DE102008033240A1 - Frequenzgenerator - Google Patents

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Christian Grewing
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Abstract

Es wird ein Frequenzgenerator (200) mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (210) bereitgestellt, welcher eine Vorkompensation aufweist. Digital schaltbare Kompensationskondensatoren (222) werden selektiv aktiviert, um den Betrieb des spannungsgesteuerten Oszillators (210) anzupassen, um unerwünschte Betriebseffekte zu mildern. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die digital schaltbaren Kompensationskondensatoren (220) des spannungsgesteuerten Oszillators (210) angepasst, um Effekte zu kompensieren, welche vom Aktivieren eines von dem spannungsgesteuerten Oszillator (210) getriebenen Ausgangspuffers (250) von einem Ruhezustand herrührende Effekte zu kompensieren.

Description

  • Frequenzgeneratoren werden herkömmlicherweise in integrierten Kommunikationssystemen benutzt, um ein Signal mit einer Trägerfrequenz bereitzustellen. Die Frequenzgeneratoren werden typischerweise als spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO, Voltage Controlled Oscillator) unter Benutzung einer Phasenregelschleife (PLL, Phase-Lock Loop) benutzt, um die Frequenzquelle zu stabilisieren und Phasenrauschen zu minimieren. Ein Ausgangspuffer wird häufig benutzt, den Ausgang des Frequenzgenerators zu verstärken und den Frequenzgenerator von Lasten zu isolieren. In tragbaren Systemen wie Mobiltelefonen können der spannungsgesteuerte Oszillator und der Ausgangspuffer ein- und ausgeschaltet werden, um Strom zu sparen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Frequenzgenerator nach Anspruch 1 bereitgestellt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Frequenzgenerator nach Anspruch 10 bereitgestellt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 18 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
  • Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm, welches einen herkömmlichen spannungsgesteuerten Oszillator darstellt,
  • 2 ein schematisches Diagramm, welches einen spannungsgesteuerten Oszillator mit einer Vorkompensation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 3 ein schematisches Diagramm, welches eine digitale Tuningsteuerung zur Vorkompensation eines spannungsgesteuerten Oszillators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Anzahl von mit einem Steuerprozess und/oder -mechanismus für Ausführungsbeispiele eines spannungsgesteuerten Oszillators gemäß der vorliegenden Erfindung verknüpften Vorgängen darstellt.
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile oder Anordnungen kennzeichnen. In den Figuren gibt die am weitesten links stehende Ziffer eines Bezugszeichens die Figur an, in welcher das Bezugszeichen zuerst auftritt. Die Benutzung des gleichen Bezugszeichens in verschiedenen Figuren zeigt ähnliche oder identische Teile an. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern stellen lediglich einige der vielfältigen Möglichkeiten zur Implementierung der vorliegenden Erfindung dar.
  • Kurz gesagt beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung allgemein auf einen spannungsgesteuerten Oszillator mit einer Vorkompensation, wobei digital schaltbare Kompensationskapazitäten selektiv aktiviert werden, um den Betrieb des spannungsgesteuerten Oszillators anzupassen, um unerwünschte Betriebseffekte abzumildern. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die digital schaltbaren Kompensationskapazitäten des spannungsgesteuerten Oszillators eingestellt, um Effekte zu kompensieren, welche vom Aktivieren eines Ausgangspuffers, welcher von dem spannungsgesteuerten Oszillator getrieben wird, herrühren, beispielsweise vom Aktivieren aus einem Ruhezustand heraus.
  • Wenn der Ausgangspuffer für einen spannungsgesteuerten Oszillator aktiviert oder eingeschaltet wird, können verschiedene unerwünschte Effekte die Übergangszeiten verlängern, welche nötig sind, dass eine Rückkopplungsschleife, beispielsweise eine Phasenregelschleife, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators stabilisiert. Bei einem Beispiel kann die Versorgungsspannung aufgrund vergrößerter Stromaufnahme durch den Ausgangspuffer schwanken oder sich verändern. Bei einem anderen Beispiel kann sich die Betriebstemperatur der Gesamtschaltung in Folge von durch die verschiedenen Schaltungsteile erzeugte Wärme verändern. Bei noch einem anderen Beispiel kann sich die von dem spannungsgesteuerten Oszillator gesehene Lastimpedanz verändern, wenn der Ausgangspuffer aktiviert wird. Die Richtung und Größe dieser und anderer Übergangseffekte auf die Frequenzänderungen des spannungsgesteuerten Oszillators können abgeschätzt werden, und die Werte von Kompensationskapazitäten können entsprechend eingestellt werden. Durch Einstellen der Werte der Kompensationskapazitäten kann die Einschwingzeit und/oder die Stabilität des spannungsgesteuerten Oszillators verbessert werden.
