用于减少振荡器的功率消耗的系统和方法

专利名称：用于减少振荡器的功率消耗的系统和方法
技术领域：
本发明大体来说涉及通信系统，且更具体来说涉及一种用于减少振荡器的功能消耗的系统和方法。
背景技术：
在许多通信系统中，使用振荡器产生参考振荡信号，从所述参考振荡信号产生其它信号和/或时钟。举例来说，可使用参考振荡信号产生用于驱动数字和模拟电路的一个或一个以上时钟。另外，可在本机振荡器(LO)中使用参考振荡信号，用于将射频(RF)、中频 (IF)或其它信号降频转换到较低或基带频率，和/或用于将基带信号升频转换到IF、RF或其它较高频率。这些通信系统中的许多系统为便携式系统，例如蜂窝式电话、个人数字助理 (PDA)、手持式装置和其它便携式通信装置。这些便携式通信系统通常依赖于有限电源(例如，电池)来执行各种所希望的操作。有限电源通常具有视便携式装置所汲取的功率量而定的连续使用寿命。通常需要尽可能多地延长所述连续使用寿命。因此，便携式通信系统更频繁地被设计成消耗越来越少的功率。关于振荡器，其功率消耗通常视正在产生的振荡信号的频率调谐范围而定。举例来说，如果使用非常昂贵且精确的晶体(Xtal)设计振荡器，那么频率调谐范围不需要那么大。因此，可将振荡器的功率消耗维持在相对低。另一方面，如果使用便宜且不那么精确的 Xtal设计振荡器，那么频率调谐范围通常需要为较大，以便确保将振荡信号的频率维持在规范内。不幸的是，频率调谐范围较宽时，振荡器的功率消耗通常较大。参考以下实例更好地对此作出解释。图IA说明用于产生振荡信号的常规设备100的框图/示意图。常规设备100通常包含负电阻电路102和按反馈配置与所述负电阻电路耦合的谐振器。在此实例中，所述谐振器包括)(tal 104和一对可变电容器Cp (在相关技术中通常被称作皮耳士(Pierce)电容器)。可变电容器Cp用以提供对设备100所产生的振荡信号的频率的外部调谐。图IB说明常规设备100的谐振器的阻抗与频率的曲线图。举例来说，如果移除常规振荡器100的皮耳士电容器CP，那么振荡信号的频率实质上由Xtal 104确定。在此情况下，如曲线图中所指示，振荡信号的频率实质上遇上)(tal 104的并联谐振。在并联谐振的情况下，因为谐振器的阻抗实质上最大化，所以负电阻电路102所汲取的功率实质上最小化。如果)(tal 104的不同批次均非常精确，那么)Ctal的并联谐振在不同批次间不会显著改变。如果并联谐振的容限在振荡器100的频率偏差规范内，那么不需要皮耳士电容器CP，且可以节省功率的方式来操作振荡器。然而，此种精确的Xtal 104通常非常昂贵。因此，为了降低振荡器100的成本，可使用较不精确且较便宜的Xtal 104。此可能会造成如下不利后果=Xtal 104的并联谐振在不同批次间的变化大于振荡器100的频率偏差规范。在此情况下，可能需要频率调谐，借此强制使用一个或一个以上可变电容器CP。
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将电容器Cp添加到振荡器100的谐振器的作用是减小振荡信号的频率。此会造成如下后果使谐振器的阻抗从与)Ctal 104的并联谐振相关联的阻抗朝向与)Ctal的串联谐振相关联的阻抗降低，如曲线图中的振荡器可调谐范围所指示。随着谐振器的阻抗移动为较靠近)(tal 104的串联谐振，负电阻电路102消耗更多功率。功率消耗与Xtal 104的并联谐振与串联谐振之间的可调性(pullability)或频率差有关。针对振荡信号的给定频率，如果可调性较大，那么振荡器100的功率消耗较少。 或者，相反，针对振荡信号的给定频率，如果可调性较小，那么振荡器100的功率消耗较多。 因此，需要增加振荡器100的可调性以便以更节省功率的方式来操作振荡器100。

发明内容
本发明的一方面涉及一种用于产生振荡信号的设备，其包含负电阻电路、晶体和适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生所述振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件。在另一方面中，所述组件包含正电抗电路。在又一方面中，所述组件包含一个或一个以上电感元件。在再一方面中，所述组件包含分别耦合到所述晶体的两侧的一对电感元件。在本发明的另一方面中，所述用于产生振荡信号的设备进一步包含用于调整所述振荡信号的频率的频率调谐组件。在又一方面中，所述频率调谐组件适于将所述振荡信号的所述频率调整成在经定义的频率的士百万分之10( 士 IOppm)内。在再一方面中，所述频率调谐组件包含一个或一个以上耦合到所述晶体的可变电容元件。在本发明的另一方面中，所述负电阻电路经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少电流。在又一方面中，所述负电阻电路经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少功率。在再一方面中，所述负电阻电路包含数字反相器电路、反相模拟放大器或自调节电路。在再一方面中，所述用于产生振荡信号的设备包含静态电流源，其适于将大体上稳态的电流供应到负电阻电路；以及启动电流源，其适于仅在所述振荡信号的起始期间将升压电流供应到所述负电阻电路以加快所述振荡信号从冷启动达到预定义的稳态条件。当结合附图考虑时，本发明的其它方面、优点和新颖特征将从本发明的以下具体实施方式
