BR112017026221B1

BR112017026221B1 - Regulador de amplitude de oscilador de baixo ruído

Info

Publication number: BR112017026221B1
Application number: BR112017026221-5A
Authority: BR
Inventors: Christian Elgaard; Lars Sundstrom
Original assignee: Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ)
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2023-02-07
Also published as: JP2018516513A; JP7032459B2; AU2016270243A1; US10218361B2; EP3304742B1; CN107683568A; AU2016270243B2; KR20180015740A; KR102039476B1; EP3304742A1; JP2020099059A; BR112017026221A2; JP2022084626A; RU2693927C1; US11152945B2; US20200259494A1; MX2017015531A; US10673441B2; US20190149155A1; ZA201708036B

Abstract

REGULADOR DE AMPLITUDE DE OSCILADOR DE BAIXO RUÍDO. A presente invenção refere-se a uma solução de geração de frequência que controla uma amplitude do oscilador usando dois caminhos de retorno para gerar sinais de alta frequência com menor consumo de energia e menor ruído. Um primeiro caminho de retorno fornece controle contínuo da amplitude do oscilador em resposta a uma amplitude detectada na saída do oscilador. Um segundo caminho de retorno fornece controle discreto do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador em resposta à amplitude do oscilador detectada. Como o segundo caminho de retorno permite o ajuste do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude, o segundo caminho de retorno permite que um amplificador no primeiro caminho de retorno opere com um ganho reduzido e, portanto, também com uma potência reduzida e um ruído reduzido, sem prejudicar o desempenho do oscilador.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A Solução apresentada aqui refere-se geralmente à geração de frequência, e mais particularmente à redução de ruído de fase e consumo de energia de circuitos de geração de alta frequência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Os osciladores são amplamente utilizados em vários dispositivos eletrônicos, por exemplo, para fornecer relógios de referência, misturar frequências para sinais de telecomunicações, etc. Um oscilador baseado em resistência negativa representa um tipo de arquitetura de oscilador tipicamente usada para a geração de sinais de frequência mais alta, tal como usada em dispositivos de comunicação sem fio. Exemplos de osciladores baseados em resistência negativa incluem, mas não estão limitados a, osciladores de cristal, osciladores à base de onda acústica de superfície (SAW), etc. Os osciladores baseados em resistência negativa compreendem um núcleo de oscilador tendo um circuito ressonante conectado operativamente a um circuito de resistência negativa. O circuito ressonante oscila na frequência de ressonância desejada, e o circuito de resistência negativa cancela as perdas resistivas do circuito ressonante. Com efeito, o circuito de resistência negativa elimina o amortecimento natural do circuito ressonante e, portanto, permite ao núcleo do oscilador oscilar continuamente na frequência de ressonância desejada.

[0003] A operação bem-sucedida de dispositivos eletrônicos contendo esses osciladores exige um controle de amplitude preciso e confiável. Em particular, o controle de amplitude é necessário devido ao fato de que diferentes valores Q, por exemplo, de diferentes circuitos ressonantes, bem como diferentes condições de PVT (Processo, Tensão e Temperatura) para qualquer um dos osciladores podem causar amplas variações de amplitude. Por exemplo, um oscilador tendo um circuito ressonante de alto Q terá uma oscilação de amplitude mais alta do que um oscilador tendo um circuito ressonante de baixo Q. Além disso, um oscilador correndo em um modo linear exige uma regulação contínua da amplitude para evitar que a amplitude do oscilador cai rapidamente para zero ou aumente para um nível limitado pelos efeitos não lineares, por exemplo, corte de tensão, do oscilador. Esse corte de tensão pode deteriorar consideravelmente o desempenho do oscilador, aumentar o risco de oscilação parasita, aumentar o consumo de corrente (dependendo da topologia do circuito), e geralmente tornar o comportamento do oscilador mais imprevisível. Um controle de amplitude preciso e confiável igualará as variações de amplitude em uma ampla gama de valores de Q e condições de PVT, bem como garantir um bom desempenho de ruído, fornecer baixo consumo de corrente, evitar oscilações parasitas e, possivelmente, evitar danos a componentes ativos e passivos