  • Um das Verständnis der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erleichtern, wird zunächst kurz ein herkömmlicher Frequenzgenerator mit einem spannungsgesteuerten Oszillator beschrieben. Anschließend wird ein Frequenzgenerator mit Vorkompensation gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung detailliert beschrieben. Systembezogene und verfahrensbezogene Details bezüglich Ausführungsbeispielen eines Frequenzgenerators mit Vorkompensation werden dargelegt.
  • 1 zeigt einen herkömmlichen Frequenzgenerator 100. Der Frequenzgenerator 100 umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator 110 und einen Ausgangspuffer 150. Der spannungsgesteuerte Oszillator 110 und der Ausgangspuffer 150 werden typischerweise auf einem einzigen Substrat ausgebildet, was die elektrische und thermische Kopplung zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem Ausgangspuffer vergrößert. Der Frequenzgenerator 100 kann ein Teil eines Kommunikationssystems wie eines Mobiltelefons sein, wobei ein derartiges System typischerweise gerätebezogene oder betriebsbezogene Ein schränkungen wie Größe, Gewicht und Stromaufnahme aufweist. Sowohl der Ausgangspuffer 150 als auch der spannungsgesteuerte Oszillator 110 können unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden, um Strom zu sparen und unerwünschte Übertragungen wie beispielsweise bei Mobiltelefonen zu vermeiden. Beispielsweise kann ein Signal VCO OFF benutzt werden, den spannungsgesteuerten Oszillator 110 hoch- oder herunterzufahren und ein Signal OUTPUT BUFFER OFF kann benutzt werden, den Ausgangspuffer 150 hoch- oder herunterzufahren, d. h. ein- oder auszuschalten.
  • Der Ausgangspuffer 150 kann ein Puffer wie ein Leistungsverstärker mit einem differentiellen Eingang und einem differentiellen Ausgang sein, obwohl einpolige Ein- und Ausgänge ebenso benutzt werden können. Im Betrieb wird der Ausgangspuffer 150 typischerweise nur zu Beginn eines aktiven Übertragungszeitschlitzes (wie in einem zellulären Netzwerk) eingeschaltet. Das Einschalten der Einrichtung nur zu Beginn eines aktiven Übertragungszeitschlitzes trägt dazu bei, die Stromaufnahme des Kommunikationsgeräts zu verringern und die Kanalbedingungen der Kanäle zu verbessern, über welche das den spannungsgesteuerten Oszillator benutzende Kommunikationsgerät überträgt.
  • Der spannungsgesteuerte Oszillator 110 umfasst eine schaltbare Stromquelle 112, einen LC-(Induktivität-Kapanität-)Schaltungsabschnitt 120, eine Varaktorschaltung 130, ein kreuzgekoppeltes Transistorpaar 140 und eine Phasenregelschleife (PLL) 160. Die schaltbare Stromquelle 120 legt wählbar einen Strom an den LC-Schaltungsabschnitt 120, die Varaktorschaltung 130 und das kreuzgekoppelte Transistorpaar 140 an.
  • Wenn ein Strom angelegt wird, stellt das kreuzgekoppelte Transistorpaar 140 eine Rückkopplung bereit, durch welche eine Oszillationsfrequenz festgelegt wird. Das kreuzgekoppelte Transistorpaar 140 bietet zudem eine Verstärkung für die Os zillationsschaltung, um Verluste durch reaktive Komponenten (wie den LC-Schaltungsabschnitt 120 und die Varaktorschaltung 130) zu kompensieren. Die Frequenz der Oszillation hängt teilweise von einem Resonanzkreis ab, welcher durch die Kombination der reaktiven Komponenten in dem LC-Schaltungsabschnitt 120 und der Varaktorschaltung 130 gebildet wird.
  • Der LC-Schaltungsabschnitt 120 umfasst eine Induktivität 124 und eine Kondensatorbank 122. Die Kondensatorbank 122 ist eine digital schaltbare Kondensatorbank, welche eine Grobtuningsteuerung für den spannungsgesteuerten Oszillator 110 bereitstellt und beispielsweise durch Tuningsteuersignale gesteuert werden kann. Eine feste Kapazität in der Kondensatorbank 122 kann derart ausgewählt werden, dass die Resonanz des LC-Schaltungsabschnitts 120 zu einer gewünschten Oszillation des spannungsgesteuerten Oszillators 110 führt.
