)式(2)。
i=f(v)=I02v<-2Vn-I0vVn1-v2Vn2-2Vn≤v≤2Vn-I02v>2Vn---(1)]]>
i=f(v)=I02v<-Vn2VT-0.5VT-I0Vn2(v+VT)2-I0vVn2Vn2-v2+2(v+VT)2-Vn2VT-0.5VT≤v<-VT-I0vVn1-v24Vn2-VT≤v≤VTI0Vn2(v-VT)2-I0vVn2Vn2-v2+2(v-VT)2VT<v≤Vn2VT+0.5VT-I02v>Vn2VT+0.5VT---(2)]]>其中，i=i1-I02;]]>VT為MOS管閾值電壓；Vn=I0kn=I02kn′(W/L);]]>W、L分別為MOS管的溝道寬度和長度；kn′是MOS管中載流子的遷移率；I0是偏置電流。從式(1)、(2)可以看出，若保持Io∝kn，即偏置電流和MOS管尺寸成正比，則Vn是一個常數(shù)。該伏安特性與偏置電流或MOS尺寸都成正比。因此可以把交叉耦合MOS電路分割為可開關(guān)切換的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
采用本發(fā)明設(shè)計的可開關(guān)切換的各種交叉耦合MOS管單元結(jié)構(gòu)，可以把交叉耦合MOS管及其偏置電路分段，并使之可以在電路工作狀態(tài)下開關(guān)調(diào)節(jié)，根據(jù)需要調(diào)整有效的交叉耦合MOS管尺寸。


圖1現(xiàn)有的由NMOS管構(gòu)成CMOS LC VCO(a)及其簡化電路(b)。
圖2現(xiàn)有的交叉耦合NMOS、PMOS、CMOS管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本發(fā)明的分段式交叉耦合NMOS管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明的分段式交叉耦合NMOS管單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖6本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7本發(fā)明應(yīng)用實施例1的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖8本發(fā)明應(yīng)用實施例1的頻率覆蓋測試結(jié)果。
具體實施例方式
本發(fā)明的技術(shù)方案通過附圖、實施例及其應(yīng)用詳細(xì)說明如下本發(fā)明設(shè)計的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管的結(jié)構(gòu)由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合MOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)。每個交叉耦合MOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的MOS管、為其提供偏置電流的MOS管以及控制該交叉耦合MOS管所工作狀態(tài)的單刀雙擲開關(guān)。具體的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及通過開關(guān)控制偏置MOS柵極電壓的方式如圖3所示，在圖3中，M11和M12…Mk1和Mk2構(gòu)成k組交叉耦合MOS管單元并聯(lián)接于對外連接的支路1-1端口。各單元的偏置MOS管M1b…Mkb的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合MOS管的源極相連提供偏置電流。偏置MOS管M1b…Mkb的源極接地，該各管的柵極連接相應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)SW1…SWk的動觸點。SW1…SWk的兩個靜觸點分別接偏置電壓Vref和地電位。因此，M1b…Mkb的柵極可以通過SW1…SWk在偏置電壓Vref或地電位間切換。
在該實施方式中，偏置MOS管和其對應(yīng)的交叉耦合MOS管的尺寸成正比。對交叉耦合MOS管單元1，當(dāng)開關(guān)SW1將M1b的柵極與Vref連通時，MOS管M1b和MOS管Mb構(gòu)成電流鏡。由電流鏡的特性可知，此時M11和M12由與其尺寸成正比的電流偏置，處于工作狀態(tài)，對外電路呈現(xiàn)負(fù)阻特性。若SW1將M1b的柵極連接到地電位，則M1b處于截止?fàn)顟B(tài)，切斷了M11和M12的直流供電，這兩個MOS管也處于關(guān)斷狀態(tài)。這樣，開關(guān)SW1就可以在線切換M11和M12的工作狀態(tài)。同理，SWk也可以控制Mk1和Mk2的工作狀態(tài)。這樣，1-1’的總的伏安特性就正比于由開關(guān)SW1…SWk控制處于工作狀態(tài)下的交叉耦合單元的尺寸之和。
