CN111181489B - 一种压控振荡器及温漂补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种压控振荡器和温漂补偿方法，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，补偿温度对输出频率的影响；电感线圈的偏压节点在电感线圈之间的公共端；开关电容阵列的偏压节点在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，可变电容阵列的偏压节点在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子应用领域中的谐振电路技术领域，尤其涉及一种压控振荡器及温漂补偿方法。
背景技术
压控振荡器是指输出信号的频率和幅度与输入信号的电压有对应关系的振荡器，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入电压的控制就可以构成一个压控振荡器。由于压控振荡器输出信号的频率和幅度会随着温度的变化而变化，这严重损害了系统的性能，采用温度补偿方法可以对压控振荡器输出信号的频率和幅度进行补偿。
但是传统的温度补偿方案通常采用模拟闭环的方式，由于闭环稳定性不好控制，这会极大的降低整个电路的可靠性，而且闭环电路的结构设计相对杂度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种压控振荡器及温漂补偿方法，能够在保证温度补偿的功能下，简化压控振荡器的电路结构，提高温漂校准的精度。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种压控振荡器，
温漂偏压产生电路、电感线圈、电容阵列和负阻管；所述电容阵列包括：并联的开关电容阵列和可变电容阵列；
所述电感线圈分别连接所述负阻管和所述电容阵列；
所述温漂偏压产生电路分别与所述电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个连接；
所述温漂偏压产生电路用于为所述负阻管、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个的偏压节点提供偏置电压，通过所述偏置电压调节电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；所述开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，所述可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。
在上述方案中，所述电感线圈包括：初级电感线圈和次级电感线圈；
所述初级电感线圈连接并联的所述开关电容阵列和所述可变电容阵列，形成第一回路和第二回路；
所述初级电感线圈、所述次级电感线圈连接所述负阻管，形成第三回路。
在上述方案中，所述初级电感线圈包括：第一电感线圈和第二电感线圈；所述第一电感线圈、所述第二电感线圈与所述开关电容阵列串联，所述第一电感线圈、所述第二电感线圈与所述可变电容阵列串联；
所述负阻管包括：第一负阻管和第二负阻管；
所述次级电感线圈包括：第三电感线圈和第四电感线圈；所述第三电感线圈的第一端连接所述第一负阻管的栅极，所述第四电感线圈连接所述第二负阻管的栅极，所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端串联；所述第一电感线圈的第一端与所述第一负阻管的漏极连接，所述第二电感线圈的第一端与所述第二负阻管的漏极连接；所述第一电感线圈的第二端与所述第二电感线圈的第二端连接；所述第一负阻管的源极和所述第二负阻管的源极接地；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端之间。
在上述方案中，所述温漂偏压产生电路包括至少两个温漂偏压产生器和第一控制逻辑器，所述至少两个温漂偏压产生器与所述电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个中的至少两个一一对应；
所述至少两个温漂偏压产生器中的每个温漂偏压产生器包括：至少一个电源，与所述至少一个电源一一对应连接的至少一个开关，以及与所述至少一个开关均连接的输出支路和接地支路，所述输出支路输出偏置电压；所述至少一个开关与所述第一控制逻辑器连接，通过所述第一控制逻辑器控制所述至少一个开关的开合；
其中，所述电源为具有温度系数的电源。
在上述方案中，所述开关电容阵列包括多级开关电容单元；
所述多级开关电容单元中的每级开关电容单元包括：第二控制逻辑器、第一NMOS管、第二NMOS管、NMOS开关管、第一金属电容和第二金属电容；
所述第一NMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的漏极连接形成公共端；
所述第一金属电容、所述第二金属电容分别与所述NMOS开关管的漏极和源极一一对应连接；所述第一NMOS管的源极连接在第一金属电容和所述NMOS开关管之间，所述第二NMOS管的源极连接在第二金属电容和所述NMOS开关管之间；所述第二NMOS管的栅极通过开关与所述第二控制逻辑器连接；
其中，所述开关电容阵列的偏置节点设置在每级开关电容单元所述第一NMOS管与所述第二NMOS管之间。
在上述方案中，所述可变电容阵列包括：第一隔离电阻、第二隔离电阻、多级可变电容单元和第三控制逻辑器；
所述第一隔离电阻的第一端与所述第二隔离电阻的第一端连接；
所述多级可变电容单元中的每级可变电容单元包括：隔直电容和变容管；所述变容管为随温度升高而变大的电容管；
所述隔直电容包括：第一隔直电容和第二隔直电容；所述变容管包括：第一变容管和第二变容管；
