專利名稱：晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體振蕩器，特別是涉及一種調(diào)整該晶體振蕩器的輸出頻率而不影響輸出信號(hào)的振幅的電路和方法。
背景技術(shù)：
由晶體振蕩器產(chǎn)生的中心頻率可以通過(guò)改變或微調(diào)晶體的負(fù)載電容來(lái)調(diào)整。這種振蕩器的例子可以在WO98/34338中找到。
以這種方式微調(diào)負(fù)載電容有一副作用，即輸出信號(hào)的振幅易于改變。為了補(bǔ)償這一變化，眾所周知，是使用自動(dòng)增益控制(AGC)來(lái)保持輸出頻率的恒定振幅。然而，使用AGC引入了其他不受歡迎的的影響，特別是在想要將振蕩器電路制造為集成電路時(shí)。
首先，需要額外的電路來(lái)提供AGC。這帶來(lái)額外的損耗，而可能對(duì)便攜式設(shè)備更重要的是會(huì)帶來(lái)額外的電力供應(yīng)需求。AGC所需的額外電路包括一個(gè)電壓電平檢測(cè)器、一個(gè)參考電壓、一個(gè)濾波器和一個(gè)比較器。該比較器被提供用來(lái)比較參考電壓和檢測(cè)到的電平，然后據(jù)此調(diào)整振蕩器芯中的電流以獲得恒定的振幅。
其次，AGC電路的增加形成一個(gè)反饋環(huán)路，這意味著在可以依賴一個(gè)給定的輸出振幅之前引入了一個(gè)設(shè)置時(shí)間。
本發(fā)明的目的在于提供一種可微調(diào)的晶體振蕩器，具有恒定振幅，但沒(méi)有上述缺點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一方面提供了一種晶體振蕩器電路，包括一個(gè)可調(diào)負(fù)載電容，以及用于控制該負(fù)載電容以獲得一個(gè)特定的中心頻率的裝置，以及用于根據(jù)選定的負(fù)載電容拉泄晶體芯電流的裝置。
本發(fā)明的另一方面提供了一種方法，由一晶體振蕩器電路提供一個(gè)期望的輸出頻率，該方法包括以下步驟調(diào)整該晶體振蕩器的負(fù)載電容以獲得期望的輸出頻率，根據(jù)所選擇的負(fù)載電容拉泄晶體芯電流。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明為了更好的理解本發(fā)明，和更清楚的顯示本發(fā)明是怎樣具體實(shí)現(xiàn)的，這里結(jié)合附圖以舉例的方式作為參考，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一晶體振蕩器。
本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)晶體振蕩器。它包括一個(gè)晶體1和一個(gè)用于提供輸出信號(hào)5的振蕩電路3。振蕩電路最好是被制成集成電路。
首先給出該晶體振蕩器3中的公知組件的說(shuō)明。圍繞晶體1形成基本的振蕩電路，與晶體管Q1的基極和集電極相連接。負(fù)載電容Cmin與晶體1并聯(lián)連接，而通過(guò)Q2和電阻Rmin提供一個(gè)電流源。
正如本領(lǐng)域中所公知的，Q3被用來(lái)形成一個(gè)差動(dòng)放大器電路。
沒(méi)有使用直接來(lái)自Q1和Q3集電極的輸出信號(hào)，而是提供了一個(gè)第二差動(dòng)對(duì)Q4和Q5。Q4將基極電壓偏置到與Q3電壓相同，也就是說(shuō)，通過(guò)根據(jù)偏置電壓Vbias去耦電容器31和電阻33將該基極電壓固定在一個(gè)預(yù)定的電壓。Q5的基極被偏置到與Q1的基極相同的電壓。第二差動(dòng)對(duì)的提供意味著該振蕩器電路(Q1附近)沒(méi)有加載輸出，因?yàn)樵撦敵鲂盘?hào)分別由Q4和Q5的集電極獲得，并進(jìn)一步受限于比較器29以獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS時(shí)鐘信號(hào)(clk-out)。
為了調(diào)整輸出頻率，該振蕩電路3具有一排負(fù)載電容C1-C6。每一個(gè)電容器C1-C6可以通過(guò)閉合各自的開關(guān)對(duì)9-19與Cmin并聯(lián)連接。每一個(gè)開關(guān)對(duì)分別由一組控制線D0-D5中的一個(gè)來(lái)控制。因此這樣就可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電容來(lái)選擇期望的輸出頻率，這樣一種方式是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的。
