一种应用于低压相位内插器中电流产生电路的制作方法

本发明涉及一种电流产生技术。更具体地，本发明涉及应用于低压相位内插器中电流产生电路。

背景技术：

随着信息技术的不断发展，高密度计算、网络通信、密集图像处理、海量数据传输等应用对数据传输速率的要求越来越高，为了提高芯片间的通信速率，国际上研发了多种高速传输协议，数据带宽高达数Gbps甚至十数Gbps。这些高速协议大都采用串行通信的方式，并且时钟隐含在数据中，不再有单独的时钟线，因此在接收端就需要一个时钟数据恢复电路，以正确提取数据。时钟数据恢复的实现方法很多，如基于锁相环技术，基于多相时钟的数据过采样法和相位插值法，其中相位插值法属于数字时钟数据恢复技术，其结构简单，易于集成，成本较低，性能更好，更适合商业应用。相位插值器是基于相位插值法的时钟数据恢复电路的关键模块，它的性能直接关系到整个时钟与数据恢复电路的性能，相位插值器的非线性会直接影响时钟数据恢复电路的动态特性，当输入数据与本地时钟存在频率差时，还会影响它的抖动容限。

随着微电子技术的发展，为了实现更高的数据传输速率，人们采用的芯片制造工艺更先进，工作电压更低，对电路设计提出了更多的挑战。在低电源电压下，从电源到地通路上能够连接的管子个数越来越少，这对相位内插电路提出了挑战。相位内插电路中的相位混合器采用差分对管并且下面连接一个尾电流源管，由于电源电压的降低，相位内插器差分对管的共模电平降低，尾电流源管的过驱动电压会被设计的越来越小，其漏端电压要小于栅端电压，并且伴随着沟道调制效应的影响，电源镜像精度越来越差，在不同的工艺，电压，温度组合情况下，电流适配最高可达30％，这严重影响了相位内插器的性能。

本发明针对低压深亚微米工艺技术，提出了一种可提高电流匹配精度的电路，用于相位内插器的电流产生，将会极大提高相位内插器的性能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于相位内插器的电流产生器，用于提高相位内插器电流匹配精度。

一种应用于低压相位内插器中电流产生电路，包括相位量化DAC电路，电流转换器：

相位量化DAC电路实现将数字编码转换为模拟的电压信号；

电流转换器实现将电压信号转换为电流信号；

前级电路将N位输入至相位量化DAC电路，相位量化DAC电路输出电压用于控制电流转换器，电流转换器产生的电流来控制后续的相位混合器；

其中电流转换器包括运算放大器，共源级晶体管，调节管，镜像电阻；

其中电流转换器中所述的调节管与后续相位混合器差分对管尺寸的2倍相同；

其中镜像电阻值等于相位混合器中负载电阻的一半，并且类型相同；

其中相位量化DAC电路采用电流舵结构，其电阻与电流转换器电阻大小相同，电阻类型也完全相同。

本发明所提出的应用于相位内插器的电流产生电路结构简单，在低压深亚微米工艺下工作性能良好，并能够给相位混合器尾电流源提供一个线性度较好的电流，该电流受温度，电源电压和工艺的影响较小。

附图说明

图1是应用于相位内插器的电流产生电路结构图；

图2是相位量化DAC电路结构图；

图3是电流转换器电路结构图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做详细的描述。

请参阅图1，图1是应用于相位内插器的电流产生电路结构图，本发明所述的应用于相位内插器中电流产生电路100包括相位量化DAC电路(以下简称DAC电路)200，电流转换器300。前级电路将N位输入码500给相位内插器的电流产生电路100，电流产生电路100根据N位输入码500产生相应的电流700给相位混合器400，从而控制相位混合器400产生相应的输出信号。本发明通过电流产生电路来控制相位混合器400的电流，实现由N位输入码500控制获取不同相位输出的信号即实现将电路数字化，以降低设计复杂度，提高系统集成度和系统性能。

请参阅图2，图2是相位量化DAC电路200的结构图，采用电流舵结构，该结构具有结构简单，线性度好，速度快等特点。本发明所述DAC电路200包括温度编码201，电流开关202，输出电阻R₁205，R₂206。温度编码201将N位输入码500编码，产生2^N-2-1个温度码，去选择电流开关202，电流开关202通过打开或关闭其电流值，来控制通过电阻R₁205，R₂206的电流值分别为I_DACP，I_DACN，从而在R₁205，R₂206上分别产生电压分别为I_DACP*R₁，I_DACN*R2，从而产生输出电压V_refp204，V_refn203为V_dd-I_DACP*R₁,V_dd-I_DACN*R₂。电压V_refp204，V_refn203用于控制下一级电流转换器300电路。电阻R₁205，R₂206的电阻值和电阻类型的选择要配合下一级电流转换器300电路，以实现电流的精确匹配。

电流转换器300的结构如图3所示，它包括两个相同的电流转化器结构309、310，因此，我们仅对电流转化器模块309进行展开描述。电流转换器309由差分放大器301，共源级晶体管M₃307，调节管M₁305，镜像电阻R₃303组成。共源级晶体管M₃307，调节管M₁305，电阻R₃303组成一个单端输入单端输出的反向放大器，与差分放大器301一起组成一个闭环电路。在设计时，该闭环环路要充分考虑其稳定性，将相位裕度设计为大于等于60度。该闭环电路使差分放大器301的两输入端口电平相同，同时差分放大器301的增益至少要大于60dB，从而使流过R₃303的电流为(V_dd-V_refp)/R₃，也即是流过晶体管M₃307的电流值，由于流过相位混合器400的尾电流源管M₄401的电流与流过镜像晶体管M₃307的电流值相同，从而产生相位混合器400的尾电流值为(V_dd-V_refp)/R3。晶体管M₁305用于匹配相位混合器400的差分对管，其尺寸为相位混合器400差分对管尺寸的2倍，电阻R₃303为相位混合器400单端负载电阻的二分之一，从而使相位混合器400的尾电流源管M₄401的漏端电平与晶体管M₃307的漏端电平保持一致，从而使电流镜像失配最小化。

综上所述，相位混合器的尾电流值可用如下公式1，2来描述：

本发明也可通过调节R₁与R₃，R₂与R₄的比例，降低I_DACP与I_DACN的大小来获取相同的I_a与I_b的值，从而降低系统功耗。

本发明所提出的应用于相位内插器的电流产生电路结构简单，在低压深亚微米工艺下工作性能良好，并能够给相位混合器尾电流源提供一个线性度较好的电流，该电流受温度，电源电压和工艺的影响较小。因此，本发明所提出的应用于相位内插器中电流产生电路能够极大提高相位内插器的线性度，具有重要的应用价值。

上面概述了实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的方面。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。