CN206498389U - 控制设备 - Google Patents
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Abstract
一种控制设备，包括：第一电容器，具有可通过施加偏置电压调节为设置点值的电容；第二电容器，具有可通过施加偏置电压调节为设置点值的电容，第二电容器被配置为接收与第一电容器相同的偏置电压；以及控制电路，能够接收所述设置点值并在考虑表示第二电容器的电容的量的情况下生成所述偏置电压。
Description
技术领域
本实用新型总的来说涉及电路，更具体地涉及对具有可通过施加偏置电压调节的值的电容器的控制。本实用新型更具体地应用于 BST(钡-锶-钛)电容器的控制。
背景技术
BST电容器主要被开发用于无线电应用，具体用于移动电话。使电容器具有类推可调电容显著提高了性能，因为这使得能够将包括这种电容器的设备适用于外部环境。
BST电容器通常以包括至少三个端子的集成电路的形式出现，其中两个端子对应于电容器电极(用于连接至射频应用)，一个端子施加DS偏置电位。电容器的电容由施加至其的DC偏置电位的值来设置，该偏置电位通常在几伏特到几十伏特的范围内，典型地在2伏特和20伏特之间。
BST电容器的偏置电压通常通过专用控制电路来提供，其执行高电压数模转换，即，将数字配置字(通常为字节)转换为DC模拟电压，该模拟电压被施加给电容器以设置其电容。
现在，BST电容器的控制或配置是不精确的，这是由于制造容限和温度相关的变化以及与电容器滞后相关的变化而引起。
实用新型内容
因此，实施例提供了一种控制设备，包括：第一电容器，具有可通过施加偏置电压调节为设置点值的电容；第二电容器，具有可通过施加偏置电压调节为设置点值的电容，第二电容器被配置为接收与第一电容器相同的偏置电压；以及控制电路，能够接收所述设置点值，并在考虑表示第二电容器的电容的量的情况下生成所述偏置电压。
根据实施例，第一电容器和第二电容器被匹配以基本具有相同的温度变化。
根据实施例，第一电容器和第二电容器在制造差量 (manufacturingdispersion)内相同。
根据实施例，控制电路包括：第一电路，第一电路与第二电容器一起形成能够生成第一频率的振荡器，第一频率根据第二电容器的电容而变化；以及反馈环路，能够调节偏置电压，以利用第二频率控制第一频率。
根据实施例，第一电路包括可调电阻器，第一频率的值还取决于可调电阻器的值。
根据实施例，可调电阻器的值根据设置点值来设置。
根据实施例，控制电路包括第二电路，第二电路与设备的第三固定电容器一起形成能够生成第二频率的振荡器。
根据实施例，第三固定电容器是金属-陶瓷-金属电容器。
根据实施例，第二电路包括不可调电阻器，第二频率的值还取决于不可调电阻器的值。
根据实施例，可调电阻器和不可调电阻器被匹配以基本具有相同的温度变化。
根据实施例，第一电容器和第二电容器被集成在第一芯片中，第一芯片包括：第一端子和第二端子，耦合至第一电容器的电极；第三端子，施加偏置电压；以及第四端子，耦合至第二电容器的电极。
根据实施例，控制电路被集成在不同于第一芯片的第二芯片中。
以下将结合附图在具体实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他的特征和优势。
附图说明
图1是包括可通过施加偏置电压调节电容的电容器和用于控制电容器的电路的设备的实施例的电路图；以及
图2是进一步详细示出图1的设备的实施例的电路图。
具体实施方式
在不同的附图中，利用相同的参考标号来表示相同的元件。为了清楚，仅描述和示出对理解实施例有用的那些元件。具体地，BST 电容器的形成不会详细描述，所描述的实施例与可通过施加偏置电压调节的常用电容器(例如，BST电容器)兼容。此外，BST电容器的不同的可能应用也不会详细描述，所描述的实施例同样与常用应用兼容。在以下描述中，表述“近似”、“大约”和“约”表示在 10％以内，优选在5％以内。在本说明书中，术语“连接”用于表示直接电连接而没有中间的电部件，例如通过一个或多个导电迹线，术语“耦合”或术语“链接”用于表示直接的电连接(表示“连接”) 或者间接的电连接(即，经由一个或多个中间部件)。
图1是具有可通过施加偏置电压调节电容的电容器和用于控制电容器的电路的设备的实施例的电路图。
图1的设备包括集成电路101，集成电路101包括电容器CV，电容器CV具有可通过施加偏置电压调节的电容，例如BST电容器。集成电路101包括两个端子103和105，它们对应于电容器CV的电极，用于连接至射频应用(RFin、RFout)。集成电路101还包括端子 107，该端子107限定设置电容器CV的电容的偏置电位VBIAS的施加端子。从电的角度来看，经由电阻器R施加该偏置电位。
图1的设备还包括第二电容器CV’，该电容器CV’具有可通过施加偏置电压调节的电容，被集成在与电容器CV相同的电路101中。电容器CV和CV’匹配以具有基本相同的温度变化(以每度百分比为单位)。电容器CV’例如在制造差量内与电容器CV相同。集成电路 101包括两个端子109和111，它们对应于电容器CV’的电极。端子 109用于耦合至施加参考电位的施加节点GND，例如地。端子111 用于耦合至控制电路121(以下将进行描述)。电容器CV’被配置为接收与电容器CV相同的偏置电位VBIAS。在所示实例中，经由电阻器R’向电容器CV’施加偏置电位VBIAS。电容器R’被选择为具有与电阻器R基本相同的值。
