專利名稱：使用輔助變?nèi)荻O管的壓控振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓控振蕩器(VCO)，且更明確地說，涉及用于處理因溫度變化而導(dǎo) 致的VCO的頻率偏移的技術(shù)。
背景技術(shù)：
壓控振蕩器(VCO)是電振蕩器，其經(jīng)設(shè)計(jì)以產(chǎn)生具有由電壓輸入控制的振蕩頻 率的信號(hào)。可使用耦合到振蕩器電路的LC槽諧振器中的變?nèi)荻O管(即，電壓可變電 容器)來實(shí)施VCO。通過使用控制電壓改變變?nèi)荻O管的電容，可控制VCO的振蕩頻率。在正常操作期間，VCO電路中的溫度變化可導(dǎo)致振蕩頻率與預(yù)期頻率的不當(dāng)偏 差。將期望具有用以補(bǔ)償由溫度變化引起的VCO振蕩頻率的偏差的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種用于調(diào)整壓控振蕩器(VCO)的振蕩頻率的方法，VCO 中的溫度變化引起VCO振蕩頻率的改變，所述方法包含感測(cè)VCO的溫度；將輔助變 容二極管耦合到VCO，輔助變?nèi)荻O管的電容的變化引起VCO的振蕩頻率的變化；使用 控制電壓來控制輔助變?nèi)荻O管的電容；以及基于感測(cè)到的溫度來調(diào)整控制電壓，使得 因VCO溫度變化而導(dǎo)致的VCO振蕩頻率的改變減少。


圖1描繪使用耦合到LC槽的振蕩器電路100的現(xiàn)有技術(shù)VCO設(shè)計(jì)。圖IA描繪控制電壓Vadj與VCO振蕩頻率之間的實(shí)例關(guān)系。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中提供輔助變?nèi)荻O管Caux以阻遏VCO中的 溫度變化的影響。圖3描繪用于產(chǎn)生信號(hào)Vaux以控制輔助變?nèi)荻O管Caux的根據(jù)本發(fā)明的一般化 實(shí)施例。圖4描繪根據(jù)與溫度成比例地改變的函數(shù)在模擬域中直接產(chǎn)生電壓Vaux的電路 的實(shí)施例。圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1描繪使用耦合到LC槽110的振蕩器電路100的現(xiàn)有技術(shù)VCO設(shè)計(jì)?？刂?電壓Vadj控制LC槽中的變?nèi)荻O管C的電容。此舉控制LC槽諧振頻率和(因此)VCO 振蕩頻率。變?nèi)荻O管C可包含多個(gè)組成電容器，所述電容器的電容的一些或全部電容 可受一個(gè)或一個(gè)以上控制信號(hào)Vadj控制。舉例來說，在模擬VCO的實(shí)施例中，可通過基于一組數(shù)字控制電壓選擇性地接通和斷開電容器組來粗調(diào)振蕩頻率。接著，可通過使用模擬電壓控制變?nèi)荻O管的電容 來精調(diào)所述頻率。在此實(shí)施例中，信號(hào)Vadj可包含用以控制粗調(diào)的多個(gè)數(shù)字信號(hào)；以 及用以控制細(xì)調(diào)的模擬信號(hào)。或者，在數(shù)字VCO或DCO(數(shù)控振蕩器)的實(shí)施例中， 可使用數(shù)字信號(hào)來控制工作電容的粗調(diào)和精調(diào)兩者。注意，在本說明書中且在所附權(quán)利 要求書中，術(shù)語(yǔ)壓控振蕩器(VCO)應(yīng)被理解為涵蓋模擬VCO和數(shù)字VCO (DCO)兩者。 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文所揭示的技術(shù)可易于適用于數(shù)字和模擬VCO兩者。圖IA描繪控制電壓Vadj與VCO振蕩頻率之間的實(shí)例關(guān)系。對(duì)于給定控制電壓 Vadj = Vl和VCO溫度Tl，VCO振蕩頻率展示為Fl。進(jìn)一步描繪VCO溫度的從Tl到 T2的變化AT導(dǎo)致VCO振蕩頻率從Fl偏移到F2。頻率的偏移可由變?nèi)荻O管、振蕩器 電路或任何其它機(jī)構(gòu)中的溫度相關(guān)變化引起，且對(duì)于VCO操作來說通常是不合需要的。注意，僅為了說明目的而展示圖IA中的Vadj與頻率之間的關(guān)系。所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的技術(shù)可應(yīng)用于Vadj與VCO頻率之間的任意函數(shù)映射。此 外，VCO頻率變化可與溫度變化正相關(guān)、負(fù)相關(guān)，或具有不同于圖IA所展示的關(guān)系的任 何任意關(guān)系。為便于說明，本發(fā)明可涉及其中VCO振蕩頻率變化與溫度變化成反比的實(shí) 施例。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的技術(shù)可易于應(yīng)用于其中VCO振蕩 頻率與溫度具有與本文明確描述的關(guān)系不同的關(guān)系的實(shí)施例。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中提供輔助變?nèi)荻O管Caux以阻遏溫度變化 對(duì)VCO頻率的影響。在圖2中，輔助變?nèi)荻O管Caux與VCO 100的LC槽中的主電容
