具有恒定谐波含量的自偏置振幅控制振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及相对于不同操作条件（例如，温度、湿度、应力、老化及供应电 压）的变化提供高度稳定的输出频率的振荡器。
【背景技术】
[0002] 振荡器固有地为非线性电路。图1展示基本振荡器5。无源有损谐振器10用作频 率选择元件。Rp20表示谐振器损耗。Gm单元30为有源跨导。固定偏置电压Vb设定有源装 置的操作偏置点且又设定跨导Gm的值。Gm单元30以正反馈配置连接且用于提供将抵消Rp 20的负电阻（-1/Gm)。当乘积Gm · Rp恰好等于1时，振荡维持。单纯从实践角度，Gm必须 超过Ι/Rp以使振荡开始。随着振荡振幅增长，Gm归因于有源跨导体的非线性本质而下降。 对于基频分量，当Gm · Rp = 1时振荡稳定下来。此时，注入到谐振器10的有源Gm单元30 的输出电流具有相当可观的谐波量。这些谐波引起电容器与电感器之间的能量不平衡且因 此降低振荡频率以恢复平衡，如等式1中给出：
【主权项】
1. 一种减小或最小化施加到包括耦合在闭合环路中的放大器及谐振器的振荡器电路 的谐振器的电流的谐波含量的变化的方法，所述方法包括： 通过使用时变振幅参考信号对输出信号执行自动振幅控制来产生用于所述放大器的 偏置信号；及 使用复制所述放大器电路的至少一个性质的复制电路从所述偏置信号导出所述时变 振幅参考信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中导出所述时变振幅参考信号以减小或最小化施加 到所述谐振器的电流的谐波含量的变化。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中通过减小或最小化施加到所述谐振器的电流的谐 波含量的变化来增强所述振荡器电路的输出信号的输出频率的操作条件上的稳定性。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述振荡器电路为LC振荡器电路，包括在局部或 全局温度零的区域内操作所述LC振荡器电路，在所述区域中最小化所述输出信号的所述 频率对温度变化的敏感性。
5. 根据权利要求4所述的方法，其包括迫使跨越所述谐振器出现实质上不同于零的阻 抗角。
6. 根据权利要求4所述的方法，其包括： 将所述操作条件到移位零以与跨越所述谐振器的等于零或接近零的阻抗一致；及 迫使跨越所述谐振器出现等于零或接近零的阻抗角。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述放大器为差分MOS放大器且所述放大器的所 述性质为过驱动电压，使用所述过驱动电压，施加到所述放大器的MOS晶体管的栅极电压 超过所述晶体管的阈值电压。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述放大器为差分双极放大器且所述放大器的所 述性质为所述放大器的双极晶体管的热电压。
9. 一种操作包括耦合在闭合环路中的放大器及谐振器的LC振荡器电路的方法，所述 方法包括： 在局部或全局温度零的区域内操作所述LC振荡器电路，在所述区域中，输出信号的频 率对温度变化的敏感性被最小化； 通过使用时变振幅参考信号对所述输出信号执行自动振幅控制来产生用于所述放大 器的偏置信号；及 使用复制所述放大器电路的至少一个性质的复制电路从所述偏置信号导出所述时变 振幅参考信号。
10. 根据权利要求9所述的方法，其包括迫使跨越所述谐振器出现实质上不同于零的 阻抗角。
11. 根据权利要求9所述的方法，其包括： 将操作条件移位到零以与跨越所述谐振器的等于零或接近零的阻抗一致；及 迫使跨越所述谐振器出现等于零或接近零的阻抗角。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中通过减小或最小化施加到所述谐振器的电流的 谐波含量的变化来增强所述振荡器电路的输出信号的输出频率的操作条件上的稳定性。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中导出所述时变振幅参考信号以减小或最小化施 加到所述谐振器的电流的谐波含量的变化。
14. 根据权利要求9所述的方法，其中所述放大器为差分MOS放大器且所述性质为过驱 动电压，使用所述过驱动电压，施加到所述放大器的MOS晶体管的栅极电压超过所述晶体 管的阈值电压。
15. 根据权利要求9所述的方法，其中所述放大器为差分双极放大器且所述性质为所 述放大器的双极晶体管的热电压。
