专利名称：使用辅助变容二极管的压控振荡器温度补偿的制作方法
技术领域：
本发明涉及压控振荡器(VCO)，且更明确地说，涉及用于处理因温度变化而导 致的VCO的频率偏移的技术。
背景技术：
压控振荡器(VCO)是电振荡器，其经设计以产生具有由电压输入控制的振荡频 率的信号。可使用耦合到振荡器电路的LC槽谐振器中的变容二极管(即，电压可变电 容器)来实施VCO。通过使用控制电压改变变容二极管的电容，可控制VCO的振荡频率。在正常操作期间，VCO电路中的温度变化可导致振荡频率与预期频率的不当偏 差。将期望具有用以补偿由温度变化引起的VCO振荡频率的偏差的技术。
发明内容
本发明的一方面提供一种用于调整压控振荡器(VCO)的振荡频率的方法，VCO 中的温度变化引起VCO振荡频率的改变，所述方法包含感测VCO的温度；将辅助变 容二极管耦合到VCO，辅助变容二极管的电容的变化引起VCO的振荡频率的变化；使用 控制电压来控制辅助变容二极管的电容；以及基于感测到的温度来调整控制电压，使得 因VCO温度变化而导致的VCO振荡频率的改变减少。
图1描绘使用耦合到LC槽的振荡器电路100的现有技术VCO设计。图IA描绘控制电压Vadj与VCO振荡频率之间的实例关系。图2描绘根据本发明的实施例，其中提供辅助变容二极管Caux以阻遏VCO中的 温度变化的影响。图3描绘用于产生信号Vaux以控制辅助变容二极管Caux的根据本发明的一般化 实施例。图4描绘根据与温度成比例地改变的函数在模拟域中直接产生电压Vaux的电路 的实施例。图5描绘根据本发明的方法的实施例。
具体实施例方式图1描绘使用耦合到LC槽110的振荡器电路100的现有技术VCO设计。控制 电压Vadj控制LC槽中的变容二极管C的电容。此举控制LC槽谐振频率和(因此)VCO 振荡频率。变容二极管C可包含多个组成电容器，所述电容器的电容的一些或全部电容 可受一个或一个以上控制信号Vadj控制。举例来说，在模拟VCO的实施例中，可通过基于一组数字控制电压选择性地接通和断开电容器组来粗调振荡频率。接着，可通过使用模拟电压控制变容二极管的电容 来精调所述频率。在此实施例中，信号Vadj可包含用以控制粗调的多个数字信号；以 及用以控制细调的模拟信号。或者，在数字VCO或DCO(数控振荡器)的实施例中， 可使用数字信号来控制工作电容的粗调和精调两者。注意，在本说明书中且在所附权利 要求书中，术语压控振荡器(VCO)应被理解为涵盖模拟VCO和数字VCO (DCO)两者。 所属领域的技术人员将认识到，本文所揭示的技术可易于适用于数字和模拟VCO两者。图IA描绘控制电压Vadj与VCO振荡频率之间的实例关系。对于给定控制电压 Vadj = Vl和VCO温度Tl，VCO振荡频率展示为Fl。进一步描绘VCO温度的从Tl到 T2的变化AT导致VCO振荡频率从Fl偏移到F2。频率的偏移可由变容二极管、振荡器 电路或任何其它机构中的温度相关变化引起，且对于VCO操作来说通常是不合需要的。注意，仅为了说明目的而展示图IA中的Vadj与频率之间的关系。所属领域的 技术人员将认识到，本发明的技术可应用于Vadj与VCO频率之间的任意函数映射。此 外，VCO频率变化可与温度变化正相关、负相关，或具有不同于图IA所展示的关系的任 何任意关系。为便于说明，本发明可涉及其中VCO振荡频率变化与温度变化成反比的实 施例。然而，所属领域的技术人员将认识到，本发明的技术可易于应用于其中VCO振荡 频率与温度具有与本文明确描述的关系不同的关系的实施例。图2描绘根据本发明的实施例，其中提供辅助变容二极管Caux以阻遏温度变化 对VCO频率的影响。在图2中，辅助变容二极管Caux与VCO 100的LC槽中的主电容