本發(fā)明針對每個并聯(lián)交叉耦合MOS管單元的開關(guān)連接方式還可以采用如圖4(a、b)的兩種方式。在圖4(a)中，Ma1和Ma2構(gòu)成交叉耦合MOS管單元結(jié)構(gòu)。偏置管Mab的漏極連接交叉耦合MOS管Ma1和Ma2的源極以提供偏置電流。Mb和Mab構(gòu)成電流鏡。開關(guān)SWa串聯(lián)于偏置電流鏡的輸入支路上。這樣，SWa的通/斷決定了電流鏡Mb和Mab中的直流電流的通/斷，即交叉耦合單元Ma1和Ma2的偏置電流，從而決定了該單元是否對外呈現(xiàn)負(fù)阻特性。在圖4(b)中，Mb1和Mb2構(gòu)成交叉耦合MOS管結(jié)構(gòu)，偏置管Mbb的漏極連接交叉耦合MOS管Mb1和Mb2的源極為其提供偏置電流。偏置管Mbb的柵極接固定的偏置電壓，源極接地。開關(guān)SWc1和SWc2分別串聯(lián)在交叉耦合MOS管對外連接的支路1、1’上。開關(guān)SWc1和SWc2的通/斷決定Mb1和Mb2是否對外起作負(fù)阻作用。在實施中，這兩種單元的交叉耦合MOS管尺寸也要和其偏置MOS管尺寸成正比關(guān)系。
上述圖3、4是以NMOS管構(gòu)成的交叉耦合MOS管分段結(jié)構(gòu)。在CMOS集成電路中，這種分段的交叉耦合MOS管結(jié)構(gòu)也可以采用對應(yīng)的PMOS管電路實現(xiàn)。各單元的交叉耦合PMOS管及為其提供偏置電流的PMOS管在尺寸可以相等，也可以上按1/2比例依次縮小，或者其它關(guān)系變化。受CMOS工藝偏差及電路復(fù)雜性限制，k取值最好在10以內(nèi)。
本發(fā)明設(shè)計的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管在模擬電路的實施例說明如下實施例1是一個四段分段式交叉耦合NMOS管構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。在該圖中，NMOS管M11和M21、M12和M22…M14和M24構(gòu)成四組交叉耦合MOS管單元，并通過開關(guān)對SWa1和SWb1、SWa2和SWb2…SWa4和SWb4并聯(lián)在1-1’端口上。各偏置管NMOS管Mb1、Mb2…Mb4的漏極連接于各單元交叉耦合NMOS管的源極上提供相應(yīng)的偏置電流。偏置管NMOS管Mb1、Mb2…Mb4的柵極和源極分別接固定的偏置電壓和地電位。當(dāng)開關(guān)SWa1、SWb1接通時，交叉耦合MOS管單元M11、M21對1-1’端口呈現(xiàn)負(fù)阻特性；SWa1、SWb1斷開時，該單元對1-1’端口無影響。其它單元在電路拓?fù)渖贤耆嗤?，只要保證交叉耦合MOS管的尺寸和其相應(yīng)偏置MOS的尺寸比例關(guān)系，就可以實現(xiàn)在線調(diào)整1-1’端口特性的目的。在本實施例中，圖5中W/L等于10。各單元的交叉耦合PMOS管與為其提供偏置電流的PMOS管在尺寸的比值為5∶8。這個比例關(guān)系必須相同。而四段交叉耦合NMOS管單元的尺寸比為1∶1∶2∶4。這個比例關(guān)系也可以根據(jù)需要調(diào)整。
實施例2是一個三段交叉耦合NMOS管，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。在圖中，NMOS管M11和M21、M12和M22、M13和M23構(gòu)成三組交叉耦合MOS管單元并聯(lián)1-1’端口上。各單元的電流鏡結(jié)構(gòu)Ma1、Mb1，Ma2、Mb2，Ma3、Mb3分別接對應(yīng)的源極提供偏置電流。對第一個單元，當(dāng)開關(guān)SW1接通時，電流鏡結(jié)構(gòu)Ma1、Mb1為交叉耦合MOS管單元M11、M21提供偏置電流，使之在A-B端口呈現(xiàn)負(fù)阻特性；當(dāng)SW1斷開時，M11、M21截止，對A-B端口無影響。其它單元在電路拓?fù)渖贤耆嗤?。實施時，要求電流源I1、I2、I3的值與交叉耦合MOS管單元的M11和M21、M12和M22、M13和M23的尺寸成正比。在本實施例中，交叉耦合PMOS管單元中的M11和M21、M12和M22、M13和M23的寬長比(W/L)分別為40，20，10。電流鏡結(jié)構(gòu)Ma1和Mb1、Ma1和Mb1、Ma1和Mb1的寬長比分別為80、40、20。電流源I1、I2、I3的值分別為1.2、0.6、0.3mA。
