低噪声振荡器振幅调节器制造技术

频率生成解决方案使用两个反馈通道来控制振荡器振幅，以便生成具有更低功率消耗和更低噪声的高频率信号。第一反馈通道提供响应于在振荡器输出所检测的振幅对振荡器振幅的连续控制。第二反馈通道提供响应于所检测的振荡器振幅对振荡器的振幅调节参数的离散控制。因为第二反馈通道能够实现对振幅调节参数的调整，故第二反馈通道使第一反馈通道中的放大器能够按照降低的增益并且因而还按照降低的功率以及降低的噪声进行操作，而不危及振荡器的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低噪声振荡器振幅调节器
本文所呈现的解决方案一般涉及频率生成，且更具体来说涉及降低高频率生成电路的相位噪声和功率消耗。
技术介绍
振荡器广泛用于各种电子装置中，例如用来提供参考时钟、电信信号的频率混合等。基于负电阻的振荡器表示通常用于生成更高频率信号（诸如用于无线通信装置中）的一种振荡器架构类型。基于负电阻的振荡器的示例包括但不限于晶体振荡器、基于表面声波(SAW)的振荡器等。基于负电阻的振荡器包括振荡器核心，其具有可操作地连接到负电阻电路的谐振电路。谐振电路在期望的谐振频率处振荡，且负电阻电路抵消谐振电路的电阻性损耗。实际上，负电阻电路消除谐振电路的自然阻尼，并且因此使振荡器核心能够在期望的谐振频率处连续振荡。包含这类振荡器的电子装置的成功操作要求准确且可靠的振幅控制。具体来说，振幅控制由于如下事实而是必要的：例如不同谐振电路的不同Q值以及任一个振荡器的不同PVT(过程、电压和温度)条件可引起广泛的振幅变化。例如，与具有低Q谐振电路的振荡器相比，具有高Q谐振电路的振荡器将具有更高的振幅振荡。此外，按照线性模式运行的振荡器要求振幅的连续调节，以防止振荡器振幅快速下降到零或者增加到振荡器的非线性效应（例如电压削波）所限制的水平。这种电压削波能够使振荡器性能极大地退化，增加寄生振荡的风险，增加电流消耗(取决于电路拓扑)，并且一般使振荡器的行为更加不可预测。准确且可靠的振幅控制将均衡跨大范围的Q值和PVT条件的振幅变化，以及确保良好噪声性能，提供低电流消耗，避免寄生振荡，并且可能防止对有源和无源组件的损坏。负反馈环路提供用来控制振荡器输出的振幅的一种方式，其中负反馈环路感测振荡器输出的振幅，并且然后通过控制振荡器核心的操作点来调整振幅。例如，控制经过振荡器核心的有源晶体管装置的电流来控制振荡器核心的跨导gm，以控制负电阻，并且因而控制振荡器振幅。但是，这类负反馈环路可将噪声引入振荡器核心，特别是在负反馈环路具有高增益时。此外，振荡器核心的非线性性质将会把输入噪声转换成AM(振幅调制)和PM(相位调制)噪声二者。虽然增加负反馈环路的环路增益将降低AM噪声，但是这种增加的环路增益不仅将增加功率消耗，而且还将无法降低PM噪声。虽然降低负反馈环路的带宽也将降低噪声，但是这种带宽降低将增加振荡器的启动时间，并且还可不合乎期望地增加对振荡器输入信号进行滤波所要求的任何滤波器的大小(消耗芯片面积)。因此，这种带宽降低也不是合乎期望的。如以上所指出的，基于负电阻的振荡器对高频率应用是特别有用的，并且对mmW(毫米波)通信可以是特别重要的。而且，具体对于基于例如晶体或SAW谐振器的参考振荡器而言，甚至更高频率（从当今数十MHz到数百MHz以及甚至可能接近GHz范围的频率）的使用是被预期的。这类更高频率的生成一般引起更高功率消耗。此外，这类更高频率的生成还由于谐振器的增加的容差、增加的噪声、增加的组件大小、更长的启动时间、和/或来自电路和关联封装的寄生元件的更大影响而呈现设计挑战。因此，仍然存在对于不引起更高功率消耗、更高噪声、和/或更长启动时间的改进的更高频率生成电路的需要。
技术实现思路