所述第一隔直电容、所述第一变容管、所述第二变容管和所述第二隔直电容串联，且所述第一变容管与所述第二变容管反向连接；
所述第一变容管和所述第二变容管之间设置有与第三控制逻辑器控制的开关；
所述第一隔离电阻的第二端连接所述第一隔直电容和所述第一变容管的公共端，所述第二隔离电阻的第二端连接所述第二隔直电容和所述第二变容管的公共端；
其中，所述可变电容阵列的偏置节点设置在所述第一隔离电阻与所述第二隔离电阻之间。
在上述方案中，所述压控振荡器还包括：电源组件；
所述电源组件连接在所述第一电感线圈和所述第二电感线圈之间。
第二方面，本发明实施例提供了一种温漂补偿方法，应用于上述的压控振荡器中，包括：
通过温漂偏压产生电路提供至少两个偏置电压；
采用所述至少两个偏置电压作用电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个的偏置节点，来调整负阻管、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；所述开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，所述可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。
在上述方案中，当所述温漂偏压产生电路包括第一温漂偏压产生器、第二温漂偏压产生器和第三温漂偏压产生器时，所述第一温漂偏压产生器为所述电感线圈提供第一偏置电压，所述第二温漂偏压产生器为所述开关电容阵列提供第二偏置电压；所述第三温漂偏压产生器为所述可变电容阵列提供第三偏置电压；
其中，所述第一偏置电压和所述第三偏置电压为负温度系数的偏置电压，所述第二偏置电压为正温度系数的偏置电压。
在上述方案中，所述采用所述至少两个偏置电压作用电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个的偏置节点，来调整负阻管、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的至少两个的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，包括：
采用所述第一偏置电压，来调整负阻管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
采用所述第二偏置电压，来调整所述开关电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
采用所述第三偏置电压，来调整所述可变电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。
本发明实施例提供了一种压控振荡器和温漂补偿方法，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；电感线圈分别连接负阻管和电容阵列；温漂偏压产生电路分别与电感线圈、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，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；其中，电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。采用上述压控振荡器，由于该压控振荡器中采用至少两个偏压节点来进行温漂补偿，且该至少两个偏压节点为电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列的中的至少两个的节点，这样，就可以对压控振荡器中的至少两个电路或模块部分均进行温漂补偿，在保证温度补偿的功能下，使得温漂补偿的精度更好，此外，压控振荡器中的温漂偏压产生电路的作用只是提供偏置电压，并不需要其他辅助电路的帮助，就可以实现在偏置节点的作用，因此，简化了压控振荡器的电路结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的示例性的一种压控振荡器的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的示例性的一种压控振荡器的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的示例性的一种压控振荡器的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的示例性的一种温漂偏压产生器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的示例性的一种压控振荡器的结构示意图四；
图6为本发明实施例提供的示例性的一种开关电容阵列的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的示例性的一种可变电容阵列的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的示例性的一种压控振荡器的结构示意图五；
图9为本发明实施例提供的一种温漂补偿方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
以下结合附图更加完整地描述本公开的各个方面。然而，本发明可以许多不同的形式来实施，并且不应该构建为限于本发明中呈现的任何特定结构或功能。相反，提供这些方面以使本发明将更加完整全面，并且将完全将本发明的范围传递给本领域技术人员。基于本发明的教导，本领域技术人员应该理解，本发明的范围用于覆盖本发明的任何方面，无论是独立地实施还是与本发明的任何其他方面结合地实施。例如，可以实施一种装置，或者可以使用本发明实施例阐述的任何数量的方面来实践一种方法。此外，本发明的范围用于覆盖这些装置或方法，其使用除本发明实施例阐述的本发明各个方面之外的其他结构、功能或者结构和功能来实践。应该理解，本发明公开的任何方面可以通过权利要求的一个或多个要素来实施。
