DE10056294A1 - Oszillatorschaltung - Google Patents

Abstract

Es ist eine Oszillatorschaltung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) mit verstellbarem Frequenzbereich angegeben, und mit einer Decodier- und Stelleinheit (DS), die eine eingangsseitig zuführbare Abstimmspannung (UA) des VCO (VCO) mit Grenzwerten (MIN, MAX) vergleicht und bei Übertretung der Grenzen frequenzverstellend auf den Oszillator (VCO) einwirkt. Die beschriebene Anordnung ermöglicht einen automatischen Abgleich fertigungs- und temperaturbedingter Toleranzen und ist insbesondere zur Anwendung des Oszillators in Phasenregelschleifen geeignet, wie sie beispielsweise in Mobilfunk-Anwendungen vorkommen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator.

Integrierte, abstimmbar ausgeführte Oszillatorschaltungen sind üblicherweise mit LC-Resonatoren aufgebaut, bei denen eines der resonanzfrequenzbestimmenden Elemente, üblicherwei­ se die Kapazität, veränderbar ist. Hierfür ist zumindest ein Teil der im Resonator wirksamen Kapazität als Varaktordiode ausgebildet, welche eine Sperrschichtkapazität hat, die von einer anliegenden Sperrspannung abhängt. Durch Variieren der Abstimmspannung kann der integrierte Oszillator in einem Fre­ quenzintervall abgestimmt werden.

Teile des LC-Resonators, beispielsweise die Induktivitäten, werden häufig nicht unmittelbar auf einem Chip integriert, sondern als externe Bauelemente, beispielsweise als Bonddräh­ te, ausgebildet.

In der Praxis steht man dem Problem gegenüber, daß sowohl die integrierten, frequenzbestimmenden Bauelemente der Oszilla­ torschaltung, wie auch externe, frequenzbestimmende Bauele­ mente Fertigungstoleranzen, aber auch Toleranzen im Betrieb, wie Temperaturdrifts, unterliegen. Um dennoch die gewünschten Oszillatorfrequenzen oder den gewünschten, abstimmbaren Fre­ quenzbereich zu erhalten, ist es üblich, einen Abgleich der produktionsbedingten Toleranzen vorzunehmen.

Bei integrierten Oszillatorschaltungen, welche für Hochfre­ quenz-Anwendungen geeignet sind, sind derzeit verschiedene Abgleichmaßnahmen üblich. Beispielsweise kann in der Produk­ tion aus einer Vielzahl von als Spulen ausgebildeten Indukti­ vitäten für den Resonator mit verschiedenen Induktivitätswer­ ten je nach Erfordernis ausgewählt und bestückt werden. Wenn Induktivitäten als gedruckte Induktivitäten auf einer Leiter­ platte ausgebildet sind, so können Strukturen vorgesehen sein, welche sich durch mechanisches Einwirken oder mit Ener­ gieimpulsen variieren lassen, beispielsweise durch Abkratzen von Teilen der Induktivitäten oder Einwirkung von Laser oder durch zusätzliche Lötbrücken. Weiterhin ist es bekannt, nach einem fertigungsbegleitenden Test den gewünschten Frequenzbe­ reich des spannungsgesteuerten Oszillators zu programmieren und entsprechend der Programmierung schaltbare Elemente in den Resonanzkreis wirksam hineinzuschalten oder herauszuneh­ men.

Alle geschilderten Abgleichmaßnahmen erfordern aufwendige fertigungsbegleitende Prüfungen und führen insgesamt zu einem höheren logistischen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oszillator­ schaltung anzugeben, welche die bisher erforderlichen Produk­ tionstests zum Abgleichen des Oszillators vermeidet oder deutlich verringert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Oszillatorschal­ tung gelöst, mit

• - einem spannungsgesteuerten Oszillator, der in Abhängigkeit von einer Abstimmspannung an einem Oszillatorausgang ein Os­ zillatorsignal mit einer Oszillatorfrequenz bereitstellt und dessen abstimmbarer Frequenzbereich einstellbar ausgeführt ist, und
• - einer Decodier- und Stelleinheit, die die eingangsseitig zuführbare Abstimmspannung mit Grenzwerten vergleicht und bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes frequenzverstellend auf den Oszil­ lator einwirkt.

