專利名稱：連續(xù)脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及脈沖發(fā)生器技術(shù)。
背景技術(shù)：
超寬帶(Ultra Wideband，UWB)是一種用短脈沖(O.1nnTl. 5ns)進(jìn)行傳輸?shù)?、帶寬t匕(射頻帶寬與中心頻率之比)極高的無線通信技術(shù)，它以通信速率高、隱蔽性好、不占用新的頻譜資源三大優(yōu)勢，興起于二十世紀(jì)末，并在軍事、民用等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的藍(lán)牙、WLAN等窄帶技術(shù)相比，UffB技術(shù)具有傳輸速率高(幾百M(fèi)bit/s)、抗干擾性能強(qiáng)、功耗低、保密性能好等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無線LAN、雷達(dá)等領(lǐng)域。美國聯(lián)邦通訊委員會FCC規(guī)定，民用UWB頻譜范圍為3. Γ10. 6GHz，有兩種模式多頻帶TD/FDMA和直接頻帶DS-SS。產(chǎn)生UWB本振信號的方式有兩種正交頻分多路復(fù)用OFDM-UWB和脈沖無線電IR-UWB。OFDM-UWB不允許頻率偏移，因此需要使用基于鎖相環(huán)的頻率合成技術(shù)；而IR-UWB理論上允許頻率偏移，IEEE 802. 15. 4a標(biāo)準(zhǔn)采用IR-UWB，由于采用突發(fā)傳送模式，大大降低了系統(tǒng)功耗，應(yīng)用于短距離、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)。IR-UffB技術(shù)直接發(fā)射和接收脈沖通信，利用納秒至皮秒級得窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，具有傳輸速率高、抗多徑能力強(qiáng)、安全性好以及精確的定位能力等諸多優(yōu)點(diǎn)。而在IR-UWB技術(shù)中，需要脈沖發(fā)生器來產(chǎn)生滿足電路工作要求的連續(xù)脈沖波形，因而脈沖發(fā)生器是其重要的部件之一。在該技術(shù)領(lǐng)域中，衡量UWB脈沖發(fā)生器的三個主要技術(shù)指標(biāo)是脈沖輸出幅度、脈沖重復(fù)頻率、脈沖波形。現(xiàn)有技術(shù)中，產(chǎn)生IR-UWB工作所需脈沖的方法很多，而傳統(tǒng)基于三極管雪崩效應(yīng)的脈沖發(fā)生器，以其易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢成為人們關(guān)注的首要方法。目前通過多管串聯(lián)、并聯(lián)、Marx矩陣等方法對此類傳統(tǒng)脈沖發(fā)生器不斷研究改進(jìn)，取得一定的進(jìn)展，主要技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到脈沖幅度為8. 25V,脈沖重復(fù)頻率50MHz、脈沖波形主要為近似高斯脈，但是與UWB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對最高脈沖重復(fù)頻率480MHz和FCC的輻射掩蔽條件對脈沖波形的要求還存在較大的差距。而隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，目前現(xiàn)有技術(shù)中用來產(chǎn)生UWB脈沖的電路大多為全固態(tài)類型的高速電子器件，如光電器件和高速電子器件等。IR-UWB工作所需連續(xù)脈沖產(chǎn)生的方法大致可以分為兩類光電方法和電子方法。光電方法可以得到ps (I(T12s)級寬度的UWB脈沖，并且一致性好，是最有應(yīng)用前途的一類方法，但目前仍處研究階段。電子方法利用半導(dǎo)體PN結(jié)反向雪崩良性擊穿特性以及高速數(shù)字組合邏輯電路產(chǎn)生Ins以下UWB脈沖，因其電路結(jié)構(gòu)簡單而得到廣泛的研究與應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中的電子方法主要又可以分三種第一種是利用高速CMOS邏輯門電路的競爭現(xiàn)象產(chǎn)生UWB脈沖，這種方式能產(chǎn)生近似各階微分高斯脈沖，但輸出脈沖幅度低，通常為幾百mV，電路靜態(tài)功耗較大；第二種是傳統(tǒng)的基于BJT的雪崩擊穿導(dǎo)通控制電容放電形成UWB脈沖。