下面先对本发明实施例涉及到的一些技术名词进行解释。
VCO：压控振荡器，一种震荡信号产生电路，可以通过电压控制器震荡频率的大小。
温度漂移：压控振荡器输出频率随电路环境温度的变化而变化。
温度补偿：补偿压控振荡器由于温度变化引起的频率漂移。
Kvco(压控振荡器增益)：指压控振荡器输出频率随压控端电压变化的情况，数学上即变化曲线的斜率。
CTAT：负温度系数。
PTAT：正温度系数。
需要说明的是，本发明实施例描述的技术可结合各种无线技术来使用，无线技术诸如码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)等。多用户终端可以同时经由不同的用于CDMA的正交码通道、用于TDMA的时隙或用于OFDM的子带来发射/接收数据。CDMA系统可以实施IS-2000、IS-95、IS-856、带宽-CDMA(W-CDMA)或一些其他标准。OFDM系统可以实施电气与电子工程师协会(IEEE)802.11、IEEE 802.16、长期演进(LTE)(例如，TDD和/或FDD模式)或者一些其他标准。TDMA系统可以实施全球移动通信系统(GSM)或一些其他标准。这些各种标准在本领域是已知的。本发明实施例描述的技术还可以使用射频(RF)技术在任何各种其他适当的无线技术中实施，包括全球导航卫星系统(GNSS)、蓝牙、IEEE 802.15(无线个人局域网)(WPAN)、近场通信(NFC)、小基站、频率调制(FM)等，本发明实施例不作限制。
在本发明实施例中，温度偏移可由具有VCO的设备的环境温度的改变或者VCO附近的其他电路中的热生成而引起。例如，在WLAN应用中，功率放大电路(例如，DA 314和/或PA316)可以在数据包的传输期间在延长的周期内被接通。由于功率放大电路承载大量的电流，所以该电路可以生成热量，这会使得影响附近电路(例如，RF前端中的VCO)的环境温度增加。过量的热量(例如，环境温度增加到阈值之上)会使得VCO生成的振荡信号的频率突然偏移。如果VCO的调谐输入(Vtune)不具有充分的电压范围，则温度增加随后会使得控制VCO的PLL丢失锁定。
基于上述的各种温度而导致的振荡信号的频率突然偏移的情况，本发明实施例提供了一种压控振荡器。在本发明实施例中，涉及到压控振荡器的温度依赖性调整，诸如在压控振荡器(VCO)中发现的，以温漂偏压产生电路添加至VCO电路，以在与VCO的电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的偏置节点产生偏置电压。随着温度上升，负阻管的正向压降可以利用特定的温度系统减小，开关电容阵列中的NMOS开关管的压差变小可以利用特定的温度系统减小，以及可变电容阵列中的变容管两端的压差变大可以利用特定的温度系统减小。通过温漂偏压产生电路作用在电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的偏置节点，可以使得压控振荡器在至少两个偏置节点进行温度补偿，从而可以有效地补偿(或者至少减小)随温度的VCO的频率偏移。
示例性的，如图1所示，本发明实施例提供了一种压控振荡器，包括：
温漂偏压产生电路1、电感线圈2、电容阵列3和负阻管4；电容阵列3包括：并联的开关电容阵列31和可变电容阵列32；
电感线圈2分别连接负阻管4和电容阵列3；
温漂偏压产生电路1分别与电感线圈、开关电容阵列31和可变电容阵列32中的至少两个连接；
温漂偏压产生电路1用于为负阻管、开关电容阵列31和可变电容阵列32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，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
其中，电感线圈2的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；开关电容阵列31的偏压节点设置在开关电容阵列31的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，可变电容阵列32的偏压节点设置在可变电容阵列32的隔离电阻的公共端。
其中，压控振荡器为LC压控振荡器，LC压控振荡器中的电感线圈、电容阵列和负阻管形成振荡结构。
在本发明实施例中，增加了温漂产生电路来提供偏置电压，而偏置节点均基于原有的压控振荡器的电路结构，并无增加额外的辅助电路，这样可以大大的减少电路的复杂度。
在本发明实施例中，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，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。也就是说，温漂偏压产生电路可以作用于负阻管、开关电容阵列的偏压节点，也可以作用于负阻管和可变电容阵列的偏压节点，还可以作用于开关电容阵列和可变电容阵列的偏压节点，或者作用于负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的偏压节点，本发明实施例不作限制。
在本发明实施例中，温漂偏压产生电路可以对至少两个电路结构进行至少两种温度补偿，这样就使得整个压控振荡器的温度偏移的影响减少，从而可以提高温度补偿的精度，且没有影响整体电路的功能和性能。
需要说明的是，本发明实施例中的负阻管可以为NMOS管，即NMOS管作为负阻管的单负阻结构，本发明实施例不作限制。
在本发明的一些实施例中，示例性的，如图2所示，电感线圈2包括：初级电感线圈21和次级电感线圈22；