  • Der Varaktor 130 umfasst beispielsweise eine variable Kapazität, welche zum Feintuning unter Benutzung eines Varaktortuningsignals „VARACTOR TUNING" des spannungsgesteuerten Oszillators 110 benutzt werden kann. Die Phasenregelschleife 160 kann benutzt werden, den spannungsgesteuerten Oszillator 110 zu überwachen und in Antwort hierauf ein Steuersignal zu erzeugen. Das Steuersignal (Varaktortuning) ist mit einem Steuereingang des Varaktors 130 derart gekoppelt, dass eine Veränderung der Impedanz des Varaktors benutzt werden kann, den spannungsgesteuerten Oszillator 110 feineinzustellen und die Frequenzstabilität des spannungsgesteuerten Oszillators 110 zu verbessern.
  • Die digitalen Tuningsteuersignale und das Varaktortuningsignal können zusammen benutzt werden, um eine Frequenz (Ausrichtung) des spannungsgesteuerten Oszillators 110 festzulegen. Wie oben diskutiert ist der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 110, welcher den Ausgangspuffer 150 treibt, mit der Phasenregelschleife 160 gekoppelt, was dazu beiträgt, eine Frequenzstabilität und eine Feinfrequenzeinstellung für den spannungsgesteuerten Oszillator 110 bereitzustellen.
  • Die Phasenregelschleife 160 wird benutzt, das Varaktortuningsignal zu erzeugen, und ist typischerweise derart mit Toleranzen versehen, dass die Phasenregelschleife robust genug ist, in einem gewissen Bereich von Betriebsbedingungen einzuschwingen. Das Ausgestalten der Phasenregelschleife derart, dass sie für einen gewissen Bereich von Betriebsbedingungen robust ist, verringert jedoch den Grad, bis zu dem die Phasenregelschleife für andere Zwecke optimiert werden kann. Beispielsweise können Toleranzen für einen großen Bereich bei einer Ausgestaltung einer Phasenregelschleife dazu führen, dass sich keine optimalen Ergebnisse für eine verringerte Stromaufnahme der Einrichtung, für das Verbindungsbudget, für die Zellengröße und dergleichen ergeben.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 2 eine Einrichtung 200 mit spannungsgesteuertem Oszillator, welcher eine Vorkompensation aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Einrichtung 200 umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator 210, einen Ausgangspuffer 250 und eine digitale Tuningsteuerung 270. Der spannungsgesteuerte Oszillator 210 umfasst eine schaltbare Stromquelle 212, einen LC-Schaltungsabschnitt 220, eine Varaktorschaltung 230, ein kreuzgekoppeltes Transistorpaar 240 und eine Phasenregelschleife (PLL) 260. Der Ausgangspuffer kann ein einpoliger Puffer, ein differentieller Puffer, ein Leistungsverstärker oder ein Teil eines Leistungsverstärkers je nach Wunsch eines Schaltungsentwicklers sein.
  • Der spannungsgesteuerte Oszillator 210 und der Ausgangspuffer 250 können unabhängig voneinander nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden, was Strom spart und beispielsweise bei einem Mobiltelefon unerwünschte Transmissionen minimiert. Beispielsweise kann ein Setzen oder Anlegen eines VCO OFF-Signals die Stromquelle 212 deaktivieren, um den spannungsge steuerten Oszillator 210 zu deaktivieren und Rücksetzen oder Deaktivieren des VCO OFF-Signals aktiviert die Stromquelle 212, um den spannungsgesteuerten Oszillator 210 zu aktivieren.
  • Wenn die Stromquelle 212 aktiviert ist, ist Strom an den LC-Schaltungsabschnitt 220, den Varaktor 230 und das kreuzgekoppelte Transistorpaar 240 angelegt. Der LC-Schaltungsabschnitt 210 umfasst eine Induktivität 224 und eine Kondensatorbank 222, wobei die Kondensatorbank 222 eine digital schaltbare Kondensatorbank ist. Wenn ein Strom an den LC-Schaltungsabschnitt 220 angelegt wird, wird ein LC-Resonanzkreis durch die Kombination der Induktivität 224 mit der Kondensatorbank 222 gebildet. Die Kombination des LC-Resonanzkreises und des Varaktors 230 bestimmt eine Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 210 (hierbei werden andere nicht ideale Effekte wie parasitäre Kapazitäten vernachlässigt). Die digitale Tuningsteuerung 270 wird benutzt, auszuwählen, welche Kondensatoren in den LC-Schaltungsabschnitt 220 aktiviert werden, was es dem System erlaubt, die Arbeitsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 210 zu steuern.
  • Wenn ein Strom an das kreuzgekoppelte Transistorpaar 240 angelegt wird, wird durch Kopplung eines Gate-Anschlusses jedes Transistors mit einem Drain-Anschluss des anderen Transistors eine Rückkopplung eingerichtet. Der Ausgang des kreuzgekoppelten Transistorpaares 240, in 2 die Drain-Anschlüsse, ist mit dem Eingang der Phasenregelschleife 260 und den Eingängen des Ausgangspuffers 250 gekoppelt.