這類脈沖發(fā)生器輸出脈沖幅度大、電路靜態(tài)功耗接近零、脈沖寬度小且容易控制，但一般只能產(chǎn)生近似高斯脈沖， 頻譜直流分量大，需要經(jīng)過嚴(yán)格的波形成型才能符合FCC輻射掩蔽標(biāo)準(zhǔn)；第三種是利用各種高速電子器件，如隧道二極管、階躍恢復(fù)二極管、脈沖放電管、砷化稼場效應(yīng)管邏輯電路等集成電路等。除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了利用數(shù)字電路的競爭-冒險原理產(chǎn)生UWB極窄脈沖，設(shè)計的UWB脈沖發(fā)生器電路如圖1和圖2所示。圖1為用一路時鐘信號與同一時鐘信號經(jīng)過延遲線后輸入到異或門進(jìn)行異或運(yùn)算。根據(jù)異或門邏輯關(guān)系，只有在時鐘信號的上升沿與下降沿時，兩輸入電平才不同，此時門電路輸出邏輯高電平“1”，其它時間兩輸入電平相同，門電路輸出邏輯低電平“O”。調(diào)整延時線的延時量就可以改變兩個輸入信號的相位差，輸出寬度受延時量控制高電平脈沖。通過簡單的對延遲線延時量的控制得到UWB脈沖，再由脈沖整形、放大等電路處理，得到脈沖寬度、幅度等指標(biāo)符合要求的脈沖信號。根據(jù)與門電路邏輯，當(dāng)兩個輸入端都是邏輯高電平時，輸出高電平。如圖2所示，時鐘信號輸入到反相器和與門的一個輸入端，由于反相器以及電路自身的延遲，在時鐘信號的上升沿輸出時，與門的兩輸入端同時出現(xiàn)極短時間的邏輯高電平，即與門輸出一個脈沖，而其余時間因為與門兩輸入端總有一個為邏輯電平，因而輸出都為邏輯低電平。在電路設(shè)計過程中，激勵源應(yīng)選擇上升沿時間盡量短的時鐘信號，確保延遲量的精確控制，芯片之間的阻抗匹配問題也需要引起足夠的重視。這種方法的局限性在于高速邏輯的實(shí)現(xiàn)、精確的相位延遲的控制和脈沖幅度的控制與提高，同時，這種高速芯片的價格達(dá)到應(yīng)用極水平，還需要一些時間。然而，根據(jù)上述描述可知，現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)采用的產(chǎn)生IR-UWB脈沖的方法均為通過器件本身性能、根據(jù)既定的通信需求設(shè)計，脈沖寬度根據(jù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)確定。在IR-UWB無線通信技術(shù)中，其信號調(diào)制方式主要是對脈沖幅度以及脈沖在時間軸上的位置進(jìn)行調(diào)制，并且調(diào)節(jié)脈沖寬度可以改變傳輸信號的帶寬。在這樣的情況下，針對IR-UWB通信系統(tǒng)的需求，需要能夠靈活調(diào)整脈沖寬度以方便達(dá)到最優(yōu)的傳輸信號帶寬，鑒于此，能夠根據(jù)傳輸信號所需帶寬自由調(diào)節(jié)脈沖寬度的連續(xù)脈沖發(fā)生器顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)是，提供一連續(xù)脈沖發(fā)生器，能夠根據(jù)傳輸信號所需帶寬自由調(diào)節(jié)脈沖寬度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一連續(xù)脈沖發(fā)生器，包括振蕩器反饋環(huán)路，所述振蕩器反饋環(huán)路包括驅(qū)動可變反相器和偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成反相器鏈；所述驅(qū)動可變反相器包括反相器單元；PM0S陣列，連接于工作電源與所述驅(qū)動可變反相器的反相器單元輸出端之間；NM0S陣列，連接于所述驅(qū)動可變反相器的反相器單元輸出端與地之間。作為可選的技術(shù)方案，所述驅(qū)動可變反相器還包括PM0S晶體管形成的第一電流源和NMOS晶體管形成的第二電流源；所述反相器單元為CMOS反相器單元，包括第一 PMOS晶體管和第一 NMOS晶體管，所述第一 PMOS晶體管和第一 NMOS晶體管的源極分別連接第一電流源和第二電流源，柵極連接在一起作為所述反相器單元的輸入端，漏極連接在一起作為所述反相器單元的輸出端。進(jìn)一步地，偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成的反相器鏈中包括2個或4個反相器單元，且各反相器單元特征尺寸與驅(qū)動能力均相等。
