CN102420567A - 用以补偿可控振荡器的频率漂移的集成电路装置、电子装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用以补偿可控振荡器的频率漂移的集成电路装置、电子装置与方法。该集成电路装置包括至少一个补偿模块，该补偿模块包括：一用以从至少一个频率控制模块接收一频率控制信号(vci)的至少一个指示信号的一输入端；以及用以提供至少一个补偿信号(vct)给该可控振荡器的一输出端。该至少一个补偿模块用以将该频率控制信号(vci)的至少一个指示信号与一参考电压信号进行比较；以及至少部分地基于该比较结果而产生至少一个补偿信号。本发明的集成电路装置，电子装置以及方法，用于对可控振荡器的频率漂移进行补偿。
Description
技术领域
本发明有关于一种用以补偿可控补偿振荡器的频率漂移的集成电路装置，电子装置与方法，本发明适用但不限制用于可控振荡器的频率漂移补偿方法中。
背景技术
无线通信系统，例如第三代移动通讯技术(3G)已经成为众所周知的技术，由第三代合作伙伴计画(3GPP)开发的通用移动通讯系统(UMTS)就是其中的一个例子。一无线电信手机所支持的需求规范，例如频带码分多址(WCDMA)空中接口规范，可能将在一UMTS网络中建立。这意味着，可控振荡器，例如上述手机的接收器中的合成器压控振荡器必须具备优异的相位噪声性能。
由于这些无线电信手机通常需要维持一个很长的通话时间，因此，手机接收器的合成器必须具备在一宽范围温度环境下维持一锁定频率的能力。由于温度的变化，VCO产生一频率漂移，该频率漂移很难被降低至400ppm/degC以下。如果通过VCO的主控制端口，例如通过一传统锁相环(PLL)，该温度-频率漂移特性能能够得以补偿，VCO则需要一个较大的控制增益(Kvco)。随着该控制端口的噪声被转换为VCO相位噪声，该较大的控制增益会引起高VCO相位噪声，该VCO高相位噪声无法满足一优异的相位噪声性能的需求，而该优异的相位噪声性能又是支持一无线电信的手机所必需的。概而论之，若不采用相位噪声性能的下降，一宽范围的控制将难以实现，虽然该下降很难被接受。
现有技术中解决该问题的方法包括输入一随温度而变的电平信号至VCO的辅助变容二极管中(通过VCO的辅助控制端口)，以减小因温度变化而引起的VCO的频率变化。在该方式中，VCO的主控制端口的调整范围将足够大到可以允许因温度变化而引起的上述VCO的频率变化，从而VCO对调整范围的这种需求也将极大地得到减缓。因此，VCO可以得到一显著降低的控制增益(Kvco)，用以降低VCO的相位噪声。
但是，上述方法同样存在问题：在辅助变容二极管中使用随温度而变的电平信号需要能够精准地模拟温度性能，同时还需要VCO的主控制端口能具有足够大的调整范围以对错误的发生留有足够的余地。同时，由于电压具有低噪声，在这种方式下生成一随温度而变的电压是很困难的。因此，上述方法通常需要对该随温度而变的控制电压进行有效的滤波，以使相位噪声降低在一可接受的级别之内。
因此，亟需一种改进的装置以及方法能够对可控振荡器的频率漂移进行补偿。
发明内容
为了减缓或消除上述提及的一个或多个缺陷中的单独一个或者缺陷组合，本发明提供一种可控振荡器的频率漂移补偿方法，一集成电路装置以及一电子装置，以对可控振荡器的频率漂移进行补偿。
依据本发明的第一层面，其揭示了一种集成电路装置，用以补偿一可控振荡器之频率漂移，该集成电路装置包括：至少一个补偿模块，该补偿模块包括一输入端，用以从至少一个频率控制模块接收频率控制信号的至少一个指示信号；以及一输出端，用以提供至少一个补偿信号给该可控振荡器；其中，该补偿模块用以：将该频率控制信号的指示信号与一参考电压信号进行比较；以及，至少部分基于该频率控制信号的指示信号与该参考电压信号的比较结果产生该补偿信号。
依据本发明的第二层面，其揭示了一种电子装置，包括：至少一个可控振荡器，该可控振荡器包括一主控制端口和至少一个辅助控制端口；至少一个频率控制模块，每个该频率控制模块包括一耦接至该可控振荡器的该主控制端口的输出端，该输出端用以提供一频率控制信号；以及至少一个补偿模块，每个该补偿模块包括一耦接至该至少一个可控振荡器的至辅助控制端口的输出端，该输出端用以提供至少一个补偿信号。其中，该补偿模块用于：通过该频率控制模块，在其一输入端接收该频率控制信号的指示信号；将该频率控制信号的指示信号与一参考电压信号进行对比；以及至少部分地基于该频率控制信号指示信号与该参考电压信号的比较结果而产生该至少一个补偿信号。