  • Zu bemerken ist, dass bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Gate-Anschlüsse jedes Transistors mit einem Source-Anschluss des jeweils anderen Transistors gekoppelt sein kann, und/oder die Source-Anschlüsse den Ausgang des kreuzgekoppelten Transistorpaares bilden können.
  • Wie oben erwähnt kann der Ausgangspuffer 250 wahlweise aktiviert und deaktiviert werden, wobei ein Signal OUTPUT BUFFER OFF benutzt wird. Im Betrieb wird der Ausgangspuffer 250 typischerweise deaktiviert, wenn der spannungsgesteuerte Oszillator 210 ausgehend von einem Ruhezustand (z. B. ein Standby-Zustand für den spannungsgesteuerten Oszillator) angeschaltet wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator kann eingeschaltet werden, bevor eine Übertragung erwünscht wird, so dass genügend Zeit ist, dass der spannungsgesteuerte Oszillator 210 eine stabile Arbeitsfrequenz erreicht. Um eine Stromaufnahme während dieser Übergangszeit zu minimieren, wird die Einschwingzeit der Phasenregelschleife minimiert.
  • Der Ausgangspuffer 250 kann während der Zeit vor der Übertragung, welche erforderlich ist, dass der spannungsgesteuerte Oszillator 210 aktiv wird und die Phasenregelschleife 260 eine stabilisierende Kontrolle ausübt, deaktiviert werden. Nachdem der spannungsgesteuerte Oszillator 210 stabilisiert ist, kann der Ausgangspuffer 250 für die Übertragung aktiviert werden.
  • Veränderungen der Betriebsbedingungen aufgrund der Aktivierung und Deaktivierung des Ausgangspuffers 250 können jedoch die Frequenzstabilität des spannungsgesteuerten Oszillators 210 beeinflussen. Beispielsweise kann das Aktivieren und Deaktivieren des Ausgangspuffers 250 einen Versorgungsspannungswert, die Impedanz der Eingänge des Ausgangspuffers 250 (insbesondere wenn der Ausgangspuffer direkt mit den Eingängen der reaktiven Komponenten gekoppelt ist) und die Betriebstemperatur beeinflussen.
  • Diese nicht idealen Effekte und andere, für sich genommen und in Kombination miteinander, beeinflussen die Frequenzstabilität des spannungsgesteuerten Oszillators und führen häufig zu einer verlängerten Einschwingzeit für den spannungsgesteuerten Oszillator. Beispielsweise kann eine Spannungsänderung des Varaktortuningsignals von 100 mV eine Frequenzänderung von 2 MHz verursachen. Die Eingangsimpedanz des Ausgangspuffers 250 kann sich abhängig von dem Zustand des Ausgangspuffers 250 (inaktiv/aktiv) verändern. Da die Eingangsimpedanz des Ausgangspuffers 250 eine Last für den spannungsgesteuerten Oszillator 210 darstellt, kann eine Veränderung der Eingangsimpedanz des Ausgangspuffers 250 die Resonanzfrequenz des LC-Schaltungsabschnitts 220 wegen der sich verändernden Kapazität der Eingänge verändern.
  • Typischerweise verändern die beschriebenen nicht idealen Effekte jedes Mal, wenn der Ausgangspuffer 250 aktiviert wird, die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 210 um einen ähnlichen Betrag (hinsichtlich Größe und Richtung). Dieser Betrag kann geschätzt (oder gemessen) werden, und die effektive Kapazität der digital schaltbaren Kondensatorbank kann verändert werden, wenn der Ausgangspuffer 250 aktiviert wird, was beispielsweise einer Vorkompensation entspricht. Das Verändern des effektiven Kapazitätswertes der Kondensatorbank, während der Ausgangspuffer 250 aktiviert wird oder ist, kann den spannungsgesteuerten Oszillator 210 dabei unterstützen, eine stabile Betriebsfrequenz beizubehalten, was wiederum dazu führt, dass die Phasenregelschleife 260 schneller einregelt oder die Einregelung beibehält.
  • In 2 ist das OUTPUT BUFFER OFF-Signal mit der digitalen Tuningsteuerung 270 gekoppelt. Wenn die digitale Tuningsteuerung 270 erfasst, dass der Ausgangspuffer 250 eingeschaltet wird, verändert die digitale Tuningsteuerung 270 den Kapazitätswert der Kondensatorbank 222, um die Übergangsinitialisierungseffekte des Ausgangspuffers 250 zu kompensieren.
