DE10249186A1 - LC-Oszillator mit geringen Schwingungsfrequenzschwankungen - Google Patents

LC-Oszillator mit geringen Schwingungsfrequenzschwankungen

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Abstract

Ein LC-Oszillator umfasst Induktivitäten (1, 2), einen einstellbaren Kondensatorabschnitt (15), einen Einstellabschnitt (16) zur Veränderung der Kapazität des einstellbaren Kondensatorabschnitts in Abhängigkeit von einer entsprechend einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung sowie einen einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt (20), dessen Kapazität in Abhängigkeit von einer Zusatzsteuerspannung einstellbar ist. Der einstellbare Kondensatorabschnitt umfasst einen ersten bis k-ten Kondensator (41 bis 4K), wobei K ganzzahlig und größer als 1 ist. Der Einstellabschnitt umfasst einen Pufferverstärkerabschnitt (51 bis 5K), wobei jeweilige Pufferverstärker selektiv eine erste Spannung und/oder eine unter der ersten Spannung liegende zweite Spanung in Abhängigkeit von einem k-ten Bit des digitalen Steuersignals und damit eine erste bis k-te Steuerspannung erzeugen, die dem ersten bis k-ten Kondensator zuzuführen ist, wobei k eine von 1 bis K veränderliche ganze Zahl ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen LC-Oscillator, durch den eine Verringerung von Schwankungen der Schwingungsfrequenz erzielbar ist.
  • Bekanntermaßen wird die Schwingungsfrequenz eines LC- Oscillators von seiner Induktivität und seiner Kapazität bestimmt. Bei einem als Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) oder dergleichen verwendeten LC- Oscillator erfolgt daher meist eine Veränderung der Schwingungsfrequenz durch Änderung seiner Kapazität bei fest vorgegebener Induktivität. In diesem Zusammenhang ist bereits ein LC-Oscillator, dessen Schwingungsfrequenz durch digitale Steuerung verändert bzw. verstellt wird, in Form eines CMOS-LC-Gegentaktoscillators bekannt.
  • Fig. 17 zeigt den Aufbau eines üblichen CMOS-LC-- Gegentaktoscillators in Form eines Schaltbildes. In der Figur bezeichnen die Bezugszahlen 1 und 2 jeweils eine Induktivität, die Bezugszahlen 3 und 4 jeweils einen variablen, d. h. steuerbaren bzw. einstellbaren, Kondensator, die Bezugszahlen 5 und 6 jeweils einen NMOS- Transistor und die Bezugszahl 7 eine Konstantstromquelle. Die NMOS-Transistoren 5 und 6 sind in Kreuzkopplung geschaltet, wobei die einstellbaren Kondensatoren 3 und 4 jeweils aus parallel geschalteten ersten bis k-ten Kondensatoren bestehen, wobei K eine ganze Zahl größer als 1 ist. Die einstellbaren Kondensatoren 3 und 4 werden jeweils von einem digitalen K-Bit-Steuersignal TUNE gesteuert bzw. eingestellt. Zur Einstellung der Kapazität CT der einstellbaren Kondensatoren 3 und 4 wird hierbei die Kapazität des k-ten Kondensators vom k-ten Bit des digitalen Steuersignals TUNE gesteuert.
  • Die Schwingungsfrequenz des CMOS-LC-Gegentaktoscillators wird somit durch Steuerung der Kapazität der einstellbaren Kondensatoren 3 und 4 durch das digitale Steuersignal TUNE verändert. Diese Steuerung erfolgt derart, dass bei Einstellung der Kapazität CT1-1 des ersten Kondensators durch das digitale Steuersignal TUNE auf den Wert 1 die Kapazität CTK-1 des k-ten Kondensators zu 2 (K-1) wird, wobei CTK-1 die Kapazität des k-ten Kondensators bezeichnet. Durch eine mittels des digitalen Steuersignals TUNE erfolgende Steuerung wird somit die Schwingungsfrequenz des CMOS-LC-Gegentaktoscillators gemäß Fig. 17 diskontinuierlich in jeweiligen Schritten von 2 (K-1) verändert. Zur kontinuierlichen Veränderung der Kapazität zwischen diesen Schritten wird ein (in Fig. 17 nicht dargestellter) zusätzlicher Analogkondensator verwendet. Ein solcher zusätzlicher Analogkondensator ist jeweils den einstellbaren Kondensatoren 3 und 4 parallel geschaltet und wird mit einer Steuerspannung beaufschlagt, die z. B. von einer Ladungspumpschaltung zugeführt wird. Die Analogkondensatoren verändern somit die Schwingungsfrequenz, synchronisieren die Phase und führen einen Nachlaufvorgang herbei.