初级电感线圈21连接并联的开关电容阵列31和可变电容阵列32，形成第一回路和第二回路；
初级电感线圈21、次级电感线圈22连接负阻管4，形成第三回路。
在本发明实施例中，电感线圈可以由多级电感线圈组成，级数可由实际情况决定，本发明实施例不作限制。这里以电感线圈包括：初级电感线圈和次级电感线圈为例进行说明。每级电感线圈都可以由左右两部分组成。电感线圈的偏置节点就设置在次级电感线圈的左右两部分之间。
其中，初级电感线圈与开关电容阵列串联，形成第一回路；初级电感线圈与可变电容阵列串联，形成第二回路，其中开关电容阵列和可变电容阵列并联，初级电感线圈、次级电感线圈与负阻管串联，形成第三回路。
在本发明的一些实施例中，示例性的，如图3所示，温漂偏压产生电路1包括至少两个温漂偏压产生器11和第一控制逻辑器12，至少两个温漂偏压产生器11与电感线圈2、开关电容阵列31和可变电容阵列32中的至少两个中的至少两个一一对应；
示例性的，如图4所示，至少两个温漂偏压产生器11中的每个温漂偏压产生器11包括：至少一个电源111，与至少一个电源111一一对应连接的至少一个开关112，以及与至少一个开关112均连接的输出支路113和接地支路114，输出支路113输出偏置电压；至少一个开关112与第一控制逻辑器12连接，通过第一控制逻辑器12控制至少一个开关112的开合；
其中，至少一个电源111为具有温度系数的电源。
在本发明实施例中，温漂偏压产生电路中的第一控制逻辑器分别与每个温漂偏压产生器连接，第一控制逻辑器用于分别控制每个温漂偏压产生器中的开关的闭合，从而控制每个温漂偏压产生器产生的偏置电压，以及其温度系数。
需要说明的是，温漂偏压产生电路包括两个温漂偏压产生器，温漂偏压产生电路作用于负阻管的偏压节点和开关电容阵列的偏压节点时，该两个温漂偏压产生器一一对应为负阻管的偏压节点和开关电容阵列的偏压节点提供偏置电压。
温漂偏压产生电路包括两个温漂偏压产生器，温漂偏压产生电路作用于负阻管和可变电容阵列的偏压节点时，该两个温漂偏压产生器一一对应为负阻管的偏压节点和可变电容阵列的偏压节点提供偏置电压。
温漂偏压产生电路包括两个温漂偏压产生器，温漂偏压产生电路作用于开关电容阵列和可变电容阵列的偏压节点时，该两个温漂偏压产生器一一对应为可变电容阵列的偏压节点和可变电容阵列的偏压节点提供偏置电压。
温漂偏压产生电路包括三个温漂偏压产生器，温漂偏压产生电路作用于负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列的偏压节点，该三个温漂偏压产生器一一对应为负阻管的偏压节点、可变电容阵列的偏压节点和可变电容阵列的偏压节点提供偏置电压。
在本发明实施例中，每个温漂偏压产生器包括：至少一个电源，与至少一个电源一一对应连接的至少一个开关，以及与至少一个开关均连接的输出支路和接地支路，输出支路输出偏置电压。其中，至少一个电源可以均为电流源，用于为温漂偏压产生器提供电源，且该至少一个电源为带有温度系数的电源，每个电源可以带有不同的温度系数，第一控制逻辑器可以通过控制与电源一一敌营的开关的断开和导通，来实现不同的温度系数的偏置电压的产生。
需要说明的是，至少一个开关可以通过变阻器接地，且输出支路中还可以设置有处理单元，该处理单元用于对产生的初始偏置电压进行降噪等处理或过滤后，得到偏置电压。
也就是说，本发明实施例中的由温漂偏压产生器产生的偏置电压是带有温度系数的电压，例如，CTAT偏置电压或者PTAT偏置电压等。
在本发明的一些实施例中，如图5所示，初级电感线圈21包括：第一电感线圈211和第二电感线圈212；第一电感线圈211、第二电感线圈212与开关电容阵列31串联，第一电感线圈211、第二电感线圈212与可变电容阵列32串联；
负阻管4包括：第一负阻管41和第二负阻管42；
次级电感线圈22包括：第三电感线圈221和第四电感线圈222；第三电感线圈221的第一端连接第一负阻管41的栅极411，第四电感线圈222连接第二负阻管42的栅极421，第三电感线圈221的第二端与第四电感线圈222的第二端串联；第一电感线圈211的第一端与第一负阻管41的漏极412连接，第二电感线圈212的第一端与第二负阻管42的漏极422连接；第一电感线圈211的第二端与第二电感线圈212的第二端连接；第一负阻管41的源极413和第二负阻管42的源极423接地；
其中，电感线圈2的偏压节点设置在第三电感线圈221的第二端与第四电感线圈222的第二端之间。
在本发明实施例中，电感线圈中的初级电感线圈的左右两部分为第一电感线圈和第二电感线圈，次级初级电感线圈的左右两部分为第三电感线圈和第四电感线圈；负阻管也包括两个，第一负阻管和第负阻管，由于负阻管是NMOS管，因此，第一负阻管和第二负阻管均包括源极、栅极和漏极。
在本发明实施例中，温漂补偿电路为设置在第三电感线圈的第二端与第四电感线圈的第二端之间的电感线圈的偏置节点提供偏置电压，以补偿负阻管随温度的升高而产生的发出频率的变化。
当温漂偏压产生电路中存在一个温漂偏压产生器为电感线圈的偏置节点提供偏置电压时，该偏置电压为CTAT偏置电压，该CTAT偏置电压作用在第三电感线圈的第二端与第四电感线圈的第二端之间，即偏置节点6处，在温度升高时，CTAT偏置电压随着温度的升高而降低，使得与第三电感线圈和第四电感线圈串联的第一负阻和第二负阻各自的输入输出的压差降低，从而使得第一负阻和第二负阻的寄生电容的电容值减小，从而可以补偿部分压控振荡器造成的温度漂移，提升压控振荡器的振荡频率。
在本发明的一些实施例中，如图6所示，开关电容阵列31包括多级开关电容单元311和第二控制逻辑器312；
多级开关电容单元311中的每级开关电容单元包括：第一NMOS管3112、第二NMOS管3113、NMOS开关管3114、第一金属电容3115和第二金属电容3116；
第一NMOS管3112的栅极、第一NMOS管3112的漏极、第二NMOS管3113的栅极和第二NMOS管3113的漏极连接形成公共端；
第一金属电容3115、第二金属电容3116分别与NMOS开关管3114的漏极和源极一一对应连接；第一NMOS管3112的源极31123连接在第一金属电容3115和NMOS开关管3114之间，第二NMOS管3113的源极连接在第二金属电容3116和NMOS开关管3114之间；第二NMOS管3113的栅极通过开关与第二控制逻辑器312连接；
其中，开关电容阵列31的偏置节点设置在每级开关电容单元第一NMOS管3112与第二NMOS管3113之间。
其中，第一NMOS管和第二NMOS管为NMOS二极管。
在本发明实施例中，开关电容阵列中是可以包括多个级别的开关电容单元和一个第二控制逻辑器的，该第二控制逻辑器通过控制一一对应的开关，实现与每级的开关电容单元的连接，从而实现开关电容阵列的多种级别的开关电容单元的目的。
其中，每个开关电容单元都是有NMOS管，NMOS开关管和电容组成，这里的电容可以为金属电容，也可以为其他电容，本发明实施例不作限制。
需要说明的是，开关电容阵列中的开关电容单元的级数与比特控制位相关联，每一位对应一个开关电容单元，开关电容单元由低到高的级别对应比特控制位从低到高的位数。
在本发明实施例中，温漂补偿电路为设置每级开关电容单元的第一NMOS管与第二NMOS管之间的开关电容单元的偏置节点提供偏置电压，以补偿开关电容阵列随温度的升高而产生的发出频率的变化。
需要说明的是，温漂偏压产生电路中一个温漂偏压产生器与每级开关电容单元的第一NMOS管与第二NMOS管的各个偏置节点均提供偏置电压；也可以为部分级开关电容单元的第一NMOS管与第二NMOS管的偏置节点提供偏置电压，本发明实施例不作限制。上述偏置节点插入带温漂的偏置电压，可以通过正向二极管(第一NMOS管和第二NMOS管)进行单项隔离，防止频率泄露。
当温漂偏压产生电路中存在一个温漂偏压产生器为开关电容阵列的偏置节点提供偏置电压时，该偏置电压为PTAT偏置电压，该PTAT偏置电压作用在每级开关电容单元的第一NMOS管与第二NMOS管的之间，即偏置节点7处，在温度升高时，PTAT偏置电压随着温度的升高而升高，使得第一NMOS管和第二NMOS管的输出电压变大，进而使得每级的开关电容单元中的NMOS开关管的漏极和源极的电压升高，而栅极电压不变，这样使得NMOS开关管的栅源电压，栅漏电压变小，最后使得NMOS开关管的栅源寄生电容的电容值和栅漏寄生电容的电容值变小，达到可以补偿部分压控振荡器造成的温度漂移，提升压控振荡器的振荡频率的目的，也就是说，PTAT偏置电压通过第一NMOS管和第二NMOS管，接入NMOS开关管的源漏端，当NMOS开关管开启之后，其栅源栅漏电压会被PTAT偏压所补偿，进而补偿寄生电容变化，最终补偿温度对输出时钟频率的影响。
在本发明的一些实施例中，示例性的，如图7所示，可变电容阵列32包括：第一隔离电阻321、第二隔离电阻322、多级可变电容单元323和第三控制逻辑器324；
第一隔离电阻321的第一端与第二隔离电阻322的第一端连接；
多级可变电容单元323中的每级可变电容单元包括：隔直电容3231和变容管3232；变容管3232为随温度升高而变大的电容管；
隔直电容3231包括：第一隔直电容32311和第二隔直电容32312；变容管3232包括：第一变容管32321和第二变容管32322；
第一隔直电容32311、第一变容管32321、第二变容管32322和第二隔直电容32312串联，且第一变容管32321与第二变容管32322反向连接；
第一变容管32321和第二变容管32322之间设置有与第三控制逻辑器324控制的开关；
第一隔离电阻321的第二端连接第一隔直电容32311和第一变容管32321的公共端，第二隔离电阻322的第二端连接第二隔直电容32312和第二变容管32322的公共端；
其中，可变电容阵列32的偏置节点设置在第一隔离电阻321与第二隔离电阻322之间。
在本发明实施例中，可变电容阵列可以包括：隔离电阻模块，多级可变电容单元和第三控制逻辑器，该第三控制逻辑器通过与每级可变电容单元一一对应的开关与每级可变电容单元连接，从而实现可变电容阵列的多种级别的可变电容单元的目的。
其中，隔离电阻模块为多级可变电容单元的公共电阻，可以包括第一隔离电阻和第二隔离电阻，可变电容阵列的偏置节点设置在第一隔离电阻和第二隔离电阻之间。
需要说明的是，本发明实施例不限制隔离电阻模块中的数量，偏置节点可以设置在每两个隔离电阻之间，也可以设置在部分隔离电阻之间。
多级可变电容单元中的每级可变电容单元上的电容和变容管的数量也不作限制，变容管设置在电容(隔直电容)之间，两两变容管均反向连接即可。
这里的电容可以为隔直电容，也可以为其他电容，本发明实施例不作限制。
需要说明的是，可变电容阵列中的可变电容单元的级数与比特控制位相关联，每一位对应一个可变电容单元，可变电容单元由低到高的级别对应比特控制位从低到高的位数。
在本发明实施例中，温漂补偿电路为设置每级开关电容单元的第一隔离电阻管与第一隔离电阻管之间的可变关电容单元的偏置节点提供偏置电压，以补偿可变电容阵列随温度的升高而产生的发出频率的变化。
需要说明的是，第一变容管和第二变容管均为反接电容管。
当温度变化引起频率漂移的时候，温漂偏压产生电路中存在一个温漂偏压产生器为可变电容阵列的偏置节点提供偏置电压时，该偏置电压为CTAT偏置电压，该CTAT偏置电压作用在公共端的第一隔离电阻与第二隔离电阻的之间，即偏置节点8处，在温度升高时，CTAT偏置电压随着温度的升高而降低，使得每级可变电容单元的第一隔直电容和第一变容管之间的电压降低，以及第二隔直电容和第二变容管之间的电压降低，进而使得每级的可变电容单元中的变容管两端的压差变大，由于每个变容管是反接的，因此，压差变大，使得每个变容管的电容值减小，达到可以补偿部分压控振荡器造成的温度漂移，提升压控振荡器的振荡频率的目的。