  • Nachdem der Ausgangspuffer 250 sich „aufgewärmt" hat, d. h. eine bestimmte Zeit angeschaltet oder aktiviert ist, verringern sich die Initialisierungseffekte wesentlich (die Initialisierungseffekte sind wesentlich verringert, wenn die Initialisierungseffekte die Einschwingzeit des Oszillators nicht mehr beeinflussen). Wenn die Initialisierungseffekte wesentlich verringert sind, kann die digitale Tuningsteuerung 270 den Kapazitätswert der Kondensatorbank 222 auf Werte verändern, welche besser geeignet sind, dem spannungsgesteuerten Oszillator beim Einschwingen zu helfen, während er mit einem eingeschalteten Ausgangspuffer 250 aktiv ist.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die digitale Tuningsteuerung 270 mit einer Steuerlogik kombiniert. Die Steuerlogik kann eine diskrete Logik, eine Steuerung (welche Aufgaben die Aktivierung/Deaktivierung von Systemkomponenten und das Verwalten von Timing- und Treibergesichtspunkten derartiger Steuersignale übernimmt) oder eine Kombination von beiden sein.
  • Die Steuerlogik kann in Abhängigkeit von dem Signal OUTPUT BUFFER OFF arbeiten und/oder dieses Signal erzeugen. Dementsprechend kann die Steuerlogik in der digitalen Tuningsteuerung 270 den Wert der Kondensatorbank 222 im Wesentlichen zur selben Zeit verändern, zu der bestimmt wird, dass der Ausgangspuffer einzuschalten ist. Die digitale Tuningsteuerung 270 kann auch mit der Logik kombiniert werden, welche das Signal VCO OFF (siehe beispielsweise 3) erzeugt.
  • Bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel können der spannungsgesteuerte Oszillator 210 und der Ausgangspuffer 250 zur gleichen oder im Wesentlichen zur gleichen Zeit aktiviert werden. Wie oben beschrieben beeinflusst das Aktivieren des Ausgangspuffers 250 die Einschwingzeit des spannungsgesteuerten Oszillators 210 negativ. Wenn der spannungsgesteuerte Oszillator 210 und der Ausgangspuffer 250 zur selben Zeit aktiviert werden, verlängert dies die Einschwingzeit aufgrund von kombinierten Effekten wie einer größeren Veränderung der Betriebsspannung noch mehr. Die Veränderung der Betriebsspannung und andere Effekte sind üblicherweise größer, wenn sowohl der spannungsgesteuerte Oszillator 210 als auch der Ausgangspuffer 250 zur selben Zeit aktiviert werden.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm, welches eine digitale Tuningsteuerung 300 zur Vorkompensation eines spannungsgesteuerten Oszillators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die digitale Tuningsteuerung 300 umfasst einen Speicher 310, eine Steuerlogik 320, ein oder mehrere Temperatursensoren 330 und einen Timer 340. Die digitale Tuningsteuerung 300 arbeitet typischerweise in Abhängigkeit von einem VCO OFF- oder VCO ON-Signal und einem OUTPUT BUFFER OFF- oder OUTPUT BUFFER ON-Signal, welche einen spannungsgesteuerten Oszillator beziehungsweise einen Ausgangspuffer ein- oder ausschalten, und ist ausgestaltet, einen Satz von Werten für ein Steuersignal zum Schalten einer Kondensatorbank bereitzustellen. Das Steuersignal für die Kondensatorbank wird benutzt, die Kapazität einer Kondensatorbank wie der Kondensatorbank 222 in 4 in Abhängigkeit von der Auswertung der digitalen Tuningsteuerung 300 zu ändern.
  • Der Speicher 310 kann benutzt werden, vorgegebene Werte für die Kondensatorbank 222 und/oder Werte für die Kondensatorbank 222, welche dynamisch berechnet werden (beispielsweise in Abhängigkeit von Ereignissen), zu speichern. Beispielsweise kann, wenn die digitale Tuningsteuerung 300 einen Zustand mit eingeschaltetem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO ON) empfängt oder feststellt, ein erster Satz von in dem Speicher 310 gespeicherten Werten benutzt werden, die Kondensatorbank 222 zu programmieren. Wenn die digitale Tuningsteuerung 300 einen Zustand, gemäß dem ein Ausgangspuffer eingeschaltet ist (OUTPUT BUFFER ON) empfängt oder bestimmt, kann ein zweiter in dem Speicher 310 gespeicherter Satz von Werten benutzt werden, die Kondensatorbank 222 zu programmieren.