  • Fig. 18 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem digitalen Steuersignal TUNE (TUNE-Code) und der Schwingungsfrequenz in Form eines Schaubildes. Wie Fig. 18 zu entnehmen ist, ändert sich die Schwingungsfrequenz mit einer Veränderung des TUNE-Codes von einem Minimal-Code (min Code) zu einem Maximal-Code (max Code) kontinuierlich von einer Minimalfrequenz (fmin) zu einer Maximalfrequenz (fmax).
  • Bei einem üblichen LC-Oscillator mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau tritt jedoch folgendes Problem auf: Es sei angenommen, dass die mit der Bezugszahl 8 in Fig. 18 bezeichnete Kennlinie die gewünschte Frequenzkennlinie des LC-Oscillators bezeichnet, d. h., der LC-Oscillator ist zur Erzielung der Kennlinie 8 ausgelegt. Bei der Herstellung der jeweiligen CMOS-LC-Gegentaktoscillatoren treten jedoch zwangsläufig Toleranzen in Bezug auf die gewünschten, vorgegebenen Werte auf. Es ist daher zu erwarten, dass der CMOS-LC-Gegentaktoscillator die gewünschte Frequenzkennlinie nicht in vollem Umfang erreicht.
  • Außerdem treten bei einem solchen CMOS-LC- Gegentaktoscillator zwangsläufig Schwankungen auf Grund der im Betrieb vorliegenden Umgebungstemperatur auf. Die Frequenzkennlinie des CMOS-LC-Gegentaktoscillators kann daher von der gewünschten Frequenzkennlinie in der durch die Bezugszahlen 10 und 11 in Fig. 18 veranschaulichten Weise abweichen, sodass sich Änderungen der Frequenzkennlinie ergeben. Bei einem üblichen CMOS-LC- Gegentaktoscillator können diese Schwankungen der Frequenzkennlinie nicht unterdrückt werden, sodass eine Verringerung der Güte des CMOS-LC-Gegentaktoscillators hingenommen werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen LC- Oscillator anzugeben, der in Bezug auf seine Güte durch Korrektur von Schwankungen bzw. Abweichungen der Frequenzkennlinie qualitativ verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.
  • Alternativ wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 7 angegebenen Mitteln gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein LC-Oscillator eine variable, d. h. steuerbare oder einstellbare, Kondensatoreinrichtung, deren Kapazität in Abhängigkeit von einer entsprechend einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung einstellbar ist, eine variable, d. h. steuerbare oder einstellbare Zusatzkondensatoreinrichtung, deren Kapazität in Abhängigkeit von einer Zusatzsteuerspannung einstellbar ist, sowie eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz entweder auf die maximale Schwingungsfrequenz oder auf die minimale Schwingungsfrequenz durch Veränderung der Kapazität der einstellbaren Kondensatoreinrichtung mittels der Steuerspannung durch entsprechende Festlegung des digitalen Steuersignals, wobei die Schwingungsfrequenz durch die einstellbare Zusatzkondensatoreinrichtung auf die jeweils andere maximale oder minimale Schwingungsfrequenz einstellbar ist, indem deren Kapazität mittels der Zusatzsteuerspannung durch entsprechende Festlegung des digitalen Steuersignals verändert wird.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein LC-Oscillator eine variable, d. h. steuerbare oder einstellbare Kondensatoreinrichtung, deren Kapazität in Abhängigkeit von einer entsprechend einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung einstellbar ist, und eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz auf die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz durch Veränderung einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung durch entsprechende Festlegung des digitalen Steuersignals, wobei die erste Spannung und die zweite Spannung der Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal selektiv zugeführt werden und die erste Spannung höher als die zweite Spannung ist.