Die beschriebene Oszillatorschaltung ermöglicht einen automa­ tischen Abgleich sowohl fertigungsbedingter, als auch tempe­ raturbedingter Toleranzen, welche eine Abweichung des abstimmbaren Frequenzbereichs vom gewünschten Frequenzbereich bewirken.

Wird der spannungsgesteuerte Oszillator (VCO, Voltage Con­ trolled Oscillator) beispielsweise in einer Phasenregel­ schleife (Phase Locked Loop, PLL) betrieben, so ist dort üb­ licherweise ein Phasendetektor vorgesehen, der die vom VCO bereitgestellte Frequenz und/oder Phase mit der Frequenz und/oder Phase eines Referenzsignals vergleicht und bei einer Abweichung korrigierend eingreift, indem er dem VCO eine kor­ rigierende Abstimmspannung zuführt. Diese den VCO steuernde Abstimmspannung kann nun gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip mit Grenzwerten verglichen werden. Bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes oder bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes kann die Decodier- und Stelleinheit korrigierend oder abgleichend auf die oszillatorfrequenzbestimmenden Ele­ mente einwirken, beispielsweise den wirksamen Kapazitätswert oder den wirksamen Induktivitätswert des Oszillators verstel­ len. Beispielsweise kann der Kapazitätswert durch Hinzu- oder Wegschalten von schaltbaren Kapazitäten von der Decodier- und Stelleinheit beeinflußt werden.

Bevor in der Decodier- und Stelleinheit die Ist-Abstimmspan­ nung mit Grenzwerten verglichen werden kann, ist selbstver­ ständlich zunächst das Einschwingen der Phasenregelschleife abzuwarten.

Der automatische Abgleich ist insbesondere bei Anwendung der Oszillatorschaltung in Funksystemen, beispielsweise Mobil­ funksystemen, vorteilhaft, welche einen gepulsten Sendebe­ trieb (Burst) in Zeitschlitzen haben oder beispielsweise ab­ wechselnd Senden und Empfangen, wobei Senden und Empfangen auf verschiedenen Frequenzen erfolgen, oder bei denen ein Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping) zur Anwendung kommt. Dies ist beispielsweise beim bekannten GSM-Standard der Fall, der Zeit- und Frequenz-Vielfachzugriffsverfahren kombiniert. Denn bei diesen Verfahren ist es ebenso wie bei sogenannten Frequenzsprungverfahren erforderlich, daß der Os­ zillator zwischen Sende- oder Empfangszeitfenstern immer wie­ der neu auf eine andere Frequenz einschwingt. Durch Hinzu- oder Wegschalten von frequenzbestimmenden Bauteilen im Oszil­ lator, insbesondere Kapazitäten oder Induktivitäten, wird für den jeweils nächsten Einschwingvorgang die Schwingfrequenz des VCO verändert. Dies kann in einem mehrstufigen Abgleich­ verfahren so lange durchgeführt werden, bis die Abstimmspan­ nung bei einer vorgegebenen Referenzfrequenz innerhalb vor­ gebbarer Grenzen liegt.

Der automatische Abgleich kann beispielsweise nach einer Fer­ tigung des Oszillators durchgeführt werden und die mit oben beschriebener Methode erhaltenen Abgleich-Einstellungen kön­ nen in einem Speicher abgelegt und jeweils bei Inbetriebnahme der Oszillatorschaltung aus dem Speicher ausgelesen und ent­ sprechend eingestellt oder programmiert werden.

Eine andere, beispielhafte Möglichkeit zur Durchführung des automatischen Abgleichs kann parallel zum Normalbetrieb der Oszillatorschaltung durchgeführt werden, wodurch auch Tole­ ranzen im Betrieb, beispielsweise temperaturbedingte Toleran­ zen, abgeglichen werden können.