本發(fā)明設(shè)計的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管在CMOS LC VCO中的應(yīng)用實施例詳細(xì)說明如下在圖1(b)中，以其中的電壓為狀態(tài)變量列出的微分方程是d2vdτ2+[1Q+LCf′(v)]dvdτ+v=0---(3)]]>其中，τ=t/L/C]]>是時間歸一化關(guān)系；Q=RQC/L]]>是LC諧振回落的品質(zhì)因數(shù)。
從上式可以看出，當(dāng)LC諧振回路中電容改變時，一方面時間歸一化方程受影響，使振蕩器輸出頻率改變。另一方面，上式中的中間項的系數(shù)也受電容改變而變化，從而影響振蕩器的工作狀態(tài)。這種影響明顯地表現(xiàn)在振蕩器輸出幅度的變化上。從上式也可以推論，為了得到更大的頻率覆蓋范圍，交叉耦合MOS管的非線性特性也必須隨著電容的改變而調(diào)整。
本發(fā)明的應(yīng)用實施例其結(jié)構(gòu)如圖7，由五段分段式交叉耦合PMOS管和LC諧振回路組成。圖中，虛線框A內(nèi)部是本發(fā)明提出的分段式交叉耦合MOS管結(jié)構(gòu)。它是一個采用了五段交叉耦合PMOS管單元的陣列。交叉耦合MOS管單元及其偏置MOS管采用圖3對應(yīng)的PMOS管結(jié)構(gòu)。即PMOS管M1k和M2k(k＝0，1，…，4)構(gòu)成五個交叉耦合MOS管單元并聯(lián)與1-1’端口；其源極接對應(yīng)的偏置PMOS管Mbk的漏極以提供偏置電流。Mbk的源極接電源，柵極由開關(guān)SNk在偏置電壓Vbias和電源電位VDD間切換。若SNk將Mbk的柵極接到偏置電壓，則對應(yīng)的交叉耦合MOS管單元M1k和M2k處于工作狀態(tài)；否則，M1k和M2k處于截止?fàn)顟B(tài)。在本實施例中，五段分段式交叉耦合PMOS管中各單元的交叉耦合PMOS管及為其提供偏置電流的PMOS管在尺寸上按1/2比例依次縮小(也可采用其它任意比例)。即各單元PMOS管的溝道長度都為0.5微米，尺寸最大的一段交叉耦合單元所使用PMOS管的寬長比是160，最小的一段是10。該振蕩器的LC諧振回路由片外電感L和位于虛線框B內(nèi)的MOS變?nèi)莨荜嚵袠?gòu)成。由于該振蕩器的對稱結(jié)構(gòu)，在電感和變?nèi)莨艿膶崿F(xiàn)上也采用了對稱結(jié)構(gòu)。電感L的對稱結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在中心抽頭上。為了改變變?nèi)莨艿挠行Э刂齐妷?，電感的中心抽頭被二極管D偏置在0.6V。變?nèi)莨艿膶崿F(xiàn)見虛線框B。兩個相同的電容2C1b串聯(lián)連接于1-1’端口，其中心節(jié)點接頻率控制電壓Vtune。對于1-1’端口，兩個2C1b的串聯(lián)對1-1’端口等效為C1b。由于片上MOS變?nèi)莨艿淖畲?最小電容比小于3，調(diào)整范圍有限。除了C1b一段直接并聯(lián)到1-1’端口外，另外四段C1i(i＝0，1，2，3)采用相似的對稱結(jié)構(gòu)通過開關(guān)Sc1i和Sc2i并聯(lián)到1-1’端口。本應(yīng)用實施例中虛線框B內(nèi)的變?nèi)莨軐ΨQ性體現(xiàn)在以下幾個方面。1、其實現(xiàn)單元都是長寬分別為1微米和5微米的PMOS管；2、兩個相鄰的PMOS管的源極、漏極全部接于頻率控制電壓Vtune，其柵極分別接向1-1’端口。根據(jù)頻率覆蓋的需要，C1b使用200個長寬分別為1微米和5微米的PMOS管；C11使用160個；C12使用600個；C13使用1400個；C14使用4000個。由于使用二極管是電感中心抽頭，即節(jié)點1、1’的直流電位在0.6V，變?nèi)莨苌系挠行Э刂齐妷簽?0.6～2.7V(供電電壓3.3V)。這個電路經(jīng)流片測試，其頻率覆蓋范圍為31MHz～111MHz。具體測試結(jié)果見圖8。該圖的橫軸表示控制電壓(單位V)，縱軸表示振蕩器輸出頻率(單位MHz)。圖中的波段表示的是控制變?nèi)莨艿拈_關(guān)Sc1i和Sc2i的狀態(tài)。其計算方式為1+Σi2i.]]>如波段4表示Sc10和Sc20、Sc11和Sc21處于導(dǎo)通狀態(tài)；而Sc12和Sc22、Sc13和Sc23處于截止?fàn)顟B(tài)。波段9表示Sc13和Sc23處于導(dǎo)通狀態(tài)；而Sc10和Sc20、Sc11和Sc21、Sc12和Sc22處于截止?fàn)顟B(tài)。從圖中的曲線可以看出，該振蕩器的輸出頻率范圍可以覆蓋31～111MHz。相對頻率覆蓋范圍達(dá)到113％。