变得显而易见。


图IA说明用于产生振荡信号的常规设备的框图/示意图。图IB说明用于产生振荡信号的常规设备的谐振器的阻抗与频率的曲线图。图2A说明根据本发明的一方面的用于产生振荡信号的示范性设备的框图/示意图。图2B说明根据本发明的另一方面的示范性设备的谐振器的阻抗与频率响应(实线)的曲线图，以及常规设备的阻抗与对应的响应(虚线)的曲线图。图2C说明根据本发明的另一方面的示范性设备的谐振器的临界跨导(gmcrit)与皮耳士电容(Cp)响应(实线)的曲线图，以及常规设备的谐振器的临界跨导与对应的响应 (虚线)的曲线图。
图2D说明根据本发明的一方面的用于产生振荡信号的示范性设备的框图/示意图。图3A说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的框图
/示意图。图;3B说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的框图
/示意图。图4A说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的示意图。图4B说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的示意图。图4C说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的示意图。图4D说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备的框图
/示意图。图5说明根据本发明的另一方面的示范性通信系统的框图。图6A到图6D说明根据本发明的另一方面的各种脉冲调制技术的时序图。图7说明根据本发明的另一方面的经由各种信道彼此通信的各种通信装置的框图。
具体实施例方式下文描述本发明的各种方面。应显而易见，可以广泛的各种各样的形式来体现本文中的教示，且本文中所揭示的任何具体结构、功能或两者仅为代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中揭示的一方面可独立于任何其它方面加以实施，且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式加以组合。举例来说，可使用本文中阐明的任何数目个方面来实施一种设备或实践一种方法。此外，可使用除本文中所阐明的方面中的一者或一者以上外的或不同于本文中所阐明的方面中的一者或一者以上的其它结构、功能性或结构和功能性来实施此设备或实践此方法。图2A说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备200的框图/示意图。总的来说，设备200包括用于降低Kal的串联谐振而不会显著影响Kal 的并联谐振的组件。此组件的作用是增加)Ctal的并联谐振与串联谐振之间的可调性范围或频率差。而且，此组件的最终作用是减少设备200针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。特定来说，设备200包含负电阻电路202、Xtal 204，和适于修改Xtal 204的串联谐振以减少在产生振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件206。Xtal 204与组件206彼此电耦合以形成谐振器。所述谐振器又以反馈方式电耦合到负电阻电路202以便起始并产生振荡信号。在此实例中，如下文中进一步解释，组件206修改Xtal 204的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备200针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图2B说明示范性设备200的谐振器的阻抗与频率响应(实线)的曲线图，以及常
7规设备100的阻抗与对应的响应(虚线)的曲线图。如先前所论述，添加组件206的作用是降低Xtal 204的串联谐振，但不会显著影响Xtal的并联谐振。因此，如曲线图中所表明， 设备200的Xtal 204的“新串联谐振”实质上小于常规设备100的Xtal 104的“原串联谐振”。但是，如曲线图中所表明，设备200的Xtal 204的“新并联谐振”大体上与常规设备 100的Xtal 104的“原并联谐振”相同。因此，由于添加组件206，与设备200相关联的“新可调性”实质上大于与常规设备 100相关联的“原可调性”。结果，在如曲线图中所指示的振荡器可调谐范围内，设备200的谐振器的净阻抗大于设备100的谐振器的净阻抗。由于功率消耗与谐振器的阻抗成相反关系，因此，针对振荡信号的给定频率或频率范围，设备200消耗的功率比常规设备100消耗的功率少。如曲线图所说明，随着振荡信号的频率被调谐成更靠近串联谐振，功率消耗的节省有所改进。图2C说明示范性设备200的谐振器的临界跨导(gmcrit)与皮耳士电容(Cp)响应(实线)的曲线图，以及常规设备100的谐振器的临界跨导与对应的响应(虚线)的曲线图。临界跨导gmcrit实质上为设备产生振荡信号所需的负电阻电路的最小跨导。临界跨导gmcrit与设备的功率消耗成正(非相反)关系。如曲线图所说明，设备200的gmcrit与Cp响应实质上低于常规设备100的对应的响应。因此，针对一个或一个以上皮耳士电容器的给定电容CP，设备200消耗的功率实质上比常规设备100消耗的功率少。另外，设备200的gmcrit与Cp响应的斜率实质上低于常规设备100的对应的响应的斜率。因此，为了实现给定振荡频率调谐范围，与通过常规设备100实现的皮耳士电容Cp变化范围相比，通过设备200实现较低的皮耳士电容Cp变化范围。下文描述如本文中所描述的这些概念的若干示范性不同实施方案。图2D说明根据本发明的一方面的用于产生振荡信号的示范性设备250的框图/ 示意图。一般来说，设备250包含用于产生负电阻的模块252、Xtal 254和用于修改Xtal 254的串联谐振的模块256。更具体来说，模块256降低Xtal的串联谐振，而不会显著影响 Xtal的并联谐振。此模块的作用是增加)Ctal的并联谐振与串联谐振之间的可调性范围或频率差。而且，此模块的最终作用是减少设备250针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图3A说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备300的框图/示意图。总的来说，设备300使用电感元件作为适于修改Xtal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中负电阻电路的功率消耗的组件。特定来说，设备300包含负电阻电路302、Xtal 304、可变电容器Cp和电感元件 L(例如，电感器)。Xtal 304与电感元件L串联电耦合，且可变电容器Cp电耦合于电感元件L与接地之间。所有这些元件(Xtal、L和Cp)共同形成谐振器。所述谐振器又以反馈方式电耦合到负电阻电路302以便起始并产生振荡信号。在此实例中，如先前所论述，电感元件L修改Xtal 304的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备300针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图;3B说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备350的框图/示意图。总的来说，设备350使用一对电感元件来修改)Ctal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中负电阻电路的功率消耗。
特定来说，设备300包含负电阻电路352、Xtal 354、一对可变电容器Cp和一对电感元件L/2(例如，一个或一个以上电感器)。电感元件L/2分别耦合到Xtal 3M的两侧， 且可变电容器Cp分别电耦合于电感元件L/2与接地之间。所有这些元件(Xtal、L/2和Cp) 共同形成谐振器。所述谐振器又以反馈方式电耦合到负电阻电路352以便起始并产生振荡信号。在此实例中，如先前所论述，所述对电感元件L/2修改Xtal 3M的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备350针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图4A说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备400的示意图。总的来说，设备400包括呈数字反相器电路的形式的负电阻电路，且进一步使用一对电感元件来修改)(tal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中所述数字反相器电路的功率消耗。特定来说，设备400包含数字反相器电路402、Xtal 404、一对可变电容器Cp和一对电感元件L/2(例如，一个或一个以上电感器)。电感元件L/2分别耦合到Xtal 404的两侧，且可变电容器Cp分别电耦合于电感元件L/2与接地之间。所有这些元件(Xtal、L/2、 Cp)共同形成谐振器。