可以理解的是，由于该压控振荡器中采用至少两个偏压节点来进行温漂补偿，且该至少两个偏压节点为电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列的中的至少两个的节点，这样，就可以对压控振荡器中的至少两个电路或模块部分均进行温漂补偿，在保证温度补偿的功能下，使得温漂补偿的精度更好，此外，压控振荡器中的温漂偏压产生电路的作用只是提供偏置电压，并不需要其他辅助电路的帮助，就可以实现在偏置节点的作用，因此，简化了压控振荡器的电路结构。
示例性的，以温漂偏压产生电路包括第一温漂偏压产生器、第二温漂偏压产生器和第三温漂偏压产生器的结构如图8所示。
针对这个情况，第一温漂偏压产生器为电感线圈的次级电感线圈的偏置节点提供第一偏置电压，第二温漂偏压产生器为开关电容阵列中的每级开关电容单元的NMOS开关管的偏置节点提供第二偏置电压；第三温漂偏压产生器为可变电容阵列中的第一隔离电阻和第二隔离电阻之间的偏置节点提供第三偏置电压；采用第一偏置电压，来调整负阻管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第二偏置电压，来调整开关电容阵列中的NMOS开关管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第三偏置电压，来调整可变电容阵列中的变容管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，压控振荡器还包括：电源组件5；
电源组件5连接在第一电感线圈211和第二电感线圈212之间。
本发明实施例中的压控振荡器在电源组件的供电下，进行正常的工作，该电源组件是连接在第一电感线圈和第二电感线圈之间的。
需要说明的是，通过次级电感线圈带温度系数的偏置，控制负阻NMOS管的栅级，补偿压控振荡器的温度漂移：负阻NMOS管的寄生电容会随着栅级电压的变化而变化，从而补偿压控振荡器的频率变化。通过NMOS管二极管在开关电容阵列的开关管的源漏级，接入带温度系数的偏置电压，从而影响开关电容阵列开关管的寄生电容的变化，从而是先温漂补偿。通过在可变电容阵列的隔直电容和变容管之间接入带温度系数的偏置电压，从而当振荡器产生温度漂移的时候，改变变容管两端的电压差，从而改变变容管当前时刻的容值，从而改变压控振荡器的输出频率，来补偿压控振荡器的温度漂移。
如图9所示，本发明实施例提供了一种温漂补偿方法，该方法包括：
S101、通过温漂偏压产生电路提供至少两个偏置电压。
S102、采用至少两个偏置电压作用电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的偏置节点，来调整负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，其中，电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。
在本发明实施例中，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，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。也就是说，温漂偏压产生电路可以作用于负阻管、开关电容阵列的偏压节点，也可以作用于负阻管和可变电容阵列的偏压节点，还可以作用于开关电容阵列和可变电容阵列的偏压节点，或者作用于负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的偏压节点，本发明实施例不作限制。
在本发明实施例中，温漂偏压产生电路可以对至少两个电路结构进行至少两种温度补偿，这样就使得整个压控振荡器的温度偏移的影响减少，从而可以提高温度补偿的精度，且没有影响整体电路的功能和性能。
在本发明实施例中，由于温度升高，电容值会随温度的升高而升高，且电感的感值也会随着温度的升高而升高，因此，本发明实施例通过温度补偿，在温度升高时，可以减小电容值，使得电容的变化对输出频率的影响降低，即可以采用至少两个偏置电压作用电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的偏置节点，来减小负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的至少两个的电容值，进而调大输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，其中，电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端。详细的已在前面的实施例中进行了说明，此处不再赘述。
在本发明的一些实施例中，当温漂偏压产生电路包括第一温漂偏压产生器、第二温漂偏压产生器和第三温漂偏压产生器时，第一温漂偏压产生器为电感线圈提供第一偏置电压，第二温漂偏压产生器为开关电容阵列提供第二偏置电压；第三温漂偏压产生器为可变电容阵列提供第三偏置电压；
其中，第一偏置电压和第三偏置电压为负温度系数(CTAT)的偏置电压，第二偏置电压为正温度系数(PTAT)的偏置电压。
需要说明的是，温漂偏压产生电路也可以包括2个温漂偏压产生器，作用于电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列中的任意两个，本发明实施例不作限制。
在本发明的一些实施例中，S102的实现还可以为：采用第一偏置电压，来调整负阻管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第二偏置电压，来调整开关电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第三偏置电压，来调整可变电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。