  • Der Timer 340 kann in Verbindung mit anderen Ereignissen wie einem Einschalten des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO ON) oder einem Einschalten eines Ausgangspuffers (OUTPUT BUFFER ON) benutzt werden, um ein Programmieren der Kondensa torbank mit neuen Werten anzuzeigen. Beispielsweise kann, wenn ein VCO ON- und OUTPUT BUFFER ON-Signal empfangen oder bestimmt wird, bevor eine Zeitspanne verstrichen ist, in welcher der spannungsgesteuerte Oszillator einschwingen wird, der zweite Satz von Werten benutzt werden, um die Kondensatorbank zu programmieren, gefolgt von einem dritten Satz, nachdem die Zeitspanne verstrichen ist. Der Timer 340 und die Steuerlogik 320 können derart ausgestaltet sein, dass die Werte dynamisch in Abhängigkeit von dem Timer 340 berechnet und in die Kondensatorbank 222 geladen werden. Somit können die Kondensatoreinstellungen in der Kondensatorbank 222 in Abhängigkeit von der Zeit rampenförmig verändert werden. Die effektive Kapazität der Kondensatorbank 222 kann somit in Abhängigkeit von einem Kapazitätsprogrammsignal dynamisch eingestellt werden.
  • Der Temperatursensor 330 kann in Verbindung mit anderen Ereignissen (wie einem Einschalten des spannungsgesteuerten Oszillators, einem Einschalten des Puffers und/oder Zeitintervallen) benutzt werden, die Kondensatorbank 222 mit neuen Werten zu laden und/oder derartige neue Werte zu berechnen. Beispielsweise kann sich, wenn sich der spannungsgesteuerte Oszillator 210 und/oder der Ausgangspuffer 250 aus 2 erwärmen, sich die natürliche Resonanzfrequenz des LC-Schaltungsabschnitts 220 aus 2 in vorhersehbarer Weise verändern. Wenn bestimmte Veränderungen der Temperatur durch den Sensor 330 gemessen werden, können die Kapazitätswerte in Abhängigkeit hiervon verändert werden. Die Temperatur kann zudem gemäß vorgegebenen Zeitintervallen gemessen werden.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verfahren beschrieben, welche unter Benutzung der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und Implementierungen realisiert werden können. Die Verfahren werden als Ansammlung von Blöcken in einem Flussdiagramm dargestellt, welches eine Abfolge von Vorgängen darstellt, welche als Hardware, Software oder Kombination davon implementiert werden kann. Im Falle von Software repräsentieren die Blöcke computerausführbarer Anweisungen die, wenn sie auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, die dargestellten Vorgänge ausführen. Allgemein umfassen computerausführbare Anweisungen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dergleichen, welche bestimmte Funktionen durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Die Reihenfolge, in welcher die Vorgänge beschrieben werden, ist nicht dahingehend auszulegen, dass diese Reihenfolge notwendigerweise einzuhalten ist, und ein oder mehrere der beschriebenen Blöcke können in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden und/oder parallel abgearbeitet werden, um das Verfahren zu implementieren. In der folgenden Diskussion wird zudem teilweise auf die Implementierung der 1 und 2 Bezug genommen.
  • 4 ist ein Flussdiagramm 400, welche eine Anzahl von Vorgängen darstellt, welche mit einem Steuerverfahren und/oder Mechanismen für Ausführungsbeispiele eines spannungsgesteuerten Oszillators gemäß der vorliegenden Erfindung verknüpft sind. Die Abarbeitung des Flussdiagramms 400 beginnt in Block 405.
  • In Block 405 wartet das Verfahren, bis ein Ereignis registriert wird.
  • In Block 410 wird ein Ereignis entsprechend einem Anschalten eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO ON) registriert, und die Abarbeitung wird in Block 415 fortgesetzt. In Block 415 wird die programmierbare Tuningschaltung 270 mit einem ersten Satz von Parametern programmiert. Der erste Satz von Parametern kann berechnet sein, dem spannungsgesteuerten Oszillator 210 zu helfen, so schnell wie möglich einzuschwingen, unter der Bedingung, dass der Ausgangspuffer noch nicht aktiviert wurde.
  • In Block 420 wird ein Ereignis, welches einem Einschalten des Ausgangspuffers entspricht (OUTPUT BUFFER ON) registriert, und die Abarbeitung wird in Block 425 fortgesetzt. In Block 425 wird die programmierbare Tuningschaltung 270 mit einem zweiten Satz von Parametern in Antwort auf eine Entscheidung, den Ausgangspuffer 250 mit Strom zu versorgen, programmiert. Der zweite Satz Parameter kann berechnet sein, dem spannungsgesteuerten Oszillator 210 zu helfen, so schnell wie möglich unter der Bedingung, dass der Ausgangspuffer aktiviert wird, einzuschwingen.