电容器CV和CV’被配置在同一芯片101中，它们的与制造差量和/或温度变化相关的特性差异非常小。此外，由于电容器CV和CV’在任何时候都接收相同的变化电位VBIAS，所以由于滞后(通过偏置电压应用于可调电容的电容器的设置点电压被转换为电容电压取决于电容器的使用历史的现象)所引起的它们的特性差异也非常小。结果，不管使用电路101的条件如何，电容器CV’或参考电容器在任何时候都具有与电容器CV的电容相匹配的电容，例如基本等于电容器CV的电容。
图1的设备还包括控制电路121，控制电路121能够接收输入 CFG(例如，数字输入)上的设置点值并且生成将施加至电路101 的端子107以将电容器CV的电容调节为设置点值的偏置电位 VBIAS。电路121例如为与电路101分离的集成电路。电路121包括端子123，用于提供偏置电位VBIAS，耦合至电路101的端子107。电路121还包括端子125，耦合至电路101的端子111，即耦合至电路101的参考电容器CV’的电极。电路121还包括端子127，耦合至电路121外部的设备的参考电容器CREF的电极。在该实例中，电容器CREF的与端子127相对的电极接地(节点GND)。电路121 可以包括其他端子(未示出)，具体为电源端子。实际上，电路121 可以接收两个不同的电源电压：第一电压VDD，例如在2伏特至6 伏特的范围内，能够为用于将施加至电路121的输入CFG的设置点值转换为模拟电压(其是将施加至电路101的端子107的电压VBIAS 的缩小图像)的电路供电；以及第二电压VHV，高于电压VDD，例如在10V至30V的范围内，能够为电路121的输出放大级供电，提供将被施加至电路101的端子107的偏置电位VBIAS。
电路121能够生成将被施加给电路101的端子107的偏置电位VBIS，同时不仅考虑施加给输入CFG的设置点值，而且还考虑表示通过电路101的端子111和电路121的端子125耦合至电路121的电容器CV’的电容的量。因此，在考虑电容器CV’的有效电容(其基本与电容器CV的电容相同)的情况下生成偏置电位VBIAS。这使得能够精确地控制电容器CV。此外，经由电路101的端子111获取表示电容器CV的电容的量对于射频应用来说不是侵略性的，并且电路101的端子111不连接至射频应用。
更具体地，在所示实例中，控制电路121能够将作为电容器CV’的电容和施加至输入CFG的设置点值的函数的第一量与作为电容器 CREF的电容的函数的第二量进行比较并且以封闭环路控制电位 VBIAS的值以使两个量之间的差异最小化。
电容器CREF不可调并且被选择为具有温度稳定的电容，例如在 -25℃和+85℃的温度范围内具有温度变化小于+/-0.4％的电容。例如，电容器CREF是金属-陶瓷-金属类型的电容器。
图2是进一步详细示出图1的设备的电路图。更具体地，图2 是示出图1的示图的元件的电路图，其中详细示出控制电路121的实施例。
在图2的实例中，电路121包括第一电路201，第一电路201耦合至与电容器CREF连接的端子127，并且与电容器CREF一起形成能够在电路201的输出节点203上生成振荡信号的振荡器，振荡信号的频率通过乘积RREF*CREF来设置，其中RREF是电路201内部的电阻器。
电路121包括耦合至与电容器CV’连接的端子的第一电路205，并且与电容器CV’一起形成能够在电路205的输出节点207上生成振荡信号的振荡器，振荡信号的频率通过乘积RVCO*CV’来设置，其中RVCO是电路205内部的电阻器。
在所示实例中，振荡电路201的电阻器RREF是固定电阻器(不可调)，并且振荡电路205的电阻器RVCO是可调电阻器。在该差异内，电路201例如与电路205相同。振荡电路201(与电容器CREF 一起)和205(与电容器CV’一起)例如是RC偏移振荡器。电阻器 RREF和RVCO匹配以基本具有相同的温度变化。
电路121还包括频率比较电路209，该电路209包括分别耦合至振荡电路201和205的输出节点203和207的两个输入节点211和 213以及一个输出节点215。电路209能够在其输出节点215上提供 DC电位，该电位具有与施加至其节点211和213的两个输入信号之间的频率差成比例的电平。
电路121还包括放大器217，放大器217的输入可能经由用于对电路209的输出信号进行整形的电路(未示出)耦合至频率比较电路209的输出215。放大器217的输出耦合至用于提供偏置电位 VBIAS的端子123。
图2的设备如下进行操作。电阻器RVCO可根据施加至电路121 的输入CFG的设置点信号而调节至预定值。作为实例，施加至电路 121的输入CFG的设置点值是数字值，并且电路121包括查找表(包括针对数字设置点信号的每个可能的值包括电阻器RVCO的具体设置)。电阻器RVCO例如是数字可调的电阻器。例如，电阻器RVCO 包括多个基本串联的电阻器，每个基本电阻器都可以通过开关短路。
通过电路205和电容器CV’形成的振荡器的输出信号的频率 fVCO通过电阻RVCO与电容器CV’的有效电容的乘积来设置。包括频率比较器209和放大器217的反馈回路作用于电位VBIAS，用于控制电容器CV和CV’以将频率fVCO锁定在通过电路201和电容器 CREF形成的振荡器提供的参考频率fREF上。因此，对于施加给电路121的输入CFGE的设置点信号的每个值，电路121的反馈环路将电容器CV’的电容(并且由此将电容器CV的电容)设置为使得通过电路205和电容器CV’形成的振荡器的输出频率与通过电路201 和电容器CREF形成的振荡器的输出频率基本相等的值。