  • Auf diese Weise kann eine Abweichung der Frequenzkennlinie korrigiert und die Schwingungsfrequenz auf eine gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt bzw. auf dieser Schwingungsfrequenz gehalten werden, wodurch sich eine qualitative Verbesserung in Bezug auf die erzielbare Güte ergibt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Schaltbild des Aufbaus eines LC-Oscillators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 2 ein Schaltbild des Aufbaus eines einstellbaren Kondensatorabschnitts und eines einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts des LC-Oscillators gemäß Fig. 1,
  • Fig. 3 eine Kennlinie, welche die Beziehung zwischen der Gate-Drain-Spannung und der Kapazität eines in dem einstellbaren Kondensatorabschnitt gemäß Fig. 2 enthaltenen NMOS-Kondensators veranschaulicht,
  • Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz bei dem LC-Oscillator gemäß Fig. 1 veranschaulicht,
  • Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz bei dem LC- Oscillator gemäß Fig. 1 veranschaulicht,
  • Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz eines LC-Oscillators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des LC- Oscillators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • Fig. 8 ein Schaltbild des Aufbaus des einstellbaren Kondensatorabschnitts und des einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts eines LC-Oscillators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 9 eine Kennlinie, welche die Beziehung zwischen der Gate-Drain-Spannung und der Kapazität eines in dem einstellbaren Kondensatorabschnitt gemäß Fig. 8 enthaltenen PMOS-Kondensators veranschaulicht,
  • Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators gemäß Fig. 8 veranschaulicht,
  • Fig. 11 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des LC- Oscillators gemäß Fig. 8 veranschaulicht,
  • Fig. 12 ein Schaltbild des Aufbaus des einstellbaren Kondensatorabschnitts eines LC-Oscillators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 13 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Gate-Drain-Spannung und der Kapazität eines in dem einstellbaren Kondensatorabschnitt gemäß Fig. 12 enthaltenen PMOS-Akkumulationskondensators veranschaulicht,
  • Fig. 14 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz eines LC-Oscillators gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • Fig. 15 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des LC- Oscillators gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • Fig. 16 ein Schaltbild des Aufbaus eines LC- Oscillators gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 17 ein Schaltbild des Aufbaus eines üblichen LC- Oscillators, und
  • Fig. 18 ein Schaubild, das Beziehungen zwischen dem digitalen Steuersignal (TUNE-Code) und der Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators gemäß Fig. 17 veranschaulicht.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
  • Fig. 1 zeigt den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators in Form eines Schaltbilds, wobei die den Bauelementen des in Fig. 17 gezeigten CMOS-LC- Gegentaktoscillators entsprechenden Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahlen 12a und 12b jeweils einen ersten und einen zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitt, während die Bezugszahlen 13a und 13b jeweils einen ersten und einen zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt bezeichnen. Der erste einstellbare Kondensatorabschnitt 12a und der zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 12b sind jeweils mit der Gate-Elektrode eines NMOS-Transistors 6bzw. eines NMOS-Transistors 5 verbunden. Der erste und zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13a und 13b sind dem ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12a bzw. dem zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12b parallel geschaltet. Der erste und zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 12a und 12b werden zur Veränderung bzw. Einstellung ihrer Kapazität jeweils in Abhängigkeit von einem digitalen K-Bit-Steuersignal TUNE (TUNE-Code) gesteuert. Der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13a und der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13b werden hingegen zur Veränderung bzw. Einstellung ihrer Kapazität jeweils in Abhängigkeit von einer Zusatzsteuerspannung VCX gesteuert. Obwohl dies bei dem LC-Oscillator gemäß Fig. 1 nicht dargestellt ist, sind die in Verbindung mit Fig. 17 vorstehend beschriebenen Analogkondensatoren dem ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12a und dem ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 13a parallel geschaltet sowie dem zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12b und dem zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 13b parallel geschaltet.
  • Es sei zunächst auf den ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12a gemäß Fig. 2 näher eingegangen. Der erste einstellbare Kondensatorabschnitt 12a umfasst erste bis k-te NMOS-Kondensatoren 41 bis 4K, die jeweils aus einem NMOS-Transistor bestehen, dessen Source- und Drain-Elektroden miteinander verbunden sind, während seine Gate-Elektrode mit einem Schwingungsknotenpunkt 21 verbunden ist. Seine Kapazität wird durch Veränderung der Klemmenspannung an Source- und Drain-Elektrode verändert bzw. eingestellt. Hierbei ist die Kapazität des k-ten NMOS- Kondensators 4K mit CTK-1 bezeichnet.
  • Die ersten bis k-ten NMOS-Kondensatoren 41 bis 4K sind mit ersten bis k-ten Pufferverstärkern 51 bis 5K verbunden, die erste bis k-te Steuerspannungen in Abhängigkeit von dem TUNE-Code erzeugen und diese Steuerspannungen den ersten bis k-ten NMOS-Kondensatoren 41 bis 4K zuführen. Wenn das k-te Bit TUNEK-1 des TUNE-Codes den logischen Wert "1" eines hohen Pegels aufweist, erzeugt der k-te Pufferverstärker 5K eine erste Spannung VCH als k-te Steuerspannung. Wenn dagegen das k-te Bit TUNEK-1 des TUNE- Codes den logischen Wert "0" eines niedrigen Pegels aufweist, erzeugt der k-te Pufferverstärker 5K eine zweite Spannung VCL als k-te Steuerspannung, wobei die zweite Spannung VCL kleiner als die erste Spannung VCH ist. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 bilden die ersten bis k-ten NMOS-Kondensatoren 41 bis 4K eine einstellbare Kondensatoreinrichtung 15, während die ersten bis k-ten Pufferverstärker 51 bis 5K eine Kondensatoreinstelleinrichtung 16 bilden. Obwohl dies in Fig. 2 nicht dargestellt ist, besitzt der zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 12b den gleichen Aufbau wie der erste einstellbare Kondensatorabschnitt 12a.