16. -种增强包括親合在闭合环路中的放大器及谐振器的振荡器电路的输出信号的输 出频率的操作条件上的稳定性的方法，所述方法包括： 通过使用时变振幅参考信号对所述输出信号执行自动振幅控制来产生用于所述放大 器的偏置信号；及 使用复制所述放大器电路的至少一个性质的复制电路从所述偏置信号导出所述时变 振幅参考信号。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中导出所述时变振幅参考信号以减小或最小化施 加到所述谐振器的电流的谐波含量的变化。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中所述振荡器电路为LC振荡器电路，包括在局部 或全局温度零的区域内操作所述LC振荡器，在所述区域中最小化所述输出信号的所述频 率对温度变化的敏感性。
19. 根据权利要求16所述的方法，其包括迫使跨越所述谐振器出现实质上不同于零的 阻抗角。
20. 根据权利要求16所述的方法，其包括： 将所述操作条件移位到零以与跨越所述谐振器的等于零或接近零的阻抗一致；及 迫使跨越所述谐振器出现等于零或接近零的阻抗角。
21. 根据权利要求16所述的方法，其中所述放大器为差分MOS放大器且所述性质为过 驱动电压，使用所述过驱动电压，施加到所述放大器的MOS晶体管的栅极电压超过所述晶 体管的阈值电压。
22. 根据权利要求16所述的方法，其中所述放大器为差分双极放大器且所述性质为所 述放大器的双极晶体管的热电压。
23. -种电路，其包括： 振荡器电路，其包括耦合在闭合环路中的放大器及谐振器； 自动振幅控制电路，其用于通过使用时变振幅参考信号对所述放大器的输出信号执行 自动振幅控制来产生用于所述放大器的偏置信号；及 复制电路，其复制所述放大器的至少一个性质以从所述偏置信号导出所述时变振幅参 考信号。
24. 根据权利要求23所述的设备，其中所述放大器为差分MOS放大器且所述性质为过 驱动电压，使用所述过驱动电压，施加到所述放大器的MOS晶体管的栅极电压超过所述晶 体管的阈值电压。
25. 根据权利要求23所述的设备，其中所述放大器为差分双极放大器且所述性质为所 述放大器的双极晶体管的热电压。
26. 根据权利要求23所述的设备，其中导出所述时变振幅参考信号以增强所述振荡器 电路的所述输出信号的输出频率的操作条件上的稳定性。
27. 根据权利要求23所述的设备，其中所述复制电路经配置以导出所述时变振幅参考 信号以减小或最小化施加到所述谐振器的电流的谐波含量的变化。
28. -种电路，其包括： LC振荡器电路，其包括耦合在闭合环路中的放大器及谐振器； 控制电路，其用于在局部或全局温度零的区域内操作所述LC振荡器电路，在所述区域 中，输出信号的频率展现出对温度变化的减小的敏感性； 自动振幅控制电路，其用于通过使用时变振幅参考信号对所述放大器的输出信号执行 自动振幅控制来产生用于所述放大器的偏置信号；及 复制电路，其复制所述放大器的至少一个性质以从所述偏置信号导出所述时变振幅参 考信号。
29. 根据权利要求28所述的设备，其中所述放大器为MOS放大器且所述性质为过驱动 电压，使用所述过驱动电压，施加到所述放大器的MOS晶体管的栅极电压超过所述晶体管 的阈值电压。
30. 根据权利要求28所述的设备，其中所述放大器为双极放大器且所述性质为所述放 大器的双极晶体管的热电压。
31. 根据权利要求28所述的设备，其中导出所述时变振幅参考信号以增强所述振荡器 电路的所述输出信号的输出频率的操作条件上的稳定性。
32. 根据权利要求28所述的设备，其中所述复制电路经配置以导出所述时变振幅参考 信号以减小或最小化施加到所述谐振器的电流的谐波含量的变化。
33. 根据权利要求28所述的设备，其中所述控制电路经配置以迫使跨越所述谐振器出 现实质上不同于零的阻抗角。
34. 根据权利要求28所述的设备，其中所述控制电路经配置以将所述操作条件移位到 零以与跨越所述谐振器的等于零或接近零的阻抗一致，且迫使跨越所述谐振器出现等于零 或接近零的阻抗角。
【专利摘要】描述相对于供应电压及例如温度的不同操作条件的变化而具有高度稳定输出频率的振荡器。所述概念广泛适用于各种类型的振荡器。使用自偏置环路实现所述高度稳定的输出。可将与提供恒定谐波输出电流相关联的电路与Φ零振荡器的概念一起使用以进一步稳定所述输出频率。
【IPC分类】H03L7-00
【公开号】CN104782049
【申请号】CN201380045813
【发明人】纳比勒·M·西诺希
【申请人】斯维尔系统
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年7月2日
【公告号】EP2867993A2, US8816790, US20130271226, WO2014008231A2, WO2014008231A3