依据本发明的第三层面，其揭示了一种用以补偿可控振荡器的频率漂移的方法，包括：接收该可控振荡器的一主控制端口提供的一频率控制信号；将该频率控制信号与一参考电压信号进行比较；至少部分地基于该频率控制信号与该电压参考信号的比较结果而至少一个补偿信号；将该至少一个补偿信号提供给该可控振荡器的至少一个辅助控制端口。
上述用以补偿可控振荡器的频率漂移的集成电路装置，电子装置以及方法，对可控振荡器的频率漂移进行了补偿。
以下为根据多个附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，本领域技术人员阅读后应可明确了解本发明的目的。
附图说明
图1为本发明的电子设备的一实施例的部分简化结构示意图；
图2为本发明VCO电路的一实施例的简化结构示意图；
图3为本发明的频率信号产生电路的一实施例的结构示意图；
图4为本发明的补偿模块的另一实施例的结构示意图；
图5为本发明的的补偿模块的再一实施例的结构示意图；
图6为本发明的用以补偿VCO的频率漂移的方法的一实施例的简化流程示意图；
图7为本发明的用以补偿VCO的频率漂移的方法的另一实施例的简化流程示意图。
具体实施方式
下面本发明将描述如何对一可控振荡器进行补偿，该可控振荡器例如可以为一使用于无线通讯单元的接收器中的电压控制振荡器(VCO)，而本发明例如可以用于支持一建立于一通用移动通讯系统网络(UMTSTM)中的WCDMA空中接口规范。但是需要说明的是，这里仅是对本发明的概念描述，而并非限制本发明。例如本发明并不限制用于VCO中，其同样适用于其他的可控振荡器或者包含可控振荡器的设备或应用中，其中该可控振荡器的频率漂移需要得到补偿，例如一电流控制振荡器，一数字控制振荡器或者任何其他的组合形式。
首先请参见图1，图1为本发明的电子设备的一实施例的部分简化结构示意图，该电子设备100支持本发明的发明概念。在上下文所描述的本发明实施例中，该电子设备100可以是一无线电信手机。该电子设备100包括一天线102以及各种知名的无线电频率收发器元件或电路，该元件或电路耦接于该天线102。在较佳实施例中，该天线102可耦接于一双重滤波器/天线开关104，该双重滤波器/天线开关104用于隔离一接收链106与一传送链107。众所周知的是，该接收链106通常包括无线电频率接收器电路，用于提供接收、过滤以及调解或转换基带频率的功能。相反地，该传送链107则通常包括无线电频率发送器电路，用于提供调制以及功率放大的功能。
进一步地，该电子设备100另包括一信号处理逻辑模块108。该信号处理逻辑模块108的一输出端可以提供给一合适的使用者接口(UI)110，例如，一显示器、一数字键盘、一传声器或者一扩音器等等。该电子设备100耦接于一存储器元件116，该存储器元件116用于储存各种操作规则(例如编码/译码功能)，以及可以通过各种技术实现，例如该存储器元件116可以为随机存取存储器(RAM)、可改写只读存储器(ROM)、快闪存储器或者上述任何存储器与其他存储器技术的组合。一计时器118耦接于该信号处理逻辑模块108，用以控制电子设备100的各个操作的运作时间。
众所周知，上述无线电信手机的该传送链与接收链需要精准的频率信号以准确无误的实现其所需的功能。通常地，这样的频率信号通过一个或更多的VCO提供，例如图示的130。该VCO 130用于输入一确定的频率信号，该频率信号随后可以通过各自的接收链107或传送链106被修改成使用所需(例如相位被漂移和/或频率得到相乘或相除)。如同之前所提及的，无线电信手机的该需求规范意味着该无线手机的接收器中的VCO必须具备优异的相位噪声性能，以及能够支撑一无定限的呼叫(a call indefinitely)。因此，该手机的接收器合成器也必须具备在各种环境下支撑一锁定频率的能力，其中包括在一温度变化范围较大的环境下。
因此，如图1所示的该电子设备100(例如，该无线电信手机)包括至少一个频率控制模块，例如图示的132，该频率控制模块用于向VCO 130一第一控制端口130(亦即主控制端口)提供一频率控制信号，以确保VCO 130的输出信号的一所需锁定频率。如图1所示的该电子设备100还包括至少一个补偿模块，例如图示的134，该补偿模块用于向VCO 130的至少一个第二控制端口(亦即辅助控制端口)提供至少一个补偿信号。
图2为本发明VCO电路的一实施例的简化结构示意图。该VCO电路例如可以运作于如图1所示的电子设备100(例如该无线电信手机)的VCO 130中。该VCO 130包括一电感/电容(LC)振荡电路，该振荡电路例如可以包括一电容器组，例如图示的210，以及一电感电路，例如图示的220。该LC振荡电路相当于一共振电路，能够产生一具有共振电路的共振频率的振荡信号。众所周知，通过为VCO 130的共振电路提供一个或更多的变容二极管，共振电路的共振频率可以得到改变，因此上述产生的共振信号的频率也可以因此被改变。
