开关耦合振荡器的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方案涉及电子系统，并且更具体地，涉及电子振荡器。
【背景技术】
[0002]电子振荡器可被用在各种应用中，包括，例如，电信系统、光网络、雷达系统和/或芯片到芯片通信。在一个示例中，振荡器可被用在频率合成器中，以产生具有控制的相位和频率关系的输出时钟信号为参考时钟信号。在其它示例中，振荡器可被用于时钟和数据恢复、用于调制或解调、和/或用在锁相回路(PLL)中。
[0003]振荡器的噪声和功耗是两个重要的性能考虑因素。例如，某些设备，如收发器可具有相对严格的噪音规格，由于振荡器噪声其难以被满足。一种振荡器噪声是相位噪声，或是由时域不稳定性引起的波形相位中的短期波动的频域表示。振荡器的功耗也很重要。例如，当振荡器被包括在移动设备中时，振荡器的功耗会影响设备的电池寿命。
【发明内容】
[0004]在一方面，装置包括主振荡器、一个或多个包括第一辅助振荡器的辅助振荡器，以及一个或多个包括第一开关电路的开关电路。第一开关电路包括第一和第二状态。第一开关电路被配置以在第一状态中耦合主振荡器和第一辅助振荡器，且在第二状态中解耦主振荡器和第一辅助振荡器。该装置还包括振荡器控制电路，具有第一输出配置以提供第一开关控制信号。第一状态或第二状态中的第一开关电路的运行至少部分由第一开关控制信号控制。
[0005]在另一个方面，提供了电子振荡的电子实现方法。该方法包括使用包括主振荡器、多个辅助振荡器和多个开关电路的振荡器系统产生时钟信号。该方法还包括使用多个开关电路的第一部分親合多个辅助振荡器的第一部分到主振荡器，以及使用多个开关电路的第二部分从主振荡器解耦多个辅助振荡器的第二部分。该方法还包括使用振荡器控制电路禁用多个辅助振荡器的第二部分以减少功耗。
【附图说明】
[0006]图1是振荡器系统的一个实施方案的示意图。
[0007]图2A是电感电容式(LC)振荡器系统的一个实施方案的示意图。
[0008]图2B是LC式振荡器系统的另一个实施方案的示意图。
[0009]图2C是环形行波振荡器(RTW0)系统的一个实施方案的示意图。
[0010]图3A是根据一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0011]图3B是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0012]图4是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0013]图5A是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0014]图5B是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0015]图6是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0016]图7A是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
[0017]图7B是根据另一个实施方案的包括开关电路的振荡器系统的示意图。
【具体实施方式】
[0018]实施方案的以下详细描述提出了本发明的具体实施方案的各种描述。然而，本发明可体现在如由权利要求书定义和涵盖的许多不同的方式中。在该描述中，参考附图，其中类似的参考数字可指示相同的或功能相似的元件。
[0019]振荡器可产生用于多种目的的时钟信号。振荡器的相位噪声可影响使用振荡器的电子系统性能。例如，当振荡器在发射器或接收器中被用作本地振荡器时，振荡器的相位噪声可影响调制的或解调的信号频谱纯度。
[0020]当两个或多个振荡器耦合在一起时，可以同步振荡器，并可以减少耦合振荡器的相位噪声。例如，当两个振荡器耦合在一起，并在共同的频率振荡时，由此产生的振荡器的相位噪声可比单独使用每个振荡器的相位噪声小大约3dB。尽管耦合振荡器可以减少相位噪声，但是耦合振荡器也可不如人意地增加功耗。例如，η个振荡器耦合在一起可有约为大于单个振荡器净功耗的功耗的η的因子的净功耗。
[0021]本文提供的是用于开关耦合振荡器的装置和方法。在某些实现中，振荡器系统包括主振荡器、一个或多个辅助振荡器、一个或多个开关电路和振荡器控制电路。振荡控制电路可被用以控制一个或多个开关电路，以选择性地耦合主振荡器到一个或多个辅助振荡器的全部或部分。例如，在使用2个辅助振荡器的配置中，振荡器控制电路可被用以选择性地耦合主振荡器到两个辅助振荡器、辅助振荡器中的一个，或不与任一个辅助振荡器耦合。尽管描述了包括两个辅助振荡器的示例，但是本文的教导也适用于使用不同数量的辅助振荡器的配置，包括，例如使用一个辅助振荡器的配置和使用三个或更多辅助振荡器的配置。振荡器控制电路也可禁用任何从主振荡器解耦的辅助振荡器以减少功耗。
[0022]本文的教导可被用以在噪声性能和功耗之间提供数字地可配置的权衡。例如，在具有相对严格的功率规格的应用中，振荡器控制电路可被用以从辅助振荡器解耦主振荡器，且禁用辅助振荡器以提供低功耗。然而，当需要低振荡器相位噪声时，振荡器控制电路可被用以耦合主振荡器到辅助振荡器的全部或部分来以功耗的增加为代价减少相位噪声。通过选择大量的辅助振荡器耦合到主振荡器，可以实现用于特定应用的在相位噪声和功耗之间所需的权衡。