[0004] Um laço de retorno negativo fornece uma maneira de controlar a amplitude da saída do oscilador, onde o laço de retorno negativo detecta a amplitude da saída do oscilador e depois ajusta a amplitude controlando um ponto de operação do núcleo do oscilador. Por exemplo, o controle da corrente através de dispositivos de transistor ativos do núcleo do oscilador controla a transcondutância gm do núcleo do oscilador para controlar a resistência negativa e, portanto, controla a amplitude do oscilador. No entanto, tais laços de retorno negativo podem introduzir ruído no núcleo do oscilador, particularmente quando o laço de retorno negativo tem um alto ganho. Além disso, as propriedades não lineares do núcleo do oscilador converterão o ruído de entrada tanto para o ruído AM (Modulação de Amplitude) quanto para PM (Modulação de Fase). Embora o aumento do ganho de laço do laço de retorno negativo reduza o ruído AM, um aumento de laço aumentado não só aumentará o consumo de energia, mas também não reduzirá o ruído PM. Embora a redução da largura de banda do laço de retorno negativo também reduza o ruído, essa redução de largura de banda, no entanto, aumentará o tempo de inicialização do oscilador, e também pode aumentar de forma indesejável o tamanho (área de chip consumida) de qualquer filtro necessário para filtrar o sinal de entrada do oscilador. Assim, essa redução de largura de banda também não é desejável.

[0005] Conforme observado acima, os osciladores baseados em resistência negativa são particularmente úteis para aplicações de alta frequência, e podem ser particularmente importantes para comunicação mmW (onda milimétrica). Além disso, especificamente para os osciladores de referência baseados, por exemplo, em ressonadores de cristal ou de SAW, o uSo de frequências ainda maiores é antecipado, desde as dezenas de MHz até centenas de MHz e, possivelmente, frequências que se aproximam da faixa de GHz. A geração dessas frequências mais altas geralmente resulta em maior consumo de energia. Além disso, a geração de tais frequências mais altas também apresenta desafios de projeto devido ao aumento das tolerâncias dos ressonadores, aumento do ruído, aumento dos tamanhos dos componentes, tempos de inicialização mais longos e/ou impactos maiores de elementos parasitas dos circuitos e embalagem associada. Assim, continua a existir uma necessidade de circuitos de geração de frequência aprimorados que não envolvam maior consumo de energia, maior ruído e/ou tempos de inicialização mais longos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] A Solução aqui apresentada gera sinais de alta frequência com menor consumo de energia e menor ruído controlando uma amplitude do oscilador usando dois caminhos de retorno. Um primeiro caminho de retorno fornece controle contínuo da amplitude do oscilador que responde a uma amplitude detectada na saída do oscilador. Um segundo caminho de retorno fornece controle discreto do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador em resposta à amplitude do oscilador detectada. Como o segundo caminho de retorno permite o ajuste do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude, o segundo caminho de retorno permite que um amplificador no primeiro caminho de retorno opere com um ganho reduzido e, portanto, também com uma potência reduzida e um ruído reduzido, sem prejudicar o desempenho do oscilador.

[0007] Uma modalidade exemplificativa compreende um circuito de geração de frequência que compreende um oscilador, um detector, um primeiro caminho de retorno e um segundo caminho de retorno. O oscilador compreende uma saída de oscilador, uma primeira entrada de controle e uma segunda entrada de controle. O detector é configurado para detectar uma amplitude da saída do oscilador. O primeiro caminho de retorno conecta o detector à primeira entrada de controle e é configurado para fornecer controle contínuo no tempo, em resposta à amplitude detectada, da amplitude da saída do oscilador através do controle contínuo um primeiro sinal de controle aplicado à primeira entrada de controle. O segundo caminho de retorno conecta o detector à segunda entrada de controle, e é configurado para fornecer controle discreto no tempo, em resposta à amplitude detectada, de um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador, fornecendo controle discreto no tempo de um segundo sinal de controle aplicado à segunda entrada de controle.

[0008] Outra modalidade exemplificativa compreende um método para controlar um oscilador compreendendo uma saída de oscilador, uma primeira entrada de controle e uma segunda entrada de controle. O método compreende detectar uma amplitude da saída do oscilador, e fornecer um controle contínuo no tempo, em resposta à amplitude detectada, da amplitude da saída do oscilador através do controle contínuo um primeiro sinal de controle aplicado à primeira entrada de controle. O método compreende ainda fornecer controle discreto no tempo, em resposta à amplitude detectada, de um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador, fornecendo controle discreto no tempo de um segundo sinal de controle aplicado à segunda entrada de controle.