本文所呈现的解决方案通过使用两个反馈通道控制振荡器振幅，来生成具有更低功率消耗和更低噪声的高频率信号。第一反馈通道提供响应于在振荡器输出所检测的振幅对振荡器振幅的连续控制。第二反馈通道提供响应于所检测的振荡器振幅对振荡器的振幅调节参数的离散控制。因为第二反馈通道能够实现对振幅调节参数的调整，故第二反馈通道使第一反馈通道中的放大器能够按照降低的增益并且因而还按照降低的功率和降低的噪声进行操作，而不危及振荡器的性能。一个示范实施例包括频率生成电路，其包括振荡器、检测器、第一反馈通道和第二反馈通道。振荡器包括振荡器输出、第一控制输入和第二控制输入。检测器配置成检测振荡器输出的振幅。第一反馈通道可操作地将检测器连接到第一控制输入，并且配置成通过连续控制施加到第一控制输入的第一控制信号来提供响应于所检测的振幅对振荡器输出的振幅的时间连续控制。第二反馈通道可操作地将检测器连接到第二控制输入，并且配置成通过提供对施加到第二控制输入的第二控制信号的时间离散控制来提供响应于所检测的振幅对振荡器的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。另一个示范实施例包括一种控制含有振荡器输出、第一控制输入和第二控制输入的振荡器的方法。该方法包括检测振荡器输出的振幅，以及通过连续控制施加到第一控制输入的第一控制信号来提供响应于所检测的振幅对振荡器输出的振幅的时间连续控制。该方法还包括通过提供对施加到第二控制输入的第二控制信号的时间离散控制来提供响应于所检测的振幅对振荡器的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。另一个示范实施例包括一种计算机程序产品，其被存储在非暂态计算机可读介质中，以用于控制频率生成电路的振荡器。振荡器包括振荡器输出、第一控制输入和第二控制输入。该计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令在运行于频率生成电路之上时使频率生成电路检测振荡器输出的振幅，以及通过连续控制施加到第一控制输入的第一控制信号来提供响应于所检测的振幅对振荡器输出的振幅的时间连续控制。所述软件指令在运行于频率生成电路之上时还使频率生成电路通过提供对施加到第二控制输入的第二控制信号的时间离散控制来提供响应于所检测的振幅对振荡器的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。附图说明图1示出按照一个示范实施例的频率生成电路的框图。图2示出按照一个示范实施例的振幅控制方法。图3示出按照一个示范实施例、图1的频率生成电路的第一反馈通道的框图。图4示出按照一个示范实施例、图1的频率生成电路的第二反馈通道的框图。图5示出按照一个示范实施例的另一种振幅控制方法。图6示出仅采用具有高增益的第一反馈通道可取得的模拟结果。图7示出仅采用具有低增益的第一反馈通道可取得的模拟结果。图8示出采用本文所呈现的解决方案可取得的示范模拟结果。图9示出当第一反馈通道具有不同增益时的示范模拟结果。图10示出采用本文所呈现的解决方案可取得的噪声改进的示范模拟结果。具体实施方式图1示出按照一个示范实施例的频率生成电路100的框图。为了简洁起见，图1仅示出促进本文所提供的描述所必需的频率生成电路100的元件。本领域的技术人员将领会到的是，频率生成电路100可包括在图1未示出的附加组件和/或信号连接。频率生成电路100包括耦合到控制电路115(其控制振荡器输出的振幅)的振荡器110。振荡器110包括第一控制输入(CTRL1)、第二控制输入(CTRL2)和输出(OUT)。振荡器110可包括晶体振荡器或者任何其他基于负电阻的振荡器（其包括可操作地连接到负电阻电路114的谐振电路112）。在一个示范实施例中，谐振电路112可包括晶体，以及负电阻电路114可包括放大器(未示出)。施加到相应第一和第二控制输入的第一和第二控制信号S1和S2控制在振荡器110的输出处的信号So的振幅。具体来说，如下面所进一步描述的，第一控制信号S1提供对S0的振幅的时间连续控制，而第二控制信号S2提供对振荡器110的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。示范振幅调节参数包括但不限于振荡器偏置电流、有源振荡器gm单元的数量、振荡器gm单元其中的一个或多个振荡器gm单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率生成电路(100)，包括：振荡器(110)，其包括振荡器输出(OUT)、第一控制输入(CTRL1)和第二控制输入(CTRL2)；检测器(120)，配置成检测所述振荡器输出的振幅；第一反馈通道(130)，其可操作地将所述检测器连接到所述第一控制输入(CTRL1)，所述第一反馈通道配置成通过连续控制施加到所述第一控制输入的第一控制信号(S1)来提供响应于所检测的振幅对所述振荡器输出的所述振幅的时间连续控制；以及第二反馈通道(140)，其可操作地将所述检测器连接到所述第二控制输入(CTRL2)，所述第二反馈通道配置成通过提供对施加到所述第二控制输入的第二控制信号(S2)的时间离散控制来提供响应于所检测的振幅对所述振荡器的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 US 14/7314871.