C并聯(lián)耦合。在圖2中，Caux的電容受補(bǔ)償控制電壓Vaux控制。在一實(shí)施例中，Vaux經(jīng)設(shè) 計(jì)以隨溫度而改變，使得Caux的電容改變以補(bǔ)償溫度相關(guān)VCO頻率變化。在圖2的所 述實(shí)施例中，如果VCO振蕩頻率與溫度負(fù)相關(guān)，那么當(dāng)溫度降低時(shí)需要增大Caux的電 容，且相反地，當(dāng)溫度升高時(shí)需要減小Caux的電容。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在替代實(shí)施例(未展示)中，輔助變?nèi)荻O管 可與主電容器C串聯(lián)耦合，或以允許LC槽的總電容受輔助變?nèi)荻O管影響的任何方式耦 合。在此些實(shí)施例中，可相應(yīng)地修改Caux與T之間的關(guān)系。預(yù)期這些實(shí)施例在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。圖3描繪用于產(chǎn)生信號(hào)Vaux以控制輔助變?nèi)荻O管Caux的根據(jù)本發(fā)明的一般化 實(shí)施例。在圖3中，溫度傳感器300指示測(cè)量到的VCO的溫度T。電壓產(chǎn)生器310基 于T而產(chǎn)生電壓Vaux。電壓Vaux與T之間的函數(shù)關(guān)系可由VCO振蕩頻率對(duì)溫度的預(yù)期 依賴性決定。舉例來說，可使用計(jì)算機(jī)電路模擬、來自實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的數(shù)據(jù)，或所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員已知的任何其它機(jī)制來得出此類預(yù)期依賴性。在一實(shí)施例中，可選擇Vaux與 T之間的函數(shù)關(guān)系，以允許變?nèi)荻O管Caux的電容補(bǔ)償VCO振蕩頻率對(duì)溫度的預(yù)期依賴 性。在一實(shí)施例中，可根據(jù)以下準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)來設(shè)計(jì)Vaux與溫度T之間的關(guān)系如果如果
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)整壓控振蕩器(VCO)的振蕩頻率的方法，所述VCO中的溫度變化引起 VCO振蕩頻率的改變，所述方法包含感測(cè)所述VCO的溫度；將輔助變?nèi)荻O管耦合到所述VCO，所述輔助變?nèi)荻O管的電容的變化引起所述 VCO的所述振蕩頻率的變化；使用控制信號(hào)來控制所述輔助變?nèi)荻O管的所述電容；以及 基于所述所感測(cè)到的溫度來調(diào)整所述控制信號(hào)，使得因VCO溫度變化而導(dǎo)致的所述 VCO振蕩頻率的所述改變減少。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述VCO包含LC槽諧振器，所述將輔助變?nèi)荻O 管耦合到所述VCO包含將所述輔助變?nèi)荻O管與所述LC槽諧振器的壓控電容器串聯(lián)耦I(lǐng)=I O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述VCO包含LC槽諧振器，所述將輔助變?nèi)荻O 管耦合到所述VCO包含將所述輔助變?nèi)荻O管與所述LC槽諧振器的壓控電容器并聯(lián)耦I(lǐng)=I O
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述VCO為模擬VC0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述VCO為數(shù)字VCO(DCO)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述控制信號(hào)為控制電壓，所述調(diào)整所述控制電壓包 含使所述控制電壓與絕對(duì)溫度成比例地改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述使所述控制電壓改變包含提供產(chǎn)生第一電流的第 一電流源，所述第一電流與絕對(duì)溫度成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述第一電流增大第一倍增因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述使所述控制電壓改變進(jìn)一步包含提供與所述第一 電流源串聯(lián)耦合的第二電流源，所述第二電流源提供隨溫度而恒定的第二電流，所述第 一電流與所述第二電流之間的差產(chǎn)生所述控制電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述第二電流源是帶隙電流源。