[0009] Outra modalidade exemplificativa compreende um produto de programa de computador armazenado em um meio legível por computador não transitório para controlar um oscilador de um circuito de geração de frequência. O oscilador compreende uma saída de oscilador, uma primeira entrada de controle e uma segunda entrada de controle. O produto do programa de computador compreende instruções de Software que, quando executadas no circuito de geração de frequência, fazem com que o circuito de geração de frequência detecte uma amplitude da saída do oscilador, e forneça controle contínuo no tempo, em resposta à amplitude detectada, da amplitude da saída do oscilador através do controle contínuo um primeiro sinal de controle aplicado à primeira entrada de controle. As instruções de Software, quando executadas no circuito de geração de frequência, fazem com que o circuito de geração de frequência forneça controle discreto no tempo, em resposta à amplitude detectada, de um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador, fornecendo controle discreto no tempo de um segundo sinal de controle aplicado à segunda entrada de controle.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um circuito de geração de frequência de acordo com uma modalidade exemplificativa.

[0011] A Figura 2 mostra um método de controle de amplitude de acordo com uma modalidade exemplificativa.

[0012] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos do primeiro caminho de retorno do circuito de geração de frequência da Figura 1 de acordo com uma modalidade exemplificativa.

[0013] A Figura 4 mostra um diagrama de blocos do segundo caminho de retorno do circuito de geração de frequência da Figura 1 de acordo com uma modalidade exemplificativa.

[0014] A Figura 5 mostra outro método de controle de amplitude de acordo com uma modalidade exemplificativa.

[0015] A Figura 6 mostra resultados de simulação alcançáveis com apenas um primeiro caminho de retorno tendo um alto ganho.

[0016] A Figura 7 mostra os resultados de simulação alcançáveis com apenas um primeiro caminho de retorno tendo um baixo ganho.

[0017] A Figura 8 mostra resultados de simulação exemplificativos realizáveis com a Solução aqui apresentada.

[0018] A Figura 9 mostra resultados de simulação exemplificativos quando o primeiro caminho de retorno tem ganhos diferentes.

[0019] A Figura 10 mostra resultados de simulação exemplificativos da melhora de ruído conseguida com a Solução aqui apresentada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um circuito de geração de frequência 100 de acordo com uma modalidade exemplificativa. Para simplicidade, a Figura 1 mostra apenas os elementos do circuito de geração de frequência 100 necessários para facilitar a descrição aqui fornecida. Será apreciado pelos versados na técnica que o circuito de geração de frequência 100 pode incluir componentes adicionais e/ou conexões de sinal não mostradas na Figura 1.

[0021] O circuito de geração de frequência 100 inclui um oscilador 110 acoplado ao circuito de controle 115 que controla a amplitude da saída do oscilador. O oscilador 110 inclui uma primeira entrada de controle (CTRL1), uma segunda entrada de controle (CTRL2) e uma saída (OUT). O oscilador 110 pode compreender um oscilador de cristal ou qualquer outro oscilador baseado em resistência negativa que inclua um circuito ressonante 112 conectado operativamente a um circuito de resistência negativa 114. Em uma modalidade exemplificativa, o circuito ressonante 112 pode compreender um cristal, e o circuito de resistência negativa 114 pode compreender um amplificador (não mostrado). O primeiros e o segundo sinal de controle, S1 e S2, aplicados às respectivas primeira e segunda entradas de controle, controlam a amplitude do sinal So na saída do oscilador 110. Em particular, o primeiro sinal de controle S1 fornece controle contínuo no tempo da amplitude de So, enquanto o segundo sinal de controle S2 fornece controle discreto no tempo de um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador 110, conforme descrito abaixo. Os parâmetros de regulação de amplitude exemplificativos incluem, mas não estão limitados a, uma corrente de polarização do oscilador, uma série de células gm do oscilador ativo, um ponto de polarização de uma ou mais das células gm do oscilador, e/ou uma resistência variável conectada em paralelo com um núcleo do oscilador 110. Uma vez que o segundo sinal de controle S2 controla a configuração do oscilador 110, S2 permite o relaxamento das exigências que, de outra forma, seriam colocadas no controle de amplitude contínuo no tempo fornecido pelo primeiro sinal de controle.