在本发明实施例中，采用第一偏置电压，来调整负阻管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第二偏置电压，来调整开关电容阵列中的NMOS开关管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；采用第三偏置电压，来调整可变电容阵列中的变容管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。
可以理解的是，由于该压控振荡器中采用至少两个偏压节点来进行温漂补偿，且该至少两个偏压节点为电感线圈、开关电容阵列和可变电容阵列的中的至少两个的节点，这样，就可以对压控振荡器中的至少两个电路或模块部分均进行温漂补偿，在保证温度补偿的功能下，使得温漂补偿的精度更好，此外，压控振荡器中的温漂偏压产生电路的作用只是提供偏置电压，并不需要其他辅助电路的帮助，就可以实现在偏置节点的作用，因此，简化了压控振荡器的电路结构。
可以理解的是，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可以理解的是，本发明描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种压控振荡器，其特征在于，包括：
温漂偏压产生电路、电感线圈、电容阵列和负阻管；所述电容阵列包括：并联的开关电容阵列和可变电容阵列；
所述电感线圈分别连接所述负阻管和所述电容阵列；
所述温漂偏压产生电路分别与所述电感线圈、所述开关电容阵列连接，或所述温漂偏压产生电路分别与所述电感线圈和所述可变电容阵列连接，或所述温漂偏压产生电路分别与所述电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列连接；
所述温漂偏压产生电路用于为所述负阻管、所述开关电容阵列的偏压节点提供偏置电压，或为所述负阻管和所述可变电容阵列的偏压节点提供偏置电压，或为所述负阻管、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列中的偏压节点提供偏置电压，通过所述偏置电压调节电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，其中，所述温漂偏压产生电路与所述电感线圈连接作用于所述负阻管的寄生电容；
其中，所述开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，所述可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端；
其中，所述电感线圈包括：初级电感线圈和次级电感线圈；
所述初级电感线圈连接并联的所述开关电容阵列和所述可变电容阵列，形成第一回路和第二回路；
所述初级电感线圈、所述次级电感线圈连接所述负阻管，形成第三回路；
其中，所述初级电感线圈包括：第一电感线圈和第二电感线圈；所述第一电感线圈的第二端与所述第二电感线圈的第二端连接，所述第一电感线圈的第一端分别与所述开关电容阵列和所述可变电容阵列的一端连接，所述第二电感线圈的第一端分别与所述开关电容阵列和所述可变电容阵列的另一端连接；
所述负阻管包括：第一负阻管和第二负阻管；
所述次级电感线圈包括：第三电感线圈和第四电感线圈；所述第三电感线圈的第一端连接所述第一负阻管的栅极，所述第四电感线圈的第一端连接所述第二负阻管的栅极，所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端串联；所述第一电感线圈的第一端与所述第一负阻管的漏极连接，所述第二电感线圈的第一端与所述第二负阻管的漏极连接；所述第一负阻管的源极和所述第二负阻管的源极接地；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端之间。
2.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，
所述温漂偏压产生电路包括至少两个温漂偏压产生器和第一控制逻辑器，所述至少两个温漂偏压产生器与所述电感线圈、所述开关电容阵列一一对应连接，或所述至少两个温漂偏压产生器与所述电感线圈和所述可变电容阵列一一对应连接，或所述至少两个温漂偏压产生器与所述电感线圈、所述开关电容阵列和所述可变电容阵列一一对应连接；
所述至少两个温漂偏压产生器中的每个温漂偏压产生器包括：至少一个电源，与所述至少一个电源一一对应连接的至少一个开关，以及与所述至少一个开关均连接的输出支路和接地支路，所述输出支路输出偏置电压；所述至少一个开关与所述第一控制逻辑器连接，通过所述第一控制逻辑器控制所述至少一个开关的开合；
其中，所述至少一个电源为具有温度系数的电源。
3.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，
所述开关电容阵列包括多级开关电容单元；
所述多级开关电容单元中的每级开关电容单元包括：第二控制逻辑器、第一NMOS管、第二NMOS管、NMOS开关管、第一金属电容和第二金属电容；
所述第一NMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的漏极连接形成公共端；
所述第一金属电容、所述第二金属电容分别与所述NMOS开关管的漏极和源极一一对应连接；所述第一NMOS管的源极连接在第一金属电容和所述NMOS开关管之间，所述第二NMOS管的源极连接在第二金属电容和所述NMOS开关管之间；所述第二NMOS管的栅极通过开关与所述第二控制逻辑器连接；