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包含使所述第二電流源所提供的所述電流 增大第二倍增因子。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包含對(duì)所述第一電流與所述第二電流之間 的所述差進(jìn)行低通濾波。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述調(diào)整所述控制信號(hào)包含 確定對(duì)應(yīng)于所述VCO的所述所感測(cè)到的溫度的數(shù)字控制值； 將所述數(shù)字控制值轉(zhuǎn)換為用于所述輔助變?nèi)荻O管的模擬控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述確定數(shù)字控制值包含參考查找表，所述查找表 將每一所感測(cè)到的溫度映射到一控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述調(diào)整所述控制信號(hào)包含確定對(duì)應(yīng)于所述VCO的所述所感測(cè)到的溫度的至少一個(gè)數(shù)字控制值；以及 供應(yīng)所述至少一個(gè)數(shù)字控制值以改變所述變?nèi)荻O管的所述電容，所述變?nèi)荻O管 包含一組可切換電容。
16.—種壓控振蕩器(VCO)，其具有可根據(jù)至少一個(gè)控制電壓而調(diào)整的振蕩頻率，所述VCO中的溫度變化引起所述振蕩頻率的變化，所述VCO包含耦合到所述VCO的輔助變?nèi)荻O管，所述輔助變?nèi)荻O管的電容的變化引起所述 VCO的所述振蕩頻率的變化，所述輔助變?nèi)荻O管的所述電容受控制信號(hào)控制，所述 控制信號(hào)是基于所述VCO的所感測(cè)到的溫度而調(diào)整的，使得因VCO溫度變化而導(dǎo)致的 VCO振蕩頻率的改變減少。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，其進(jìn)一步包含LC槽諧振器，所述輔助變?nèi)荻O管 與所述LC槽諧振器的壓控電容器串聯(lián)耦合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，所述VCO包含LC槽諧振器，所述輔助變?nèi)荻O 管與所述LC槽諧振器的壓控電容器并聯(lián)耦合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，所述VCO為模擬VC0。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，所述VCO為數(shù)字VCO(DCO)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的VC0，所述控制信號(hào)為控制電壓，所述控制電壓是通過 使所述控制電壓與絕對(duì)溫度成比例地改變來調(diào)整。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的VC0，其進(jìn)一步包含產(chǎn)生第一電流的第一電流源，所述 第一電流與絕對(duì)溫度成比例，所述控制電壓由所述第一電流產(chǎn)生。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的VC0，其進(jìn)一步包含與所述第一電流源串聯(lián)耦合的第二 電流源，所述第二電流源提供隨溫度而恒定的第二電流，所述第一電流與所述第二電流 之間的差產(chǎn)生所述控制電壓。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的VC0，所述第二電流源是帶隙電流源。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的VC0，所述第一電流源和所述第二電流源的量值中的至 少一者可按倍增因子來調(diào)整。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的VC0，其進(jìn)一步包含耦合在所述電流源與所述輔助變?nèi)?二極管之間的低通濾波器。