[0022] O circuito de controle 115 gera o primeiro e o segundo sinal de controle, S1 e S2, em resposta ao sinal de saída do oscilador So de acordo com o método exemplificativo 200 da Figura 2. Mais particularmente, o circuito de controle 115 compreende um detector 120, um primeiro caminho de retorno 130 e um segundo caminho de retorno 140. O detector 120, que é acoplado entre a saída do oscilador e as entradas do primeiro caminho de retorno 130 e do segundo caminho de retorno 140, detecta uma amplitude A do sinal de saída do oscilador So (bloco 210). O primeiro caminho de retorno 130 fornece um controle contínuo no tempo da amplitude do sinal de saída do oscilador So através do controle contínuo o primeiro sinal de controle S1 em resposta à amplitude detectada A (bloco 220). O segundo caminho de retorno 140 fornece controle discreto no tempo de um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador 110 controlando, em tempo discreto, o segundo sinal de controle S2 em resposta à amplitude detectada (bloco 230). Por exemplo, o segundo sinal de controle pode fornecer controle discreto no tempo do(s) parâmetro(s) que controla a operação do circuito de resistência negativa (11). Ao controlar o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador 110, o segundo caminho de retorno 140 permite que o primeiro caminho de retorno 130 opere com menor ganho e, portanto, com menor potência e menos ruído.

[0023] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos do primeiro caminho de retorno 130 de acordo com uma modalidade exemplificativa. Nesta modalidade, o primeiro caminho de retorno 130 inclui um amplificador 132 e um filtro 134. A amplitude detectada A, bem como uma amplitude de referência Aref, são inseridas no amplificador 132. O amplificador 132 amplifica o erro de amplitude Aerr formado a partir da diferença entre a amplitude detectada A e a amplitude de referência Aref, e o filtro 134 ajuda a reduzir a entrada de ruído ao oscilador 110 por filtragem passa-baixa do sinal amplificado para gerar o primeiro sinal de controle S1. O primeiro sinal de controle S1 controla o ganho do núcleo do oscilador controlando o ganho do circuito de resistência negativa 114. Ao fazê-lo, o primeiro sinal de controle S1 controla a amplitude do sinal de saída do oscilador So.

[0024] O amplificador 132 estabelece o ganho do primeiro caminho de retorno 130. Uma vez que várias condições ambientais, propriedades do oscilador e/ou a idade do oscilador 110 podem impactar na capacidade do primeiro sinal de controle S1 para controlar suficientemente a amplitude do sinal de saída do oscilador So, os sistemas convencionais tendem a definir o ganho do amplificador 132 para explicar uma ampla gama de condições, mesmo que algumas das condições mais extremas sejam muito raras. Por exemplo, temperaturas mais altas podem reduzir o ganho do núcleo do oscilador em relação ao que esse ganho seria com o mesmo sinal de controle de entrada em temperaturas de operação regulares. As soluções convencionais abordam este problema, certificando-se de que o ganho do amplificador 132 é suficientemente alto para permitir que o núcleo do oscilador manipule mesmo condições de temperatura extremas sem deixar a amplitude da saída do oscilador So abaixo do nível desejado. Tais condições de alto ganho, no entanto, fazem com que o amplificador 132 consuma mais energia e insira mais ruído no núcleo do oscilador do que seria necessário para muitas condições de operação.