進(jìn)一步地，所述連續(xù)脈沖發(fā)生器還包括頻率控制模塊，所述頻率控制模塊包括兩輸出端，分別連接所述第一、第二電流源柵極，用于調(diào)節(jié)連續(xù)脈沖發(fā)生器的頻率。作為可選的技術(shù)方案，所述PMOS陣列包括η個PMOS晶體管，其中η彡I且η為整數(shù)；所述各PMOS晶體管的源極均連接工作電源，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器輸出端，柵極均通過兩個開關(guān)分別連接工作電源和所述驅(qū)動可變反相器的輸入端。進(jìn)一步地，所述PMOS陣列中各PMOS晶體管的溝道長度與所述驅(qū)動可變反相器中第一 PMOS晶體管的溝道長度相等；所述PMOS陣列中PMOS晶體管Mpi的溝道寬度為所述驅(qū)動可變反相器中第一 PMOS晶體管溝道寬度的2Η倍，其中1 < i < η且i為整數(shù)。進(jìn)一步地，所述PMOS陣列中，與驅(qū)動可變反相器輸入端連接的開關(guān)導(dǎo)通、與工作電源連接的開關(guān)斷開時，對應(yīng)PMOS晶體管選通；反之則對應(yīng)PMOS晶體管未選通。作為可選的技術(shù)方案，所述NMOS陣列包括m個NMOS晶體管，其中m彡I且m為整數(shù)；所述各NMOS晶體管的源極均接地，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器的輸出端，柵極均通過兩個開關(guān)分別連接所述驅(qū)動可變反相器的輸入端和地。進(jìn)一步地，所述NMOS陣列中各NMOS晶體管的溝道長度與所述驅(qū)動可變反相器中第一 NMOS晶體管的溝道長度相等；所述NMOS陣列中的NMOS晶體管Mnl的溝道寬度為所述驅(qū)動可變反相器中第一 NMOS晶體管溝道寬度的21—1倍，其中1 < I < m且I為整數(shù)。進(jìn)一步地，所述NMOS陣列中，與驅(qū)動可變反相器輸入端連接的開關(guān)導(dǎo)通、與地連接的開關(guān)斷開時，對應(yīng)NMOS晶體管選通；反之則對應(yīng)NMOS晶體管未選通。作為可選的技術(shù)方案，所述PMOS陣列和所述NMOS陣列中的各開關(guān)均連接有數(shù)字輸入控制信號，用于控制所述PMOS陣列中`各PMOS晶體管和NMOS陣列中各NMOS晶體管的選通狀態(tài)，以調(diào)節(jié)連續(xù)脈沖發(fā)生器的占空比。作為可選的技術(shù)方案，所述PMOS陣列中PMOS晶體管數(shù)量η與所述NMOS陣列中NMOS晶體管數(shù)量m相等。本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器，通過開關(guān)改變接入驅(qū)動可變反相器中反相器單元的PMOS晶體管和NMOS晶體管數(shù)量，從而改變其翻轉(zhuǎn)判別電平，以實(shí)現(xiàn)對脈沖信號占空比的調(diào)整。同時，通過頻率控制模塊控制電流源柵端電壓，以調(diào)節(jié)驅(qū)動可變反相器中反相器單元的充放電能力，從而實(shí)現(xiàn)其在不同頻率下的恒定工作以及變頻工作，可以產(chǎn)生固定在不同頻率上且能夠自由調(diào)節(jié)脈沖寬度的連續(xù)脈沖，也可以產(chǎn)生可自由調(diào)節(jié)脈沖寬度且能夠通過變頻調(diào)整脈沖在時間軸位置的連續(xù)脈沖。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)簡單，與現(xiàn)有CMOS半導(dǎo)體工藝完全兼容，且能夠更靈活、更便捷的調(diào)整脈沖寬度以方便達(dá)到最優(yōu)的傳輸信號帶寬，提供頻率可控且脈寬不同的脈沖序列，調(diào)整傳輸信號的帶寬，得到高質(zhì)量的信號，使得調(diào)制方式更加靈活，廣泛適用于無線通信領(lǐng)域。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用異或門產(chǎn)生UWB脈沖電路結(jié)構(gòu)及脈沖信號示意 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用與門產(chǎn)生UWB脈沖電路結(jié)構(gòu)及脈沖信號示意 圖3為本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)框 圖4為本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器頻率控制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。此外，如無特殊說明，本具體實(shí)施方式