根據(jù)本發(fā)明，為了抵消輸出信號(hào)中的任何擺動(dòng)，提供了一排電流開關(guān)。每一電流開關(guān)包括一個(gè)電阻R1-R4和相應(yīng)的開關(guān)T1-T4(最好是場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。每一電流電阻R1-R4可以分別通過(guò)控制線D2-D5中的一個(gè)切換到電路中。盡管通過(guò)與控制線D0和D1相聯(lián)系的附加的電阻值可能會(huì)獲得更精細(xì)的校正，但這種用于精細(xì)校正的電阻值對(duì)于集成電路應(yīng)用來(lái)講實(shí)際上可能太大了。因此，在最佳實(shí)施例中，由線D0-D1控制的電流電阻已被忽略了。
使用控制線D0-D5選擇一個(gè)特定的負(fù)載電容將選擇晶體管Q2的發(fā)射極阻抗的一個(gè)特定的值，并因此導(dǎo)致選擇一個(gè)不同振蕩器芯電流?？梢赃x擇電阻R1-R4的值以產(chǎn)生一個(gè)芯電流，該電流可以補(bǔ)償振蕩器輸出信號(hào)中的任何振幅擺動(dòng)。
控制線D0-D5可以通過(guò)一個(gè)寄存器21來(lái)設(shè)置，這里稱為“微調(diào)”寄存器。控制線D0-D5上自微調(diào)寄存器21輸出的值，由一基帶處理器23根據(jù)一頻率測(cè)量設(shè)備7測(cè)量得到的輸出頻率來(lái)設(shè)置。
操作中，正常條件下振蕩器的中心或啟動(dòng)點(diǎn)是隨著控制線D5激活，控制線D4-D0不激活。這就意味著開關(guān)19a和19b是閉合的，從而將晶體1周圍的C6與Cmin并聯(lián)。進(jìn)一步來(lái)講，當(dāng)控制線D5激活時(shí)，電流開關(guān)T4被打開，使得電阻R4與電阻Rmin并聯(lián)聯(lián)接，從而設(shè)置振蕩器芯電流。
隨著這些初始啟動(dòng)條件，通過(guò)頻率測(cè)量設(shè)備7來(lái)測(cè)量輸出頻率。例如可以在設(shè)備的產(chǎn)品測(cè)試期間進(jìn)行該頻率測(cè)量。如果頻率不在范圍之內(nèi)，通過(guò)總線25尋址基帶處理器23。
根據(jù)需調(diào)整多少輸出頻率，基帶處理器將決定一個(gè)新數(shù)據(jù)值輸入到6比特微調(diào)寄存器21，從而設(shè)置值D0至D5。因此該微調(diào)值可以用于改變負(fù)載電容C1-C6中的哪一個(gè)與晶體1并行連接，同時(shí)通過(guò)對(duì)合適的電阻R1-R4開關(guān)來(lái)調(diào)整芯電流。
改變負(fù)載電容將改變輸出頻率，在理論上還試圖改變輸出信號(hào)的振幅擺動(dòng)。然而，由于微調(diào)值也可以改變芯電流，因此輸出振幅保持恒定。。
頻率測(cè)量和微調(diào)值的設(shè)置可以重復(fù)進(jìn)行直到輸出信號(hào)具有期望的頻率。然后微調(diào)值在基帶處理器23中的存儲(chǔ)器中被永久的保存下來(lái)，而在加電時(shí)被重新調(diào)用到微調(diào)寄存器21，以確保振蕩器的工作期限內(nèi)的正確頻率。
該6比特微調(diào)寄存器使能被選擇來(lái)調(diào)整振蕩器頻率的負(fù)載電容的六十四個(gè)值。
上述發(fā)明在負(fù)載電容變化時(shí)保持振蕩器輸出端的恒定振幅，而比使用AGC的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備需求更少的電流。同時(shí)，電路很簡(jiǎn)單，只需要增加振蕩器芯中的簡(jiǎn)單電流開關(guān)。這些特征，再加上不需要大電容的事實(shí)，意味著當(dāng)該發(fā)明在集成電路上實(shí)現(xiàn)時(shí)只需更少的硅面。
進(jìn)一步來(lái)講，由于沒(méi)有反饋環(huán)，在獲取可靠的恒定振幅前不存在相關(guān)的設(shè)置時(shí)間。
盡管微調(diào)寄存器21被描述為一個(gè)六比特寄存器，它也可以是其他尺寸。例如，如果輸出頻率需要更大程度的可調(diào)整性，可以使用大一些的尺寸。
同樣，盡管最佳實(shí)施例中使用了四個(gè)電流電阻R1-R4與六個(gè)負(fù)載電容C1-C6，電流電阻和負(fù)載電容的比例可以是1∶1，或者是其他比例。
進(jìn)一步來(lái)講，盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了在產(chǎn)品測(cè)試時(shí)使用微調(diào)頻率進(jìn)行校正，本發(fā)明也可以被用于在使用時(shí)調(diào)整頻率。
權(quán)利要求
1.一種晶體振蕩器電路，包括一個(gè)可調(diào)負(fù)載電容，以及用于控制該負(fù)載電容以獲得特定中心頻率的裝置；用于根據(jù)所選定的負(fù)載電容拉泄晶體芯電流的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體振蕩器電路，其中可調(diào)負(fù)載電容包括一排電容，以及用于將該電容接入該電路或從該電路上斷開的裝置；