[0025] A solução aqui apresentada incorpora o segundo caminho de retorno 140 no circuito de controle 115 para controlar o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador 110, que permite que o primeiro caminho de retorno 130 seja projetado e configurado para um ganho menor. Tal redução de ganho no primeiro caminho de retorno 130 permitirá que o circuito de geração de frequência 100 opere em uma potência menor e reduza a entrada de nível de ruído para o oscilador 110. Para esse fim, o segundo caminho de retorno 140 controla um ou mais parâmetros de regulação de amplitude em resposta à amplitude detectada A do sinal de saída do oscilador So. Por exemplo, se a amplitude detectada A cair muito, indicando que o primeiro sinal de controle é incapaz de amplificar suficientemente a amplitude do oscilador, o segundo caminho de retorno 140 pode ajustar os parâmetros de regulação de amplitude, por exemplo, aumentando a corrente de polarização, aumentando o número de células gm de oscilador ativas, e/ou aumentando um ponto de polarização de uma ou mais das células gm ativas. Alternativamente ou adicionalmente, o segundo caminho de retorno 140 pode ajustar os parâmetros de regulação de amplitude aumentando a resistência de uma resistência variável conectada em paralelo com o núcleo do oscilador, por exemplo, usando um resistor variável 116 conectado através de saídas diferenciais do oscilador 110. Em outro exemplo, se a amplitude detectada A aumentar muito, indicando que a amplitude do sinal de saída do oscilador So é muito alta, o segundo caminho de retorno 140 pode diminuir a corrente de polarização, diminuir o número de células gm do oscilador ativas, diminuir um ponto de polarização de uma ou mais das células gm ativas e/ou diminuir a resistência do resistor variável 116 conectado em paralelo com o núcleo do oscilador 110. Em qualquer caso, o segundo caminho de retorno 140 ajusta o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude para as condições de operação atuais como indicado pela amplitude detectada A para permitir que o oscilador 110 mantenha a amplitude desejada na saída sem exigir que o primeiro caminho de retorno 130 tenha um alto ganho.

[0026] Como o ganho do amplificador 132 é projetado para lidar com a maioria das condições operacionais, o controle fornecido pelo segundo caminho de retorno 140 pode ser implementado de uma maneira discreta no tempo. Por exemplo, o segundo caminho de retorno 140 pode incluir um circuito de controle 142, como mostrado na Figura 4. O circuito de controle 142 pode controlar o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador de maneira discreta no tempo, controlando apenas o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude quando a amplitude detectada A satisfaz uma ou mais condições predeterminadas, por exemplo, condições limite. Por exemplo, o circuito de controle 142 pode controlar o segundo sinal de controle S2 para controlar o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude somente quando a amplitude detectada A excede um limite superior TU ou é inferior a um limite inferior TL. Em adição, o circuito de controle 142 pode controlar o segundo sinal de controle para controlar o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude somente em certas condições de operação e/ou em resposta a um gatilho de evento. Por exemplo, o circuito de controle 142 pode controlar o segundo sinal de controle S2 para permitir que o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude seja alterado quando o oscilador 110 liga e/ou quando o oscilador 110 está atuando em resposta a algum gatilho de evento de comunicação. No entanto, como a alteração dos parâmetros de regulação de amplitude durante, por exemplo, comunicações ativas, poderia interromper a fase e/ou a frequência do oscilador 110, o circuito de controle 142 pode controlar o segundo sinal de controle S2 para evitar que o(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude mudem durante tais períodos para evitar esta interrupção. O circuito de controle 142 pode, portanto, usar, além das condições limite, eventos de ativação/desativação e/ou desencadeadores de eventos de comunicação para fornecer um controle adicional discreto no tempo do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador.

[0027] O método exemplificativo 250 da Figura 5 fornece uma abordagem mais detalhada para controlar o oscilador 110 na inicialização. Neste método exemplificativo 250, o oscilador 110 é ligado (bloco 202), e o Processo aguarda até que o oscilador 110 se estabilize (bloco 204). Uma vez que o oscilador 110 se estabiliza (bloco 204), o detector 120 detecta a amplitude A do sinal de saída do oscilador So (bloco 210). Se a amplitude detectada A exceder um limite superior TU (bloco 232) ou for inferior a um limite inferior TL (bloco 234), o circuito de controle 142 no segundo caminho de retorno 140 determina que o oscilador 110 é incapaz de manter uma amplitude desejada com a configuração atual. Em resposta, o circuito de controle 142 altera, portanto, um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador 110 (bloco 236). Os blocos 210, 232 e 234 podem ser repetidos uma vez que o oscilador 110 se estabiliza novamente (bloco 204). Essa repetição pode ser indefinida, ou pode terminar após um número máximo predeterminado de iterações.

