外部振荡器的控制和校准制造技术

本文提供了用于控制和校准外部振荡器的设备和方法。在某些实施例中，电子振荡器系统包括半导体管芯和在半导体管芯外部的可控振荡器。可控振荡器的振荡频率由第一变容管和第二变容管调谐。半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，锁相环通过控制第一变容管为可控振荡器提供精细调谐，校准电路通过控制第二变容管向可控振荡器提供粗调。管向可控振荡器提供粗调。管向可控振荡器提供粗调。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外部振荡器的控制和校准


[0001]本专利技术的实施例涉及电子系统，并且更具体地涉及外部振荡器的控制和校准。

技术介绍

[0002]压控振荡器(VCO)广泛用于电子和通信应用，如时钟生成和分配、载波合成和数据恢复。VCO可以包括产生振荡输出信号的振荡器核心和为振荡器核心提供可变电特性(例如电容和/或电感)的谐振器(例如，电感器
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电容器储能器)。振荡频率至少部分取决于可变电特性的值，因此调谐谐振器提供了一种控制输出信号振荡频率的方法。
[0003]VCO可以被包括在诸如锁相环(PLL)之类的控制环路中。这样的控制环路可以使用反馈来将VCO的输入控制电压设置为期望值。

技术实现思路

[0004]提供了用于控制和校准外部振荡器的设备和方法。在某些实施例中，电子振荡器系统包括半导体管芯和在半导体管芯外部的可控振荡器。可控振荡器的振荡频率由第一变容管和第二变容管调谐。半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，锁相环通过控制第一变容管为可控振荡器提供精细调谐，校准电路通过控制第二变容管向可控振荡器提供粗略调谐。
[0005]在一个方面，一种电子振荡器系统，包括半导体管芯、半导体管芯外部的可控振荡器、被配置为调谐可控振荡器的振荡频率的第一变容管、以及被配置为调节可控振荡器的振动频率的第二变容管。所述半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，所述锁相环被配置为通过控制所述第一变容管来向所述可控振荡器提供精细调谐，所述校准电路被配置为经由控制所述第二变容管向所述可控振荡器提供粗略调谐。
[0006]在另一个方面，提供了一种电子振荡器控制的方法。该方法包括使用第一变容管调谐可控振荡器的振荡频率，可控振荡器在半导体管芯外部。该方法还包括使用第二变容管来调谐所述可控振荡器的振荡频率,使用所述半导体管芯上的锁相环(PLL)来控制所述第一变容管以向所述可控振荡器提供精细调谐，和使用所述半导体管芯的校准电路来控制所述第二变容管以向所述可控振荡器提供粗调。
[0007]在另一个方面，提供了一种射频通信系统。该射频通信系统包括由振荡器信号控制的混频器，以及本地振荡器，该本地振荡器包括半导体管芯、在半导体管芯外部并被配置为输出振荡器信号的可控振荡器、被配置为调谐可控振荡器的振荡频率的第一变容管、以及被配置为调谐可控振荡器的振荡频率的第二变容管。所述半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，所述锁相环被配置为通过控制所述第一变容管来向所述可控振荡器提供精细调谐，所述校准电路被配置为经由控制所述第二变容管向所述可控振荡器提供粗略调谐。
附图说明
[0008]图1是射频(RF)通信系统的一个实施例的示意图。
[0009]图2A是外部电压可控振荡器(VCO)调谐示例的示意图。
[0010]图2B是另一个外部VCO调谐示例的示意图。
[0011]图3A是根据一个实施例的电子振荡器系统的示意图。
[0012]图3B是根据另一个实施例的电子振荡器系统的示意图。
[0013]图4是根据一个实施例的外部VCO跟踪环路的示意图。
[0014]图5A是根据另一个实施例的外部VCO跟踪环路的示意图。
[0015]图5B是根据另一个实施例的外部VCO跟踪环路的示意图。
[0016]图6是根据另一个实施例的电子振荡器系统的示意图。
[0017]图7是包括在第一粗略校准模式下操作的半导体管芯的电子振荡器系统的另一个实施例的示意图。
[0018]图8是包括在第二粗略校准模式下操作的半导体管芯的电子振荡器系统的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
[0019]以下对实施例的详细描述呈现了对本专利技术的特定实施例的各种描述。然而，本专利技术可以以多种不同的方式来实施。在本说明书中，参考附图，其中相似的附图标记可以指示相同或功能相似的元件。应当理解，图中所示的元件不一定按比例绘制。此外，将理解的是，某些实施例可以包括比图中所示的更多的元件和/或图中所述的元件的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或多个附图的特征的任何适当组合。
[0020]本文提供了外部可控振荡器的控制和校准。在某些实施例中，电子振荡器系统包括半导体管芯和在半导体管芯外部的可控振荡器(例如，VCO)。可控振荡器的振荡频率由第一变容管和第二变容管调谐。半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，锁相环通过控制第一变容管向可控振荡器提供精细调谐，校准电路通过控制第二变容管向可控振荡器提供粗略调谐。