  • In Block 430 wird ein Ereignis registriert, welches den Ablauf eines Zeitintervalls (TIMER INTERVAL) anzeigt, und die Abarbeitung wird in Block 435 fortgesetzt. In Block 435 wird die programmierbare Tuningschaltung 270 mit einem dritten Satz von Parametern in Antwort darauf, dass eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Anlegen von Strom bzw. Spannung an den spannungsgesteuerten Oszillator 210 und/oder den Ausgangspuffer 250 verstrichen ist, programmiert. Der dritte Satz von Parametern kann basierend auf der Wahrscheinlichkeit berechnet sein, dass der spannungsgesteuerte Oszillator eingeschwungen ist, nachdem eine Zeitspanne vergangen ist. Der dritte Satz von Parametern kann somit programmiert werden, nachdem die Übergangseffekte im Wesentlichen verschwunden sind. In Block 440 wird ein Ereignis registriert, welches eine Temperaturveränderung (TEMPERATURE CHANGE) anzeigt. Die Abarbeitung wird in Block 445 fortgesetzt. In Block 445 wird die programmierbare Tuningschaltung 270 mit einem vierten Satz von Parametern in Abhängigkeit von den aufgetretenen Temperaturschwankungen nach dem Anlegen von Strom bzw. Spannung an dem spannungsgesteuerten Oszillator 210 und/oder den Ausgangspuffer 250 programmiert. Der vierte Satz Parameter kann basierend auf der Wahrscheinlichkeit berechnet werden, dass der spannungsgesteuerte Oszillator eingeschwungen ist, nachdem eine bestimmte Temperatur erreicht wurde.
  • Es ist zu bemerken, dass die Begriffe „gekoppelt" und „verbunden" derart auszulegen sind, dass sie sowohl direkte Verbindungen, d. h. Verbindungen ohne zwischengeschaltete Elemen te als auch indirekte Verbindungen, d. h. Verbindungen mit einem oder mehreren zwischengeschalteten Elementen, umfassen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht als einschränkend auszulegen.

Claims (22)

  1. Frequenzgenerator (200), umfassend: einen Oszillator (210) umfassend eine programmierbare Tuningschaltung (220), einen Ausgangspuffer (250) zum Puffern einer Ausgabe des Oszillators (210), wobei der Ausgangspuffer (250) wahlweise in Abhängigkeit von einem Ausgangspuffersteuersignal zum Steuern des Ausgangspuffers (250) aktiviert und deaktiviert wird, und eine Tuningsteuerschaltung (270; 300), welche ausgestaltet ist, die Tuningschaltung (220) in Abhängigkeit von einer Bedingung, welche ein Einschalten des Ausgangspuffers (250) anzeigt, zu programmieren.
  2. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 1, wobei die Bedingung, die ein Einschalten des Ausgangspuffers anzeigt, in Abhängigkeit von dem Ausgangspuffersteuersignal bestimmt wird.
  3. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausgangspuffer (250) Frequenzeigenschaften des Oszillators (210) verändert, wenn der Ausgangspuffer (250) ausgehend von einem Ruhezustand aktiviert wird.
  4. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 3, wobei die Tuningsteuerschaltung (270; 300) derart ausgestaltet ist, dass sie einen Wert der programmierbaren Tuningschaltung (220) verändert, um die veränderten Frequenzeigenschaften zu kompensieren, welche durch das Aktivieren des Ausgangspuffers (250) ausgehend von dem Ruhezustand verursacht werden.
  5. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Ausgangspuffersteuersignal direkt mit der programmierbaren Tuningschaltung (222) und/oder direkt mit der Steuerschaltung (240; 300) gekoppelt ist.
  6. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 1–5, weiterhin umfassend einen Varaktor (230), welcher mit der pro grammierbaren Tuningschaltung (220) und einer Phasenregelschleifenschaltung (260) gekoppelt ist, wobei ein Eingang der Phasenregelschleifenschaltung (260) mit einem Ausgang des Oszillators (210) gekoppelt ist und wobei ein Ausgang der Phasenregelschleifenschaltung (260) mit einem Steueranschluss des Varaktors (230) gekoppelt ist.
  7. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 6, wobei die Tuningsteuerschaltung (270; 300) ausgestaltet ist, die programmierbare Tuningschaltung (220) zu programmieren, wenn das Ausgangspuffersteuersignal den Ausgangspuffer (250) aktiviert.
  8. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die programmierbare Tuningschaltung (220) eine schaltbare Kondensatorbank (222) umfasst.
  9. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Oszillator ein spannungsgesteuer Oszillator (210) ist.