相应地在示范例中，一第一变容二极管230，包括一电压控制电容，该第一变容二极管230例如与电容器组210并连，用于可控地改变LC振荡电路的电容值。该第一变容二极管230的一控制端用于为VCO 130提供一第一、‘主’控制端口240，该主控制端口240例如可耦接至图1所示的频率控制模块132。在此方式下，VCO 130的该主控制端口240将接收到一控制信号，该控制信号用于至少部分控制VCO 130的该共振电路的一共振频率，例如用于透过一锁相环(phase locked loop，PLL)，以确保VCO 130的所需输出频率。
需要补充的是，VCO 130的共振电路中还可以提供变容二极管，该变容二极管用于致能(enable)VCO 130的共振电路的该共振频率的更多操作，例如致能补偿因温度的变化引起的共振电路的频率漂移的操作。相应地，如图2所示的VCO 130还包括一第二变容二极管250。在本实施例中，该第二变容二极管250同样包括一电压可控电容，该第二变容二极管250同样可与电容器组210并连，并用于可控地改变LC振荡电路的电容值。该第二变容二极管250的一控制端用于为VCO 130提供一辅助控制端口(第二控制端口)260，例如为如图1所示的补偿模块134提供一辅助控制端口。在这种方式下，VCO 130的该辅助控制端口260将接收到一控制信号，该控制信号用于控制VCO 130的共振电路的共振频率，例如用于对于因温度变化或类似现象引起的频率漂移进行补偿。
在一实施例中，当不使用主频率控制回路的方式对频率漂移进行补偿时，例如通过将一PLL耦接至VCO 130的该主控制端口240以补偿频率漂移时，主控制端口240所需的控制增益并不需要足够大到以能够补偿上述的频率漂移，因此通过主控制端口240使得低VCO相位噪声能被实现。
在一完整的实施例中，VCO 130还包括一放大级，例如图示270，用于为VCO 130的共振电路产生的振荡信号提供一适当的增益，以及提供一电流槽280。
在具体实施例中，主控制端口240可以为一模拟输入端或者一数字输入端，这取决于可控振荡器是一电流控制振荡器、一数字控制振荡器还是其他的混合组态。与之类似的，在具体实施例中，该辅助控制端口260同样可以为一模拟输入端或者一数字输入端，这取决于可控振荡器是一电流控制振荡器、一数字控制振荡器还是其他的混合组态。因此，在本实施例中，可能存在四种组合：主控制端口240可能是一模拟输入端或者一数字输入端，以及辅助控制端口260可能是一模拟输入端或者一数字输入端。
请参照图3，图3为本发明的频率信号产生电路的一实施例的结构示意图，该频率信号产生电路300用于产生一频率信号(fo)310，该频率信号可被提供给图1所示的电子设备100(例如无线电信手机)的传送链107和/或接收链106。在一示范实施例中，该频率信号产生电路300可通过一集成电路装置305加以实现。需注意的是，该集成电路装置305还可以包括电子设备100的传送链107和/或接收链106中的部分或全部的元件。
在本实施例中，该频率信号产生电路300包括至少一电压控制振荡器元件，例如图1所示的VCO 130。该VCO 130包括一第一控制端口(例如图2所示的主控制端口240)以及至少一个第二控制端口(例如图2所示的辅助控制端口260)。该频率信号产生电路300还包括至少一个频率控制模块，例如图1所示的频率控制模块132。该频率控制模块132包括一可耦接至VCO 130的该主控制端口240的输出端320，该输出端320用于提供一频率控制信号(vci)325。例如图3所示，该频率控制模块132包括一锁相环(PLL)，例如图中的330，该PLL用于在VCO 130的频率信号(fo)310以及主控制端口240之间提供一反馈回路。由于PLL为业界所周知的技术，而且图3已经示例了PLL的一种实现方式，故在此不再赘述。
在本实施例中，该频率信号产生电路300还包括至少一个补偿模块，例如图1所示的补偿模块134。该补偿模块134包括一可耦接至VCO 130的该至少一辅助控制端口260的输出端340，且该输出端340用于提供至少一补偿信号(vct)345。该补偿模块134用于在一输入端342接收该频率控制模块132输出的频率控制信号(vci)325的一指示信号，以将该频率控制信号(vci)325的指示信号与一参考电压信号(wref)350进行比较，以及至少部分基于该比较结果产生该补偿信号(vct)345。