[0028] As Figuras 6-10 mostram resultados de simulação para demonstrar as vantagens da solução apresentada aqui. As Figuras 6 e 7 mostram primeiro a amplitude de oscilação alcançável quando o circuito de controle 115 não inclui o segundo caminho de retorno 140. Neste caso, os parâmetros de regulação de amplitude do oscilador 110 são fixos e o primeiro caminho de resposta 130 fornece o único controle de amplitude. A Figura 6 fornece resultados quando o amplificador 132 no primeiro caminho de retorno 130 é configurado para operar com um alto ganho que resulta em um ganho de laço relativamente alto, por exemplo, maior que 10, versus os resultados na Figura 7 onde o amplificador 132 opera com um menor ganho que resulta em um ganho de laço relativamente baixo, por exemplo, menor que 5. Conforme mostrado na Figura 6, a implementação de ganho de laço maior fornece uma variação de amplitude muito baixa, por exemplo, 50-55% do balanço total. No entanto, o alto ganho necessário para atingir esta variação de baixa amplitude resulta em alto consumo de energia e altos níveis de ruído. A implementação de ganho de laço inferior permite menores níveis de ruído e consumo de energia, mas como mostrado na Figura 7, esta implementação de ganho de laço inferior tem uma variação de amplitude relativamente alta, por exemplo, 48-68% do balanço total.

[0029] A Figura 8 mostra os resultados quando o segundo caminho de retorno 140 é incluído com o circuito de controle 115 para permitir o ajuste discreto no tempo do(s) parâmetro(s) de regulação de amplitude do oscilador 110. Nesta simulação, o primeiro caminho de retorno 130 tem um baixo ganho e o segundo caminho de retorno 140 é usado para controlar dois parâmetros de regulação de amplitude extra, por exemplo, a corrente de cauda de polarização e/ou o número de células gm no núcleo do oscilador, como mostrado pelas três curvas na Figura 8. Como mostrado pela Figura 8, a solução apresentada aqui resulta em uma variação de amplitude menor (52-60%), que anteriormente não era possível quando o primeiro caminho de retorno 130 tinha um menor ganho de laço. Assim, a solução aqui apresentada fornece os menores benefícios de consumo energia e de menor ruído, mais tipicamente associados a implementações de ganho de laço mais baixas, ao mesmo tempo em que fornece benefícios de controle de amplitude mais tipicamente associados a implementações de ganho de laço mais altas.

[0030] A Figura 9 mostra os resultados da simulação demonstrando como o ganho do amplificador 132 pode ser selecionado para alcançar a desejada compensação entre controle de amplitude e redução de ruído/energia. Os resultados na Figura 9 demonstram o desempenho da amplitude do oscilador para seis cenários, que são qualitativamente especificados em cada ponto, por exemplo, “alto ganho de laço”, “baixo ganho de laço incluindo segundo caminho de retorno”, etc. Os quatro primeiros cenários mostram o desempenho de amplitude para ganho de laço alto/baixo e cenários de Q alto/baixo quando o segundo caminho de retorno 140 não está incluído. Os dois últimos cenários mostram o desempenho de amplitude para o baixo ganho de laço e os cenários de Q alto/baixo quando o segundo caminho de retorno 140 está incluído.

[0031] A Figura 10 mostra os resultados de simulação que demonstram o desempenho de ruído para os mesmos seis cenários como na Figura 9 e, assim, demonstra a melhora de ruído fornecida pela solução aqui apresentada. Em particular, as duas partes superiores mostram a operação do circuito de geração de frequência 100 quando os parâmetros de regulação de amplitude são fixos e o ganho de laço do primeiro caminho de retorno 130 é alto. A parte de baixo mostra os resultados quando o segundo caminho de retorno 140 é usado para modificar a corrente de polarização e as células gm do núcleo do oscilador quando o ganho de laço do primeiro caminho de retorno 130 é baixo. A solução aqui apresentada fornece então um circuito de geração de frequência com os benefícios de controle de amplitude associados ao retorno negativo de alto ganho e os benefícios de energia e ruído associados ao retorno negativo de baixo ganho.

[0032] A presente invenção pode, naturalmente, ser realizada de outras formas que não as especificamente aqui expostas, sem abandonar as características essenciais da invenção. As presentes modalidades devem ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas, e todas as alterações que se enquadram no significado e faixa de equivalência das reivindicações em anexo destinam-se a ser incluídas na mesma.