  10. Frequenzgenerator (200) umfassend: eine Ausgangspufferschaltung (250), welche abhängig von einem Steuersignal zum Steuern der Ausgangspufferschaltung (250) wahlweise aktiviert und deaktiviert wird, und eine Oszillatorschaltung (210), umfassend: ein kreuzgekoppeltes Transistorpaar (240) umfassend einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, wobei jeder Transistor einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss aufweist, wobei der Gate-Anschluss jedes Transistors mit dem Drain-Anschluss des anderen Transistors gekoppelt ist, wobei mindestens ein Drain-Anschluss mit einem Eingang der Ausgangspufferschaltung (250) gekoppelt ist, eine erste Tuningschaltung (220), welche zwischen dem Drain-Anschluss oder einem Source-Anschluss des ersten Transistors und einem Drain-Anschluss oder einem Source-Anschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist, wobei die erste Tuningschaltung (220) einen Induktivitäts-Kapazitäts- Schaltungsabschnitt umfasst, welcher eine schaltbare Kondensatorbank (222) umfasst, welche ausgestaltet ist, ihren Kapazitätswert von einer ersten Kapazität auf eine zweite Kapazität in Abhängigkeit von einer Aktivierung des der Ausgangspufferschaltung (250) durch das Steuersignal zu verändern, und eine zweite Tuningschaltung (230), welche zwischen den Drain-Anschluss oder den Source-Anschluss des ersten Transistors und den Drain-Anschluss oder den Source-Anschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist und welche einen Steueranschluss aufweist, welche mit dem Ausgang einer Phasenregelschleife (260) gekoppelt ist, wobei die Phasenregelschleife zwischen den Drain-Anschluss oder den Source-Anschluss des ersten Transistors und den Drain-Anschluss oder den Source-Anschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist.
  11. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 10, wobei die Ausgangspufferschaltung (250) und die Oszillatorschaltung (210) auf demselben Substrat ausgebildet sind.
  12. Frequenzgenerator (200) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität näherungsweise einer Veränderung der Kapazität zum Verringern der Einschwingzeit der Phasenregelschleife (260) in Abhängigkeit von einer Aktivierung der Ausgangspufferschaltung (250) entspricht.
  13. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 10–12, wobei die erste Tuningschaltung (220) ausgestaltet ist, ihren Kapazitätswert in Abhängigkeit von einer Temperaturveränderung auf eine dritte Kapazität zu verändern, welche sich von der zweiten Kapazität unterscheidet.
  14. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 10–13, weiter umfassend eine erste Stromquelle (212), welche mit dem Drain-Anschluss oder dem Source-Anschluss des ersten Transistors gekoppelt ist, und eine zweite Stromquelle, welche mit dem Drain-Anschluss oder dem Source-Anschluss des zweiten Transistors gekoppelt ist, wobei die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle wahlweise aktiviert werden.
  15. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 10–14, umfassend eine digitale Tuningsteuerung (270; 300) zum Festlegen der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität.
  16. Frequenzgenerator (200) nach einem der Ansprüche 10–15, wobei die Ausgangspufferschaltung (250) derart mit der Oszillatorschaltung (210) gekoppelt ist, dass sie ein differentielles Signal von der Oszillatorschaltung (210) empfängt.
  17. Frequenzgenerator (200) gemäß einem der Ansprüche 10–16, wobei die Ausgangspufferschaltung (250) zur Ausgabe eines differentiellen Signals ausgestaltet ist.
  18. Verfahren, umfassend: Anlegen eines Stroms an einen spannungsgesteuerten Oszillator (210), wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (210) eine programmierbare Tuningschaltung (220) zum Festlegen einer Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (210) umfasst, Anlegen von Strom an einen Ausgangspuffer (250), wobei ein Eingang des Ausgangspuffers (250) mit einem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (210) verbunden ist, wobei das Anlegen von Strom an den Ausgangspuffer (250) Übergangseffekte in der Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (210) verursacht, Programmieren der programmierbaren Tuningschaltung (220) mit einem ersten Parametersatz in Abhängigkeit von einer Entscheidung, den spannungsgesteuerten Oszillator (210) mit Strom zu versorgen, und Programmieren der programmierbaren Tuningschaltung (220) mit einem zweiten Parametersatz in Abhängigkeit von einer Entscheidung, den Ausgangspuffer (250) mit Strom zu versorgen.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, weiter umfassend: Programmieren der programmierbaren Tuningschaltung (220) mit einem dritten Parametersatz, nachdem eine Zeitspanne zum Einschwingen verstrichen ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, weiter umfassend: Programmieren der programmierbaren Tuningschaltung (220) mit einem vierten Parametersatz in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18–20, weiterhin umfassend: Anwenden eines einen rampenförmigen Verlauf verursachenden Parametersatzes auf die programmierbare Tuningschaltung (220) in Abhängigkeit von dem Verstreichen periodischer Zeitspannen.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18–21, weiterhin umfassend: Koppeln eines Eingangs einer Phasenregelschleife (260) mit dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (210) und Koppeln des Ausgangs der Phasenregelschleife (260) mit einem Steuereingang eines Varaktors (230), wodurch die Phasenregelschleife (260) eine Feintuningsteuerung für den spannungsgesteuerten Oszillator (210) bereitstellt.
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