中所涉及的“連接”均指電學(xué)連接關(guān)系。圖3為本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器包括振蕩器反饋環(huán)路100，所述振蕩器反饋環(huán)路100包括驅(qū)動可變反相器IOOa和偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成反相器鏈IOOb ;其中驅(qū)動可變反相器IOOa包括反相器單元101 ；PM0S陣列200，連接于工作電源Vdd與所述驅(qū)動可變反相器IOOa的反相器單元101輸出端之間；NM0S陣列200連接于所述驅(qū)動可變反相器IOOa的反相器單元101輸出端與地GND之間。本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器中，如圖3所示，反相器鏈IOOb由偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成，其中，各反相器單元的特征尺寸和驅(qū)動能力均相等。本具體實(shí)施方式
中，反相器鏈IOOb的輸入端與驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101的輸出端相連，反相器鏈IOOb的輸出端與驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101的輸入端相連，構(gòu)成一個擁有奇數(shù)個反相器單元的振蕩器反饋環(huán)路，可實(shí)現(xiàn)環(huán)形振蕩器振蕩的基本功能。作為最佳實(shí)施例，反相器鏈IOOb包括2個或4個首尾串聯(lián)的反相器單元。圖4為本發(fā)明提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)示意圖。本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器中，如圖4所示，驅(qū)動可變反相器IOOa還包括PM0S晶體管形成的第一電流源I1和NMOS晶體管形成的第二電流源I2 ;反相器單元101為CMOS反相器單元，包括第一 PMOS晶體管Mptl和第一 NMOS晶體管Mn(l，所述第一 PMOS晶體管Mptl和第一 NMOS晶體管Mntl的源極分別連接第一電流源I1和第二電流源12，即第一PMOS晶體管Mptl的源極與一個作為壓控電流源的PMOS晶體管的漏極相連，第一 NMOS晶體管Mntl的源極與一個作為壓控電流源的NMOS晶體管管的漏極相連。所述第一 PMOS晶體管Mp0和第一 NMOS晶體管Mntl的柵極連接在一起作為所述反相器單元101的輸入端，漏極連接在一起作為所述反相器單元101的輸出端。作為較佳實(shí)施例，如圖3、圖4所示，該連續(xù)脈沖發(fā)生器還包括頻率控制模塊400其中所述頻率控制模塊400包括兩輸出端，均連接所述驅(qū)動可變反相器100a，用于改變驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元的充放電能力，實(shí)現(xiàn)對振蕩頻率的調(diào)節(jié)。圖5為本具體實(shí)施方式
中頻率控制模塊400電路結(jié)構(gòu)示意圖。本具體實(shí)施方式
中，如圖5所示，頻率控制模塊400包括兩級電流鏡電路，其中，MOS晶體管Ml、M2、M3柵極相連，源極均連接工作電源Vdd，且MOS晶體管Ml的柵極和漏極連接在一起，形成第一電流鏡電路；而MOS晶體管M4、M5柵極相連，源極均接地GND，而漏極分別連接MOS晶體管M2、M3的漏極，且MOS晶體管M4的柵極和漏極連接在一起，形成第二電流鏡電路。所述MOS晶體管Ml漏極通過一可控電流源I3與地GND連接，該可控電流源I3為MOS晶體管Ml、M2、M3形成的第一電流鏡電路提供參考電流，而MOS晶體管M2漏極的輸出電流為MOS晶體管M4、M5形成的第二電流鏡電路提供參考電流。該具體實(shí)施方式
中，如圖4、圖5所示，MOS晶體管Ml、M2、M3的柵極電壓P_bias作為頻率控制模塊400的一輸出端，連接至驅(qū)動可變反相器IOOa中形成第一壓控電流源I1的PMOS晶體管柵極；M0S晶體管M4、M5的柵極電壓N_bias作為頻率控制模塊400的又一輸出端，連接至驅(qū)動可變反相器IOOa中形成第二壓控電流源I2的NMOS晶體管柵極。作為最佳實(shí)施例，MOS晶體管Ml、M2、M3為PMOS晶體管，MOS晶體管M4、M5為NMOS晶體管。本具體實(shí)施方式
中，頻率控制模塊400根據(jù)振蕩器反饋環(huán)路100的輸出頻率與實(shí)際應(yīng)用所需的振蕩頻率對驅(qū)動可變反相器IOOa的第一、第二電流源Ip I2進(jìn)行調(diào)整，改變驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101的充放電能力，實(shí)現(xiàn)對振蕩頻率的調(diào)節(jié)。本具體實(shí)施方式
中，驅(qū)動可變反相器IOOa中第一電流源I1和第二電流源I2的主要作用是控制第一 PMOS晶體管Mptl和第一 NMOS晶體管Mntl構(gòu)成的反相器單元的充放電電流，通過控制作為第一、第二壓控電流源I1U2的PMOS晶體管和匪OS晶體管的柵極電壓，可以改變壓控電流源Ip I2的電流大小，從而改變灌入由第一 PMOS晶體管Mptl和第一 NMOS晶體管Mntl構(gòu)成的反相器單元充放電電流的大小，從而調(diào)節(jié)整個振蕩器反饋環(huán)路100的振蕩頻率，以達(dá)到調(diào)節(jié)連續(xù)脈沖發(fā)生器頻率的目的。本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器中，如圖3、圖4所示，所述驅(qū)動可變反相器IOOa還包括連接于工作電源Vdd與所述驅(qū)動可變反相器IOOa的反相器單元101輸出端之間的PMOS陣列200。所述PMOS陣列200包括η個PMOS晶體管，其中η彡I且η為整數(shù)；所述形成PMOS陣列200的各PMOS晶體管Μρ1 Μρη的源極均連接工作電源Vdd，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器IOOa輸出端，柵極均分別通過開關(guān)Spl Spn以及Spl’ Spn’連接工作電源Vdd和所述驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端。本具體實(shí)施方式
中，所述PMOS陣列200中，當(dāng)與驅(qū)動可變反相器IOOa輸入端連接的開關(guān)Spi導(dǎo)通、與工作電源Vdd連接的開關(guān)Spi’斷開時，對應(yīng)PMOS晶體管Mpi選通；反之，當(dāng)與驅(qū)動可變反相器IOOa輸入端連接的開關(guān)Spi斷開、與工作電源Vdd連接的開關(guān)Spi’導(dǎo)通時，對應(yīng)PMOS晶體管Mpi未選通。其中1彡i彡η且η為整數(shù)。以PMOS陣列200中PMOS晶體管Mpl選通、而PMOS晶體管Mp2未選通為例。當(dāng)電路工作需要選擇PMOS陣列200中的PMOS晶體管Mpl接入驅(qū)動可變反相器IOOa時，開關(guān)Spl閉合導(dǎo)通，將PMOS晶體管Mpl的柵端接入驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端，而同時開關(guān)Spl’斷開，保證PMOS晶體管Mpl正常工作；而PMOS陣列200中未選中的PMOS晶體管Mp2,則必須將Sp2斷開，Sp2’閉合導(dǎo)通，使得PMOS晶體管Mp2與驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端斷開，并將PMOS晶體管Mp2的柵端接工作電源Vdd，從而關(guān)斷PMOS晶體管Mp2，保證電路穩(wěn)定。本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器中，如圖3、圖4所示，所述驅(qū)動可變反相器IOOa還包括 連接于所述驅(qū)動可變反相器IOOa的反相器單元101輸出端與地GND之間的NMOS陣列300。所述NMOS陣列300包括m個NMOS晶體管，其中m彡I且m為整數(shù)；所述形成NMOS陣列300的各NMOS晶體管MnlInm的源極均接地GND，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器IOOa輸出端，柵極均分別通過開關(guān)Sn^Snm以及Snl’連接所述驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端和地GND。本具體實(shí)施方式
