產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置與方法。單端操作振蕩裝置包含有一單端操作環(huán)振蕩器與一相位處理單元。單端操作環(huán)振蕩器包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，這些反相延遲單元依序產(chǎn)生一第一信號、一第二信號、以及一第三信號。相位處理單元計(jì)算第一信號與第三信號，以產(chǎn)生一中間信號，其中，中間信號的相位與第二信號反相，且將中間信號與第二信號作為全差動信號輸出。
【專利說明】產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號產(chǎn)生裝置與方法，特別是涉及一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置與其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1顯示已知單端操作環(huán)振蕩器的示意圖。一般單端操作環(huán)振蕩器100必須使用奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，其無法產(chǎn)生全差動信號。為解決此問題，通常會利用兩個(gè)相鄰的反相延遲單元產(chǎn)生的信號，經(jīng)由差動放大產(chǎn)生全擺幅輸出信號。但由于兩個(gè)相鄰延遲單元的信號并非全差動信號(其相位差為180度以及一個(gè)延遲單元的延遲)，因此無法產(chǎn)生近50%責(zé)任周期(Duty cycle)的全擺幅差動輸出信號。
[0003]如圖2所示，若使用差動操作環(huán)振蕩器200則可產(chǎn)生全差動信號，在經(jīng)過放大后可產(chǎn)生50%責(zé)任周期的全擺幅輸出信號。然而，在同一振蕩頻率之下差動操作環(huán)振蕩器會比單端操作環(huán)振蕩器需消耗更多功率，同時(shí)設(shè)計(jì)上也相對復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一，在提供一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置，可節(jié)省電力消耗與生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明的目的之一，在提供一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置，可讓相對省電且設(shè)計(jì)簡單的單端操作環(huán)振蕩器輸出全差動信號以產(chǎn)生近50%責(zé)任周期的輸出信號。
[0006]本發(fā)明的一實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置。單端操作振蕩裝置包含有一單端操作環(huán)振蕩器與一相位處理單元。單端操作環(huán)振蕩器包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，這些反相延遲單元依序產(chǎn)生一第一信號、一第二信號、以及一第三信號。相位處理單元利用第一信號與第三信號，以產(chǎn)生一中間信號，其中，中間信號的相位與第二信號實(shí)質(zhì)上反相，且將中間信號與第二信號作為全差動信號輸出。
[0007]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置。單端操作振蕩裝置包含有一單端操作環(huán)振蕩器與一相位處理單元。單端操作環(huán)振蕩器包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，其中，每一個(gè)奇數(shù)反相延遲單元產(chǎn)生一奇數(shù)信號，每一個(gè)偶數(shù)反相延遲單元延遲前一奇數(shù)反相延遲單元的奇數(shù)信號，產(chǎn)生一偶數(shù)信號。相位處理單元延遲每一奇數(shù)信號，且根據(jù)延遲后的每兩個(gè)相鄰的該奇數(shù)信號，以產(chǎn)生一中間信號；且延遲兩個(gè)奇數(shù)信號與兩個(gè)奇數(shù)信號間的一偶數(shù)信號，使偶數(shù)信號的相位對準(zhǔn)中間信號，且中間信號與偶數(shù)信號反相，以產(chǎn)生一全差動信號。
[0008]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種一種利用單端操作振蕩裝置來產(chǎn)生全差動信號的方法。該方法包含下列步驟:首先，利用包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元的一單端操作環(huán)振蕩器來產(chǎn)生振蕩的一第一信號、一第二信號、以及一第三信號。接著，根據(jù)第一信號與該第三信號以產(chǎn)生一中間信號。之后，根據(jù)該中間信號與該第二信號來產(chǎn)生一全差動信號。