通过将VCO 130的该主控制端口240提供的频率控制信号(vci)325的指示信号与一参考电压信号(vref)350进行比较，频率控制信号(vci)325与该参考电压信号(vref)350之间的任何变化均可已被侦测，据此可以对该补偿信号(vct)345进行设置或者修改。例如，该补偿信号(vct)345可以在侦测到频率控制信号(vci)325与该参考电压信号(vref)350不同时被置1。在这种方式下，该补偿模块134(以及VCO 130的辅助变容二极管250)可以被配置以控制VCO 130的该共振电路的该共振频率，以使该频率控制模块132输出的该频率控制信号(vci)325能够维持在一大致固定的电压电平上(该电压电平与该参考电压信号(vref)350相关)，例如使该频率控制信号(vci)325与该参考电压信号(vref)350相等。在此方式下，通过维持该频率控制信号(vci)325在一大致固定的电压电平，例如将其维持在一电压电平位于VCO 130的主控制端端口240的调谐曲线中心，该补偿信号(vct)345能够有效地对VCO 130中产生的任何频率漂移进行补偿。
在此方式下，不再需要频率控制信号(vci)325以对VCO 130的频率漂移进行补偿，因此，也不再需要该主控制端口240以及第一变容二极管230以用于提供一大的控制增益(ki)，从而，包含频率控制模块132的主控制回路的低相位噪声能够得以实现。该参考电压信号(vref)350可以被设置为任一合适的数值，该数值有效地决定了该频率控制信号(vci)325被维持的电压电平。举例来说，该参考电压信号(vref)350可以被设置为以使该频率控制信号(vci)325被维持在一校正电压附近(通常在VCO 130的控制增益(kvco)曲线的峰值或峰值附近)，该校正电压用于VCO的次频带(sub-band)选择中。
在图3所示的示范例中，该补偿信号(vct)345基于提供给VCO 130的主控制端口240的频率控制信号(vci)325与该参考电压信号(vref)350的比较结果而产生。但是，在本发明的其他实施例中，该补偿信号(vct)345还可以基于该频率控制信号(vci)325的一指示信号与该参考电压信号(vref)350的比较结果而产生。例如，该该补偿信号(vct)345可以基于该频率控制信号(vci)325的一分数部分(1/n)与该参考电压信号(vref)350的比较结果而产生，而该分数部分例如可以由电压分频电路或者类似的电路提供。在此方式中，该频率控制信号(vci)325通常可以被维持在一固定的电压n*vref。
如图3所示，该频率控制模块132包括一设置在VCO 130的输出310与该主控制端口240之间的第一反馈回路360(在示范例中为一PLL的形式)。此外，如图所示，该补偿模块134包括一设置在VCO 130的该主控制端口240与辅助控制端口260之间的第二反馈回路365。该补偿模块134的该第二反馈回路365提供一延期(extension)至该频率控制模块132的该第一反馈回路360。在一些实施例中，该补偿模块134可以设置为该第二反馈回路365的频宽低于第一反馈回路360的频宽。在此方式下，为了使该频率控制信号(vci)325维持在一大致固定的电压电平下、而通过补偿模块134引起的、VCO 130的辅助控制端口260的控制信号的任何变化的速率，均将低于通过频率控制模块132而引起的该频率控制信号(vci)325的变化速率。相应地，频率控制模块132用于控制VCO 130输出的频率信号(fo)310的频率的能力也不会得到损耗。
举例来说，一温度变化+dT可能会引起VCO 130的一频率漂移-a.dT，从而导致VCO 130输出的频率信号(fo)310的频率的相应变化。作为对该频率信号(fo)310的频率变化的响应，该频率控制模块132将该频率控制信号(vci)325的电压增加+dF/Ki，以对频率信号(fo)310的频率进行校正。而作为对该频率控制信号(vci)325的频率变化的响应，该补偿模块134将补偿信号(vct)345的电压增加+dF/Kt(以一较慢速率)，因此导致频率控制信号(vci)325的电压返回至其原始水准(例如，与该参考电压信号(vref)350相等)。由于该第二反馈回路365的频宽低于第一反馈回路360，该频率控制模块132能够将频率信号(fo)310的频率维持在所需频率，同时该补偿模块134能使得频率控制信号(vci)325的电压返回其原始水准。
特别地，在一些实施例中，该补偿模块134可以被配置为第二反馈回路365的频宽远低于第一反馈回路360(例如，该第二反馈回路365的频宽小于1kHz，而第一反馈回路360的频宽为100kHz)。在这种方式下，该频率控制模块312的回路动力(loop dynamics)将不会受到实质影响，因此使得VCO 130的输出的频率信号(fo)310被视为低相位噪声水准以及快锁定时间。