C并联耦合。在图2中，Caux的电容受补偿控制电压Vaux控制。在一实施例中，Vaux经设 计以随温度而改变，使得Caux的电容改变以补偿温度相关VCO频率变化。在图2的所 述实施例中，如果VCO振荡频率与温度负相关，那么当温度降低时需要增大Caux的电 容，且相反地，当温度升高时需要减小Caux的电容。所属领域的技术人员将认识到，在替代实施例(未展示)中，辅助变容二极管 可与主电容器C串联耦合，或以允许LC槽的总电容受辅助变容二极管影响的任何方式耦 合。在此些实施例中，可相应地修改Caux与T之间的关系。预期这些实施例在本发明 的范围内。图3描绘用于产生信号Vaux以控制辅助变容二极管Caux的根据本发明的一般化 实施例。在图3中，温度传感器300指示测量到的VCO的温度T。电压产生器310基 于T而产生电压Vaux。电压Vaux与T之间的函数关系可由VCO振荡频率对温度的预期 依赖性决定。举例来说，可使用计算机电路模拟、来自实验室测量的数据，或所属领域 的技术人员已知的任何其它机制来得出此类预期依赖性。在一实施例中，可选择Vaux与 T之间的函数关系，以允许变容二极管Caux的电容补偿VCO振荡频率对温度的预期依赖 性。在一实施例中，可根据以下准则(准则1)来设计Vaux与温度T之间的关系如果如果
权利要求
1.一种用于调整压控振荡器(VCO)的振荡频率的方法，所述VCO中的温度变化引起 VCO振荡频率的改变，所述方法包含感测所述VCO的温度；将辅助变容二极管耦合到所述VCO，所述辅助变容二极管的电容的变化引起所述 VCO的所述振荡频率的变化；使用控制信号来控制所述辅助变容二极管的所述电容；以及 基于所述所感测到的温度来调整所述控制信号，使得因VCO温度变化而导致的所述 VCO振荡频率的所述改变减少。
2.根据权利要求1所述的方法，所述VCO包含LC槽谐振器，所述将辅助变容二极 管耦合到所述VCO包含将所述辅助变容二极管与所述LC槽谐振器的压控电容器串联耦I=I O
3.根据权利要求1所述的方法，所述VCO包含LC槽谐振器，所述将辅助变容二极 管耦合到所述VCO包含将所述辅助变容二极管与所述LC槽谐振器的压控电容器并联耦I=I O
4.根据权利要求1所述的方法，所述VCO为模拟VC0。
5.根据权利要求1所述的方法，所述VCO为数字VCO(DCO)。
6.根据权利要求3所述的方法，所述控制信号为控制电压，所述调整所述控制电压包 含使所述控制电压与绝对温度成比例地改变。
7.根据权利要求6所述的方法，所述使所述控制电压改变包含提供产生第一电流的第 一电流源，所述第一电流与绝对温度成比例。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包含使所述第一电流增大第一倍增因子。
9.根据权利要求7所述的方法，所述使所述控制电压改变进一步包含提供与所述第一 电流源串联耦合的第二电流源，所述第二电流源提供随温度而恒定的第二电流，所述第 一电流与所述第二电流之间的差产生所述控制电压。
10.根据权利要求9所述的方法，所述第二电流源是带隙电流源。
11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含使所述第二电流源所提供的所述电流 增大第二倍增因子。
12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含对所述第一电流与所述第二电流之间 的所述差进行低通滤波。
13.根据权利要求1所述的方法，所述调整所述控制信号包含 确定对应于所述VCO的所述所感测到的温度的数字控制值； 将所述数字控制值转换为用于所述辅助变容二极管的模拟控制信号。
14.根据权利要求13所述的方法，所述确定数字控制值包含参考查找表，所述查找表 将每一所感测到的温度映射到一控制信号。
15.根据权利要求1所述的方法，所述调整所述控制信号包含确定对应于所述VCO的所述所感测到的温度的至少一个数字控制值；以及 供应所述至少一个数字控制值以改变所述变容二极管的所述电容，所述变容二极管 包含一组可切换电容。
16.—种压控振荡器(VCO)，其具有可根据至少一个控制电压而调整的振荡频率，所述VCO中的温度变化引起所述振荡频率的变化，所述VCO包含耦合到所述VCO的辅助变容二极管，所述辅助变容二极管的电容的变化引起所述 VCO的所述振荡频率的变化，所述辅助变容二极管的所述电容受控制信号控制，所述 控制信号是基于所述VCO的所感测到的温度而调整的，使得因VCO温度变化而导致的 VCO振荡频率的改变减少。
17.根据权利要求16所述的VC0，其进一步包含LC槽谐振器，所述辅助变容二极管 与所述LC槽谐振器的压控电容器串联耦合。
18.根据权利要求16所述的VC0，所述VCO包含LC槽谐振器，所述辅助变容二极 管与所述LC槽谐振器的压控电容器并联耦合。
