具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器、芯片及通信终端的制作方法

本发明涉及一种具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器，同时也涉及包括该数控振荡器的集成电路芯片及相应的通信终端，属于电子振荡器。

背景技术：

1、数控振荡器(digital control oscillator，简称为dco)的功能作用是输出一定频率的交流信号，其应用范围十分广泛。在通信系统中，射频收发机芯片需要锁相环(phase-lock loop，简称为pll)为射频收发提供lo(本振)信号，其中，dco是pll的频率产生模块，是pll中最为关键和核心的组成部分。

2、当工作温度发生变化时，dco输出频率也会随温度发生变化，通常，如果温度升高则dco的输出频率会降低，温度降低则dco的输出频率会升高。由于温度变化而引起dco的输出频率发生漂移的现象称为频率温漂，其会导致pll经历一个从失锁到重新锁定的过程，这种失锁到重新锁定给pll的应用带来了极大的限制，因此需要对dco的频率温漂进行电容补偿。频率温漂的电容补偿在不同温度下，dco需要补偿的电容大小是不相同的，例如，在－40～0℃范围内需要补偿1.5ff电容，在0～40℃需要补偿1.8ff电容。

3、另一方面，随着越来越多的应用被集成到一颗芯片中，pll需要支持多个频带的工作状况。在相同的温度变化范围内，dco工作在不同频带时，其频率温漂需要补偿电容的大小也是不相等的。例如，在同样的温度－40℃～120℃范围内，dco工作在2.4g频带时需要补偿8ff的电容，而工作在1.5g频带时则需要补偿14ff的电容。

4、因此，如何提高dco在不同频带的工况下，其输出频率的稳定性就成为一个重要的技术课题。

5、在申请公布号为cn111181489a的中国专利申请中，公开了一种压控振荡器和温漂补偿方法。该压控振荡器包括温漂偏压产生电路、电感线圈、电容阵列和负阻管；电容阵列包括并联的开关电容阵列和可变电容阵列；电感线圈连接负阻管和电容阵列；温漂偏压产生电路与电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个连接；温漂偏压产生电路用于为负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的偏压节点提供偏置电压，通过偏置电压调节电容值，调节输出频率，补偿压控振荡器的温度漂移。但是，该技术方案中没有涉及宽频带范围内对dco输出频率的温漂补偿问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该数控振荡器的集成电路芯片。

3、本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种包括该数控振荡器的通信终端。

4、为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

5、根据本发明实施例的第一方面，提供一种具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器，包括振荡器电路和调谐电容阵列，其特征在于还包括补偿电容阵列；其中，调谐电容阵列和补偿电容阵列分别与振荡器电路的两个差分输出端并联连接；

6、振荡器电路为lc振荡器，其产生一定频率的交流信号；

7、调谐电容阵列通过otw控制字控制所述调谐电容阵列中接入谐振腔的电容大小，调节数控振荡器的输出频率；

8、补偿电容阵列为变容管构成的电容阵列，其通过ptat模块和温补电压控制阵列以及otw控制码检测电路和参考电压控制阵列，共同控制补偿电容阵列接入谐振腔内的电容大小，从而实现在宽频带范围内补偿数控振荡器输出频率的温度漂移。

9、其中较优地，补偿电容阵列包括otw控制码检测电路、参考电压控制阵列、ptat模块、温补电压控制阵列和电容阵列；其中，otw控制码检测电路的输出端与参考电压控制阵列的输入端连接，参考电压控制阵列的输出端与电容阵列的一端连接；ptat模块的输出端与温补电压控制阵列的输入端连接，温补电压控制阵列的输出端与电容阵列的另一端连接；

10、ptat模块的第一输出端输出与绝对温度变化正相关的电流iptat，第二输出端输出的电流与温度变化无关；

11、温补电压控制阵列根据ptat模块的两路输出电流，调节阵列等效电阻的大小，从而输出温补电压vs至所述电容阵列；

12、otw控制码检测电路检测dco的otw粗调控制字，将otw粗调控制字各位数电平信号的反信号根据权重不同进行排列组合，并通过逻辑或非门形成一组控制信号至参考电压控制阵列；

