专利名称：温度补偿器件和包括该器件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括至少一个具有控制端子和其值作为温度的函数可变的固有电容结的晶体管的电子设备，所述晶体管与补偿器件结合，对所述固有电容结的变化影响予以补偿。
本发明特别是大量应用在包括谐振电路在内的电子设备中。
背景技术：
具有几个其值作为温度的函数可变的固有电容结的晶体管在现有技术中是已知的。特别是，固有电容之一连接在晶体管的输入端(双极晶体管中称为基极，场效应晶体管中称为栅极)与输出端(在双极晶体管中称为集电极，在场效应晶体管中称为漏极)之间。由于密勒效应，这种固有电容的值被晶体管的增益放大，于是与其它固有电容相比变得更占优势。这种固有电容随温度增大。
虽然这种固有电容的值较小，但是已经证明温度升高时这种固有电容对电子设备的工作稳定性是不利的，对于包括谐振电路的电子设备尤其如此。实际上，对于谐振电路通常包括电感和称为非固有电容的电容的并联的情形，以及谐振电路与晶体管结合的情形，由于与非固有电容耦合，所以固有电容的电容性效应将是累积的。这导致温度变化时谐振电路所产生的信号频率发生变化，这涉及到谐振电路的频率漂移，并且干扰电子设备的工作。
美国专利6043720公开了一种与补偿器件结合并且包括放大晶体管的电子电路，该晶体管的固有电容结作为温度的函数而变。设置了产生偏置信号的装置，偏置信号的电平作为温度的函数而变，该偏置信号修正该电子电路的偏置，补偿所述晶体管的固有电容的变化影响。还设置了具有正和负的温度系数的附加电阻。
这些补偿装置具有一定数量的局限。
实际上，在迄今为止的现有技术文献中使用的措施都是直接修正振荡器的偏置参数，这种解决方案存在以下危险，即振荡器的振荡条件不再是期望的，导致振荡器的工作不稳定，甚至导致停机。
另一方面，所使用的这些措施需要对补偿参数做较为困难的调整，达到设置大量元件的程度。这种参数的调整对于已有的振荡器仅是一种额外的保证，因为相同的元件可能各自有微小特征区别。这意味着必须对每个振荡器做偏置参数的调整。
此外，由于使用大量的元件，所以就在集成电路中的集成而言，这种解决方案是昂贵和困难的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包括改进的补偿器件的电子设备，该补偿器件对所述电子设备中使用的晶体管的固有电容的变化予以补偿。
为此目的，该补偿器件的特征在于，包括表现为可变电容的装置组合，所述可变电容作为温度的函数可变，补偿所述影响，所述可变电容与所述固有电容连接。
可变电容的特征在于，通过可变电容和固有电容的电容性效应的累积，可变电容的变化补偿固有电容变化对电子设备工作的影响。
这种解决方案的优点在于，其直接作用于固有电容，而不象已有技术文献那样是间接地通过作用于电子设备的偏置参数。实际上，根据本发明的补偿器件不作用于构成电子设备的元件的偏置。这样使得本发明在使用范围上具有很大的灵活性，即补偿器件可以容易地插入电子设备，而不改变偏置参数。这样提出的解决方案避免了对所述电子设备的工作稳定性的干扰，而偏置参数的改变会导致这种干扰。
本发明的特征还在于装置的组合包括发生电平作为温度的函数而变的偏置信号的装置，被所述偏置信号反向偏置的结，所述反向偏置的结与所述控制端子连接。
所述装置的组合构成经济的解决方案，因为只需要少量的元件。
本发明得益于反向偏置的结的特性，并且特别得益于对特定的偏置信号呈现特定的电容。发生装置与二极管的组合在温度变化时表现为可变电容。
使用单一的结本身是有利的，因为不需要变容二极管式二极管，这种二极管是昂贵的元件。
这种解决方案的优点还在于，补偿器件与晶体管(其固有电容必须被修改)的连接是容易的，因为这种连接是由反向偏置的结与所述晶体管的单一连接构成的。
本发明的特征还在于发生装置包括串联设置的一组结，用于产生其值作为温度的函数可变的电流，所述可变电流的电流镜，用于产生所述偏置信号。
这种发生装置可以产生温度变化时其幅度按单调方式改变的偏置信号。这些发生装置是电子工业通用的元件，这是经济的解决方案。
本发明还涉及具有以上所述特性特征的补偿器件。
本发明还涉及包括至少一个具有以上所述特性特征的补偿器件的集成电路。