[0023]通过提供以这种方式控制的振荡器系统，振荡器系统可被用于各种与不同的相位噪声和/或功耗规格相关联的应用，同时避免制造适合于与一定量的相位噪声或一定量的功耗一起使用的不同的振荡器系统的变化的需要。例如，包括振荡器系统的集成电路可有数字地可编程的噪声与功耗概况，其可使集成电路被用在与不同性能规格相关联的广泛的应用中。
[0024]图1是振荡器系统10的一个实施方案的示意图。振荡器系统10包括主振荡器1、第一辅助振荡器2a、第二辅助振荡器2b、第三辅助振荡器2c、第四辅助振荡器2d、第五辅助振荡器2e、第六辅助振荡器2f、第七辅助振荡器2g、第八辅助振荡器2h、第九辅助振荡器21、第一开关电路3a、第二开关电路3b、第三开关电路3c、第四开关电路3d、第五开关电路3e，第六开关电路3f、第七开关电路3g、第八开关电路3h、第九开关电路3i和振荡器控制电路4。
[0025]在所示的配置中，第一开关电路3a在主振荡器1和第一辅助振荡器2a之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第一开关控制信号。另外地，第二开关电路3b在主振荡器1和第二辅助振荡器2b之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第二开关控制信号。此外，第三开关电路3c在主振荡器1和第三辅助振荡器2c之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第三开关控制信号。此外，第三开关电路3c在主振荡器1和第三辅助振荡器2c之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第三开关控制信号。另外地，第四开关电路3d在第四辅助振荡器2d和第一辅助振荡器2a之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第四开关控制信号。此外，第五开关电路3e在第五辅助振荡器2e和第二辅助振荡器2b之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第五开关控制信号。另外地，第六开关电路3f在第六辅助振荡器2f和第三辅助振荡器2c之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第六开关控制信号。此外，第七开关电路3g在第七辅助振荡器2g和第四辅助振荡器2d之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第七开关控制信号。另外地，第八开关电路3h在第八辅助振荡器2h和第五辅助振荡器2e之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第八开关控制信号。此外，第九开关电路3i在第九辅助振荡器2i和第六辅助振荡器2f之间被电气地连接，且从振荡器控制电路4接收第九开关控制信号。
[0026]图1的振荡器系统10示出了其中使用并联和串联配置主振荡器被电气地连接到辅助振荡器的配置。例如，在所示的配置中，第一辅助振荡器2a、第二辅助振荡器2b和第三辅助振荡器2c关于主振荡器被电气地并行连接。另外地，第一辅助振荡器2a、第四辅助振荡器2d和第七的辅助振荡器2g关于主振荡器1被电气地串联连接。类似地，第二辅助振荡器2b、第五辅助振荡器2e和第八辅助振荡器2h关于主振荡器1被电气地串联连接。类似地，第三辅助振荡器2c、第六辅助振荡器2f和第九辅助振荡器2i关于主振荡器1被电气地串联连接。本文的振荡器系统可包括使用串联、并联或串联和并联的结合，被电气地连接到辅助振荡器的主振荡器。
[0027]尽管振荡器系统10示出了使用九个辅助振荡器的配置，但是本文的教导适用于使用更多或更少辅助振荡器的配置。在一个实施方案中，振荡器系统包括大约1到256个辅助振荡器。
[0028]尽管振荡器系统10被示出为包括一系列的辅助振荡器，但是其它的配置也是可能的。此外，尽管示出的振荡器系统10包括3行和3列辅助振荡器，但是本文的教导适用于包括更多或更少行和/或更多或更少列的配置，包括，例如，包括1行和/或1列的实现。此外，尽管图1示出了其中每一行辅助振荡器包括相等数目的辅助振荡器的配置，但是本文的教导也适用于其中不同数量的辅助振荡器被包括在全部或部分行的配置。
[0029]在所示的配置中，振荡器控制电路4分别为第一至第九开关电路3a_3i产生第一至第九开关控制信号。尽管振荡器控制电路4被示出为提供单个控制信号给每个开关电路，但是本文的教导也适用于其中振荡器控制电路4提供多个控制信号到一个或多个开关电路的配置。
[0030]振荡器控制电路4还为第一辅助振荡器2a产生第一功率控制信号，为第二辅助振荡器2b产生第二功率控制信号，为第三辅助振荡器2c产生第三功率控制信号，为第四辅助振荡器2d产生第四功率控制信号2d，为第五辅助振荡器2e产生第五功率控制信号，为第六辅助振荡器2f产生第六功率控制信号，为第七辅助振荡器2g产生第七功率控制信号，为第八辅助振荡器2h产生第八功率控制信号，且为第九辅助振荡器2i产生第九功率控制信号。例如，可以分别使用第一至第九功率控制信号以分别禁用或启用第一至第九辅助振荡器2a-2i。在某些配置中，第一至第九功率控制信号可被用来通过打开或关闭一个或多个辅助振荡器的放大电路禁用或启用特定的辅助振荡器来抑制或消除振荡。然而，禁用/启用的其它方法也是适用的。