Die Möglichkeit, einen Abgleich in mehreren Stufen durchzu­ führen, bringt den zusätzlichen Vorteil, einen Oszillator mit geringerer Steilheit einzusetzen. Die Steilheit ist dabei als Steigung der Funktion Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von Abstimmspannung definiert, anders formuliert als erste Ablei­ tung dieser Funktion. Eine geringere Steilheit des VCO führt allgemein zu geringerem Phasenrauschen und geringerer Drift in einem Open-Loop-Betrieb des Oszillators. Bei Einsatz der Oszillatorschaltung in einer Phasenregelschleife, welche üb­ licherweise ein Schleifenfilter aufweist, kann die Dimensio­ nierung des Schleifenfilters bei geringerer Steilheit und da­ mit verbundener geringerer Abweichung der Steilheit über dem gesamten abstimmbaren Frequenzbereich verringert werden, so daß die Einschwingzeit der Phasenregelschleife verringert sein kann.

Besonders vorteilhaft erweist sich das beschriebene Prinzip der Oszillatorschaltung bei deren Betrieb in Zeitschlitzen, wobei der Oszillator üblicherweise zu Beginn jedes Zeit­ schlitzes neu auf eine wunschgemäße Frequenz einschwingen muß. Hierbei ergibt sich der besondere Vorteil, daß anders als bei anderen automatischen VCO-Abgleichmethoden keine ver­ längerte Einschwingzeit eines Phasenregelkreises, in dem die Oszillatorschaltung eingebettet ist, bewirkt ist. Vielmehr ist es gemäß der beschriebenen Oszillatorschaltung möglich, in einem i-ten Zeitschlitz ein Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten bei der Abstimmspannung festzustellen und erst für einen (i + 1)-ten Zeitschlitz eine Frequenzverstimmung beim Oszillator vorzunehmen, beispielsweise durch Hinzu- oder Weg­ schalten einer Teilkapazität der Kapazität eines LC-Oszilla­ tors.

Lediglich bei einem ersten Einschalten kann der beschriebene Ansatz zu einer verlängerten Abgleichzeit führen, welche sich über mehrere Zeitschlitze erstreckt, dies ist jedoch übli­ cherweise unproblematisch, denn dies kann in einfacher Weise durch eine einfache Programmierung der Ansteuerung der Oszil­ latorschaltung in einem Basisband-Bauteil ausgeglichen wer­ den. Beispielsweise während einer Initialisierungsphase eines Mobilfunk-Gerätes, welche ohnehin typischerweise einige hun­ dert Mikrosekunden bis hin zu einigen Sekunden dauert, kann der beschriebene Abgleich parallel zu anderen Initialisie­ rungsroutinen des Gerätes erfolgen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Oszillator als LC-Oszillator ausgeführt, wobei eine in einem Resonanzkreis des Oszillators wirksame Induktivität oder eine wirksame Kapazität oder beide einstellbar ausgeführt sind.

Der LC-Oszillator kann abstimmbar ausgeführt sein. Beispiels­ weise können die Induktivität oder die Kapazität des Oszilla­ tors oder beide abstimmbar ausgeführt sein. Bevorzugt ist die Kapazität abstimmbar ausgeführt. Die Abstimmbarkeit der Kapa­ zität ist bevorzugt mit einer spannungsgesteuerten Kapazität ausgeführt. Beispielsweise kann die Kapazität eine Varaktor­ diode aufweisen, deren Kapazität, beispielsweise Sperr­ schichtkapazität, spannungsabhängig ist. Davon zu unterschei­ den ist die Einstellbarkeit des Oszillators aufgrund von Fer­ tigungstoleranzen mit der Decodier- und Stelleinheit. Dabei sind die Induktivität oder die Kapazität des Oszillators oder beide einstellbar ausgeführt, beispielsweise in diskreten Teilschritten durch Hinzu- oder Wegschalten von Teilkapazitä­ ten oder Teilinduktivitäten. Dabei können beispielsweise meh­ rere, parallel geschaltete Teilkapazitäten im Oszillator vor­ gesehen sein, welche jeweils einen Schalter in Serie zur Teilkapazität aufweisen können. Diese Schalter können mit der Decodier- und Stelleinheit zur Beeinflussung der Oszillator­ frequenz und damit des abstimmbaren Frequenzbereiches des Os­ zillators verbunden sein. Demnach sind die Teilkapazitäten mit der Decodier- und Stelleinheit zu- oder abschaltbar. Die Teilkapazitäten können beispielsweise binär abgestuft sein oder jeweils gleiche Kapazitätswerte aufweisen.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Decodier- und Stelleinheit einen Fensterkompara­ tor, mit einem Eingang, dem die Abstimmspannung zuführbar ist, wobei der Fensterkomparator bei Überschreiten der Ab­ stimmspannung des oberen Grenzwertes ein Ab-Signal und bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes ein Auf-Signal aus­ gangsseitig bereitstellt. Der Eingang des Fensterkomparators kann mit dem Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators verbunden sein. Diese beiden Eingänge können in einer Phasen­ regelschleife an den Ausgang eines Phasendetektors gekoppelt sein, dessen Eingänge mit einem Ausgang des Oszillators und mit einem Referenz-Oszillator gekoppelt sein können.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Decodier- und Stelleinheit einen Zähler, der bei eingangsseitigem Anliegen eines Auf-Signals seinen aktuellen Zählwert um einen Zählschritt inkrementiert und bei eingangs­ seitigem Anliegen eines Ab-Signals seinen Zählwert um einen Zählschritt dekrementiert und den gewonnenen Zählwert an ei­ nem Ausgang bereitstellt. Der Zähler ist vorzugsweise als Auf- und Abwärtszähler ausgeführt.