13、参考电压控制阵列根据otw控制码检测电路输出的一组控制信号，调节阵列等效电阻的大小，从而输出参考电压vg至电容阵列；

14、电容阵列根据变容管两端反偏电压vsg的大小改变接入谐振腔的补偿电容值，从而在宽频带范围内补偿dco输出频率的温度漂移。

15、其中较优地，温补电压控制阵列包括第一pmos管pm0、第二pmos管pm1、第三pmos管pm2，以及第一nmos管nm0、第二nmos管nm1、第三nmos管nm2、第四nmos管nm3，以及第一比较器u1、第二比较器u2、第三比较器u3、第四比较器u4，以及第一电阻r0、第二电阻r1、第三电阻r2、第四电阻r3、第五电阻r4、第六电阻r5、第七电阻r6、第八电阻r7和第九电阻r8；其中，ptat模块的第一输出端分别与第一pmos管pm0的栅极、第二pmos管pm1的栅极连接，第一pmos管pm0的源极和第二pmos管pm1的源极均与电源端vdd连接，第一pmos管pm0的漏极与输出端vs连接；第二pmos管pm1的漏极一方面与第一电阻r0连接，另一方面分别与第一比较器u1的反相输入端、第二比较器u2的反相输入端、第三比较器u3的反相输入端、第四比较器u4的反相输入端连接；第一电阻r0的另一端与地电位端连接；所述ptat模块的第二输出端与第三pmos管pm2的栅极连接，第三pmos管pm2的源极与电源端vdd连接，第三pmos管pm2的漏极分别与第五电阻r4、第四比较器u4的正相输入端连接，第五电阻r4的另一端分别与第四电阻r3、第三比较器u3的正相输入端连接，第四电阻r3的另一端分别与第三电阻r2、第二比较器u2的正相输入端连接，第三电阻r2的另一端分别与第二电阻r1、第一比较器u1的正相输入端连接，第二电阻r1的另一端与地电位端连接；第一比较器u1的输出端与第一nmos管nm0的栅极连接，第二比较器u2的输出端与第二nmos管nm1的栅极连接，第三比较器u3的输出端与第三nmos管nm2的栅极连接，第四比较器u4的输出端与第四nmos管nm3的栅极连接；第一nmos管nm0的源极、第二nmos管nm1的源极、第三nmos管nm2的源极和第四nmos管nm3的源极均与地电位端连接；第一nmos管nm0的漏极与第六电阻r5连接，第六电阻r5的另一端分别与第一pmos管pm0的漏极及输出端vs连接；第二nmos管nm1的漏极与第七电阻r6连接，第七电阻r6的另一端分别与第一pmos管pm0的漏极及输出端vs连接；第三nmos管nm2的漏极与第八电阻r7连接，第八电阻r7的另一端分别与第一pmos管pm0的漏极及输出端vs连接；第四nmos管nm3的漏极与第九电阻r8连接，第九电阻r8的另一端分别与第一pmos管pm0的漏极及输出端vs连接。

16、其中较优地，当dco的otw粗调控制字为4位数时，控制码a<3:0>为该4位数电平信号的反信号；otw控制码检测电路由第一或非门nor1、第二或非门nor2、第三或非门nor3、第四或非门nor4组成，上述或非门分别具有四个输入端；其中，第一或非门nor1的第一输入端与otw粗调控制字的a3电平信号端连接，第一或非门nor1的第二输入端、第三输入端、第四输入端分别与低电平端连接，第一或非门nor1的输出端与参考电压控制阵列第一输入端连接；第二或非门nor2的第一输入端与otw粗调控制字的a3电平信号端连接，第二或非门nor2的第二输入端与otw粗调控制字的a2电平信号端连接，第二或非门nor2的第三输入端、第四输入端分别与低电平端连接，第二或非门nor2的输出端与参考电压控制阵列第二输入端连接；第三或非门nor3的第一输入端与otw粗调控制字的a3电平信号端连接，第三或非门nor3的第二输入端与otw粗调控制字的a2电平信号端连接，第三或非门nor3的第三输入端与otw粗调控制字的a1电平信号端连接，第三或非门nor3的第四输入端与低电平端连接，第三或非门nor3的输出端与参考电压控制阵列第三输入端连接；第四或非门nor4的第一输入端与otw粗调控制字的a3电平信号端连接，第四或非门nor4的第二输入端与otw粗调控制字的a2电平信号端连接，第四或非门nor4的第三输入端与otw粗调控制字的a1电平信号端连接，第四或非门nor4的第四输入端与otw粗调控制字的a0电平信号端连接，第四或非门nor4的输出端与与参考电压控制阵列第四输入端连接。

17、其中较优地，参考电压控制阵列由第五nmos管nm10、第六nmos管nm11、第七nmos管nm12、第八nmos管nm13，以及第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14组成，参考电压控制阵列共有四个输入端；其中，第五nmos管nm10的栅极与第一输入端连接，第六nmos管nm11的栅极与第二输入端连接，第七nmos管nm12的栅极与第三输入端连接，第八nmos管nm13的栅极与第四输入端连接；第五nmos管nm10的源极、第六nmos管nm11的源极、第七nmos管nm12的源极、第八nmos管nm13的源极分别与地电位端连接；第五nmos管nm10的漏极与第十电阻r10连接，第六nmos管nm11的漏极与第十一电阻r11连接，第七nmos管nm12的漏极与第十二电阻r12连接，第八nmos管nm13的漏极与第十三电阻r13连接；第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13的另一端相互并联连接后与第十四电阻r14连接，第十四电阻r14的另一端与电源端vdd连接。

18、其中较优地，通过otw控制码检测电路和参考电压控制阵列，以及ptat模块和温补电压控制阵列共两个控制部分，共同控制实现在宽频带范围内对dco输出频率的温度漂移进行补偿；其中，当otw粗调控制字不变时，由ptat模块和温补电压控制阵列单独进行补偿控制工作；当otw粗调控制字发生变化时，上述两个部分共同进行补偿控制工作。

19、其中较优地，温补电压控制阵列的输出端电压vs均随着温度的升高而增大，并且，在不同的温度范围内，温补电压控制阵列的输出端电压vs的变化速度也不相同，温补电压控制阵列的输出端电压vs的变化速度随着温度的升高而降低。

20、其中较优地，参考电压控制阵列的输出端电压vg随着otw粗调控制字的增大而降低；并且，在相同的温度范围内，不同的参考电压vg所对应的补偿电容也不相同，补偿电容的变化速度随着参考电压vg的降低而减小。

21、根据本发明实施例的第二方面，提供一种集成电路芯片，其中包括上述具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器。

22、根据本发明实施例的第三方面，提供一种通信终端，其中包括上述具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器。

23、与现有技术相比较，本发明所提供的具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器，通过采用otw控制码检测电路和参考电压控制阵列，以及ptat模块和温补电压控制阵列两个部分，共同控制补偿电容陈列的端电压从而得到补偿电容的技术方案，实现了在宽频带范围内，高精度补偿数控振荡器输出频率随温度变化引起的频率漂移，在宽频带范围内提高了数控振荡器输出频率的稳定性。因此，本发明所提供的具有宽频带频率温漂补偿的数控振荡器具有结构设计巧妙合理、灵活性强，以及电路性能优异等有益效果。