[0009]依此方式，本發(fā)明實(shí)施例的單端操作振蕩裝置與方法可產(chǎn)生全擺幅信號，不須使 用已知差動操作環(huán)振蕩器，可達(dá)成減少電路成本與省電的功效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1顯示已知技術(shù)的單端操作振蕩裝置的示意圖。
[0011]圖2顯示已知技術(shù)的差動操作環(huán)振蕩器的示意圖。
[0012]圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例的產(chǎn)生全差動信號的單端操作環(huán)振蕩器的示意圖。
[0013]圖4A顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的產(chǎn)生全差動信號的單端操作環(huán)振蕩器的示意圖。
[0014]圖4B顯示圖4A產(chǎn)生全差動信號的單端操作環(huán)振蕩器一實(shí)施例的波形圖。
[0015]圖4C顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的產(chǎn)生全差動信號的單端操作環(huán)振蕩器的示意圖。
[0016]圖5顯示本發(fā)明一實(shí)施例的利用單端操作振蕩裝置來產(chǎn)生全差動信號的方法流程圖。
[0017]符號說明
[0018]100已知單端操作振蕩裝置
[0019]200差動操作環(huán)振蕩器
[0020]300,400產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置
[0021]31,41單端操作環(huán)振蕩器
[0022]32、42相位處理單元
[0023]33、43 放大器
[0024]42a相位計(jì)算單元
[0025]41a、41b、41c、41d、41e、42al、42a2、42b 延遲單元
[0026]42CU42C2 緩沖器
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例的一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置300，包含有一單端操作環(huán)振蕩器31、一相位處理單元32、以及一放大器33。
[0028]單端操作環(huán)振蕩器31包含有奇數(shù)個(gè)(例如三個(gè)以上)反相延遲單元(未圖標(biāo))，這些反相延遲單兀將輸入信號延遲，且依序分別產(chǎn)生一第一信號Ph1、一第二信號Ph2、以及一第三信號Ph3,其中第二信號Ph2與第一信號Ph1、第三信號Ph3反相并相差一延遲。
[0029]相位處理單元32計(jì)算(如相加或內(nèi)插)第一信號Phl與該第三信號Ph3，以產(chǎn)生一中間信號Phm。其中，中間信號Phm的相位與該第二信號Ph2實(shí)質(zhì)上反相，也即其實(shí)質(zhì)上相差180度。而相差180度的信號即為全差動信號，相位處理單元32將中間信號phm與第二信號ph2作為全差動信號Vop與Von輸出。
[0030]接著，放大器33放大全差動信號Vop與Von輸出，以產(chǎn)生50%責(zé)任周期的全擺幅信號。
[0031]依此方式，本發(fā)明實(shí)施例的單端操作振蕩裝置300利用相位處理單元產(chǎn)生全差動信號，并利用放大器放大后產(chǎn)生全擺幅信號，而不須使用已知差動操作環(huán)振蕩器，即可產(chǎn)生全差動信號，達(dá)成減少電路成本與省電的功效。
[0032]圖4A顯示本發(fā)明一實(shí)施例的一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置400的示意圖。單端操作振蕩裝置400包含有一單端操作環(huán)振蕩器41、一相位處理單元42、以及一放大器43。
[0033]單端操作環(huán)振蕩器41包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，例如圖標(biāo)中41a?41e。其中，每一奇數(shù)反相延遲單元產(chǎn)生一奇數(shù)信號。每一偶數(shù)反相延遲單元延遲前一該奇數(shù)單元的該奇數(shù)信號，產(chǎn)生一偶數(shù)信號；第一奇數(shù)反相延遲單元41a產(chǎn)生一第一奇數(shù)信號phol，第一偶數(shù)反相延遲單元41b延遲第一奇數(shù)信號phol，產(chǎn)生一第一偶數(shù)信號Phel。第二奇數(shù)反相延遲單元41c延遲第一偶數(shù)信號Phel，產(chǎn)生一第二奇數(shù)信號Pho2。