Claims

1. Circuito de geração de frequência (100), caracterizado pelo fato de que compreende: um oscilador (110) compreendendo uma saída de oscilador (OUT), uma primeira entrada de controle (CTRL1) e uma segunda entrada de controle (CTRL2); um detector (120) configurado para detectar uma amplitude da saída de oscilador; um primeiro caminho de retorno (130) que conecta operativamente o detector à primeira entrada de controle (CTRL1), o primeiro caminho de retorno configurado para controlar a amplitude da saída de oscilador em resposta à amplitude detectada (A) através da aplicação contínua de um primeiro sinal de controle (S1) à primeira entrada de controle; e um segundo caminho de retorno (140) conectando operativamente o detector à segunda entrada de controle (CTRL2), o segundo caminho de retorno configurado para controlar um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador em resposta à amplitude detectada (A) através da aplicação de um segundo sinal de controle (S2) à segunda entrada de controle, onde o segundo caminho de retorno (140) compreende um circuito de controle (142); e onde o circuito de controle é configurado para impedir alterações nos um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando o oscilador (110) está sendo usado para comunicações sem fio.

2. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro caminho de retorno (130) é configurado para controlar a amplitude da saída de oscilador (So) em resposta à amplitude detectada através do controle contínuo de um ganho do oscilador (110).

3. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (142) é configurado para controlar os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude em resposta à amplitude detectada (A).

4. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (142) compreende um primeiro circuito de comparação configurado para comparar a amplitude detectada (A) com um limite superior, e onde o circuito de controle é configurado para controlar os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude através do controle dos um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando a amplitude detectada exceder o limite superior.

5. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (142) compreende um segundo circuito de comparação configurado para comparar a amplitude detectada com um limite inferior, e onde o circuito de controle é configurado para controlar os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude através do controle dos um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando a amplitude detectada for menor do que o limite inferior.

6. Circuito de geração de frequência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude compreendem pelo menos um de: uma corrente de polarização de oscilador, um número de células gm de oscilador, um ponto de polarização de uma ou mais das células gm de oscilador, e uma resistência variável conectada em paralelo com um núcleo do oscilador.

7. Circuito de geração de frequência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle é configurado para impedir alterações nos um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando o oscilador (110) estiver sendo usado para comunicações sem fio, em resposta a um gatilho de evento.

8. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o gatilho de evento compreende um gatilho de evento de comunicação que indica uma comunicação de rádio de entrada.

9. Circuito de geração de frequência, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o evento de comunicação compreende um evento de transmissão de canal de acesso aleatório de entrada, um evento de transmissão de rádio de entrada, ou um evento de recepção de rádio de entrada.

10. Método para controlar um oscilador (110) que compreende uma saída de oscilador (OUT), uma primeira entrada de controle (CTRL1) e uma segunda entrada de controle (CTRL2), caracterizado pelo fato de que compreende: detectar (210) uma amplitude (A) da saída de oscilador (So); controlar (220) a amplitude detectada da saída de oscilador, em resposta à amplitude detectada, através da aplicação contínua de um primeiro sinal de controle (S1) à primeira entrada de controle (CTRL1); e controlar (230) um ou mais parâmetros de regulação de amplitude do oscilador em resposta à amplitude detectada, através da aplicação de um segundo sinal de controle (S2) à segunda entrada de controle (CTRL2); e impedir alterações nos um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando o oscilador (110) estiver sendo usado para comunicações sem fio.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que controlar a amplitude do sinal de saída de oscilador compreende o controle contínuo de um ganho do oscilador (110) em resposta à amplitude detectada (A).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende comparar a amplitude detectada (A) com um limite superior (232), onde controlar (236) os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude compreende controlar os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando a amplitude detectada exceder o limite superior.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente comparar a amplitude detectada (A) com um limite inferior (234), onde controlar (236) os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude compreende controlar os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude quando a amplitude detectada for menor do que o limite inferior.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os um ou mais parâmetros de regulação de amplitude compreendem pelo menos um de: uma corrente de polarização do oscilador, um número de células gm de oscilador, um ponto de polarização de uma ou mais das células gm de oscilador, e uma resistência variável (116) conectada em paralelo com um núcleo do oscilador.

15. Dispositivo de comunicação sem fio, caracterizado pelo fato de que compreende o circuito de geração de frequência (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.