19.根据权利要求16所述的VC0，所述VCO为模拟VC0。
20.根据权利要求16所述的VC0，所述VCO为数字VCO(DCO)。
21.根据权利要求18所述的VC0，所述控制信号为控制电压，所述控制电压是通过 使所述控制电压与绝对温度成比例地改变来调整。
22.根据权利要求21所述的VC0，其进一步包含产生第一电流的第一电流源，所述 第一电流与绝对温度成比例，所述控制电压由所述第一电流产生。
23.根据权利要求22所述的VC0，其进一步包含与所述第一电流源串联耦合的第二 电流源，所述第二电流源提供随温度而恒定的第二电流，所述第一电流与所述第二电流 之间的差产生所述控制电压。
24.根据权利要求23所述的VC0，所述第二电流源是带隙电流源。
25.根据权利要求23所述的VC0，所述第一电流源和所述第二电流源的量值中的至 少一者可按倍增因子来调整。
26.根据权利要求23所述的VC0，其进一步包含耦合在所述电流源与所述辅助变容 二极管之间的低通滤波器。
27.根据权利要求16所述的VC0，其进一步包含温度传感器，其用于感测所述VCO的所述温度；处理器，其用于将所述所感测到的温度转换为数字控制信号；数/模转换器(DAC)，其用于产生对应于所述数字控制信号的输出信号，所述输出 信号耦合到所述控制信号。
28.根据权利要求27所述的VC0，所述处理器包含查找表，所述查找表将每一所感 测到的温度映射到输出信号。
29.根据权利要求16所述的VC0，其进一步包含温度传感器，其用于感测所述VCO的所述温度；处理器，其用于将所述所感测到的温度转换为至少一个数字控制信号；所述至少一个数字控制信号控制所述变容二极管的所述电容，所述变容二极管包含 至少一个可切换电容。
30.—种压控振荡器(VCO)，其具有可根据至少一个控制电压而调整的振荡频率，所 述VCO中的温度变化引起所述振荡频率的变化，所述VCO包含用于感测所述VCO的温度的装置；用于将辅助变容二极管耦合到所述VCO的装置，所述辅助变容二极管的电容的变化引起所述VCO的所述振荡频率的变化；用于使用控制信号来控制所述辅助变容二极管的所述电容的装置；以及用于基于所述所感测到的温度来调整所述控制信号以使得因VCO温度变化而导致的 所述VCO振荡频率的改变减少的装置。
31.根据权利要求30所述的VCO，所述VCO包含LC槽谐振器，所述用于将辅助变 容二极管耦合到所述VCO的装置包含用于将所述辅助变容二极管与所述LC槽谐振器 的压控电容器串联耦合的装置。
32.根据权利要求30所述的VCO，所述VCO包含LC槽谐振器，所述用于将辅助变 容二极管耦合到所述VCO的装置包含用于将所述辅助变容二极管与所述LC槽谐振器 的压控电容器并联耦合的装置。
33.根据权利要求30所述的VCO，所述VCO为模拟VCO。
34 .根据权利要求30所述的VCO，所述VCO为数字VCO(DCO)。
35.根据权利要求32所述的VCO，所述用于调整所述控制信号的装置包含用于使 控制电压与绝对温度成比例地改变的装置。
36.一种计算机程序产品，其用于针对VCO中的辅助电容器而指定所述VCO的所测 量到的温度与控制信号之间的关系，所述VCO中的温度变化引起振荡频率的变化，所述 产品包含计算机可读媒体，其包含用于致使计算机产生用于所述辅助电容器的控制信号以使得因VCO温度变化而导致 的VCO振荡频率的改变减少的代码。
全文摘要
本发明揭示用于补偿温度变化对压控振荡器(VCO)频率的影响的技术。在一实施例中，辅助变容二极管耦合到所述VCO的LC槽。所述辅助变容二极管具有受温度相关控制电压(Vaux)控制的电容，以使VCO频率随温度的总变化减到最小。本发明进一步揭示用于使用数字和模拟手段来产生所述控制电压的技术。所述辅助变容二极管(Caux)可与所述LC槽的压控电容器(C)串联或并联耦合。在一个实施例中，通过获得与绝对温度成比例的第一电流与随温度而恒定的第二电流之间的差来产生所述控制电压，所述第二电流例如为带隙电流。
文档编号H03L1/02GK102017417SQ200980113949
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者康纳·多诺万, 李桑奥, 杨炯锡, 马兹哈尔埃丁·塔吉万达 申请人:高通股份有限公司