本发明特别涉及接收RF信号的调谐器类型的电子设备，所述调谐器包括至少一个具有以上所述特性特征的补偿器件。
调谐器通常包括几个选择性滤波器和至少一个振荡器，所述选择性滤波器用于在RF输入信号中选择特定频道，所述振荡器用于向混合器产生信号，以使所述频道产生频率漂移。与滤波器相比，振荡器通常包括晶体管式的有源元件，用于以保持振荡为目的而产生负电导。利用通过锁相环(以下表示为PLL)产生的单一可变控制电压，调节选择性滤波器和振荡器的频率，可用锁相环来稳定振荡器产生的信号频率。
所述晶体管式的有源元件具有随温度而变的固有电容。为了防止这种固有电容变化引起振荡器产生的信号频率的改变，必须修正PLL所产生控制电压。
迄今为止这种控制电压是唯一的，修正的控制电压也施加于不同的滤波器，结果是用于所述频道的标称滤波频率发生漂移。这种偏移是有害的，不仅是因为涉及滤波器的选择性降低，而且还因为在如此滤波的信号频道宽度上的非均匀频率衰减。
在调谐器中使用根据本发明的补偿器件是特别有利的，因为可使所述晶体管的固有电容的变化得以补偿，而不需修正控制电压。当这样从内部补偿振荡器时，可以避免滤波器的漂移，这导致温度改变时调谐器的工作有更好的线性。
本发明还涉及包含调谐器的电视信号接收器，该调谐器设置有至少一个具有上述特征特性的补偿器件。
以下将参考实施例，通过非限制性的例子来介绍本发明的这些及其它方案并使之明了。
图1是根据本发明的补偿器件的工作原理图。
图2是能够提供作为温度的函数而变的偏置信号的电路实施例。
图3展示了偏置信号温度的函数而变的实例。
图4展示了根据本发明的可变电容作为温度的函数变化的实例。
图5是与根据本发明的补偿器件结合的振荡器的示意图。
图6是与根据本发明的补偿器件结合的电路详图。
图7是展示了包含与根据本发明的补偿器件结合的振荡器的调谐器。
图8展示了包含设置有根据本发明的补偿器件的调谐器的电视信号接收机。
具体实施例方式
图1是根据本发明的补偿器件101的工作原理图。
根据本发明的补偿器件101包括用于产生偏置信号Vtemp的装置102和被上述偏置信号反向偏置的结103。偏置信号Vtemp具有温度T变化时其电平可变的特性特征。装置102和103的结合等效于其值作为温度的函数可变的电容Cvar。
该电容Cvar与具有其值作为温度的函数可变的固有电容的晶体管连接时，对上述固有电容的影响予以补偿。
结103具体可以对应于二极管、例如肖特基式二极管或者对应于晶体管结。
图2是能够提供作为温度T的函数而变的偏置信号Vtemp的电路实施例。
该电路包括用于产生其值作为温度的函数可变的电流I的串联连接的一组结J1-J2-J3-J4。此例中，这些结由基极-集电极结被短路的晶体管构成。值相同的电阻R1pol和R2pol具有偏置不同元件的作用。在与具有的特征类似于晶体管T1的结的结J1的结合中，晶体管T1构成电流镜。晶体管T1的发射极电流则等于电流I。电流I经过电阻Rout时可在其两端产生偏置信号Vtemp。
图3展示了由图2所示类型的电路获得的偏置信号Vtemp作为温度的函数而变的实例。该偏置信号呈现其电平随温度升高时单调增大变化。
图4展示了一个结被图3所示偏置信号Vtemp反向偏置时、可变电容Cvar作为温度的函数变化的实例。温度升高时该偏置信号Vtemp增大，而温度升高时可变电容Cv的值降低。
图5是与根据本发明的补偿器件结合的振荡器OSC的示意电路图。
振荡器OSC由无源谐振电路501、有源电路502和通过上述的本发明的补偿器件所获得的可变电容Cvar组成。元件501-502和Cvar并联连接。
振荡器的标称谐振频率由谐振电路501的频率、特别是由元件C1-L1确定。谐振电路501包括并联连接的电感L1、其值作为控制电压503的函数可变的电容C1、和图示元件C1-L1的损耗的正电导Glost。控制电压503的电平变化与电容C1的变化有关，由此可以改变谐振电路501的谐振频率。
为了保持谐振电路501的振荡，有源电路502与无源谐振电路501并联连接。有源电路502可产生负电导Gneg，对电导Glost引起的损耗进行补偿。有源电路包括具有随温度变化的固有电容的晶体管式的有源元件(未示出)。在考虑的情形中，所述晶体管组合的固有电容的累积等效于固有电容Cj与负电导Gneg的并联连接，Cj的值随温度的升高而增大。
为了避免电容Cj牵扯到谐振电路501的标称谐振频率的修改，采用与电容Cj并联的所述可变电容Cvar来补偿电容Cj的变化。将利用电容Cvar的负变化补偿电容Cj的正变化。反之，将利用电容Cvar的正变化补偿电容Cj的负变化。由于电容Cvar的变化补偿了电容Cj的变化，所以不必改变控制电压503，从而将所述标称谐振频率保持在恒定值。
图6详细展示了与根据本发明的两个补偿器件602-603结合的电路601。该电路601用于在两个端子A和B之间产生负电导Gneg，目的是在图5所示振荡器中使用。
电路601包括连接构成差分对的第一和第二晶体管T1和T2。在本例中用双极技术来实现这些晶体管，具有分别构成指令端、转换端和参考端的基极、集电极和发射极。当然也可以拟用场效应式晶体管来做替换，其栅极、漏极和源极则分别构成控制端、转换端和参考端。
所述晶体管的转换端通过负载电阻Rc与电源端Vcc连接，而第一和第二晶体管T1和T2的参考端通过电流源I0共同接地，对差分对提供偏置。该电路还包括设置在晶体管T1的控制端和晶体管T2的转换端之间的第一电容C1，以及设置在晶体管T2的控制端和晶体管T1的转换端之间的第二电容C2。电容C1和C2对晶体管的控制端构成负反馈，可在端子A和B之间产生所述负电导Gneg。
当电路501用于振荡器时，为了补偿晶体管T1和T2的固有电容的变化，从而防止标称谐振频率的任何漂移，第一补偿器件602与晶体管T1结合，第二补偿器件603与晶体管T2结合。
补偿器件602包括用于产生偏置信号Vtemp的发生器604，通过电阻R1可使结D1被反向偏置。例如，发生器604具有图2所示的类型。当温度变化时，利用二极管D1的结所形成的可变电容的变化来补偿晶体管T1的固有电容的变化，即由偏置信号Vtemp间接地补偿。由于二极管D1被反向偏置，所以这种补偿器件并不在电路601中注入任何电流，以致电路601的偏置不被修改。补偿器件602和603具有相同的结构，元件D2-R2-605具有的功能与元件D1-R1-604相同。当温度变化时，利用二极管D2的结所形成的可变电容的变化来补偿晶体管T2的固有电容的变化，即由偏置信号Vtemp间接地补偿。T1的固有电容与T2的固有电容的结合等效于图5所示电容Cj，并且被两个补偿器件602-603所补偿。
对于偏置信号Vtemp向结D1和D2提供相同的偏置信号，着眼于降低成本，可以考虑仅使用单个发生器。
图7展示的调谐器包括如图5所示的振荡器OSC717并且与如图6所示的根据本发明的补偿器件结合。该调谐器的功能是把RF信号702转变成为IF输出信号706。
该调谐器包括滤波装置701，接收RF信号702并且提供第一滤波信号703。一方面，滤波装置701使得电平和阻抗与接收装置704(天线、电缆)匹配，另一方面，在围绕期望频道的频谱的信号702的频谱中选择地滤波。滤波后的信号703被放大器705放大，其方式为无论RF信号702的电平如何，IF输出信号706的幅度都保持恒定。为此目的，调节装置707可使放大器705提供滤波后的信号703的自动增益控制。滤波装置708对放大信号709进行滤波，以便加强期望频道的选择性，产生输出信号710。特别是，滤波装置708可以消除频谱中的图像频率。该调谐器还包括混频器711，用于把RF输入信号710转变成为IF输出信号712。混频器711接收振荡器717发生的输出信号713，振荡器717受控制电压719的控制。混频器711将输入信号710与涉及信号710的频率漂移的所述输出信号713相乘。其频率等于信号713和710的频率之差的IF信号712被滤波装置714滤波，以便衰减RF残余并且产生滤波后的IF信号715。特别是，滤波装置714衰减来自混频器711的剩余频率，以及来自与期望频道相邻的那些频道并且未被滤波装置701和708完全消除的剩余频率。滤波后的IF信号715随后被放大器716放大，以便产生所述IF输出信号706。通过向振荡器717提供可变电平的控制电压719，锁相环式(PLL)的控制装置718可以控制滤波装置701和708的中心频率，保证信号713的频率的稳定性。