  • Nachstehend wird näher auf den ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 13a eingegangen, der einen NMOS- Kondensator 20 umfasst, dessen Source-Elektrode und Drain- Elektrode miteinander verbunden sind, während seine Gate- Elektrode mit dem Schwingungsknotenpunkt 21 verbunden ist. Seine Kapazität wird durch Veränderung der Klemmenspannung der Source- und Drain-Elektrode verändert bzw. eingestellt. Hierbei ist die Kapazität des NMOS-Kondensators 20 mit CX bezeichnet, wobei ihm als Klemmenspannung eine Zusatzsteuerspannung VCX zugeführt wird. Der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13b besitzt den gleichen Aufbau wie der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13a.
  • Nachstehend werden Betrieb und Arbeitsweise dieses ersten Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators unter Bezugnahme auf Fig. 3 in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 näher beschrieben.
  • Wenn das k-te Bit des TUNE-Codes den niedrigen Pegel (Wert) aufweist, wird die Source-Drain-Verbindung des k-ten NMOS- Kondensators 4K mit der k-ten Steuerspannung (Klemmenspannung) der zweiten Spannung VCL beaufschlagt. Die Kapazität des k-ten NMOS-Kondensators 4K vergrößert sich bei einem niedrigen Pegel (Wert) der Source-Drain- Spannung Vc, d. h., beim Anlegen der zweiten Spannung VCL. Hierbei bezeichnet Vg die Gate-Spannung. Wenn dagegen das k-te Bit des TUNE-Codes einen hohen Pegel (Wert) aufweist, wird die Source-Drain-Verbindung des k-ten NMOS- Kondensators 4K mit der k-ten Steuerspannung der ersten Spannung VCH beaufschlagt. Die Kapazität des k-ten NMOS- Kondensators 4K verringert sich bei einem hohen Pegel (Wert) der Source-Drain-Spannung Vc, d. h., beim Anlegen der ersten Spannung VCH.
  • Bei abnehmendem Wert des TUNE-Codes vergrößert sich somit die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b, während die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators abnimmt. Bei steigendem Wert des TUNE- Codes verringert sich dagegen die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b, während die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators ansteigt.
  • Bei dem ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 13a und dem zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 13b trifft hingegen zu, dass mit kleiner werdender Zusatzsteuerspannung VCX die Kapazität des NMOS- Kondensators 20 ansteigt und eine Verringerung der Schwingungsfrequenz eintritt, während mit größer werdender Zusatzsteuerspannung VCX sich die Kapazität des NMOS- Kondensators 20 verringert, während die Schwingungsfrequenz ansteigt.
  • Nachstehend wird ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des CMOS-LC-Gegentaktoscillators gemäß Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher beschrieben.
  • Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert gesetzt bzw. eingestellt (Schritt ST11) und die Schwingungsfrequenz (maximale Schwingungsfrequenz fmax) gemessen. Sodann wird ermittelt, ob die gemessene maximale Schwingungsfrequenz die gewünschte maximale Schwingungsfrequenz (vorgegebene Sollfrequenz) darstellt oder nicht (fmax = Sollwert im Schritt ST12). Wenn fmax ≠ Sollwert ist, wird die Zusatzsteuerspannung VCX verändert (Schritt ST13) und der Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die Zusatzsteuerspannung VCX eingestellt, bis der Wert von fmax den gewünschten Wert der maximalen Schwingungsfrequenz annimmt. Wenn z. B. fmax kleiner als die gewünschte maximale Schwingungsfrequenz ist, wird die Zusatzsteuerspannung VCX zum Anheben der Schwingungsfrequenz vergrößert und dadurch fmax auf die gewünschte Maximalfrequenz eingestellt.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert gesetzt bzw. eingestellt (Schritt ST14) und die Schwingungsfrequenz (minimale Schwingungsfrequenz fmin) gemessen. Anschließend wird überprüft, ob die gemessene minimale Schwingungsfrequenz die gewünschte minimale Schwingungsfrequenz (vorgegebene Sollfrequenz) darstellt oder nicht (fmin = Sollwert: Schritt ST15). Wenn fmin ≠ Sollwert ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST16) und der Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis fmin den gewünschten Wert der minimalen Schwingungsfrequenz annimmt.