[0034]相位處理單元42延遲每個(gè)該奇數(shù)信號Pho，且計(jì)算(相加或內(nèi)插)延遲后的每兩個(gè)該奇數(shù)信號，如Phol與Pho2，以產(chǎn)生一中間信號Phm ;且延遲該兩個(gè)奇數(shù)信號Phol與Pho2中間的一偶數(shù)信號如PheI，使延遲后的偶數(shù)信號Ph2的相位實(shí)質(zhì)上對準(zhǔn)中間信號Phm，且延遲后的偶數(shù)信號Ph2與中間信號實(shí)質(zhì)上反向，也即其實(shí)質(zhì)上兩者相差180度。相位處理單元42包含有一相位計(jì)算單元42a與一相位延遲單元42b。相位計(jì)算單元42a包含有第一反相延遲單元42al與一第二反相延遲單元42a2。
[0035]如圖4B所示，首先，第一奇數(shù)反相延遲單元41a產(chǎn)生的一第一奇數(shù)信號phol延遲輸入信號一預(yù)設(shè)時(shí)間ltd ;第一偶數(shù)反相延遲單元41b延遲第一奇數(shù)信號phol —預(yù)設(shè)時(shí)間ltd,也即第一偶數(shù)信號Phel延遲輸入信號2td ;第二奇數(shù)反相延遲單元41c延遲第一偶數(shù)信號Phel —預(yù)設(shè)時(shí)間td,也即第二奇數(shù)信號Pho2延遲輸入信號3td。于運(yùn)作時(shí),一相位計(jì)算單元42a對第一奇數(shù)信號Phol與第二奇數(shù)信號Pho2進(jìn)行(相加或內(nèi)插)，以產(chǎn)生一實(shí)質(zhì)上延遲輸入信號2td的中間信號Phm。依此方式，延遲后的偶數(shù)信號Ph2將與中間信號Phm實(shí)質(zhì)上對準(zhǔn)且反相180度，以作為全差動信號Vop、Von輸出。
[0036]需注意由于圖4A中，第一奇數(shù)信號phol、第二奇數(shù)信號pho2、及第一偶數(shù)信號phel分別經(jīng)過反相延遲單元42al、42a2及相位延遲單元42b的反相與延遲，因此仍會如圖4B中第一奇數(shù)信號phol、第二奇數(shù)信號pho2與第一偶數(shù)信號Phel維持著相對應(yīng)的反相與延遲時(shí)間。
[0037]一實(shí)施例中，相位處理單元42的反相延遲單元42al、42a2、及相位延遲單元42b的大小小于單端操作環(huán)振蕩器41的反相延遲單元41a?41e，因此在實(shí)作上可節(jié)省生產(chǎn)成本。再者，一實(shí)施例，延遲單元42al、42a2、及42b的柵極長/寬(W/L)小于單端操作環(huán)振蕩器41的反相延遲單元41a?41e,因此可以較為省電。再者，一實(shí)施例，延遲單元42al:41a2:42b的趨動能力比可為1: 1: 2，其可調(diào)整延遲單元的柵極長/寬(W/L)來實(shí)現(xiàn)，以使在Vop與Von的趨動能力實(shí)質(zhì)上相同；一實(shí)施例，延遲單元42al:41a2:42b的自身負(fù)載(Loading)比可為1:1:1，其可調(diào)整反相延遲單元柵極的長*寬(W*L)來實(shí)現(xiàn)，以使中間信號Phm的延遲接近第一奇數(shù)信號Phol與第二奇數(shù)信號pho2的平均，且延遲后的偶數(shù)信號Ph2與中間信號Phm實(shí)質(zhì)上對準(zhǔn)且反相180度。進(jìn)一步而言，本發(fā)明可通過調(diào)整延遲單元42al:41a2:42b的柵極長/寬(W/L)與長*寬(W*L)來符合設(shè)計(jì)所需。
[0038]之后,放大器43放大全差動信號Vop與Von,以產(chǎn)生50%責(zé)任周期的全擺幅信號。依此方式，本發(fā)明實(shí)施例的單端操作振蕩裝置400可產(chǎn)生全擺幅信號，不須使用已知差動操作環(huán)振蕩器，可達(dá)成減少電路成本與省電的功效。
[0039]一實(shí)施例，如圖4C所示，本發(fā)明實(shí)施例的單端操作振蕩裝置400也可于全差動信號Vop與Von的后端分別增加緩沖器(buffer) 42C1與42C2以作為信號的緩沖保護(hù)用。
[0040]需注意,上述實(shí)施例中是在奇數(shù)個(gè)反相延遲單元選取任三個(gè)相鄰的輸出信號進(jìn)行相位處理，產(chǎn)生彼此反相的全差動信號；另一實(shí)施例中，也可在第一奇數(shù)反相延遲單元的輸出信號與第N奇數(shù)反相延遲單元的輸出信號之間，取任一中間偶數(shù)反相延遲單元的輸出信號作為全差動信號其中之一信號，且利用第一奇數(shù)反相延遲單元的輸出信號與第N奇數(shù)反相延遲單元的輸出信號計(jì)算出全差動信號中的另一信號。
[0041]圖5顯示本發(fā)明一實(shí)施例的一種利用單端操作振蕩裝置來產(chǎn)生全差動信號的方法流程圖。該方法包含有下列步驟:
[0042]步驟S502:開始。
[0043]步驟S504:利用包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元的一單端操作環(huán)振蕩器來產(chǎn)生振蕩
的一第一信號、一第二信號、以及一第三信號。
[0044]步驟S506:根據(jù)第一信號與第三信號以產(chǎn)生一中間信號。一實(shí)施例中，中間信號的相位與第二信號相差180度。