Weiterhin weist der Zähler vorzugsweise einen Takteingang auf, an dem ein Taktsignal zuführbar ist. Somit kann ein am Ausgang des Zählers gebildeter, aktueller Zählwert verzögert mit einem eingangsseitigen Auf- oder Ab-Signal um 1 erhöht oder um 1 verringert werden. Dies ist insbesondere im Zusam­ menhang mit dem Einsatz der Oszillatorschaltung in Zeit­ schlitz-Systemen vorteilhaft, wie bereits oben ausgeführt.

Selbstverständlich kann anstelle des Fensterkomparators und des damit gekoppelten Zählers mit Auf- und Ab-Eingang eine andere Ausführung der Decodier- und Stelleinheit vorgesehen sein, beispielsweise mit einem der bekannten Analog/Digital- Wandler-Verfahren wie Parallelverfahren oder sukzessiver Ap­ proximation.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung hat der Zähler einen Taktsignal-Eingang und das Inkrementieren beziehungsweise Dekrementieren des Zählwertes im Zähler erfolgt taktgesteuert. Hierdurch kann ein Umschal­ ten und damit verbundenes Verstimmen des Oszillators während eines Sende- oder Empfangs-Zeitschlitzes verhindert werden. Vielmehr kann ein Abgleich des Oszillators erst kurz vor Be­ ginn einer neuen Einschwingphase einer Phasenregelschleife, die den Oszillator umfaßt, erfolgen, beispielsweise durch Zu­ schalten einer Teilkapazität.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Zähler einen Eingang zur Programmierung des Zählwertes des Zählers. Somit ist es möglich, einen Startwert des Zählers als aktuellen Zählwert vorzugeben, welcher beispiels­ weise in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt sein kann. Ein dort abgelegter Speicherwert kann beispielsweise durch einmaliges Ablaufenlassen eines automatischen Abgleiches in einem Fertigungsschritt der Oszillatorschaltung gewonnen wer­ den, beispielsweise in einem mehrstufigen Abgleich. Ausgehend von einem Startwert des Zählers, der so gewonnen ist, braucht dann falls gewünscht während des Betriebes beispielsweise le­ diglich ein temperaturbedingter Abgleich vorgenommen werden.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Decodier- und Stelleinheit einen Decoder, der dem Zähler nachgeschaltet ist, den Zählwert decodiert und an sei­ nem Ausgang zum Einstellen der Frequenz des Oszillatorsignals in Abhängigkeit vom Zählwert mit dem Oszillator gekoppelt ist. In Abhängigkeit vom Zählwert kann der Decoder beispiels­ weise schaltbare Teilkapazitäten im Oszillator zu- oder ab­ schalten.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Frequenzteiler vorgesehen, mit einem Eingang, der mit dem Oszillatorausgang gekoppelt ist und der an seinem Ausgang ein durch ein Teilerverhältnis geteiltes Oszillatorsignal be­ reitstellt, und es ist eine Detektoreinheit vorgesehen, die in Abhängigkeit von einer Abweichung des Oszillatorsignals von einem Referenzsignal an ihrem Ausgang die Abstimmspannung bereitstellt. Die Teilung des Oszillatorsignals bezieht sich dabei auf eine frequenzmäßige Teilung. Die Detektoreinheit ist üblicherweise als Phasen- und Frequenzdetektor ausge­ führt, dem an einem Eingang das heruntergeteilte Oszillator­ signal und an einem weiteren Eingang ein Referenzsignal zuge­ führt und an dessen Ausgang eine Phasenabweichung oder eine Frequenzabweichung oder eine Phasen- und Frequenzabweichung der Eingangssignale voneinander bereitsteht. Eine derart wei­ tergebildete Oszillatorschaltung kann als PLL betrachtet wer­ den.

Ein Eingang der Detektoreinheit kann an einen Ausgang des Frequenzteilers angeschlossen sein. Ein weiterer Eingang der Detektoreinheit kann mit einem Referenz-Oszillator, bei­ spielsweise einem Quarzoszillator, verbunden sein, der das Referenzsignal bereitstellt. Das Teilerverhältnis des Fre­ quenzteilers ist bevorzugt einstellbar.

Die Detektoreinheit kann einen Phasendetektor mit nachge­ schalteter Ladungspumpe umfassen.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung hat der Frequenzteiler zum Einstellen des Teilerverhält­ nisses einen Eingang, dem ein Programmiersignal zuführbar ist.

Zum Abgleich der Oszillatorschaltung kann beispielsweise ein Teilerverhältnis eingestellt sein, welches eine Frequenztei­ lung des Oszillatorsignals so bewirkt, daß die von der Detek­ toreinheit ausgangsseitig bereitgestellte Abstimmspannung ei­ nen bekannten Soll-Wert hat, der sich durch Vergleich von heruntergeteiltem Oszillatorsignal und Referenzsignal ergibt. Da das Oszillatorsignal vom Oszillator, der toleranzbehaftet sein kann, generiert wird, ist die tatsächliche, ausgangssei­ tig an der Detektoreinheit bereitgestellte Abstimmspannung möglicherweise oder wahrscheinlich abweichend von der Soll- Abstimmspannung. Eine derartige Abweichung kann gemäß dem Prinzip der vorliegenden Oszillatorschaltung mit dem Fenster­ komparator oder allgemein mit der Decodier- und Stelleinheit erfaßt werden.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schleifenfilter vorgesehen, das an dem Ausgang der Detektoreinheit angeschlossen ist. Das Schleifenfilter kann ein Tiefpaß-Filter sein. Das Schleifenfilter kann mit einem Anschluß an den Ausgang der Detektoreinheit und mit einem weiteren Anschluß an einen Bezugspotentialanschluß angeschlossen sein. Eine derartige Oszillatorschaltung bildet ei­ ne Phasenregelschleife mit automatischem Abgleich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:

Die Figur ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform der Erfindung.

Die Figur zeigt eine Oszillatorschaltung mit einem spannungs­ gesteuerten Oszillator VCO, einer Detektoreinheit DE und ei­ ner Decodier- und Stelleinheit DS, die eine Phasenregel­ schleife mit automatischem Abgleich bilden.

Der spannungsgesteuerte Oszillator VCO ist als LC-Oszillator ausgeführt. Dieser stellt an seinem Ausgang ein Oszillatorsi­ gnal mit einer Frequenz bereit. Die Frequenz des Oszillator­ signals ist mit einer Abstimmspannung UA, welche eingangssei­ tig am VCO zugeführt ist, einstellbar. Der LC-Oszillator weist einen mit einer Induktivität L und einer Kapazität C gebildeten Schwingkreis auf. Die Kapazität C ist als ein­ stellbare Kapazität ausgeführt. Dabei umfaßt die Schwing­ kreiskapazität C mehrere Teilkapazitäten, welche zu- oder ab­ schaltbar sind. Weiterhin umfaßt die Kapazität C eine ab­ stimmbare Teilkapazität, welche als Varaktordiode ausgeführt ist, die einen Kapazitätswert hat, der von der Abstimmspan­ nung UA abhängig ist.

Dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO ist ein Frequenztei­ ler DIV nachgeschaltet, der das eingangsseitig zuführbare Os­ zillatorsignal herunterteilt und an seinem Ausgang ein ge­ teiltes Oszillatorsignal OS* bereitstellt. Die Frequenz des geteilten Oszillatorsignals OS* ergibt sich aus der Frequenz des Oszillatorsignals und dem Teilerverhältnis N des Frequenzteilers DIV. An einem weiteren Eingang des Frequenztei­ lers DIV ist ein Programmiersignal PS zuführbar, mit dem das Teilerverhältnis N einstellbar ist.

Eine Detektoreinheit DE, die einen Phasendetektor PD mit nachgeschalteter Ladungspumpe CP umfaßt, ist dem Frequenztei­ ler DIV nachgeschaltet. Der Phasendetektor PD weist zwei Ein­ gänge auf, von denen ein erster mit dem Ausgang des Frequenz­ teilers DIV zur Zuführung des heruntergeteilten Oszillatorsi­ gnals OS* gekoppelt ist. An einem zweiten Eingang des Phasen­ detektors PD ist ein Referenzsignal RS zuführbar, welches von einem als Quarzoszillator ausgeführten Referenzoszillator XO bereitgestellt wird. Die Ladungspumpe CP weist zwei Eingänge auf, einen Auf-Eingang U und einen Ab-Eingang D. Diese Ein­ gänge sind mit Ausgängen des Phasendetektors PD verbunden. Am Ausgang der Detektoreinheit DE ist die Abstimmspannung UA ab­ leitbar.

Zur Stabilisierung des Regelkreises ist ein Schleifenfilter LF an den Ausgang der Detektoreinheit DE sowie an einen Be­ zugspotentialanschluß GND angeschlossen.

Weiterhin ist die Decodier- und Stelleinheit DS eingangssei­ tig mit der. Detektoreinheit DE und ausgangsseitig mit dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO gekoppelt.

Die Decodier- und Stelleinheit DS umfaßt einen Fensterkompa­ rator FK, einen Zähler CR sowie einen Decodierer DR. Der Fen­ sterkomparator FK weist einen Eingang auf, der mit dem Aus­ gang der Detektoreinheit DE verbunden ist. Der Fensterkompa­ rator FK vergleicht die Abstimmspannung UA mit einem oberen Grenzwert MAX und einem unteren Grenzwert MIN. Diese Grenz­ werte sind im Fensterkomparator FK abgelegt. Der Fensterkom­ parator FK weist zwei Ausgänge auf, die mit je einem Eingang des Zählers CR verbunden sind, einem Eingang für Abwärtszäh­ len DN und einem Eingang für Aufwärtszählen UP. Weiterhin weist der Zähler CR einen Takteingang CLK sowie einen Programmiereingang MAN auf. Ein Ausgang des Zählers CR ist mit einem Eingang des Decodierers DR verbunden. Ausgangsseitig ist der Decodierer DR mit dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO gekoppelt. Diese Kopplung ist in der Figur im Block­ schaltbild schematisch dargestellt. Bei praktischen Ausfüh­ rungsformen der Erfindung können mehrere Leitungen vorgesehen sein, von denen je eine mit je einem Schalter zum Zu- oder Abschalten je einer Teilkapazität der Kapazität C verbunden sein kann.

Im Betrieb der Oszillatorschaltung ist am Frequenzteiler DIV vor jedem Zeitschlitz ein Teilerverhältnis N mittels des Pro­ grammiersignals PS eingestellt. Die Detektoreinheit DE ver­ gleicht das heruntergeteilte Oszillatorsignal OS*, welches toleranzbehaftet sein kann, mit einem quarzstabilen Referenz­ signal RS. In Abhängigkeit von Frequenzabweichungen zwischen heruntergeteiltem Oszillatorsignal OS* und Referenzsignal RS stellt die Detektoreinheit DE an ihrem Ausgang eine Abstimm­ spannung UA bereit. Der Fensterkomparator vergleicht die Ab­ stimmspannung UA mit den Grenzwerten MAX, MIN. Überschreitet die Abstimmspannung UA den oberen Grenzwert MAX, so wird ein Auf-Signal bereitgestellt, welches den Zähler CR veranlaßt, seinen aktuellen Zählwert um 1 erhöhen. Liegt die aktuelle Abstimmspannung UA unter dem unterem Grenzwert MIN, so wird mit einem Ab-Signal bewirkt, daß der Zähler CR seinen aktuel­ len Zählwert um 1 verringert. Das Vergrößern oder Verringern des aktuellen Zählwertes im Zähler CR erfolgt dabei taktge­ steuert. Das heißt, das erst mit Anliegen eines Taktsignals, beispielsweise einer positiven Taktflanke, die tatsächliche Erhöhung oder Verringerung des Zählwertes des Zählers CR wirksam wird. Sinnvollerweise erfolgt dies beispielsweise zu Beginn eines Zeitschlitzes oder kurz davor, um eine Verände­ rung der Oszillatorfrequenz des Oszillatorsignals OS während eines Zeitschlitzes zu vermeiden. Der Decodierer DR setzt, beispielsweise mittels einer Logikschaltung, den aktuellen Zählwert des Zählers CR in ein oder mehrere Signale um, mit denen die Oszillatorfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO abgeglichen wird. In einem nächsten Zeitschlitz kann zur Realisierung eines mehrstufigen Abgleichverfahrens wiederum eine neue Abstimmspannung UA aus dem abgeglichenen Oszillatorsignal OS und dem Referenzsignal RS gebildet wer­ den, welche wiederum auf Verletzung von Grenzwerten im Fen­ sterkomparator FK untersucht wird.

Da mit dem Taktsignal CLK das Abgleichen des VCO und damit das Verändern der Frequenz des Oszillatorsignals OS jeweils zwischen Zeitschlitzen oder vor Beginn je eines Zeitschlitzes erfolgen, kann mit beschriebener Oszillatorschaltung ein Ab­ gleich des Oszillators VCO parallel zum Betrieb ohne zusätz­ lichen Zeitaufwand erfolgen.

Zusätzlich oder alternativ ist nach oder während der Ferti­ gung einer derartigen Oszillatorschaltung ein einmaliger Ab­ gleich möglich, der beispielsweise mehrstufig erfolgen kann. Dabei kann der ermittelte, zum Abgleich geeignete aktuelle Zählwert des Zählers CR ausgelesen und in einem nicht darge­ stellten nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden. Beim Ein­ schalten der Oszillatorschaltung in einem Normalbetrieb ist dann jeweils lediglich der gespeicherte Zählwert an dem Ein­ gang für manuelle Programmierung MAN des Zählers CR zuzufüh­ ren. Bei Bedarf kann aufbauend auf diesem aktuellen Zählwert ein durch im Betrieb sich verändernde Umweltparameter beding­ ter Abgleich durchgeführt werden, beispielsweise eine Kompen­ sation von Temperatureffekten.

Die vorliegende Oszillatorschaltung ist mit geringem schal­ tungstechnischem Aufwand aufbaubar und bietet eine einfache Möglichkeit zum automatischen Abgleich eines spannungsgesteu­ erten Oszillators. Somit kann ein aufwendiger, manueller Ab­ gleich der Oszillatorschaltung beim Schaltungsanwender ent­ fallen. Die Beeinflussung des Oszillators zwischen aufeinan­ derfolgenden Zeitschlitzen vergrößert nicht die Einschwing­ zeit der Phasenregelschleife. Daher ist die vorliegende Os­ zillatorschaltung insbesondere zur Anwendung in Sende- und Empfangseinheiten von Mobilfunkgeräten, die beispielsweise einen Zeit-Vielfachzugriff einsetzen, geeignet.

Anstelle des beschriebenen Fensterkomparators können auch an­ dere Wandler, wie beispielsweise bekannte Analog/Digital- Wandler eingesetzt sein. Beispielsweise ist in der Decodier- und Stelleinheit die Realisierung von Parallel- oder Wägever­ fahren mit für einen Fachmann naheliegenden Abwandlungen der Schaltung möglich.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, das beschriebene Prinzip des automatischen Abgleiches eines spannungsgesteuerten Os­ zillators auch auf andere Oszillatoren als LC-Oszillatoren anzuwenden. Beispielsweise könnte bei RC-Oszillatoren ein frequenzbestimmender Widerstand und/oder eine frequenzbestim­ mende Kapazität mit der Decodier- und Stelleinheit verstell­ bar sein. Bei Relaxationsoszillatoren könnte ein frequenzbe­ stimmender Strom und/oder eine frequenzbestimmende Kapazität des Oszillators verstellbar sein.

Claims (10)

1. Oszillatorschaltung, mit
einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der in Abhän­ gigkeit von einer Abstimmspannung (UA) an einem Oszilla­ torausgang ein Oszillatorsignal (OS) mit einer Oszillatorfre­ quenz bereitstellt und dessen abstimmbarer Frequenzbereich einstellbar ausgeführt ist, und
einer Decodier- und Stelleinheit (DS), die die eingangssei­ tig zuführbare Abstimmspannung (UA) mit Grenzwerten (MIN, MAX) vergleicht und bei Überschreiten eines oberen Grenzwer­ tes (MAX) oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes (MIN) frequenzverstellend auf den Oszillator einwirkt.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (VCO) als LC-Oszillator ausgeführt ist, wobei eine im Oszillator wirksame Induktivität (L) oder eine wirk­ same Kapazität (C) oder beide einstellbar ausgeführt sind.

3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodier- und Stelleinheit (DS) einen Fensterkomparator (FK) umfaßt»mit einem Eingang, dem die Abstimmspannung (UA) zuführbar ist, wobei der Fensterkomparator (FK) bei Über­ schreiten der Abstimmspannung (UA) des oberen Grenzwertes (MAX) ein Ab-Signal und bei Unterschreiten des unteren Grenz­ wertes (MIN) ein Auf-Signal ausgangsseitig bereitstellt.

4. Oszillatorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodier- und Stelleinheit (DS) einen Zähler (CR) umfaßt, der bei eingangsseitigem Anliegen eines Auf-Signals seinen aktuellen Zählwert um einen Zählschritt inkrementiert und bei eingangsseitigem Anliegen eines Ab-Signals seinen Zählwert um einen Zählschritt dekrementiert und den gewonnenen Zählwert an einem Ausgang bereitstellt.

5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (CR) einen Taktsignal-Eingang (CLK) hat und daß das Inkrementieren beziehungsweise Dekrementieren des Zähl­ wertes im Zähler (CR) taktgesteuert erfolgt.

6. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (CR) einen Eingang (MAN) zur Programmierung des Zählwertes des Zählers (CR) hat.

7. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodier- und Stelleinheit (DS) einen Decoder (DR) um­ faßt, der dem Zähler (CR) nachgeschaltet ist, den Zählwert decodiert und an seinem Ausgang zum Einstellen der Frequenz des Oszillatorsignals in Abhängigkeit vom Zählwert mit dem Oszillator (VCO) gekoppelt ist.

8. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzteiler (DIV) vorgesehen ist, mit einem Eingang, der mit dem Oszillatorausgang gekoppelt ist und der an seinem Ausgang ein durch ein Teilerverhältnis (N) geteiltes Oszilla­ torsignal (OS*) bereitstellt, und daß eine Detektoreinheit (DE) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einer Phasen- oder Frequenz-Abweichung des Oszillatorsignals (OS*) von ei­ nem Referenzsignal (RS) an ihrem Ausgang die Abstimmspannung (UA) bereitstellt.

9. Oszillatorschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (DIV) zum Einstellen des Teilerverhältnis­ ses (N) einen Eingang hat, dem ein Programmiersignal (PS) zu­ führbar ist.

10. Oszillatorschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleifenfilter (LF) vorgesehen ist, das an den Ausgang der Detektoreinheit (DE) angeschlossen ist.