[0021]因此，可以使用具有低增益的第一环路和具有比第二环路高的增益的第二环路来控制可控振荡器。这又实现了低噪声、宽调谐范围和在半导体管芯上实现PLL的能力，同时在与典型半导体管芯制造工艺相关联的电源电压限制内操作。
[0022]本文的教导可应用于广泛的电子系统和应用。例如收发器，例如陆地移动无线电收发器，可以使用外部VCO作为本地振荡器(LO)。
[0023]图1是射频通信系统30的一个实施例的示意图。RF通信系统30包括收发器1、前端系统2和天线3。图1的收发器1可以包括一个或多个本地振荡器(LO)，该本地振荡器通过根据本文教导的调谐和校准环路来实现。然而，本文的教导可应用于电子电路的其它配置。
[0024]在所示的实施例中，收发器1包括发射器5和接收器6。尽管图1中没有描述，但收发器1也可以包括其他电路，例如，观测接收器、控制电路和/或额外的发射器和/或接收器。
[0025]尽管图1将收发器1描述为包括一个发射器和一个接收器，但收发器可以包括额外的发射器、接收器和/或观测接收器。
[0026]在所示实施例中，发射器5包括I路径DAC 11a、I路径放大器12a、I通路混频器13a、Q路径DAC 11b、Q路径放大器12b、Q路径混频器13b和发射本地振荡器(LO)14。尽管描述了发射器电路的一个示例，但发射器可以以其他方式实现。
[0027]关于信号传输，I路径DAC 11a将数字I信号转换为模拟I信号，模拟I信号由I路径放大器12a放大。此外，Q路径DAC 11b将数字Q信号转换为模拟Q信号，该模拟Q信号由Q路径放大器12b放大。发射LO 14向I路径混频器13a提供I路径时钟信号，这对放大的模拟I信号进行上变频。发射LO 14进一步将Q路径时钟信号提供给Q路径混频器13b，这对放大的模拟Q信号进行上变频。I路径混频器13a和Q路径混频器13的输出被组合以产生RF发射信号TX，RF发射信号TX被提供给前端系统2。
[0028]继续参考图1，接收器6包括I路径ADC 21a、I路径放大器22a、I路径混频器23a、Q路径ADC 21b、Q路径放大器22b、Q路径混频器23b和接收LO 24。尽管描述了接收器电路的一个示例，但是接收器可以以其他方式实现。
[0029]关于信号接收，接收器6从前端系统2接收RF接收信号RX。接收LO 24向I路径混频器23a提供I路径时钟信号，向Q路径混频器23b提供Q路径时钟信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子振荡器系统，包括：半导体管芯；可控振荡器，在所述半导体管芯外部；第一变容管，被配置为调谐所述可控振荡器的振荡频率；和第二变容管，被配置为调谐所述可控振荡器的振荡频率，其中所述半导体管芯包括锁相环(PLL)和校准电路，所述锁相环被配置为通过控制所述第一变容管来向所述可控振荡器提供精细调谐，所述校准电路被配置为经由控制所述第二变容管向所述可控振荡器提供粗调。2.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述半导体管芯还包括被配置为输出粗略控制电压的粗调电压引脚，所述电子振荡器系统还包括粗略电压缩放电路，所述粗略电压缩放电路被配置为缩放所述粗略控制电压以生成用于所述第二变容管的变容管控制电压。3.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述半导体管芯包括被配置为输出用于控制所述第二变容管的粗略控制电压的粗调电压引脚、校准数模转换器(DAC)和校准电荷泵，所述校准电路在第一模式和第二模式下操作，在第一模式中校准DAC设置所述粗调电压引脚的电压电平，在第二模式中所述校准电荷泵设置所述粗略控制电压的电压电平。4.根据权利要求3所述的电子振荡器系统，其中所述半导体管芯还包括第一跨导级和第二跨导级，其中在所述第一模式中，所述第一跨导级和所述第二跨导级串联操作，以在由所述校准DAC设置之后调整所述粗调电压引脚的电压电平，并且其中在所述第二模式中，所述第一跨导级在由所述校准电荷泵设置之后调整所述粗调电压引脚的电压电平。5.根据权利要求4所述的电子振荡器系统，其中在所述第一模式中，所述第一跨导级基于将参考信号与用于控制所述第一变容管的感测精细电压进行比较来产生电流，并且所述第二跨导级接收所述电流并驱动所述粗调电压引脚。6.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述半导体管芯还包括用于控制所述第二变容管的粗调电压引脚和数模转换器(DAC)，所述数模转换器具有从所述校准电路接收数字数据的输入和连接到所述粗调电压引脚的输出。7.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述半导体管芯还包括用于控制所述第二变容管的粗调电压引脚、用于基于过程电压
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温度(PVT)码控制所述粗调电压引脚的第一DAC、以及用于基于由所述校准电路感测的振荡器电压范围控制所述粗调电压引脚的第二DAC。8.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述校准电路被配置为基于控制所述可控振荡器的偏置并观察所述可控振荡器的输出振荡信号来校准所述可控振荡器的幅度。9.根据权利要求1所述的电子振荡器系统，其中所述校准电路被配置为将由所述PLL设置的调谐电压与上阈值信号和下阈值信号进行比较。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：