所述谐振器又以反馈方式电耦合到数字反相器电路402以便起始并产生振荡信号。在此实例中，如先前所论述，所述对电感元件L/2修改Xtal 404的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备400针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图4B说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备420的示意图。总的来说，设备420包括呈反相模拟放大器的形式的负电阻电路，且进一步使用一对电感元件来修改)(tal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中所述反相模拟放大器的功率消耗。特定来说，设备420包含反相模拟放大器422、Xtal 404、一对可变电容器Cp和一对电感元件L/2(例如，一个或一个以上电感器)。电感元件L/2分别耦合到Xtal 404的两侧，且可变电容器Cp分别电耦合于电感元件L/2与接地之间。所有这些元件(Xtal、L/2、 Cp)共同形成谐振器。所述谐振器又电耦合到反相模拟放大器422的输出端和反相输入端以便起始并产生振荡信号。放大器422的非反向输入端可连接到接地。放大器422可从正 (+V)和负(-V)电源电压接收功率。在此实例中，如先前所论述，所述对电感元件L/2修改 Xtal 404的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备420针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。图4C说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备440的示意图。总的来说，设备440包括呈自调节电路的形式的负电阻电路，且进一步使用一对电感元件来修改)(tal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中所述自调节电路的功率消耗。特定来说，设备440包含谐振器，所述谐振器包括)Ctal 404、一对可变电容器Cp和一对电感元件L/2(例如，一个或一个以上电感器)。电感元件L/2分别耦合到Xtal 404的两侧，且可变电容器Cp分别电耦合于电感元件L/2与接地之间。谐振器又按反馈配置电耦合到自调节电路以便起始并产生振荡信号。自调节电路又包含有源装置M(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET))、电阻器R、电流镜442和低通滤波器(LPF) 446。电流镜442电耦合于电源供应器轨Vdd与有源装置M的漏极之间。电阻器R电耦合于有源装置M的漏极与栅极之间，有源装置M具有连接到负电源供应器轨Vss的源极。LPF 446电耦合于有源装置M的栅极与电流镜M之间。自调节电路响应于有源装置M的栅极处的振荡信号的振幅而调节供应到有源装置M的电流。更具体来说，谐振器耦合于有源装置M的漏极与栅极之间。在此实例中，如先前所论述，所述对电感元件L/2修改Xtal 404的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备440针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。设备440进一步包括振荡检测器448，其适于产生指示是否正产生振荡信号的信号。另外，设备440包括放大器450，其适于放大所述振荡信号。图4D说明根据本发明的另一方面的用于产生振荡信号的另一示范性设备460的框图/示意图。总的来说，设备460包括静态电源，其适于将大体上稳态的电流供应到负电阻电路以便连续产生振荡信号；以及启动升压电源，其用于仅在启动期间供应升压电流以便加速所述振荡信号达到经定义的稳态条件。另外，设备460包括一对电感元件，其用于修改Xtal的串联谐振以便减少在产生振荡信号的过程中负电阻电路的功率消耗。特定来说，设备460包含静态电源466、启动升压电源468、负电阻电路464、 Xtal404、一对可变电容器Cp和一对电感元件L/2 (例如，一个或一个以上电感器)。电感元件L/2分别耦合到Kal 404的两侧，且可变电容器Cp分别电耦合于电感元件L/2与接地之间。所有这些元件(Xtal、L/2和Cp)共同形成谐振器。所述谐振器又按反馈配置电耦合到负电阻电路464以便起始并产生振荡信号。在此实例中，如先前所论述，所述对电感元件 L/2修改Xtal 404的串联谐振以便增加谐振器的可调性，且因此减少设备460针对振荡信号的给定频率或频率范围的功率消耗。静态电源466适于将大体上稳态的电流Il供应到负电阻电路464以便稍后连续地产生振荡信号。启动升压电源468适于仅在启动期间供应升压电流12以便加快振荡信号从冷启动达到预定义的稳态条件。稳态条件可为经定义的振幅稳定性和/或经定义的频率稳定性。图5说明根据本发明的另一方面的示范性通信装置500的框图。通信装置500 可为使用先前被论述为参考振荡器的设备中的任一者的通信装置的一个示范性实施方案。 特定来说，通信装置500包含天线502、Tx/Rx隔离装置504、低噪声放大器(LNA) 506、降频转换器和/或解调器508、接收器基带处理模块510、锁相回路(PLL)和/或压控振荡器 (VCO) 512、参考振荡器514、发射器基带处理模块516、升频转换器和/或调制器518，以及功率放大器(PA) 520。作为源通信装置，待发射到目的地通信装置的数据被发送到发射器基带处理模块 516。发射器基带处理模块516处理所述发射数据以产生传出基带信号。升频转换器和/ 或调制器518使用本机振荡器或由PLL和/或VCO 512通过使用参考振荡器514所产生的信号来处理所述传出的基带信号以产生RF信号。PA 520放大RF信号，且经由Tx/Rx隔离装置504将其提供到天线502以便发射到无线媒体中。发射数据可由以下各者产生传感器、微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、指向装置(例如，鼠标或轨迹球)、音频装置 (例如，头戴式耳机，其包括例如麦克风等变换器)、医疗装置、鞋、产生数据的机器人或机械装置、用户接口(例如，触敏显示器)等。应理解，参考振荡器514可用于其它类型的应
10用(例如，驱动数字和/或模拟电路的时钟源)中。作为目的地通信装置，载运数据的RF信号由天线502拾取且经由Tx/Rx隔离装置 504被施加到LNA 506。LNA 506放大所接收到的RF信号。降频转换器和/或解调器508 使用本机振荡器或由PLL和/或VCO 512通过使用参考振荡器514所产生的信号来处理接收到的RF信号以产生传入的基带信号。接收器基带处理510处理所述传入的基带信号以产生接收到的数据。数据处理器(未图示)可接着基于接收到的数据而执行一个或一个以上经定义的操作。举例来说，数据处理器可包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机 (RISC)处理器、显示器、音频装置(例如，头戴式耳机，其包括例如扬声器等变换器)、医疗装置、鞋、表、对所述数据作出响应的机器人或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)等。图6A说明通过作为可在本文中所描述的通信系统、装置和设备中的任一者中使用的脉冲调制的实例的不同脉冲重复频率(PRF)所定义的不同信道(信道1和幻。具体来说，信道1的脉冲具有对应于脉冲到脉冲延迟周期602的脉冲重复频率(PRF)。相反，信道 2的脉冲具有对应于脉冲到脉冲延迟周期604的脉冲重复频率(PRF)。因此可使用此技术来定义在两个信道之间发生脉冲碰撞的可能性相对低的伪正交信道。特定来说，可经由对所述脉冲使用低占空比(duty cycle)来实现脉冲碰撞的低可能性。举例来说，经由对脉冲重复频率(PRF)的适当选择，可在与任一其它信道的脉冲不同的时间发射给定信道的大体上所有脉冲。针对给定信道所定义的脉冲重复频率(PRF)可视所述信道所支持的数据速率而定。举例来说，支持极低数据速率(例如，大约每秒几千位或Kbps)的信道可使用对应的低脉冲重复频率(PRF)。相反地，支持相对高数据速率(例如，大约每秒几百万位或Mbps)的信道可使用对应的较高脉冲重复频率(PRF)。图6B说明通过作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的调制的实例的不同脉冲位置或偏移所定义的不同信道(信道1和幻。根据第一脉冲偏移(例如，相对于给定时间点，未图示)，在如线606所表示的时间点产生信道1的脉冲。相反地，根据第二脉冲偏移，在如线608所表示的时间点产生信道2的脉冲。在给定脉冲之间的脉冲偏移差(如箭头610所表示)的情况下，可使用此技术来减小在两个信道之间发生脉冲碰撞的可能性。视针对信道所定义的任何其它信令参数(例如，如本文中所论述)和装置之间的定时的精确度(例如，相对时钟漂移)而定，不同脉冲偏移的使用可用以提供正交或伪正交信道。图6C说明通过可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的不同跳时 (timing hopping)序列调制所定义的不同信道(信道1和幻。举例来说，可在根据一个跳时序列的时间产生信道1的脉冲612，而可在根据另一跳时序列的时间产生信道2的脉冲 614。视所使用的特定序列和装置之间的定时的精确度而定，此技术可用以提供正交或伪正交信道。举例来说，已跳时的脉冲位置可能并非周期性的，以减小与相邻信道发生重复脉冲碰撞的可能性。图6D说明通过作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的脉冲调制的实例的不同时隙所定义的不同信道。在特定时间实例产生信道Ll的脉冲。类似地，在其它时间实例产生信道L2的脉冲。以相同方式，在另外其它的时间实例产生信道L3的脉冲。通常，与不同信道有关的时间实例不会重叠或可能为正交的，以减少或消除各种信道之间的干扰。应了解，可使用其它技术根据脉冲调制方案来定义信道。举例来说，可基于不同的展频伪随机数序列或某一或某些其它合适的参数来定义信道。此外，可基于两个或两个以上参数的组合来定义信道。图7说明根据本发明的另一方面的经由各种信道彼此通信的各种超宽带(UWB)通信装置的框图。举例来说，UWB装置1 702正与UWB装置2 704经由两个并行的UWB信道1 和2通信。UWB装置702正与UWB装置3 706经由单一信道3通信。而且，UWB装置3 706 又正与UWB装置4 708经由单一信道4通信。其它配置是可能的。所述通信装置可用于许多不同应用，且可实施于(例如)头戴式耳机、麦克风、生物测定传感器、心跳速率监视器、 步数计、EKG装置、表、鞋、遥控器、开关、轮胎压力监视器或其它通信装置中。医疗装置可包括智能绷带、传感器、生命征象监视器和其它装置。本文中所描述的通信装置可用于任一类型的感测应用中，例如用于感测汽车、运动员和生理(医疗)反应。本发明的以上方面中的任一者可实施于许多不同装置中。举例来说，除了如上文所论述的医疗应用外，本发明的方面还可应用于健康与健身应用。另外，本发明的方面可实施于用于不同类型的应用的鞋中。存在可并入有如本文中所描述的本发明的任一方面的其它大量应用。上文已描述本发明的各种方面。应显而易见，可以广泛的各种各样的形式来体现本文中的教示，且本文中所揭示的任何具体结构、功能或两者仅为代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中揭示的一方面可独立于任何其它方面加以实施， 且这些方面中的两者或两者以上可以各种方式加以组合。举例来说，可使用本文中阐明的任何数目个方面来实施一种设备或实践一种方法。此外，可使用除本文中所阐明的方面中的一者或一者以上外的或不同于本文中所阐明的方面中的一者或一者以上的其它结构、功能性或结构和功能性来实施此设备或实践此方法。作为以上概念中的一些概念的实例，在一些方面中，可基于脉冲重复频率来建立并行信道。在一些方面中，可基于脉冲位置或偏移来建立并行信道。在一些方面中，可基于跳时序列来建立并行信道。在一些方面中，可基于脉冲重复频率、脉冲位置或偏移和跳时序列来建立并行信道。所属领域的技术人员将理解，可使用各种各样的不同技术和技艺中的任一者来表示信息和信号。举例来说，在以上描述全篇中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、 符号和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或者其任何组合来表示。技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、 模块、处理器、装置、电路和算法步骤可实施为电子硬件(例如，可使用源编码或某一其它技术来设计的数字实施方案、模拟实施方案或两者的组合)、并入有指令的各种形式的程序或设计代码(为了方便起见，其在本文中可被称作“软件”或“软件模块”)或两者的组合。 为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体上在功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。熟练的技术人员可针对每一特定应用以变化的方式实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为会导致偏离本发明的范围。结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可实施于集成
12电路(“IC”)、接入终端或接入点内或由其执行。IC可包含通用处理器、数字信号处理器 (DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、电组件、光学组件、机械组件，或其经设计以执行本文中所描述的功能的任一组合，且可执行驻留于IC内的代码或指令、驻留于IC外的代码或指令，或所述两者。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任一常规处理器、控制器、 微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器结合DSP核心，或任何其它此类配置。应理解，任何所揭示的过程中的步骤的任何特定次序或层级为范例方法的实例。 应理解，基于设计偏好，可重新排列所述过程中的步骤的特定次序或层级，同时仍保持在本发明的范围内。所附方法权利要求项按范例次序呈现各种步骤的要素，且并不意图限于所呈现的特定次序或层级。结合本文中所揭示的方面而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块(例如，包括可执行指令和相关数据) 和其它数据可驻留于数据存储器(例如，RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸盘、⑶-ROM，或此项技术中已知的任一其它形式的计算机可读存储媒体)中。可将范例存储媒体耦合到例如计算机/处理器等机器(为了方便起见，其在本文中可被称作“处理器”)，使得处理器可从存储媒体读取信息(例如，代码) 以及向存储媒体写入信息。范例存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户设备中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留于用户设备中。此外，在一些方面中，任一合适的计算机程序产品可包含计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包含与本发明的方面中的一者或一者以上有关的代码。在一些方面中，计算机程序产品可包含封装材料。虽然已结合各种方面描述了本发明，但将理解，本发明容许另外的修改。本申请案希望涵盖本发明的任何变型、用途或更改，其大体上遵循本发明的原理且包括在本发明相关技术内的已知惯例的范围内的与本发明的偏离。
权利要求
1.一种用于产生振荡信号的设备，其包含负电阻电路；晶体；以及适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生所述振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述组件包含正电抗电路。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述组件包含一个或一个以上电感元件。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述组件包含分别耦合到所述晶体的两侧上的一对电感元件。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含用于调整所述振荡信号的频率的频率调谐组件。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述频率调谐组件适于将所述振荡信号的所述频率调整成在经定义的频率的士 IOppm内。
7.根据权利要求5所述的设备，其中所述频率调谐组件包含耦合到所述晶体的一个或一个以上可变电容元件。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述负电阻电路经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少电流。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述负电阻电路经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少功率。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述负电阻电路包含数字反相器电路、反相模拟放大器或自调节电路。
11.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含静态电流源，其适于将稳态电流供应到所述负电阻电路；以及启动升压电流源，其适于仅在所述振荡信号的起始期间将升压电流供应到所述负电阻电路以加快所述振荡信号达到预定义的稳态条件。
12.一种用于产生振荡信号的方法，其包含使用负电阻和晶体产生所述振荡信号；以及修改所述晶体的串联谐振以减少在产生所述振荡信号的过程中所使用的功率消耗。
13.根据权利要求12所述的方法，其中修改所述晶体的所述串联谐振包含将正电抗添加到所述晶体。
14.根据权利要求12所述的方法，其中修改所述晶体的所述串联谐振包含将一个或一个以上电感元件耦合到所述晶体。
15.根据权利要求12所述的方法，其中修改所述晶体的所述串联谐振包含将一对电感元件分别耦合在所述晶体的两侧上。
16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含调整所述振荡信号的频率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中调整所述振荡信号的所述频率包含将所述振荡信号的所述频率调整成在经定义的频率的士 IOppm内。
18.根据权利要求16所述的方法，其中调整所述振荡信号的所述频率包含调整耦合到所述晶体的一个或一个以上可变电容元件。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含将所述负电阻配置成针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少电流。
20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含将所述负电阻配置成针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少功率。
21.根据权利要求12所述的方法，其中产生所述负电阻包含使用数字反相器电路、反相模拟放大器或自调节电路。
22.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含供应稳态电流以产生所述负电阻；以及仅供应启动升压电流以起始所述振荡信号以便加快所述振荡信号达到预定义的稳态条件。
23.一种用于产生振荡信号的设备，其包含用于产生负电阻的装置；用于将晶体耦合到所述负电阻产生装置以产生按经定义的频率循环的振荡信号的装置；以及用于修改所述晶体的串联谐振以减少产生所述振荡信号所使用的功率消耗的装置。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述串联谐振修改装置包含正电抗电路。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述串联谐振修改装置包含耦合到所述晶体的一个或一个以上电感元件。
26.根据权利要求23所述的设备，其中所述串联谐振修改装置包含分别耦合到所述晶体的两侧上的一对电感元件。
27.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含用于调整所述振荡信号的所述频率的直ο
28.根据权利要求27所述的设备，其中所述频率调整装置适于将所述振荡信号的所述频率调整成在经定义的频率的士 IOppm内。
29.根据权利要求27所述的设备，其中所述频率调整装置包含耦合到所述晶体的一个或一个以上可变电容元件。
30.根据权利要求四所述的设备，其中所述负电阻产生装置经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少电流。
31.根据权利要求四所述的设备，其中所述负电阻产生装置经配置以针对所述一个或一个以上可变电容元件的给定电容消耗较少功率。
32.根据权利要求23所述的设备，其中所述负电阻产生装置包含使用数字反相器电路、反相模拟放大器或自调节电路。
33.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含用于将稳态电流供应到所述负电阻产生装置的装置；以及用于仅在所述振荡信号的起始期间将启动升压电流供应到所述负电阻产生装置以加快所述振荡信号达到预定义的稳态条件的装置。
34.一种用于产生振荡信号的计算机程序产品，其包含计算机可读媒体，其包含可执行以进行以下操作的指令使用耦合到晶体的负电阻产生所述振荡信号；以及修改所述晶体的串联谐振以减少产生所述负电阻所使用的功率消耗。
35.一种头戴式耳机，其包含 负电阻电路；晶体；适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件；变换器，其适于产生音频数据；以及发射器，其适于使用所述振荡信号发射所述音频数据。
36.一种表，其包含 负电阻电路；晶体；适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件；接收器，其适于使用所述振荡信号接收数据；以及用户接口，其适于基于所述所接收的数据产生指示。
37.一种感测装置，其包含 负电阻电路；晶体；适于修改所述晶体的串联谐振以减少在产生振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件；传感器，其适于产生感测到的数据；以及发射器，其适于使用所述振荡信号发射感测到的数据。
全文摘要
本发明揭示一种用于产生振荡信号的设备，其包括负电阻电路、晶体，和修改所述晶体的串联谐振以减少在产生所述振荡信号的过程中所述负电阻电路的功率消耗的组件。所述组件可包括耦合到所述晶体的正电抗电路、一个或一个以上电感元件或一对电感元件。所述设备可进一步包括用于调整所述振荡信号的频率的频率调谐组件，例如耦合到所述晶体的可变电容器。所述负电阻电路可包括数字反相器电路、反相模拟放大器或自调节电路。所述设备可进一步包括静态电流源，其将稳态电流供应到所述负电阻电路；以及启动电流源，其仅在启动期间将升压电流供应到所述负电阻电路以加速所述振荡信号达到经定义的稳态条件。
文档编号H03B5/36GK102428642SQ201080022034
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月5日 优先权日2009年5月18日
发明者托德·莫耶, 豪尔赫·A·加西亚 申请人:高通股份有限公司