在本发明的一些实施例中，该补偿模块134会被设计为用于补偿VCO 130的温度感应变化。相应的，对于追踪这些变化来说，一近似1ms(毫秒)或更大的时间常数将已足够。虽然由于例如芯片上的功率消耗而引起的局部加热可能会导致更快的变化，但是该频率控制模块132能够在短时间内校正这些变化，同时补偿模块132在随后也会最终提供必要的补偿。
如第3图所示，该补偿模块134包括一比较组件/逻辑/模块，例如在图中该比较组件/逻辑/模块为一误差跨导放大器370的形式，用以在一第一输入端372接收该频率控制信号(vci)325以及在一第二输入端374接收该参考电压信号(vref)350。该误差跨导放大器370至少部分地基于该频率控制信号(vci)325与该参考电压信号(vref)350的比较结果，在一输出376产生该补偿信号(vct)345。该补偿模块134还包括一耦接在该误差跨导放大器370(例如该比较组件)的输出376与一电源电压385之间的整合电容器380，该电源电压385例如可以籍由集成电路装置305的一正极电压电源轨道或一负极电压电源轨道或一地电压电源轨道加以提供。在此方式下，比较模块134的频带可以被定义为gm/(2πC1)，其中C1代表该整合电容器380的电容，以及gm代表该误差跨导放大器370的跨导值。
本实施例中的该补偿信号(vct)345并不是随温度而变化的，以及上述补偿模块134能够对VCO 130的任何中时期/长时期的频率变化进行补偿，而不仅是对因温度变化而导致的频率漂移进行补偿。有利地，本发明的实施例通过在VCO130的相位噪声性能上施加微小的作用力，便使得一更宽的补偿范围能够得以实现。此外，由于本实施例中的该补偿模块124相对容易实施，因此无需对VCO的随温度而变化的性能进行模型化，该补偿模块能够与频率控制模块132建立简单而又非常明确的互动关系。
在VCO 130的校正期间，例如在VCO 130的次频带选择期间，该补偿信号(vct)345可以被设置为一已知的校正值(vctcal)。举例来说，该补偿信号(vct)345可以被设置为一位于辅助控制端口260提供的转换曲线(kt)中心的校正值。在此方式下，在校正过后，透过反馈回路360，365的有效调节，该补偿信号信号(vct)345与vctcal相等，同时该频控制信号(vci)325接近等于vcical，其中该vcical为VCO 130被校正得到的频率控制信号(vci)325的值。校正过后，在PLL的锁环期间，vci将与vcical有一个较小的偏离，这是由于VCO频率频带的有限尺寸而导致的。本实施例中的该补偿模块134可以通过补偿模块134对VCO频带的调整范围，提供能够保持频率控制信号(vci)325在vcical附近的附加的有益功能。在此方式下，该补偿模块134可以降低VCO 130的主控制端口240上的控制增益(ki)的变化，以及降低频率控制模块132的总回路增益。若VCO 130的辅助控制端口260的总调整范围为frange，通过将补偿信号(vct)345设置为一位于辅助控制端口260提供的转换曲线(kt)中心的校正值，将会使补偿模块134得到接近+/-frange/2的对称调整。
但是，若该校正实作在一极限温度下，由于该极限温度，该校正将导致该VCO 130通过位于辅助控制端口260的转换曲线(kt)中心的补偿信号(vct)345予以校正。相应地，此时只有近似一般的调整范围是可用的，剩余的调整发范围将超出该极限温度。但是，在本发明的一些实施例中，补偿信号(vct)345在VCO130的校正期间被设置的值被选择/设定作为一项温度功能。
图4为本发明的补偿模块的另一实施例的结构示意图。其中，该补偿模块134包括校正电路410，用以产生一随温度而变化的校正信号(vctcal)415。相应地，图4所示的补偿模块134可以选择实作在一第一(补偿)配置下，在该第一(补偿)配置中，补偿模块134用以主要基于该频率控制信号(vci)的指示信号与该参考电压信号(vref)350的比较结果，输出一补偿信号(vct)345。该补偿模块134还可以选择实作在一第二(校正)配置下，在该第二(校正)配置中，该补偿模块134用以至少部分地基于该随温度而变化的校正信号(vctcal)415，输出一补偿信号(vct)345。
举例来说，该校正电路410可以包括一致能组件，本实施例中，该致能组件包括一误差跨导放大器430，用以在其第一(正相)输入端接收一随温度而变化的感测信号Vtsens 445，本实施例中，该感测信号Vtsens 445由一温度感测器440提供。该误差跨导放大器430的一输出端436反馈至该误差跨导放大器430的反相输入端。同时，校正电路410的该误差跨导放大器430的该输出端436还可以耦接至误差跨导放大器370的输出端376。校正电路410的该误差跨导放大器430还用于接收一致能信号(cal_en)435。在此方式下，校正电路410的该误差跨导放大器430可以基于该随温度而变化的感测信号Vtsens 445，选择性的(亦即在致能信号(cal_en)435的致能作用下)改写误差跨导放大器370的该输出信号，以产生该随温度而变化的校正信号(vctcal)415。
但是，在本实施例中，当通过将该致能信号(cal_en)435设置为‘禁止’校正电路410的该误差跨导放大器430，以选择将该补偿模块134配置为实作在该第一(补偿)配置下时，该补偿信号(vct)345将基于误差跨导放大器370对该频率控制信号(vci)的指示信号与该参考电压信号(vref)350的比较结果而产生。相反地，当通过将该致能信号(cal_en)435设置为‘致能’校正电路410的该误差跨导放大器430，以选择将该补偿信号134配置为实作在该第二(校正)配置下时，该补偿信号(vct)345基于校正电路410提供的一随温度而变化的电压(vctcal)415而产生。在这种方式下，通过致能该校正电路410，该补偿信号(vct)345会包括该随温度而变化的校正信号(vctcal)415。因此，在VCO 130的校正期间，该补偿模块134可以选择性地被配置为：至少部分基于输入至VCO的至少另一控制端口的一随温度而变化的感测信号，而施加一校正信号(vctcal)。在此方式下，若该校正实作在一极限温度下，在VCO 130的校正期间该极限温度会对该校正信号(vctcal)产生影响。因此，上述由于该极限温度而引起的、经由位于辅助控制端口260的转换曲线(kt)中心的补偿信号(vct)345而对VCO 130进行的校正的问题会得到缓和。
在本实施例中，补偿模块134的误差跨导放大器370还用于接收一致能信号(gm_en)420。在此方式下，基于该致能信号(gm_en)420，该误差跨导放大器370可以选择性地将频率控制信号(vci)325的指示信号与参考电压信号(vref)的比较结果作为该补偿信号(vct)345以输出。但是，此时该补偿模块134可能会被禁能。
如图3和图4所示，该补偿模块134包括一低跨导级，该低跨导级包括该误差跨导放大器370以及整合电容器380，以实现第二反馈回路365所需的低频带以及低噪声。图5为本发明的的补偿模块的再一实施例的结构示意图，其中该第二反馈回路365所需的低频带以及低噪声能够透过另一种方式予以实现。如图5所示，该补偿模块534包括一比较组件，该比较组件通过一运算放大器570的形式实现，用于在其一反相输入端572接收该频率控制信号(vci)325的指示信号，以及在其一正相输入端574接收该参考电压信号(vref)350，并在其一输出端576产生该补偿信号(vct)345。该补偿模块534还包括一有源电阻-电容(RC)滤波器，如图所示，该有源RC滤波器包括电容580和电阻585，用以将该运算放大器570的输出端576耦接至其反相输入端572。本领域技术人员可以得知，此时如图3和图4所示的VCO 130的主控制端口240及辅助控制端口260将呈现出一正增益(Kvco)。而如图5所示的该辅助控制端口则需要一负增益。虽然在图中未示出，与图4所示的实施例相同，图5中的该补偿模块534同样包括校正电路。
请参照图6和图7，图6和图7分别为依据本发明实施例的用以补偿VCO的频率漂移(例如由温度变化而引起的频率漂移)的方法的简化流程图600、700。首先参考图6，图6为该方法的第一(补偿)部分的流程图600，该流程可以藉由图3至图5所示的频率信号产生电路300加以实现。该方法的第一部分由步骤610开始，然后在步骤620中VCO的一主控制端口接收到提供给其的一频率控制信号(例如图3至图5所示的vci 325)。接下来，在步骤630中，该接收到的频率控制信号(vci)与一参考电压信号(例如图3至图5所示的vref 350)进行比较。然后在步骤640中，一补偿信号(例如图3至图5所示的vct 345)至少部分基于该频率控制信号(vci)与参考电压信号(vref)的比较结果而予以产生。接下来在步骤650中，该补偿信号(vct)被提供至VCO的一辅助控制端口，直至步骤660该方法的第一部份结束。