3.如權(quán)利要求2所述的晶體振蕩器電路，其中該排中的每一個(gè)電容可以單獨(dú)與振蕩器電路連接或斷開。
4.如前面權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的晶體振蕩器電路，其中用于拉泄晶體芯電流的裝置包括一排電阻，以及用于將該電阻接入該電路或從該電路上斷開的裝置；
5.如權(quán)利要求4所述的晶體振蕩器電路，其中該排中的每一個(gè)電阻可以單獨(dú)與振蕩器電路連接或斷開。
6.如前面權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的晶體振蕩器電路，其中用于控制負(fù)載電容的裝置包括多條控制線，該控制線確定哪些電容被連接到該振蕩電路。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體振蕩器電路，其中該控制線還確定哪些電阻被連接到該振蕩電路。
8.如權(quán)利要求5所述的晶體振蕩器電路，其中控制線的狀態(tài)是通過(guò)一個(gè)包含一個(gè)二進(jìn)制值的寄存器來(lái)設(shè)置的，該二進(jìn)制值的每一比特表示每一個(gè)控制線的狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的晶體振蕩器電路，其中該二進(jìn)制值根據(jù)該振蕩器輸出端測(cè)量到的頻率來(lái)設(shè)置。
10.一種從一晶體振蕩器電路提供期望輸出頻率的方法，該方法包括以下步驟調(diào)整晶體振蕩器電路的負(fù)載電容以獲得期望頻率，根據(jù)所選取得的負(fù)載電容拉泄晶體芯電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)從一排電容器中將電容接入該電路或從該電路上斷開來(lái)調(diào)整負(fù)載電容。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該排中的每一個(gè)電容可以被單獨(dú)的接入該電路或從該電路上斷開。
13.如權(quán)利要求10-12中的任一個(gè)所述的方法，其中通過(guò)從一排電阻器中將電阻接入該電路或從該電路上斷開來(lái)拉泄該晶體芯電流。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中每一個(gè)電阻可以被單獨(dú)的接入該電路或從該電路上斷開。
15.如權(quán)利要求10-14中任一個(gè)所述的方法，其中該電容和電阻通過(guò)多條控制線被接入該電路或從該電路上斷開。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中每一個(gè)控制線的狀態(tài)通過(guò)一個(gè)包含二進(jìn)制值的寄存器來(lái)設(shè)置的，該二進(jìn)制值的每一位分別表示各控制線的狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該二進(jìn)制值根據(jù)該振蕩器輸出端測(cè)量到的頻率來(lái)設(shè)置。
18.如權(quán)利要求10-17中任一個(gè)所述的方法，其中期望頻率在晶體振蕩器電路的生產(chǎn)期間被設(shè)置。
全文摘要
一種晶體振蕩器,包括一晶體1和一個(gè)用于提供輸出信號(hào)5的晶體振蕩器電路3。為了調(diào)整輸出頻率,例如在產(chǎn)品的測(cè)試階段,提供了一排負(fù)載電容C1－C6。每一個(gè)電容C1－C6可以分別通過(guò)一個(gè)開關(guān)9－19接入該電路或從該電路斷開。這些開關(guān)通過(guò)控制線D0－D5來(lái)控制,這些控制線通過(guò)一個(gè)被稱為微調(diào)寄存器的6比特寄存器21來(lái)設(shè)置。微調(diào)寄存器中的值根據(jù)輸出信號(hào)的頻率來(lái)設(shè)置。為了抵消輸出信號(hào)中的任何振幅擺動(dòng),提供了一排電流開關(guān)T1－T4,這些電流開關(guān)使電阻R1－R4可以被接入該電路或從該電路上斷開。每一個(gè)電阻R1－R4分別通過(guò)控制線D2－D5中的各控制線來(lái)開關(guān)。因此,調(diào)整負(fù)載電容以獲得一個(gè)期望頻率使得該振蕩器芯電流自動(dòng)改變,從而保持輸出信號(hào)的一個(gè)恒定振幅。
文檔編號(hào)H03B5/36GK1352821SQ00807412
公開日2002年6月5日 申請(qǐng)日期2000年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者D·克拉克 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司