电压和温度补偿的频率转换器的制造方法_3

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ref的电阻的变化性可以被补偿。参考电阻器Rref的温度的改变的补偿例如可以包括:由于电阻中已知的线性改变的线性补偿、以及通过向第二电流(Iref2)增加或减少少量的电流的抛物线补偿。
[0042]如在之后参考图3所述的在闭环系统中的操作期间,滤波器电压(Vclpf)可以保持大致等于参考电压(Vref)。因此在大致50%的占空比处基于等式1、2和3:
[0043]Tcharge^Irefl/ (4*C1) = Iref2*Rref.等式 4
[0044]导致:
[0045]Tcharge = 4*Cl*Rref等式 5
[0046]因为第一电流源(Irefl)的电流基本上等于第二电流源(Irefl)的电流。由于输入信号的频率(F)是:
[0047]F = 2/Tcharge,
[0048]使用等式5:
[0049]F = l/(2*Cl*Rref)
[0050]在闭环系统中,诸如参考图3描述的系统,且Cl的充电时间可能受Cl和Rref影响。
[0051]因为电容器Cl 206可以是具有由于温度的最小的变化的电容器,诸如通过作为金属电容器,在频率到电压转换系统中的频率(F)中的可能的变化的一个来源可以是因为Rref的温度依赖性。相应地,仅剩下的依赖性中的一个、即电阻器(Rref)的预定的温度依赖性可以如之前讨论的被补偿,以进一步通过系统最优化频率到电压转换的精确性。
[0052]图3是包括频率到电压转换系统100的实施例的示例闭环振荡器300的框图。闭环振荡器300可以产生精确的时钟信号输出。在图3中,频率到电压转换系统100被集成在闭环振荡器300的反馈环中。闭环振荡器300可以被形成为集成电路、诸如单片集成的电路。
[0053]在图3的闭环振荡器中,频率到电压转换系统100的模拟电压输出被作为输入提供到电压控制的振荡器(VC0)302。通常,电压控制的振荡器302可以产生通过由频率到电压转换系统100的输出电压控制的可变频率形成的方波。耦合在频率到电压转换系统100和电压控制的振荡器302之间的是稳压器电路304,其在该实施例中是耦合到接地电位Vss208的电容器Cf。稳压器电路304可以通过稳定频率到电压转换系统100的输出电压而稳定该闭环。
[0054]电压控制的振荡器302的输出可以被提供到分频器电路306。分频器电路306可以操作为移位寄存器或者二进制计数器,所述移位寄存器或者二进制计数器接收电压控制的振荡器302的输出,并在时钟输出线308上输出时钟信号作为闭环振荡器300的输出。反馈线308可以在输入信号线112上向频率到电压转换系统100提供闭环振荡器300的输出时钟信号作为输入信号(CLK_IN)。
[0055]图4是示出在频率到电压转换系统100的操作期间不同的电压的关系的示例瞬态响应图。参考图1-4,电容器Cl 206的充电电压402和输入信号(CLK_IN)的输入电压404以微秒和电压幅度(V)随时间(t)变化。还示出了在参考电压节点218处的参考电压(Vref) 406。图5是图4的瞬态响应图的近景,示出了输入信号404的占空比以及电容器Cl206的充电和放电周期的相应部分。如图5的示例中所示,电容器Cl 206可以用充电电压402以预定的斜率持续充电大致0.02微秒的时间段,并在基本上更小的时间段中放电。
[0056]图6是图4的瞬态响应图的近景,描述了在放电期间出现在电容器Cl 206上的电荷。在图6中,随着输入电压信号404从O伏转变,充电电压402相应地停止增加,并且随着电容器Cl 206放电而朝向零伏转变。在图6的示例中,电容器Cl 206的预定的放电时间是大致2毫秒。
[0057]图7是图4的瞬态响应图的一部分的示例,其页描述了在滤波的电压节点218上出现的滤波的电压(Vclpf)的反应。如之前讨论的,滤波的电压(Vclpf)408表示由于滤波器电路122的充电电压402的平均。相应地,滤波器电压(Vclpf) 408通常是基于电容器Cl206的充电和放电周期创建的正弦波形,并且更具体地,充电电压402。在图7的示例中,峰到峰滤波器电压(Vlcpf)408是大致I毫伏,而充电电压是大致0.5伏。因为由滤波器电路122进行的整合,当充电电压402开始下降时滤波器电压(Vlcpf)继续增加,并且当充电电压402开始增加时滤波器电压(Vlcpf)继续下降。
[0058]在操作期间,滤波的电压406和参考电压作为第二电流源104的电流改变,并且相应地,第一电流源102在t = 2.9微秒和t = 3.053微秒时间之间改变。在时间t = 2.9微秒处,充电电压402处于预定的放电的状态,诸如大致O伏,并且当输入信号404在第一预定的状态、诸如在大致1.2伏处处为高时开关(Mclk) 204被通电(导电)。在2.9微秒和大致2.922微秒之间,开关(Mclk) 204开始停止导电,并且然后充电电压402朝向预定的充电状态从大致O伏到大致0.53伏倾斜,并且滤波的电压406增加得比充电电压402慢得多。在t = 2.922微秒处,输入电压从大致O伏的第一预定的状态转变到大致1.25伏的第二预定的状态,进而通电开关204。一旦开关204是导电的,随着电容器Cl 206放电,充电电压402进入放电阶段并且朝向公共地(common ground) 208而下降。此外,滤波的电压406比充电电压402慢得多地朝向公共地208下降。
[0059]在t = 2.945微秒处,输入电压404从第二预定的状态循环回到大致O伏的第一预定的状态,并且开关204被断电(不导电)。一旦开关204不导电,随着电容器(Cl)朝向第二电压充电,充电电压402重新开始增加到预定的充电状态。此外,滤波的电压406开始以慢得多的速率朝向预定的最大滤波的电压的速率增加。
[0060]图8是描述频率到电压转换系统的示例操作的操作流程图。参考图1-4,在块802处,从第一电流源102供应第一电流,并且从第二电流源104供应基本上等于第一电流的第二电流。在块804处,第一和第二电流源102和104的温度被改变,并且第一和第二电流源102和104的输出电流基本上同步地变化。在块806处,供应到第一和第二电流源102和104的每一个的电压被改变,并且第一和第二电流源102和104的输出电流基本上同步地变化。在块808处,第一电流被供应到充电/放电电路102,并且第二电流被供应到参考电路124。
[0061]在块812处,确定输入信号CLK_IN是否处于第一预定的状态或者第二预定的状态。如果输入信号在第一预定的状态中,在块814处,在充电/放电电路120中包括的电容器Cl 206可以朝向预定的充电状态充电。另一方面,如果输入信号在第二预定的状态中,在块816处,电容器Cl 206可以朝向预定的放电状态放电。在块818处,电容器Cl 206的电压可以基于电容器Cl 206是在充电还是在放电而在最小充电电压和最大充电电压之间变化。在块820处,可以例如使用在滤波器电路122中包括的低通滤波器确定电容器Cl 206的变化的充电电压的可变平均充电电压。
[0062]在块822处,将平均充电电压与参考电压比较。如果平均充电电压处于接近参考电压的幅度,则在块824处,可以调整模拟输出信号的产生以表示平均充电电压和参考电压的收敛(convergence)。如果,在另一方面,在块822处,平均充电电压偏离参考电压
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