现在请参见图7，图7为该方法的第二(校正)部分的流程图700，该流程同样可以藉由图3至图5所示的频率信号产生电路300加以实现。例如，上述频率信号产生电路300的一补偿模块134，534包括校正电路(如图4中所示的校正电路410)。该方法的第二部分由步骤710开始，该步骤710例如可以为一VCO校正(次能带选择)程序的初使化过程，然后在步骤720中，一即将被合成的新频率的一个或更多个参数被载入至例如一小数分频器及第3图所示的PLL 300的参考频率源中。接下来，在步骤730中，包含一随温度而变化的感测信号的温度感测器输出被锁存，以及至少部分基于该随温度而变化的感测信号(例如上文所述的图4所示的信号)，一校正信号(vctcal)得以产生。然后在步骤740中，该产生的校正信号被施加至VCO的辅助控制端口中。在步骤750中，一校正电压被施加至VCO的主控制端口中，以及在步骤760中，频带选择校正程序予以执行。由于VCOs的该频带选择校正为此领域技术人员所周知的技术，因此在此不作详细的描述。但是，作为参考，该频带选择校正的一示范例可以参见“具有调谐开关的RF CMOS振荡器″(A Kral，F Behbahanin and A A Abidi，“RFCMOS Oscillators with switched tuning”.Proc.IEEE Custom Integrated CircuitsConf.Santa Clara，CA，1998.pp555-558)以及“具有改进相位噪声的电压控制振荡器″(S Brett，J Strange，P Fowers，C Jones“Voltage Controlled Oscillator havingimproved phase noise”United States Patent No.7038552)中的相关描述。
透过VCO的该频率选择校正程序，一补偿控制信号(vct)将在步骤770中代替该校正信号(vctcal)被施加至VCO的主控制端口中，该补偿控制信号(vct)至少部分基于施加于VCO的主控制端口的一控制信号与一频率控制信号(vref)(例如在图6的步骤中产生的)的比较而产生。接着在步骤780中，该被施加于VCO的主控制端口的校正电压将被断开，以及被例如图中所示的PLL提供的一频率控制信号(vci)所代替。该PLL在该方法结束于步骤795之前，将在步骤790被允许锁存。本领域技术人员应该了解，图7中描述的各种方法步骤以及步骤顺序并非对本发明的限制，倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定照图7所示的流程中的步骤顺序来进行，且图7所示的步骤不一定要连续进行，亦即其他步骤亦可插入其中。例如，步骤740与步骤750的顺序就可以互换，同样地，步骤770与步骤780的顺序也可以互换。
本发明的实施例大部分可以使用本领域技术人员所周知的电子元件以及电路加以实现。相应地，为了更好的理解本发明的基础概念以及为了不对本发明进行模糊或误导的教示，在此不再对本发明做非必要的更详细的描述。
耦接一词在此包含节点、单元或设备之间的任何电气连接手段。相应地，除非在别处进行了说明，本文中的耦接包括任何直接及间接的连接。且在本发明中，耦接包含一单独的连接、多个连接、单向的连接以及双向的连接，只是在不同的实施例中，耦接的实施方式可能得到改变。举例来说，不同的单向连接可以代替实现双向连接，反之亦然。同时，一复数连接也可以用一能够在同一时间连续地传送多个信号的单独的连接的方式与以实现。同样地，承载多个信号的单独连接方式也可以被分离为多个不同的连接，其中每个连接承载上述多个信号的一个子集。
本说明书中所描述的每个信号均应被设计为正逻辑或者负逻辑。若是一负逻辑信号，该信号为相对于逻辑零电平为真状态的低电平。若是一正逻辑信号，该信号则为相对于逻辑零电平为真状态的高电平。需要注意的是，本说明书中所描述的任何信号均被设计为不是负逻辑信号便为正逻辑信号。因此，在一实施例中被描述为正逻辑的信号可能在另一实施例中为负逻辑信号，反之亦然。
此外，在本说明书中所用的“生效”、“设置”以及“无效”词语实质上系指代一信号或者状态位的逻辑真状态或逻辑假状态。若该逻辑真状态代表逻辑电平1，则逻辑假状态代表逻辑电平0。以及若逻辑真状态代表逻辑电平0，则逻辑假状态代表逻辑电平1。
在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域中技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。
此外，本领域技术人员应该了解，上述所描述的操作仅为示例性的说明。在发明中多个操作可以被合并为一个单独的操作，同时一个单独的操作也可以被分解为多个操作。本发明的一些实施例中可能通过多个实施例对一些特定操作进行了描述，但是各个操作之间的顺序在本发明的其他实施例中可以被改变。