使用根据本发明的补偿器件是特别有利的，因为其可以补偿晶体管的固有电容的变化，由此可以产生振荡器717的负电导，而无需修改控制电压719。这样防止了滤波装置701和708的频率漂移，以使温度变化时调谐器具有更好的工作线性度。
图8展示了接收电视信号的电子设备，包括设置有根据本发明的补偿器件的调谐器。
该电子设备用于RF信号803的接收，其转换成为IF信号804，以及信号804通过解调装置806的解调，产生解调的输出信号805。迄今为止，RF信号803可以包括根据模拟技术调制的频道和根据数字技术调制的频道，调谐器802是混合式的。
该设备801例如是用于接收通过电缆网络807传输的RF视频信号803的机顶盒式的。由根据本发明的调谐器提供的IF信号804随后被处理装置806放大和解调，目的在于通过显示装置808观看视频节目。
在另一实施例中，显示装置808形成用于构成电视机的设备801的内置部分。
针对向形成电子组件的一部分的非固有电容增加其值随温度升高而增加的固有结电容的情况，说明了本发明。如上所述，根据本发明的可变电容Cvar提供了值降低的变化，用于实现补偿，通过产生具有增大值的偏置信号Vtemp，可以进行补偿。
可以设想一种电子组件，其中从非固有电容减去固有电容。在这种情形，根据本发明的可变电容Cvar必须具有值增大的变化，用于实现补偿，这可以通过产生值减小的偏置信号Vtemp来实现。换言之，在这种情形，可变值的电容Cvar必须具有与所述固有电容相同的变化量，以便实现对组件的补偿。为此目的，并且不偏离本发明的范围，本领域的技术人员能够使用偏置装置来产生其值随温度的升高而降低的偏置信号。例如，可以通过设置在图2所示的组件输出的变换放大器来获得这种偏置信号，或者从设置在晶体管T1的发射极与电源Vcc之间的分压桥的输出获取这种偏置信号。
已在补偿双极式晶体管的固有电容的范围内说明了本发明。但是，在不脱离本发明范围的条件下，本发明也可以用于补偿场效应晶体管的固有电容的范围，只要后者也具有与双极晶体管相同的固有电容即可。
权利要求
1.一种电子设备，包括至少一个具有控制端子和其值作为温度的函数可变的固有电容结的晶体管，所述晶体管与补偿器件结合，对所述固有电容结的变化影响予以补偿，其特征在于，所述补偿器件包括表现为可变电容的装置组合，所述可变电容作为温度的函数变化，补偿所述影响，所述可变电容与所述固有电容连接。
2.根据权利要求1的电子设备，其特征在于，所述装置组合包括发生电平作为温度的函数而变的偏置信号的装置，被所述偏置信号反向偏置的结，所述反向偏置的结与所述控制端子连接。
3.根据权利要求2的电子设备，其特征在于，所述发生装置包括串联设置的一组结，用于产生其值作为温度的函数可变的电流，所述可变电流的电流镜，用于产生所述偏置信号。
4.一种补偿器件，用于对作为温度的函数可变的固有电容结的变化的影响予以补偿，其特征在于，所述补偿器件包括表现为可变电容的装置组合，所述可变电容作为温度的函数可变，补偿所述影响，所述可变电容与所述固有电容连接。
5.根据权利要求4的补偿器件，其特征在于，补偿器件包括发生电平作为温度的函数而变的偏置信号的装置，被所述偏置信号反向偏置的结，所述反向偏置的结与所述控制端子连接。
6.根据权利要求5的补偿器件，其特征在于，发生装置包括串联设置的一组结，用于产生其值作为温度的函数可变的电流，所述可变电流的电流镜，用于产生所述偏置信号。
7.一种集成电路，包括至少一个根据权利要求4的补偿器件。
8.一种接收RF信号的调谐器，包括电压控制振荡器，其特征在于，该调谐器包括至少一个根据权利要求4的补偿器件，与所述振荡器结合。
9.一种电视信号接收机，包括根据权利要求8的调谐器。
全文摘要
本发明涉及一种电子设备，包括至少一个具有控制端子和其值作为温度的函数可变的固有电容结的晶体管，所述晶体管与补偿器件结合，对所述固有电容结的变化影响予以补偿。为此目的，该电子设备的特征在于，所述补偿器件包括表现为可变电容的装置组合，所述可变电容作为温度的函数可变，补偿所述影响，所述可变电容与所述固有电容连接。本发明特别有利于补偿电压控制振荡器的频率漂移。
文档编号H03F1/30GK1433141SQ0215182
公开日2003年7月30日 申请日期2002年12月7日 优先权日2001年12月11日
发明者S·阿米奥特, B·杜洛伊 申请人:皇家菲利浦电子有限公司