中，所述NMOS陣列300中，當(dāng)與驅(qū)動可變反相器IOOa輸入端連接的開關(guān)Snl導(dǎo)通、與地GND連接的開關(guān)Spl’斷開時，對應(yīng)NMOS晶體管Mnl選通；反之，當(dāng)與驅(qū)動可變反相器IOOa輸入端連接的開關(guān)Snl斷開、與地GND連接的開關(guān)Snl’導(dǎo)通時，對應(yīng)NMOS晶體管Mnl未選通。其中1彡I彡m且I為整數(shù)。以NMOS陣列300中NMOS晶體管Mn2選通、而NMOS晶體管Mnl未選通為例。當(dāng)電路工作需要選擇NMOS陣列300中的NMOS晶體管Mn2管接入驅(qū)動可變反相器IOOa時，開關(guān)Sn2閉合導(dǎo)通，將NMOS晶體管Mn2的柵端接入驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端，而同時開關(guān)Sn2’斷開，保證NMOS晶體管Mn2正常工作。同理，NMOS陣列300中未選中的NMOS管Mnl，則必須將開關(guān)Snl斷開，而開關(guān)Snl’閉合導(dǎo)通，使得NMOS晶體管Mnl與驅(qū)動可變反相器IOOa的輸入端斷開，并將NMOS晶體管Mnl的柵端接地GND，從而關(guān)斷NMOS晶體管Mnl，保證電路穩(wěn)定。本具體實(shí)施方式
中，通過PMOS陣列200中的開關(guān)Sp (Spl Spn，Spl’ Spn’ )與NMOS陣列300中的開*Sn (SnlX, Snl’ Snm/)的閉合導(dǎo)通與斷開，改變接入驅(qū)動可變反相器IOOa的PMOS晶體管以及NMOS晶體管的數(shù)量與大小，從而改變驅(qū)動可變反相器IOOa的翻轉(zhuǎn)判別電平，從而實(shí)現(xiàn)對連續(xù)脈沖發(fā)生器占空比的調(diào)節(jié)。其中，PMOS陣列200中的各開關(guān)Sp (sprspn, Spl’ Spn’ )與NMOS陣列300中的各開關(guān)Sn (SnlX, Snl’’ )的開關(guān)狀態(tài)通過其連接的外部數(shù)字輸入信號控制。本具體實(shí)施方式
中，PMOS陣列200以及NMOS陣列300的作用為根據(jù)系統(tǒng)需求改變給驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101輸出端寄生電容的充電與放電的能力，來改變輸出脈沖信號的占空比。為了實(shí)現(xiàn)脈沖信號占空比調(diào)節(jié)的可編程，作為最佳實(shí)施例，所述PMOS陣列200中各PMOS晶體管MplIpn的溝道長度與所述反相器單元101中第一 PMOS晶體管Mptl的溝道長度相等；所述PMOS陣列200中PMOS晶體管Mpi的溝道寬度為所述反相器單元101中第一PMOS晶體管Mptl溝道寬度的2H倍，其中1彡i彡η且i為整數(shù)。即PM0S陣列200中，PMOS晶體管Mpl的溝道寬度與第一 PMOS晶體管Mptl的溝道寬度相等；PM0S晶體管Mp2的溝道寬度為第一 PMOS晶 體管Mptl的溝道寬度的2倍；PM0S晶體管Mp3的溝道寬度為第一 PMOS晶體管Mptl的溝道寬度的4倍……以此類推，PMOS晶體管Mpn為的溝道寬度為第一 PMOS晶體管Mptl的21^1倍。同理，所述NMOS陣列300中各NMOS晶體管MnlInm的溝道長度與所述反相器單元101中第一 NMOS晶體管Mntl的溝道長度相等；所述匪OS陣列300中NMOS晶體管Mni的溝道寬度為所述反相器單元101中第一 NMOS晶體管Mntl溝道寬度的倍,其中1彡I彡m且I為整數(shù)。即=NMOS陣列300中，NMOS晶體管Mnl的溝道寬度與第一 NMOS晶體管Mntl的溝道寬度相等；NM0S晶體管Mn2的溝道寬度為第一 NMOS晶體管Mntl的溝道寬度的2倍；NM0S晶體管Mn3的溝道寬度為第一 NMOS晶體管Mntl的溝道寬度的4倍……以此類推，NMOS晶體管Mnm為的溝道寬度為第一 NMOS晶體管Mntl的2°"1倍。這樣可以相對接入較少的MOS管，以實(shí)現(xiàn)最大范圍的占空比調(diào)節(jié)。 作為最佳實(shí)施例，所述PMOS陣列200中PMOS晶體管數(shù)量η與所述NMOS陣列300中NMOS晶體管數(shù)量m相等，即n=m。