[0045]步驟S508:根據(jù)中間信號與第二信號來產(chǎn)生一全差動信號。
[0046]步驟S510:結(jié)束。
[0047]以上雖以實(shí)施例說明本發(fā)明，但并不因此限定本發(fā)明的范圍，只要不脫離本發(fā)明的要旨，該行業(yè)者所進(jìn)行的各種變形或變更，皆落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置，包含: 一單端操作環(huán)振蕩器，包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，所述反相延遲單元依序產(chǎn)生一第一信號、一第二信號、以及一第三信號；以及 一相位處理單元，利用所述第一信號與所述第三信號以產(chǎn)生一中間信號，其中，所述中間信號的相位與所述第二信號反相，且將所述中間信號與所述第二信號作為全差動信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，還包含一放大器，所述放大器放大所述全差動信號，產(chǎn)生一全擺幅差動信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述相位處理單元將所述第一信號與所述第三信號相加或內(nèi)插，產(chǎn)生所述中間信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述中間信號的相位與所述第二信號相差180度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述全擺幅差動信號為50%責(zé)任周期的全擺幅信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第一信號、所述第二信號、以及所述第三信號分別由相鄰的三個(gè)所述反相延遲單元產(chǎn)生。
7.—種產(chǎn)生全差動信號的單端操作振蕩裝置，包含: 一單端操作環(huán)振蕩器，包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元，其中，每一個(gè)所述奇數(shù)反相延遲單元產(chǎn)生一奇數(shù)信號，每一個(gè)所述偶數(shù)反相延遲單元延遲前一個(gè)所述奇數(shù)反相延遲單元的所述奇數(shù)信號，產(chǎn)生一偶數(shù)信號；以及 一相位處理單元，延遲每個(gè)所述奇數(shù)信號，且根據(jù)延遲后的每兩個(gè)相鄰的所述奇數(shù)信號，以產(chǎn)生一中間信號；且延遲所述兩個(gè)相鄰的奇數(shù)信號與所述兩個(gè)相鄰的奇數(shù)信號間的一偶數(shù)信號，使所述偶數(shù)信號的相位對準(zhǔn)所述中間信號，且所述中間信號與所述偶數(shù)信號反相，以產(chǎn)生一全差動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述相位處理單元包含有: 一相位計(jì)算單元，用以對兩個(gè)相鄰的一第一奇數(shù)信號與一第二奇數(shù)信號進(jìn)行相加或內(nèi)插，以產(chǎn)生所述中間信號； 一相位延遲單元，用以反相與延遲所述偶數(shù)信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述相位計(jì)算單元包含有一第一反相延遲單元與一第二反相延遲單元，分別用來反相與延遲所述第一奇數(shù)信號與所述第二奇數(shù)信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述相位處理單元的所述第一反相延遲單元、所述第二反相延遲單元、所述相位延遲單元的大小小于所述單端操作環(huán)振蕩器的所述反相延遲單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述相位處理單元的所述第一反相延遲單元、所述第二反相延遲單元、所述相位延遲單元的趨動能力比為1:1:2。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述相位處理單元的所述第一反相延遲單元、所述第二反相延遲單元、所述相位延遲單元的負(fù)載比為1:1:1。
13.一種利用單端操作振蕩裝置來產(chǎn)生全差動信號的方法，包含: 利用包含有奇數(shù)個(gè)反相延遲單元的一單端操作環(huán)振蕩器來產(chǎn)生振蕩的一第一信號、一第二信號、以及一第三信號； 根據(jù)所述第一信號與所述第三信號以產(chǎn)生一中間信號；以及 根據(jù)所述中間信號與所述第二信號來產(chǎn)生一全差動信號。
【文檔編號】H03L7/099GK103973301SQ201310359746
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】杜全平 申請人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司