其中，所述开关电容阵列的偏置节点设置在每级开关电容单元所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的栅极之间的公共端。
4.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，
所述可变电容阵列包括：第一隔离电阻、第二隔离电阻、多级可变电容单元和第三控制逻辑器；
所述第一隔离电阻的第一端与所述第二隔离电阻的第一端连接；
所述多级可变电容单元中的每级可变电容单元包括：隔直电容和变容管；所述变容管为随温度升高而变大的电容管；
所述隔直电容包括：第一隔直电容和第二隔直电容；所述变容管包括：第一变容管和第二变容管；
所述第一隔直电容、所述第一变容管、所述第二变容管和所述第二隔直电容串联，且所述第一变容管与所述第二变容管反向连接；
所述第一变容管和所述第二变容管之间设置有与第三控制逻辑器控制的开关；
所述第一隔离电阻的第二端连接所述第一隔直电容和所述第一变容管的公共端，所述第二隔离电阻的第二端连接所述第二隔直电容和所述第二变容管的公共端；
其中，所述可变电容阵列的偏置节点设置在所述第一隔离电阻的第一端与所述第二隔离电阻的第一端之间的公共端。
5.根据权利要求1所述的压控振荡器，其特征在于，所述压控振荡器还包括：电源组件；
所述电源组件连接在所述第一电感线圈和所述第二电感线圈之间。
6.一种温漂补偿方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的压控振荡器中，包括：
通过温漂偏压产生电路提供至少两个偏置电压；
采用两个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述开关电容阵列的偏置节点来调整负阻管、开关电容阵列的电容值，或采用两个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述可变电容阵列的偏置节点来调整负阻管和可变电容阵列的电容值，或采用三个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述开关电容阵列、所述可变电容阵列的偏置节点来调整负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，其中，所述温漂偏压产生电路作用于所述电感线圈来调整所述负阻管的寄生电容；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在电感线圈之间的公共端；所述开关电容阵列的偏压节点设置在开关电容阵列的每级开关电容单元的晶体管的栅极的公共端，所述可变电容阵列的偏压节点设置在可变电容阵列的隔离电阻的公共端；
其中，所述电感线圈包括：初级电感线圈和次级电感线圈；
所述初级电感线圈连接并联的所述开关电容阵列和所述可变电容阵列，形成第一回路和第二回路；
所述初级电感线圈、所述次级电感线圈连接所述负阻管，形成第三回路；
其中，所述初级电感线圈包括：第一电感线圈和第二电感线圈；所述第一电感线圈的第二端与所述第二电感线圈的第二端连接，所述第一电感线圈的第一端分别与所述开关电容阵列和所述可变电容阵列的一端连接，所述第二电感线圈的第一端分别与所述开关电容阵列和所述可变电容阵列的另一端连接；
所述负阻管包括：第一负阻管和第二负阻管；
所述次级电感线圈包括：第三电感线圈和第四电感线圈；所述第三电感线圈的第一端连接所述第一负阻管的栅极，所述第四电感线圈的第一端连接所述第二负阻管的栅极，所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端串联；所述第一电感线圈的第一端与所述第一负阻管的漏极连接，所述第二电感线圈的第一端与所述第二负阻管的漏极连接；所述第一负阻管的源极和所述第二负阻管的源极接地；
其中，所述电感线圈的偏压节点设置在所述第三电感线圈的第二端与所述第四电感线圈的第二端之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
当所述温漂偏压产生电路包括第一温漂偏压产生器、第二温漂偏压产生器和第三温漂偏压产生器时，所述第一温漂偏压产生器为所述电感线圈提供第一偏置电压，所述第二温漂偏压产生器为所述开关电容阵列提供第二偏置电压；所述第三温漂偏压产生器为所述可变电容阵列提供第三偏置电压；
其中，所述第一偏置电压和所述第三偏置电压为负温度系数的偏置电压，所述第二偏置电压为正温度系数的偏置电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采用两个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述开关电容阵列的偏置节点来调整负阻管、开关电容阵列的电容值，或采用两个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述可变电容阵列的偏置节点来调整负阻管和可变电容阵列的电容值，或采用三个偏置电压分别作用所述电感线圈、所述开关电容阵列、所述可变电容阵列的偏置节点来调整负阻管、开关电容阵列和可变电容阵列中的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响，包括：
采用所述第一偏置电压，来调整负阻管的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
采用所述第二偏置电压，来调整所述开关电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响；
采用所述第三偏置电压，来调整所述可变电容阵列的电容值，进而调节输出频率，以补偿温度造成的对输出频率的影响。
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