此外，在本发明中，其他的修订、改变以及替换也是可以被允许的。本说明书所举的所有实施例以及附图均可以看作是对本发明的示例性的说明而并非是对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依据本发明揭示的内容所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种集成电路装置，用以补偿一可控振荡器的频率漂移，该集成电路装置包括至少一个补偿模块，其中，该补偿模块包括：
一输入端，用以从至少一个频率控制模块接收频率控制信号的至少一个指示信号；以及
一输出端，用以提供至少一个补偿信号给该可控振荡器；
其中，该补偿模块用以：
将该频率控制信号的指示信号与一参考电压信号进行比较；以及
至少部分基于该频率控制信号的指示信号与该参考电压信号的比较结果而产生该补偿信号。
2.如权利要求1所述的集成电路装置，其中该集成电路装置包括或耦接于该可控振荡器，其中该可控振荡器包括一主控制端口以及至少一个辅助控制端口。
3.如权利要求2所述的集成电路装置，其中该集成电路装置包括或耦接于该频率控制模块，该频率控制模块包括一第一反馈回路，该第一反馈回路耦接于该可控振荡器的一输出端与该主控制端口之间。
4.如权利要求3所述的集成电路装置，其中，
该补偿模块包括一第二反馈回路，该第二反馈回路耦接于该可控振荡器的该主控制端口与该至少一个辅助控制端口之间；
该补偿模块被配置为该第二反馈回路的频宽低于该第一反馈回路的频宽。
5.如权利要求1所述的集成电路装置，其中该补偿模块包括：
一比较组件，用以在其一第一输入端接收该频率控制信号的指示信号以及在其一第二输入端接收该参考电压信号，以及将该频率控制信号的指示信号与该参考电压信号的比较结果作为该补偿信号输出。
6.如权利要求5所述的集成电路装置，其中该参考电压信号在该比较组件的该第二输入端接收。
7.如权利要求5所述的集成电路装置，其中该比较组件还包括一误差跨导放大器，以及该补偿模块还包括一整合电容，该整合电容耦接于该比较组件的一输出端与该可控振荡器的一电源电压之间。
8.如权利要求5所述的集成电路装置，其中该比较组件还包括一运算放大器，用以在其一反相输入端接收该频率控制信号的指示信号以及在其一正相输入端接收该参考电压信号。
9.如权利要求8所述的集成电路装置，其中该补偿模块还包括一有源RC滤波器，该有源RC滤波器用以将该运算放大器的一输出端耦接至该反相输入端。
10.如权利要求1所述的集成电路装置，其中该补偿模块还包括一校正电路，用以产生一随温度而变化的校正信号。
11.如权利要求10所述的集成电路装置，其中该补偿模块还用以：
选择执行一第一配置，在该第一配置中，该补偿模块用以主要基于该频率控制信号的指示信号与参考电压信号的比较结果，输出该补偿信号；或者
选择执行一第二配置，在该第二配置中，该补偿模块用以至少部分地基于该校正信号输出该补偿信号。
12.如权利要求10所述的集成电路装置，其中该校正电路还包括：
一温度感测器组件，用以产生一随温度而变化的感测信号；以及
一致能组件，用以在其一输入端接收该温度感测器组件产生的该感测信号。
13.如权利要求12所述的集成电路装置，其中该校正电路还用以改写该补偿信号，以至少部分地基于该温度感测器组件产生的该感测信号来产生该校正信号。
14.如权利要求1所述的集成电路装置，其中该可控振荡器包括下述振荡器中的至少一个：一电压控制振荡器、一电流控制振荡器以及一数字控制振荡器。
15.一种电子装置，包括：
至少一个可控振荡器，该可控振荡器包括一主控制端口和至少一个辅助控制端口；
至少一个频率控制模块，该频率控制模块包括一耦接至该可控振荡器的该主控制端口的输出端，该输出端用以提供一频率控制信号；以及
至少一个补偿模块，该补偿模块包括一耦接至该可控振荡器的辅助控制端口的输出端，该输出端用以提供至少一个补偿信号；
其中，该补偿模块用于：
通过该频率控制模块，在其一输入端接收该频率控制信号的指示信号；
将该频率控制信号的指示信号与一参考电压信号进行对比；以及
至少部分地基于该频率控制信号的指示信号与该参考电压信号的比较结果而产生该至少一个补偿信号。
16.一种用以补偿可控振荡器的频率漂移的方法，包括：
接收该可控振荡器的一主控制端口提供的一频率控制信号；
将该频率控制信号与一参考电压信号进行比较；
至少部分地基于该频率控制信号与该电压参考信号的比较结果而产生至少一个补偿信号；
将该至少一个补偿信号提供给该可控振荡器的至少一个辅助控制端口。
17.如权利要求16所述的用以补偿可控振荡器的频率漂移的方法，还包括：
在该可控振荡器的校正期间，将至少部分地基于一随温度而变化的感测信号而产生的一校正信号施加至该可控振荡器的辅助控制端口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120418 |