一种频率生成电路(100)，包括：振荡器(110)，其包括振荡器输出(OUT)、第一控制输入(CTRL1)和第二控制输入(CTRL2)；检测器(120)，配置成检测所述振荡器输出的振幅；第一反馈通道(130)，其可操作地将所述检测器连接到所述第一控制输入(CTRL1)，所述第一反馈通道配置成通过连续控制施加到所述第一控制输入的第一控制信号(S1)来提供响应于所检测的振幅对所述振荡器输出的所述振幅的时间连续控制；以及第二反馈通道(140)，其可操作地将所述检测器连接到所述第二控制输入(CTRL2)，所述第二反馈通道配置成通过提供对施加到所述第二控制输入的第二控制信号(S2)的时间离散控制来提供响应于所检测的振幅对所述振荡器的一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。2.如权利要求1所述的频率生成电路，其中，所述第一反馈通道(130)配置成通过响应于所检测的振幅连续控制所述振荡器(110)的增益，来连续控制所述振荡器输出(So)的所述振荡器振幅。3.如权利要求1或2所述的频率生成电路，其中，所述第二反馈通道(140)包括可操作地连接在检测器输出与所述第二控制输入(CTRL2)之间的控制电路(142)，并且其中所述控制电路(142)配置成通过在所述检测器输出(A)满足一个或多个预定条件时控制所述一个或多个振幅调节参数，来提供对所述一个或多个振幅调节参数的所述时间离散控制。4.如权利要求3所述的频率生成电路，其中，所述控制电路(142)包括配置成将所检测的振幅与上阈值进行比较的第一比较电路，并且其中所述控制电路配置成通过在所检测的振幅超过所述上阈值时控制所述一个或多个振幅调节参数，来提供对所述一个或多个振幅调节参数的所述时间离散控制。5.如权利要求3或4所述的频率生成电路，其中，所述控制电路(142)包括配置成将所检测的振幅与下阈值进行比较的第二比较电路，并且其中所述控制电路配置成通过在所检测的振幅低于所述下阈值时控制所述一个或多个振幅调节参数，来提供对所述一个或多个振幅调节参数的所述时间离散控制。6.如权利要求3-5中任一项所述的频率生成电路，其中，所述一个或多个振幅调节参数包括如下参数中的至少一个：振荡器偏置电流、振荡器gm单元的数量、所述振荡器gm单元中的一个或多个振荡器gm单元的偏置点、以及与所述振荡器的核心并联连接的可变电阻。7.如权利要求1-6中任一项所述的频率生成电路，其中，所述第二反馈通道还通过响应于事件触发控制所述一个或多个振幅调节参数，来提供对所述一个或多个振幅调节参数的时间离散控制。8.如权利要求7所述的频率生成电路，其中，所述事件触发包括指示所述振荡器的加电的功率事件触发以及指示即将到来的无线电通信的通信事件触发中的至少一个。9.如权利要求8所述的频率生成电路，其中，所述通信事件包括即将到来的随机访问信道传送事件、即将到来的无线电传送事件、或者即将到来的无线电接收事件。10.如权利要求1-9中任一项所述的频率生成电路，其中，所述第二反馈通道(140)防止在所述振荡器(110)正被用于无线通信时或者在所述振荡器已经建立与一个或多个外部装置的频率同步时对所述一个或多个振幅调节参数的改变。11.如权利要求1-10中任一项所述的频率生成电路，还包括配置成存储所述振荡器的当前配置的存储器，其中所述当前配置标识所述一个或多个振幅调节参数的当前状态。12.一种控制包括振荡器输出(OUT)、第一控制输入(CTRL1)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：C埃加亚尔德，L森德斯特雷姆，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE