DE102005003904A1 - Oszillatorschaltung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Oszillatorschaltung (1) vorgeschlagen, bei der ein frequenzbestimmender Resonanzkreis (2) ein induktives Element (21), ein erstes kapazitives Element (23) und zumindest ein zu dem ersten kapazitiven Element (23) in Reihe geschaltetes zweites kapazitives Element (22) umfasst. Zwischen dem ersten kapazitiven Element (23) und zumindest einem zweiten kapazitiven Element ist ein Knoten (27, 27a) vorgesehen. Die Oszillatorschaltung enthält einen Entdämpfungsverstärker (3, 3a), der parallel zu dem frequenzbestimmenden Resonanzkreis (2) angeordnet ist. Weiterhin weist die Oszillatorschaltung ein erstes abstimmbares kapazitives Element (24) auf, welches parallel zu dem ersten kapazitiven Element (23) des Resonanzkreises geschaltet und mit einem Anschluss mit dem Knoten (23a) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung.
  • Oszillatorschaltungen dienen im allgemeinen zur Bereitstellung eines frequenzstabilen Signals und werden unter anderem in gesteuerten Oszillatoren verwendet, die Teil eines Phasenregelkreises für mobile Kommunikationsgeräte sind.
  • 5 zeigt ein Blockschaltbild eines derartigen Phasenregelkreises, mit dem Signale mit Ausgangsfrequenzen bis in den Bereich von mehreren Gigahertz erzeugt werden. Der dargestellte Phasenregelkreis umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator 7 mit einem Stelleingang 71 und einem Signalausgang 72 an dem das Ausgangssignal mit der Frequenz fVCO abgreifbar ist. Das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 7 abgegebene Signal wird einem Rückführungspfad zugeführt, der einen Frequenzteiler mit einem einstellbaren Frequenzteilerverhältnis enthält. Die Frequenz des rückgeführten Signals wird in dem Frequenzteiler 8 um den eingestellten Faktor geteilt. Das frequenzgeteilte Signal wird dann an einen Rückführungseingang 52 eines Phasendetektors 5 angelegt.
  • Der Phasendetektor 5 enthält einen Referenzeingang 51 der an einen Referenzoszillator 4 angeschlossen ist. Er vergleicht die Phasen der an dem Referenzeingang 51 und an dem Rückführungseingang 52 anliegenden Signale und erzeugt daraus ein Stellsignal, dass über einen Schleifenfilter 6 dem Stelleingang des spannungsgesteuerten Oszillators 7 zugeführt wird. Das Stellsignal ist bevorzugt proportional zu der Differenz der beiden Phasen an den Eingängen 51 und 52 des Phasendetek tors. Durch das Stellsignal ändert der Oszillator seine Ausgangsfrequenz, bis die Phasendifferenz zwischen den an den Eingängen 51 und 52 des Phasendetektors anliegenden Signalen verschwindet.
  • Die Anforderungen an den Leistungsverbrauch und die Produktionskosten machten neue Fertigungstechnologien und die Realisierung solcher Phasenregelkreise als integrierte Schaltungen in Halbleiterkörpern notwendig.
  • Moderne Phasenregelkreise werden beispielsweise in CMOS-Technologie mit Größendimensionen im Submikrometerbereich implementiert. Wegen des starken nicht linearen Verhaltens der Frequenz-Spannungskennlinien von CMOS Bauelementen und im besonderen von CMOS-Varaktordioden stellen sich an die Realisierung einer Frequenzeinstellung spannungsgesteuerter Oszillatoren in C-MOS-Technik besondere Herausforderungen.
  • Eine Möglichkeit, das vorbenannte Problem zu lösen, besteht in der Implementierung eines so genannten digital steuerbaren Oszillators, bei dem die Einstellung seiner Ausgangsfrequenz nicht kontinuierlich, sondern in kleinen wertdiskreten Schritten erfolgt. Dies hat zusätzlich auch den Vorteil, anstatt der großflächigen analogen Schleifenfilter kleinere digitale Schleifenfilter innerhalb des Phasenregelkreises verwenden zu können.
  • Für mobile Kommunikationssysteme ist die minimale Differenz zwischen zwei Frequenzen von dem gewählten Kommunikationsstandard abhängig. Beispielsweise kann sie zwischen 100 kHz und 200 kHz betragen. Es ist jedoch zweckmäßig, aufgrund von Prozessstreuungen in der Fertigung und von Temperaturschwankungen kleiner Frequenzschritte zu realisieren, um so Her stellungsschwankungen und äußere Einflüsse zu kompensieren. Dabei wird der kleinste Frequenzschritt durch einen Schaltvorgang zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert des kleinsten zu realisierenden Kapazitätswertes für die gegebene Halbleitertechnologie erzeugt.
  • Aufgrund der geringen Dimensionen beeinflussen geringe Prozessvariationen in der Fertigung diesen Kapazitätswert drastisch. Zusätzlich wächst das Phasenrauschen mit steigender Grundfrequenz eines Ausgangssignals eines derartig realisierten spannungsgesteuerten Oszillators.
    •
  • Der Erfindung stellt sich demgemäß die Aufgabe, eine Oszillatorschaltung vorzusehen, deren Frequenzeinstellungen möglichst unabhängig von Bauteilstreuungen in der Fertigung sind.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des vorliegenden unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Gemäß der Erfindung umfasst eine Oszillatorschaltung einen frequenzbestimmenden Resonanzkreis, der ein induktives Element, ein erstes kapazitives Element und zumindest ein zu dem ersten kapazitiven Element in Reihe geschaltetes zweites kapazitives Element enthält. Zwischen dem ersten kapazitiven Element und dem in Reihe geschalteten zumindest einem zweiten kapazitiven Element ist ein Knoten vorgesehen. Die Oszillatorschaltung enthält einen Entdämpfungsverstärker, der parallel zu dem frequenzbestimmenden Resonanzkreis geschaltet ist. Weiterhin umfasst die Oszillatorschaltung ein erstes abstimmbares kapazitives Element, welches parallel zu dem zweiten kapazitiven Element geschaltet und mit einem Anschluss mit dem Knoten verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist so ein abstimmbares kapazitives Element parallel zu einem kapazitiven Element des frequenzbestimmenden Resonanzkreises zur Abstimmung der Ausgangsfrequenz des Resonanzkreises geschaltet. Aufgrund der Parallelschaltung verringert sich der Einfluss des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes. Im besonderen verringert sich die für die Frequenzbestimmung der Oszillatorschaltung erforderliche effektive Kapazität des abstimmbaren kapazitiven Elementes um einen Faktor, der sich aus den Kapazitätswerten des ersten und des zweiten kapazitiven Elementes ergibt.
  • Somit kann das kapazitive Element vergrößert werden, so dass sich Prozessschwankungen nicht bedeutend auswirken, wobei gleichzeitig weiterhin eine geringere Kapazitätsänderung und damit eine genaue Einstellung der Ausgangsfrequenz möglich bleibt. Gleichzeitig verringert sich das Phasenrauschen. Zusätzlich wird es möglich, das induktive Element zu vergrößern, wodurch das Phasenrauschen der gesamten Oszillatorschaltung weiter reduziert wird.
  • In einer Ausführung ist das abstimmbare kapazitive Element als ein wertdiskret abstimmbares kapazitives Element ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Summe aus den Kapazitätswerten des ersten und des zumindest einen zweiten kapazitiven Elementes größer als ein Kapazitätswert des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes. Bevorzugt wird so der Einfluss des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes um einen entsprechenden Faktor reduziert, der sich aus den Kapazitätswerten des ersten und zumindest einem zweiten kapazitiven Elements ergibt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein zweites abstimmbares kapazitives Element parallel zu dem induktiven Element des Resonanzkreises geschaltet. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dient das zweite abstimmbare kapazitive Element zur Frequenzeinstellung eines Ausgangssignals der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung. Durch die Parallelschaltung des zweiten abstimmbaren kapazitiven Elements zu dem induktiven Element wird so ein Frequenzsprung in großen Frequenzschritten möglich. Das erste abstimmbare kapazitive Element dient demgegenüber mit seinen kleinen Frequenzschritten zur Feinabstimmung einer Ausgangsfrequenz der Oszillatorschaltung.
  • Bevorzugt umfasst in einer Ausgestaltungsform der Erfindung das zweite abstimmbare kapazitive Element eine Vielzahl parallel geschalteter Varaktoren. In einer Weiterbildung der Erfindung enthält auch das erste abstimmbare kapazitive Element eine Vielzahl abstimmbarer kapazitiver Elemente. In einer Ausführungsform enthalten die abstimmbaren Elemente abstimmbare Kondensatoren oder eine Vielzahl schaltbarer Kondensatoren. Bevorzugt sind die kapazitiven Elemente wertdiskret schaltbar, das heißt, sie werden dem ersten abstimmbaren kapazitiven Element für eine Erhöhung seines Kapazitätswertes hinzugefügt, oder für eine Verringerung weggeschaltet. Dadurch lässt sich die Gesamtkapazität durch paralleles Verschalten der schaltbaren Varaktoren einstellen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Kapazitätswerte der Varaktoren des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes und des zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes gleich groß. Dies hat den Vorteil, dass sie sich leicht in der gleichen Prozesstechnologie mit geringen Prozessvariationen erzeugen lassen. Fehler können so in einfacher Weise reduziert werden. In einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung unterscheiden sich ein erster Varaktor der Vielzahl der Varaktoren des ersten und/oder zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes von einem zweiten Varaktor der Vielzahl der Varaktoren des ersten und/oder zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes um den Faktor 2. Dadurch wird eine binäre Gewichtung in der Frequenzeinstellung der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung möglich. In einer anderen Ausgestaltungsform umfasst das erste abstimmbare kapazitive Element einen abstimmbaren Kondensator.
  • In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das erste abstimmbare kapazitive Element als Varaktor ausgeführt. In einer Ausführungsform umfasst es zumindest ein Feldeffekttransistorpaar auf. Bei diesem ist ein Steueranschluss eines der Transistoren des Feldeffekttransistorenpaares mit dem Knoten und ein Steueranschluss des anderen Transistors des Feldeffekttransistorpaares mit dem ersten kapazitiven Element des frequenzbestimmenden Resonanzkreis gekoppelt. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltungsform sind Senkenanschlüsse der Transistoren des Feldeffekttransistorpaares miteinander und mit den jeweiligen Quellenanschlüssen der Transistoren des Feldeffekttransistorpaares verbunden.
    •
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Erfindung,
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung,
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung,
  • 4 eine bekannte Oszillatorschaltung,
  • 5 einen Phasenregelkreis mit einem spannungsgesteuerten Oszillator.
  • Im Allgemeinen gilt für die Resonanzfrequenz eines Resonanzkreises:
    Figure 00070001
  • Die Resonanzfrequenz f ist für einen Resonanzkreis proportional zu dem Kehrwert der Wurzel aus dem Produkt des induktiven Elementes L und des kapazitiven Elementes C.
  • Um die Resonanzfrequenz eines Resonanzkreises entsprechend einzustellen wird zweckmäßig ein weiteres kapazitives Element eingeführt, dessen Kapazitätswert einstellbar ist. Dadurch lässt sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises ändern.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Oszillators mit einem derartigen Resonanzkreis. Unter dem Begriff "Oszillator" sind hierbei Schaltungen zu verstehen, die ungedämpfte elektrische Schwingungen bestimmter Kurvenform und Frequenz mit konstanter Amplitude erzeugen. Die Frequenz wird dabei durch die Resonanzfrequenz f des Resonanzkreises bestimmt. Da Resonanzkreise eine Dämpfung aufweisen, ist es notwendig, eine entsprechende Energiequelle bzw. einen Entdämpfungsverstärker bereitzustellen, welche die Dämpfung in Form einer positiven Impedanz kompensieren. In der in 3 dargestellten bekannten Oszillatorschaltung wird die negative Impedanz durch die Stromquelle 3 angedeutet.
  • Die Gesamtkapazität des Resonanzkreises gemäß 4 ergibt sich aus den Einzelkapazitätswerten C1 und C2 der kapazitiven Elemente 22 und 23 sowie dem Kapazitätswert CT abstimmbaren kapazitiven Element 24a. Die Gesamtkapazität Cges beträgt demnach
    Figure 00080001
  • Sie ist abhängig von der variablen Kapazität CT. Somit ergibt sich eine Gesamtänderung der Kapazität ΔCges direkt proportional aus einer Änderung des Wertes ΔCT der Einstellkapazität 24a. Es gilt: ΔCges = ΔCT. Da gerade bei digital einstellbaren Oszillatoren (DCO) die Kapazitätswerte der einstellbaren bzw. abstimmbaren kapazitiven Elemente sehr klein sein müssen, um kleine Frequenzsprünge zu ermöglichen, beeinflussen schon geringe Schwankungen in der Prozessfertigung bzw, im späteren Betrieb den Wert CT des abstimmbaren kapazitiven Elementes 24a und damit auch die Ausgangsfrequenz der Oszillatorschaltung.
  • 1 zeigt demgegenüber ein Blockschaltbild mit der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung, bei dem der Einfluss von Prozessschwankungen oder späteren sich ändernden Betriebsparametern auf die Ausgangsfrequenz der Oszillatorschaltung reduziert ist. In dieser Ausgestaltungsform ist die abstimmbare Kapazität zur Änderung der Ausgangsfrequenz der Oszillatorschaltung parallel einem der beiden kapazitiven Elemente 22 und 23 geschaltet. Vorliegend ist das abstimmbare kapazitive Element 24 parallel zu dem kapazitiven Element 23 geschaltet. Ein Anschluss ist mit einem Knoten 27 zwischen dem ersten und dem zweiten Element 22 und 23 verbunden. Für die Gesamtkapazität des Resonanzkreises der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung gilt:
    Figure 00090001
  • Eine Änderung der Gesamtkapazität ΔCges bei einer Änderung der abstimmbaren Kapazität CT führt zu der Darstellung:
    Figure 00090002
    Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Topologie ergibt sich eine um einen Faktor veränderte proportionale Abhängigkeit der Gesamtkapazität Cges von einer Änderung des Wertes CT der abstimmbaren Kapazität C24.
  • Ist die Summe der Kapazitätswerte C1 und C2 der beiden kapazitiven Elemente 22 und 23 deutlich größer als der Kapazitätswert CT des abstimmbaren kapazitiven Elementes 24 so gilt.
  • Figure 00090003
  • Aus dem vorangegangenen Ausdruck ist zu erkennen, dass der Einfluss auf den Resonanzkreis für das gemäß 1 verschaltete abstimmbare kapazitive Element 24 um den Faktor n2 gegenüber dem Resonanzkreis der Oszillatorschaltung gemäß 4 vermindert ist. Der Term n2·ΔCT bildet daher eine effektive Kapazität. Eine Änderung der Kapazität des abstimmbaren kapazitiven Elementes 24 wirkt sich daher nur um den Faktor n2 vermindert aus. Folglich lassen sich die Bauelemente größer ausführen, wobei sich die Gesamtkapazität und damit die Resonanzfrequenz nur um den entsprechenden Faktor reduziert ändert. Eine Realisierung mit größeren Bauelementen verringert den Einfluss auf Bauteilstreuungen während der Implementierung. Zusätzlich ist die geringste realisierbare Kapazität für einen gegebene Fertigungstechnologie durch die Größen der kapazitiven Elemente 22 und 23 kontrollierbar. Diese ist bevorzugt technologieunabhängig.
  • 2 zeigt eine konkrete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung 1, wie sie beispielsweise in einem Phasenregelkreis als Oszillator einsetzbar ist. Die hier dargestellte Ausführungsform ist in einem Halbleiterkörper als integrierte Schaltung in CMOS-Technologie realisiert und stellt einen wertdiskret steuerbaren Oszillator (DCO, "digital controlled oscillator") dar. Anstatt wertdiskret abstimmbarer Kapazitäten lassen sich auch wertkontinuierlich abstimmbare Kapazitäten oder eine Kombination von beiden implementieren.
  • Als Halbleitermaterialien eignen sich Silizium, aber auch zusammengesetzte Halbleiter wie Gallium-Arsenid (GaAs) und Silizium-Germanium (SiGe). Auf der Oberfläche des hier nicht dargestellten Halbleiterkörpers sind mehrere Anschlusskontakte aufgebracht, die mit der innerhalb des Halbleiterkörpers integrierten erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung verbunden sind. Die Anschlusskontakte dienen zur Zuführung der notwendigen Versorgungsspannung bzw. des Versorgungsstroms. Weitere Anschlusskontakte bilden die Ausgangsabgriffe, an denen das lokale Oszillatorsignal der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung abgreifbar ist. Natürlich lassen sich auch weitere Schaltungen im gleichen Halbleiterkörper implementieren, beispielsweise die Schaltungen zur Bildung eines Phasenregelkreises. Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung ist damit in einem Halbleiterkörper realisiert, der weitere Elemente umfasst.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 sind diese Anschlusskontakte durch die Ausgänge 11 der Lokaloszillatorschaltung gebildet.
  • Die hier dargestellte Oszillatorschaltung ist als digital einstellbarer Oszillator (DCO) mit wertdiskreten einstellbaren Frequenzschritten ausgeführt. Ebenso ist auch eine kontinuierliche Einstellung möglich. Die Oszillatorschaltung 1 enthält einen Resonanzkreis aus den Spulen 21 und den abstimmbaren kapazitiven Elementen 22, 23, 24 und 25, 25a und 25b. Diese stellen die frequenzbestimmenden Elemente des Resonanzkreises dar, wobei einige abstimmbar bzw. schaltbar ausgeführt sind, so dass die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises geändert werden kann.
  • Die Oszillatorschaltung 1 ist für die Gegentaktsignalverarbeitung ausgebildet. Die Spule ist in zwei Teilspulen unterteilt, deren gemeinsamer Verbindungsknoten an einen ersten Versorgungsknoten 3c angeschlossen ist. Diesem ist das Versorgungspotential VDD zuführbar. Jeweils zweite Anschlüsse der Spule sind mit einem Quellenanschluss eines Transistors verbunden, der einen Entdämpfungsverstärker 3a bildet. Parallel dazu sind mehrere Varaktor-Dioden 25, 25a und 25b in den Resonanzkreis und zwischen die Ausgangsabgriffe 11 geschal tet. Sie dienen zur Erzeugung großer Frequenzsprünge in der Resonanzfrequenz der Oszillatorschaltung.
  • Die Varaktoren 25, 25a und 25b umfassen jeweils ein Feldeffekttransistorpaar aus zwei NMOS-Feldeffekttransistoren. Diese sind mit ihren Senken- bwz. Quellen-Anschlüssen miteinander verbunden. Zusätzlich ist der Quellenanschluss eines jeden Transistors mit seinem entsprechenden Senkenanschluss gekoppelt. Die Steueranschlüsse der beiden Feldeffekttransistoren sind mit einem der beiden Abgriffe verbunden.
  • Der Entdämpfungsverstärker 3a umfasst ein Paar aus kreuzgekoppelten Feldeffektransistoren, deren Steueranschlüsse jeweils mit dem Quellenanschluss des anderen Transistors gekoppelt ist. Zwischen dem Quellen- und dem Senkenanschluss eines jeden Transistors ist ein erstes kapazitives Element 22 in Form eines Kondensators geschaltet. Der Entdämpfungsverstärker 3a dient im Betrieb zur Bereitstellung einer negativen Impedanz, welche die Dämpfung und damit die positive Impedanz des Resonanzkreises der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung kompensiert.
  • Zwischen die beiden Quellen-Anschlüsse der Transistoren des Entdämpfungsverstärkers 3a ist ein zweites kapazitives Element 23 geschaltet. Weiterhin sind die Drain-Anschlüsse der Transistoren des Entdämpfungsverstärkers 3a über Widerstände 26 an einen gemeinsamen Fußpunkt 3b zur Zuführung eines Massepotentials angeschlossen.
  • Die beiden Kondensatoren 22 und 23 bilden die gemäß 1 dargestellte Reihenschaltung aus den beiden kapazitiven Elementen. Parallel zu dem kapazitiven Element 23 ist zwischen die Knoten 27a und 27b ein abstimmbares kapazitives Element 24 geschaltet. Dieses enthält eine Vielzahl parallel angeordneter Varaktoren 242, 242a und 242b. Die Varaktoren umfassen ebenso zwei Feldeffekttransistoren, deren Quellen- und Senkenanschlüsse miteinander verbunden sind. Die Dimensionen dieser Varaktoren sind annähernd gleich groß wie die Dimensionen der Varaktoren 25, 25a und 25b. Sie haben somit ähnliche Kapazitätswerte.
  • Aufgrund der Parallelschaltung dieses Elementes 24 zu dem kapazitiven Element 23 ist jedoch der Frequenzsprung bei einer Änderung der Kapazität des Elementes 24 und damit der Einfluss auf die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises bei einem Schaltvorgang dieser Varaktoren deutlich geringer. Die Steueranschlüsse der Transistoren der Varaktoren 242, 242a und 242b sind über Koppelwiderstände 243 an das Versorgungspotential VDD angeschlossen. Durch entsprechendes Ansteuern der Quellen- bzw. Senkenanschlüsse und Beaufschlagen mit einem Potential lässt sich die Kapazität eines jeden einzelnen varaktorelementes 242, 242, 242b ändern.
  • Weiterhin sind Entkopplungskondensatoren 241 vorgesehen, die mit jeweils einem ersten Anschluss mit den Steueranschlüssen der Transistoren der Varaktoren und mit einem zweiten Anschluss an die Senkenanschlüsse der Transistoren des Entdämpfungsverstärkers 3a angeschlossen sind. Sie entkoppeln die DC-Anteile des abstimmbaren kapazitiven Elementes 24 von dem Resonanzkreis der Oszillatorschaltung und dienen, gemeinsam mit den Widerständen 243 zur Einstellung des Betriebsarbeitpunktes der Varaktoren 242, 242a und 242b.
  • Der zwischen die beiden Senkenanschlüsse der Transistoren des Entdämpfungsverstärkers 3a geschaltete Kondensator 23 redu ziert zusätzlich auch den effektiven Quellengegenkopplungswiderstand R für hohe Frequenzen. Für Frequenzen größer als 0,5·R·C2 werden die Senkenanschlüsse der beiden Transistoren des Entdämpfungsverstärkers 3a gegenüber dem Massepunkt 3b kurzgeschlossen, wodurch sich vorteilhaft die Verstärkung für jeden Transistor des Entdämpfungsverstärkers erhöht. Dadurch lassen sich Transistoren mit geringerer Fläche verwenden bzw. das Phasenrauschen der Oszillatorschaltung reduzieren.
  • Die dargestellte Ausführungsform der Oszillatorschaltung gemäß 2 enthält zwei abstimmbare Elemente. Dabei ist die Kapazitätsänderung eines jeden abstimmbaren Elementes im vorliegenden Ausführungsfall gleich groß, wobei natürlich auch andere beispielsweise eine binäre Gewichtungsweise der Kapazitäten vorgesehen werden kann. Aufgrund der besonderen Anordnung des abstimmbaren kapazitiven Elementes 24 in Form einer Parallelschaltung zu dem kapazitiven Element 23 wirkt sich hier ein Kapazitätssprung jedoch geringer aus als bei den Varaktoren 25, 25a und 25b. Daher ist das kapazitive Element 24 vor allem für eine Feineinstellung der Ausgangsfrequenz des Resonanzkreises der Oszillatorschaltung verwendbar.
  • 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Die dargestellte Ausführungsform besitzt wegen der gesonderten Anordnung des Kondensators 23 andere Verstärkungseigenschaften.
  • Im vorliegenden Fall ist die Anordnung aus Serien- und Parallelkapazität durch 2 Kondensatoren 22 gebildet, die mit jeweils einem Anschluss an die Quellenanschlüsse der Transistoren des Entdämpfungsverstärkers angeschlossen sind. Zwischen die jeweils zweiten Anschlüsse ist das zweite kapazitive Element in Form des Kondensators 23 geschaltet. Die Kondensatoren 22 und 23 bilden so eine Serienschaltung. Parallel zum Kondensator 23 sind die Varaktordioden 242, 242a und 242b als abstimmbare Elemente angeordnet.
    • 1
    Oszillatorschaltung
    2
    Resonanzkreis
    3
    Stromquelle
    3a
    Entdämpfungsverstärker
    3b
    Massepotentialanschluss
    3c
    Versorgungspotentialanschluss
    4
    Referenzoszillator
    5
    Phasendetektor
    6
    Schleifenfilter
    7
    spannungsgesteuerter Oszillator
    8
    Frequenzteiler
    11
    Ausgangssignalanschlüsse
    22, 23
    kapazitive Elemente
    21
    induktives Element, Spule
    24
    abstimmbares kapazitives Element
    25, 25a, 25b
    Varaktoren
    26
    Widerstand
    27, 27a, 27b
    Knoten
    242, 242a, 242b
    Varaktoren
    243
    Widerstand
    fref
    Referenzfrequenz
    fPFD
    Stellsignal
    fVCO
    Ausgangsfrequenz
    fdiv
    frequenzgeteiltes Signal
    C1, C2, CT
    Kapazitätswerte
    ΔCges, ΔCT
    Differenzkapazitätswerte
    L
    Induktivitätswert

Claims (14)

  1. Oszillatorschaltung – mit einem frequenzbestimmenden Resonanzkreis (2) umfassend ein induktives Element (21), ein erstes kapazitives Element (22) und zumindest ein zu dem ersten kapazitiven Element (22) in Reihe geschaltetes zweites kapazitives Element (23); – einen Knoten (27, 27a, 27b) zwischen dem ersten kapazitiven Element (22) und dem zumindest einen zweiten kapazitiven Element (23); – ein Entdämpfungsverstärker (3, 3a), der parallel zu dem frequenzbestimmenden Resonanzkreis (2) geschaltet ist; – ein erstes abstimmbares kapazitives Element (24), welches parallel zu dem zweiten kapazitiven Element (23) geschaltet und mit einem Anschluss mit dem Knoten (27, 27a, 27b) verbunden ist.
  2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, bei der die Summe aus Kapazitätswerten (C1, C2) des ersten und des zumindest einen zweiten kapazitiven Elementes (22, 23) größer ist als ein Kapazitätswert (ΔCT) des abstimmbaren kapazitiven Elementes (24).
  3. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der das erste abstimmbare kapazitive Element (22) ausgeführt ist, einen in wertdiskreten Schritten veränderbaren Kapazitätswert aufzuweisen.
  4. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein zweites abstimmbares kapazitives Element (25, 25a, 25b) parallel zu dem induktiven Element (21) des Resonanzkreises geschaltet ist.
  5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, bei dem das zweite abstimmbare kapazitive Element (25, 25a, 25b) eine Vielzahl parallel geschalteter Varaktoren umfasst.
  6. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste abstimmbare kapazitive Element (24) eine Vielzahl schaltbarer Varaktoren (242, 242a, 242b) umfasst.
  7. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei der Kapazitätswerte der Varaktoren des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes (24) und des zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes (25, 25a, 25b) gleich sind.
  8. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei der sich ein Kapazitätswert eines ersten Varaktors der Vielzahl der Varaktoren des ersten und/oder zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes (24, 25, 25a, 25b) von einem Kapazitätswert eines zweiten Varaktors der Vielzahl der Varaktoren des ersten und/oder zweiten abstimmbaren kapazitiven Elementes (24, 25, 25a, 25b) um den Faktor 2n unterscheidet, wobei n eine natürliche Zahl ist.
  9. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das erste abstimmbare kapazitive Element (24) zumindest ein Feldeffekttransistorpaar umfasst, bei dem ein Steueranschluss eines der Transistoren des Feldeffekttransistorpaares mit dem Knoten (27, 27a, 27b) und ein Steueranschluss des anderen Transistors des Feldeffekttransistorpaares mit dem ersten kapazitiven Element (23) gekoppelt ist.
  10. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei der das zweite abstimmbare kapazitive Element (25) zumindest ein Feldeffekttransistorpaar umfasst, bei dem Steueranschlüsse der Transistoren des Feldeffekttransistorpaares mit der Spule gekoppelt sind.
  11. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, bei der Senkenanschlüsse der Transistoren des Feldeffekttransistorpaares miteinander und mit dem jeweiligen Quellenanschluss verbunden sind.
  12. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der zwischen dem ersten abstimmbaren kapazitiven Element (24) und dem Knoten (27, 27a, 27b) ein Koppelkondensator vorgesehen ist.
  13. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Variation einer Gesamtkapazität (ΔCges) um einen Faktor kleiner ist als eine Variation des ersten abstimmbaren kapazitiven Elementes, wobei der Faktor ein Verhältnis des Wertes des zweiten kapazitiven Elementes zur Summe der werte des ersten und zweiten kapazitiven Elementes umfasst.
  14. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die als eine integrierte Schaltung in einem Halbleiterkörper ausgeführt ist.
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