所述实施例的优势在于，它们能够实现电容器CV的电容的精确控制。具体地，所述实施例能够显著降低与电容器的介电材料的滞后相关联的控制不精确度。现在可以设想实现大约1％的精度。这样的精度尤其与可经由可调电容的一个或多个电容器调节的射频滤波器频率的形成相兼容，能够用于多标准移动电话终端，以形成多频带天线匹配电路，该电路具有比基于开关滤波器的已知电路小得多的体积。
已经描述了具体实施例。各种修改、更新和改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。具体地，所述实施例不限于结合图2描述的控制电路121的具体实施例。具体地，上面描述了控制电路121 的实施例，其中，根据电容器CV’的电容和施加至输入CFG的设置点值而变化的频率fVCO与通过电容器CREF的电容的值设置的参考频率fREF进行比较。然而，用于将电容器CV’的电容的有效值与电容器CREF的电容的值进行比较并且将电容器CV’的电容的有效值锁定在电容器CREF的电容的值的两个量可以是除频率之外的量。更具体地，可以使用分别表示乘积RREF*CREF和RVCO*CV’的任何其他量。
此外，所述实施例不限于上面描述的其中参考电容器CREF被用于生成参考频率fREF的实例。作为变型，可以根据设备中可用于其他功能的信号(例如通过石英振荡器生成的信号)来生成频率fREF。
这种更改、修改和改进是本公开的一部分，并且包括在本实用新型的精神和范围内。因此，前面的描述仅仅是实例而不用于限制。本实用新型仅通过以下权利要求及其等同方案来限定。
Claims (12)
1.一种控制设备，其特征在于，包括：
第一电容器(CV)，具有可通过施加偏置电压(VBIAS)调节为设置点值的电容；
第二电容器(CV’)，具有可通过施加偏置电压调节为设置点值的电容，所述第二电容器(CV’)被配置为接收与所述第一电容器(CV)相同的偏置电压(VBIAS)；以及
控制电路(121)，能够接收所述设置点值，并在考虑表示所述第二电容器(CV’)的电容的量的情况下生成所述偏置电压(VBIAS)。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一电容器(CV)和所述第二电容器(CV’)被匹配以基本具有相同的温度变化。
3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一电容器(CV)和所述第二电容器(CV’)在制造差量内相同。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制电路(121)包括：第一电路(205)，所述第一电路与所述第二电容器(CV’)一起形成能够生成第一频率(fVCO)的振荡器，所述第一频率根据所述第二电容器(CV’)的电容而变化；以及反馈环路(209，217)，能够调节所述偏置电压(VBIAS)，以利用第二频率(fREF)控制所述第一频率(fVCO)。
5.根据权利要求4所述的控制设备，其特征在于，所述第一电路(205)包括可调电阻器(RVCO)，所述第一频率(fVCO)的值还取决于所述可调电阻器(RVCO)的值。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述可调电阻器(RVCO)的值根据所述设置点值来设置。
7.根据权利要求4所述的控制设备，其特征在于，所述控制电路(121)包括第二电路(201)，所述第二电路与所述设备的第三固定电容器(CREF)一起形成能够生成所述第二频率(fREF)的振荡器。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于，所述第三固定电容器(CREF)是金属-陶瓷-金属电容器。
9.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于，所述第二电路(201)包括不可调电阻器(RREF)，所述第二频率(fREF)的值还取决于所述不可调电阻器(RREF)的值。
10.根据权利要求9所述的控制设备，其特征在于，所述可调电阻器(RVCO)和所述不可调电阻器(RREF)被匹配以基本具有相同的温度变化。
11.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一电容器(CV)和所述第二电容器(CV’)被集成在第一芯片(101)中，所述第一芯片包括：
第一端子(103)和第二端子(105)，耦合至所述第一电容器(CV)的电极；
第三端子(107)，施加所述偏置电压(VBIAS)；以及
第四端子(111)，耦合至所述第二电容器(CV’)的电极。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，所述控制电路(121)被集成在不同于所述第一芯片(101)的第二芯片中。
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