該應(yīng)用實施例表明，本發(fā)明提出在工作狀態(tài)下改變交叉耦合MOS管尺寸的方法可以達(dá)到113％的頻率覆蓋，大大突破了傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)。這表明本專利所采用的分段交叉耦合MOS管電路可以大范圍調(diào)整其伏安特性，對擴(kuò)展CMOS LC VCO的頻率覆蓋是十分有效的。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)；所述每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管所工作狀態(tài)的單刀雙擲開關(guān)。其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口；各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極接地；該各偏置NMOS管的柵極連接相應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)的動觸點；該各單刀雙擲開關(guān)的兩個靜觸點分別接偏置電壓Vref和地電位；所述每一單元的偏置NMOS管的柵極均可通過所述的單刀雙擲開關(guān)與-NMOS管相連構(gòu)成電流鏡或與地電位相連切斷該單元偏置電流。
2.一種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)。該每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管單元工作狀態(tài)的單刀單擲開關(guān)；其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口，各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極接地，所述每一單元的偏置NMOS管與一NMOS管相連構(gòu)成電流鏡，該單刀單擲開關(guān)串聯(lián)在電流鏡的輸入支路上以控制電流鏡的輸入電流。
3.一種用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合NMOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)；該每個交叉耦合NMOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的NMOS管、為其提供偏置電流的NMOS管以及控制該交叉耦合NMOS管所工作狀態(tài)的一對單刀單擲開關(guān)；其連接關(guān)系為k組交叉耦合NMOS管單元通過串聯(lián)一對單刀單擲開關(guān)并聯(lián)接于對外連接的支路(1-1’)端口，各單元的偏置NMOS管的漏極與其相應(yīng)的交叉耦合NMOS管的源極相連，該偏置NMOS管的源極和柵極分別接地和接偏置電壓Vref，所述每一單元的偏置NMOS管與一NMOS管相連構(gòu)成電流鏡。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，所述各單元的交叉耦合NMOS管的尺寸與其偏置NMOS管的尺寸及其偏置電流成正比。單元間的各NMOS管在尺寸上相等或按任意比例變化。
5.與權(quán)利要求1、2或3所述的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合NMOS管，其特征在于，所述的所有NMOS管都采用相應(yīng)的PMOS管電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管，其特征在于，所述k組交叉耦合MOS管單元的k值為小于10。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管，其特征在于，所述各單元的交叉耦合PMOS管及為其提供偏置電流的PMOS管在尺寸上按1/2比例依次縮小。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于模擬集成電路設(shè)計中的分段式交叉耦合MOS管，屬于基本電路設(shè)計領(lǐng)域，本發(fā)明由并聯(lián)在一起的k組交叉耦合MOS管單元組成，k為等于或大于2的正整數(shù)；該每個交叉耦合MOS管單元包括以交叉耦合的方式連接的兩個相同尺寸的MOS管、為其提供偏置電流的MOS管以及控制該交叉耦合MOS管所工作狀態(tài)的單刀雙擲開關(guān)；本發(fā)明將交叉耦合MOS管及其偏置電路分為可開關(guān)切換的若干段，使其特性可以在大范圍內(nèi)改變，以補(bǔ)償在VCO中因電容調(diào)整而引起的振蕩器工作狀態(tài)變化。本發(fā)明可以大大拓展CMOS LC VCO的頻率覆蓋范圍。
文檔編號H03B5/08GK1805268SQ20051012618
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者寧彥卿, 張春, 王志華, 陳弘毅 申請人:清華大學(xué)