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，其進(jìn)一步包含溫度傳感器，其用于感測(cè)所述VCO的所述溫度；處理器，其用于將所述所感測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制信號(hào)；數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述數(shù)字控制信號(hào)的輸出信號(hào)，所述輸出 信號(hào)耦合到所述控制信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的VC0，所述處理器包含查找表，所述查找表將每一所感 測(cè)到的溫度映射到輸出信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的VC0，其進(jìn)一步包含溫度傳感器，其用于感測(cè)所述VCO的所述溫度；處理器，其用于將所述所感測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)數(shù)字控制信號(hào)；所述至少一個(gè)數(shù)字控制信號(hào)控制所述變?nèi)荻O管的所述電容，所述變?nèi)荻O管包含 至少一個(gè)可切換電容。
30.—種壓控振蕩器(VCO)，其具有可根據(jù)至少一個(gè)控制電壓而調(diào)整的振蕩頻率，所 述VCO中的溫度變化引起所述振蕩頻率的變化，所述VCO包含用于感測(cè)所述VCO的溫度的裝置；用于將輔助變?nèi)荻O管耦合到所述VCO的裝置，所述輔助變?nèi)荻O管的電容的變化引起所述VCO的所述振蕩頻率的變化；用于使用控制信號(hào)來控制所述輔助變?nèi)荻O管的所述電容的裝置；以及用于基于所述所感測(cè)到的溫度來調(diào)整所述控制信號(hào)以使得因VCO溫度變化而導(dǎo)致的 所述VCO振蕩頻率的改變減少的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的VCO，所述VCO包含LC槽諧振器，所述用于將輔助變 容二極管耦合到所述VCO的裝置包含用于將所述輔助變?nèi)荻O管與所述LC槽諧振器 的壓控電容器串聯(lián)耦合的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的VCO，所述VCO包含LC槽諧振器，所述用于將輔助變 容二極管耦合到所述VCO的裝置包含用于將所述輔助變?nèi)荻O管與所述LC槽諧振器 的壓控電容器并聯(lián)耦合的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的VCO，所述VCO為模擬VCO。
34 .根據(jù)權(quán)利要求30所述的VCO，所述VCO為數(shù)字VCO(DCO)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的VCO，所述用于調(diào)整所述控制信號(hào)的裝置包含用于使 控制電壓與絕對(duì)溫度成比例地改變的裝置。
36.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其用于針對(duì)VCO中的輔助電容器而指定所述VCO的所測(cè) 量到的溫度與控制信號(hào)之間的關(guān)系，所述VCO中的溫度變化引起振蕩頻率的變化，所述 產(chǎn)品包含計(jì)算機(jī)可讀媒體，其包含用于致使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生用于所述輔助電容器的控制信號(hào)以使得因VCO溫度變化而導(dǎo)致 的VCO振蕩頻率的改變減少的代碼。
全文摘要
本發(fā)明揭示用于補(bǔ)償溫度變化對(duì)壓控振蕩器(VCO)頻率的影響的技術(shù)。在一實(shí)施例中，輔助變?nèi)荻O管耦合到所述VCO的LC槽。所述輔助變?nèi)荻O管具有受溫度相關(guān)控制電壓(Vaux)控制的電容，以使VCO頻率隨溫度的總變化減到最小。本發(fā)明進(jìn)一步揭示用于使用數(shù)字和模擬手段來產(chǎn)生所述控制電壓的技術(shù)。所述輔助變?nèi)荻O管(Caux)可與所述LC槽的壓控電容器(C)串聯(lián)或并聯(lián)耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，通過獲得與絕對(duì)溫度成比例的第一電流與隨溫度而恒定的第二電流之間的差來產(chǎn)生所述控制電壓，所述第二電流例如為帶隙電流。
文檔編號(hào)H03L1/02GK102017417SQ200980113949
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者康納·多諾萬(wàn), 李桑奧, 楊炯錫, 馬茲哈爾埃丁·塔吉萬(wàn)達(dá) 申請(qǐng)人:高通股份有限公司