專利名稱：Lc振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LC振蕩器，尤其涉及包括用于調(diào)整振蕩器的輸出頻率的一組可切換電容器的LC振蕩器。
背景技術(shù)：
已知，鎖相環(huán)(PLL)為用于生成與基準信號具有預(yù)定頻率關(guān)系的信號的電路。在其最基本的構(gòu)成中，鎖相環(huán)包括通過反饋環(huán)控制的振蕩器。反饋環(huán)獲取振蕩器的輸出，將其與基準信號進行比較，并據(jù)此調(diào)整振蕩器。反饋環(huán)通常包括分頻器(divider)，用于對輸出信號進行分頻；相位比較器，用于將分頻信號的相位與基準信號進行比較；以及電荷泵， 用于根據(jù)相位比較結(jié)果輸出加速或減緩該振蕩器的電荷脈沖。鎖相環(huán)通常還包括濾波器， 用于在電荷脈沖到達振蕩器輸入端之前從其中消除寄生噪聲。PLL設(shè)計近來的趨勢是盡可能地實現(xiàn)數(shù)字化。“數(shù)字”PPL通常類似于模擬PPL，但是相位誤差被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息而不是通過電荷泵轉(zhuǎn)換為電壓。然后，數(shù)字信息可以被處理并被反饋以數(shù)字控制振蕩器的頻率。數(shù)字控制頻率的一個優(yōu)點在于，可以在振蕩器輸入端進行各種校準和補償調(diào)節(jié)。實例包括有源牽引補償(active pulling compensation)以及開環(huán)相位調(diào)制(open loop phase modulation)。然而，為了使數(shù)字控制可使用，數(shù)字信號必須能夠精確地控制振蕩器頻率。

圖1示出了 LC振蕩器的簡單示意圖。振蕩器一般被示為101，包括與電容器103 并聯(lián)的電感102。當(dāng)電容器103帶電時，其通過電感102放電，使得在線圈周圍產(chǎn)生反抗電容器放電的磁場。一旦電容器已經(jīng)完全放電，則線圈周圍的磁場衰減，在反方向上對電容器再充電。這個過程生成正弦波，如果不是電源105，該正弦波將由于電阻而在每個周期損失電壓。使用FET 104來適當(dāng)?shù)乇３蛛娐氛袷帯Ｕ袷庉敵鲈?06生成。存在可以用來提供振蕩器頻率的數(shù)字控制的兩種主要實現(xiàn)方式。第一種在圖2中示出。以201示出的振蕩器除了包括電容器203和電感202之外還包括變?nèi)荻O管204。可以將變?nèi)荻O管用來改變通過電感202看去的電容，從而改變由振蕩器輸出的信號207的頻率。這種實現(xiàn)方式存在的問題在于變?nèi)荻O管的線性。變?nèi)荻O管通常僅在小的電壓范圍上(典型地，在整個范圍的四分之一上)是線性的。這對于需要寬范圍頻率調(diào)諧和良好線性的極性環(huán)發(fā)射器(polar loop transmitter)來說是個問題。而且，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 的熱噪聲和閃變噪聲調(diào)制變?nèi)荻O管時，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和變?nèi)荻O管的組合增加了振蕩器的相位噪聲。因此，這種方法僅適合于小頻率調(diào)諧范圍，例如，以IkHz為步長的幾MHz 的范圍。圖3中示出了另一種可選實現(xiàn)方式。大致以301示出的振蕩器包括可變電容器 303?？勺冸娙萜鞯倪m當(dāng)實現(xiàn)方式為一組可切換的單位電容。該方法通常在變?nèi)荻O管的選擇上是優(yōu)選的，因為一組電容器提供非常線性的和精確的頻率步長。該方法存在的問題在于，單位電容器的大小會變得很小，以致于從實際意義上來看不能實現(xiàn)。作為實例，如果最大振蕩器頻率為4. 8GHz且希望的步長大小為2MHz，具有2nH電感的振蕩器將需要總共0.5pF的電容，這是可接受的。然而，需要提供所要求的步長大小的單位電容為O.lfF。通?？梢杂糜诩呻娐分械淖钚‰娙荽蠹s為10 15fF。0. IfF太小而被集成電路中的金屬通路的電容超過。已經(jīng)提出了很多解決方案來解決該問題。第一種選擇使用非常小的電感，相對增大電容，從而使其變得可以接受。缺點在于 VCO電流隨總電容值而線性增大。在給定的上述實例中，為了使基本電容增加到可接受水平，總電流將必須至少乘以十。第二種選擇使用諸如圖4中所示的分容器(capacitive divider)。圖4示出了可以被用于將電容器組(capacitive bank)連接到電感的端部的分容器。電感的端部可以連接在固定電容器401的兩端。該電容器與另一個固定電容器402和電容器組403串聯(lián)連接。 因為電感通過分容器“看”電容器組，所以電感其自身兩端上的電容的變化將小于電容器組的任何變化。因此，可以使電容器組的電容作出最小變化以產(chǎn)生比其它情況下小的振蕩器的輸出頻率的步長變化。換而言之，基本電容器的大小可以以給定步長大小增加。然而，該方法存在的問題在于，通過電感看去的總電容不是切換為電容器組的電容器的個數(shù)的線性函數(shù)，而是以下電容
權(quán)利要求
1.一種振蕩器，包括電容元件和電感元件，以產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的輸出信號，所述電容元件包括兩個以上電容陣列，每個陣列具有以可切換的方式與所述電感元件并聯(lián)連接的一個以上電容器，以控制所述輸出信號的頻率，并且這些陣列中的至少一個陣列僅連接至所述電感元件的一部分，使得當(dāng)所述一個陣列中的電容器連接至所述部分時，所述輸出信號的頻率的最終變化比所述電容器連接至整個所述電感元件時小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中，所述振蕩器能夠?qū)⑺鲚敵鲂盘柕念l率改變一個量，該量取決于連接至所述電感元件的最小部分的陣列中具有最小電容的電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中，所述振蕩器能夠輸出具有最大頻率的信號，所述最大頻率取決于連接至所述電感元件的最大部分的陣列中電容器的總電容。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的振蕩器，其中，至少一個所述電容陣列連接至整個所述電感元件。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的振蕩器，其中，所述電感元件由單個電感線圈形成， 所述至少一個陣列通過該線圈上的抽頭僅連接至所述電感元件的一部分。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的振蕩器，其中，所述振蕩器被配置為響應(yīng)于來自數(shù)字控制器的控制信號，使一個以上的可切換連接的電容器連接至所述電感元件。
7.—種基本上如本文中參照附圖所描述的振蕩器。
8.一種鎖相環(huán)，包括如前述任一項權(quán)利要求所述的振蕩器。
全文摘要
一種LC振蕩器，該振蕩器包括電容元件和電感元件，以產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的輸出信號，電容元件包括兩個以上電容陣列，每個陣列具有以可切換的方式與電感元件并聯(lián)連接的一個以上電容器，以控制輸出信號的頻率，并且這些陣列中的至少一個陣列連僅接至電感元件的一部分，使得當(dāng)一個陣列中的電容器連接至該部分時，輸出信號的頻率的最終變化小于電容器連接至整個電感元件時所具有的輸出信號的頻率的最終變化。
文檔編號A47C1/034GK102420605SQ201110288859
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者尼古拉斯·索爾寧 申請人:劍橋硅無線電有限公司