此時，通過PMOS陣列200以及NMOS陣列300中選通晶體管的數(shù)量控制，可以實(shí)現(xiàn)輸出脈沖信號占空比的全比例調(diào)節(jié)，具有最大的調(diào)節(jié)動態(tài)。其中，PMOS陣列200和NMOS陣列300中所有開關(guān)均由外部輸入的數(shù)字輸入控制信號來控制開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)MOS晶體管的選通接入控制，而PMOS陣列200和NMOS陣列300中晶體管的具體數(shù)量，根據(jù)系統(tǒng)所需的占空比調(diào)節(jié)范圍及調(diào)節(jié)精度作為設(shè)計參數(shù)靈活確定。本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)跨接在工作電源Vdd與驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101之間的PMOS陣列200與跨接在地GND與驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101之間的NMOS陣列300接入反相器單元101輸入端的PMOS晶體管以及NMOS晶體管數(shù)量來調(diào)節(jié)驅(qū)動可變反相器IOOa中反相器單元101的翻轉(zhuǎn)判別電平，從而實(shí)現(xiàn)控制以及調(diào)節(jié)輸出脈沖信號占空比的目的。同時，通過頻率控制模塊400控制驅(qū)動可變反相器IOOa中電流源柵端電壓，以調(diào)節(jié)驅(qū)動可變反相器IOOa的充放電能力，從而實(shí)現(xiàn)其在不同頻率下的恒定工作以及變頻工作，可以產(chǎn)生固定在不同頻率上且能夠自由調(diào)節(jié)脈沖寬度的連續(xù)脈沖，也可以產(chǎn)生可自由調(diào)節(jié)脈沖寬度且能夠通過變頻調(diào)整脈沖在時間軸位置的連續(xù)脈沖。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本具體實(shí)施方式
提供的連續(xù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)簡單，與現(xiàn)有CMOS半導(dǎo)體工藝完全兼容，且能夠更靈活、更便捷的調(diào)整脈沖寬度以方便達(dá)到最優(yōu)的傳輸信號帶寬，提供頻率可控且脈寬不同的脈沖序列，調(diào)整傳輸信號的帶寬，得到高質(zhì)量的信號，使得調(diào)制方式更加靈活，廣泛適用于無線通信領(lǐng)域。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，包括振蕩器反饋環(huán)路，所述振蕩器反饋環(huán)路包括驅(qū)動可變反相器和偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成的反相器鏈，所述驅(qū)動可變反相器包括 反相器單元； PMOS陣列，連接于工作電源與所述驅(qū)動可變反相器的反相器單元輸出端之間； NMOS陣列，連接于所述驅(qū)動可變反相器的反相器單元輸出端與地之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述驅(qū)動可變反相器還包括PMOS晶體管形成的第一電流源和NMOS晶體管形成的第二電流源；所述反相器單元為CMOS反相器單元，包括第一 PMOS晶體管和第一 NMOS晶體管，所述第一 PMOS晶體管和第一 NMOS晶體管的源極分別連接第一電流源和第二電流源，柵極連接在一起作為所述反相器單元的輸入端，漏極連接在一起作為所述反相器單元的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成的反相器鏈中包括2個或4個反相器單元，且各反相器單元的特征尺寸和驅(qū)動能力均相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述連續(xù)脈沖發(fā)生器還包括頻率控制模塊，所述頻率控制模塊包括兩輸出端，分別連接所述第一、第二電流源柵極，用于調(diào)節(jié)連續(xù)脈沖發(fā)生器的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述PMOS陣列包括η個PMOS晶體管，其中n ^ I且η為整數(shù)；所述各PMOS晶體管的源極均連接工作電源，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器輸出端，柵極均通過兩個開關(guān)分別連接工作電源和所述驅(qū)動可變反相器的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述PMOS陣列中各PMOS晶體管的溝道長度與所述驅(qū)動可變反相器中第一 PMOS晶體管的溝道長度相等；所述PMOS陣列中PMOS晶體管Mpi的溝道寬度為所述驅(qū)動可變反相器中第一PMOS晶體管溝道寬度的2Η倍，其中1 ( i彡η且i為整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述PMOS陣列中，與驅(qū)動可變反相器輸入端連接的開關(guān)導(dǎo)通、與工作電源連接的開關(guān)斷開時，對應(yīng)PMOS晶體管選通；反之則對應(yīng)PMOS晶體管未選通。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述NMOS陣列包括m個NMOS晶體管，其中m ^ I且m為整數(shù)；所述各NMOS晶體管的源極均接地，漏極均連接所述驅(qū)動可變反相器的輸出端，柵極均通過兩個開關(guān)分別連接所述驅(qū)動可變反相器的輸入端和地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述NMOS陣列中各NMOS晶體管的溝道長度與所述驅(qū)動可變反相器中第一 NMOS晶體管的溝道長度相等；所述NMOS陣列中的NMOS晶體管Mnl的溝道寬度為所述驅(qū)動可變反相器中第一 NMOS晶體管溝道寬度的21—1倍，其中1 ( I彡m且I為整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述NMOS陣列中，與驅(qū)動可變反相器輸入端連接的開關(guān)導(dǎo)通、與地連接的開關(guān)斷開時，對應(yīng)NMOS晶體管選通；反之則對應(yīng)NMOS晶體管未選通。
11.根據(jù)權(quán)利要求5 10中任意一項所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述所述PMOS陣列和所述NMOS陣列中的各開關(guān)均連接有數(shù)字輸入控制信號，用于控制所述PMOS陣列中各PMOS晶體管和NMOS陣列中各NMOS晶體管的選通狀態(tài)，以調(diào)節(jié)連續(xù)脈沖發(fā)生器的占空比。
12.根據(jù)權(quán)利要求5 10中任意一項所述的連續(xù)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述PMOS陣列中PMOS晶體管數(shù)量η與所述NMOS陣列中匪OS晶體管數(shù)量m相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，提供一連續(xù)脈沖發(fā)生器，包括驅(qū)動可變反相器和偶數(shù)個反相器單元串聯(lián)形成的反相器鏈，所述驅(qū)動可變反相器包括反相器單元、PMOS陣列、NMOS陣列。通過調(diào)節(jié)PMOS陣列與NMOS陣列接入驅(qū)動可變反相器中反相器單元輸入端的MOS晶體管數(shù)量來調(diào)節(jié)其翻轉(zhuǎn)判別電平，從而實(shí)現(xiàn)控制以及調(diào)節(jié)輸出脈沖信號占空比的目的。該連續(xù)脈沖發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)簡單，與現(xiàn)有CMOS半導(dǎo)體工藝完全兼容，且能夠更靈活、更便捷的調(diào)整脈沖寬度以方便達(dá)到最優(yōu)的傳輸信號帶寬，提供頻率可控且脈寬不同的脈沖序列，調(diào)整傳輸信號的帶寬，得到高質(zhì)量的信號，使得調(diào)制方式更加靈活，廣泛適用于無線通信領(lǐng)域。
文檔編號H03K3/017GK103066953SQ20121058011
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者孫翔 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司