  • Beim Maximalwert des TUNE-Codes wird somit die Kapazität des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b durch die erste Spannung VCH unabhängig von der zweiten Spannung VCL bestimmt. Die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz können somit unabhängig voneinander in Abhängigkeit vom Maximalwert und Minimalwert des TUNE-Codes eingestellt werden. Durch eine solche Einstellung der Schwingungsfrequenz besteht somit die Möglichkeit, die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz auf den gewünschten maximalen Schwingungsfrequenzwert und den gewünschten minimalen Schwingungsfrequenzwert einzustellen. Die auf dem TUNE-Code basierende Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) kann somit dem theoretischen Wert (vorgegebenen Sollwert) weitgehend angenähert werden.
  • Durch vorherige Einstellung der maximalen Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13b kann somit auf diese Weise die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit vom TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des CMOS-LC-Gegentaktoscillators gemäß Fig. 1 näher beschrieben.
  • Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert gesetzt bzw. eingestellt (Schritt ST21) und die Schwingungsfrequenz (minimale Schwingungsfrequenz fmin) gemessen. Sodann wird ermittelt, ob die gemessene minimale Schwingungsfrequenz die gewünschte Minimal-Sollfrequenz ist oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST22). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist wird die Zusatzsteuerspannung VCX verändert (Schritt ST23) und der Wert fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die Zusatzsteuerspannung VCX eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Sollfrequenz entspricht. Wenn z. B. fmin höher als die gewünschte minimale Schwingungsfrequenz ist, wird die Zusatzsteuerspannung VCX zur Verringerung der Schwingungsfrequenz verkleinert und dadurch fmin auf die gewünschte Minimalfrequenz eingestellt.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST24) und die Schwingungsfrequenz (maximale Schwingungsfrequenz fmax) gemessen. Anschließend wird ermittelt, ob die maximale Schwingungsfrequenz die gewünschte maximale Schwingungsfrequenz (Sollfrequenz) ist oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST25). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST26) und der Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Wenn der TUNE-Code seinen Minimalwert aufweist, wird somit die Kapazität des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b durch die zweite Spannung VCL unabhängig von der ersten Spannung VCH bestimmt. Die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz können daher unabhängig voneinander in Abhängigkeit von dem Maximalwert und dem Minimalwert des TUNE-Codes eingestellt werden. Durch die auf diese Weise erfolgende Einstellung der Schwingungsfrequenz können somit die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz auf die gewünschten Sollwerte der maximalen und minimalen Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Die auf dem TUNE-Code basierende Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) kann somit weitgehend auf den theoretischen Wert (vorgegebenen Sollwert) eingestellt werden.
  • Durch vorherige Einstellung der minimalen Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13b kann somit auf diese Weise die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit vom TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das erste Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators derart aufgebaut, dass seine maximale Schwingungsfrequenz oder seine minimale Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts eingestellt wird, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der Zusatzsteuerspannung verändert. Somit kann die Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Auf diese Weise kann bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators eine Abweichung der Frequenzkennlinie korrigiert und die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, wodurch sich eine Verbesserung der erzielbaren Güte ergibt.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
  • Fig. 6 veranschaulicht ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz bei einer LC-Oscillatorschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in Form eines Ablaufdiagramms. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13a und der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13b der LC-Oscillatorschaltung gemäß Fig. 1 entfallen, wobei die erste Spannung VCH und die zweite Spannung VCL in der nachstehend beschriebenen Weise eingestellt werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher auf Betrieb und Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators eingegangen. Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST31) und der Wert von fmax gemessen. Sodann wird ermittelt, ob fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST32). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST33) und der Wert fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert eingestellt (Schritt ST34) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Anschließend wird ermittelt, ob die erhaltene minimale Schwingungsfrequenz der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST35). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST36) und der Wert fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Gegebenenfalls kann in der in Fig. 7 veranschaulichten Weise die Einstellung der zweiten Spannung VCL zuerst und anschließend die Einstellung der ersten Spannung VCH erfolgen. In diesem Falle wird der TUNE-Code zunächst auf seinen Minimalwert eingestellt (Schritt ST41) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Sodann wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST42). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST43) und der Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST44) und die maximale Schwingungsfrequenz fmax gemessen. Anschließend wird ermittelt, ob der gemessene Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST45). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST46) und der erhaltene Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Somit können die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz jeweils auf den gewünschten Sollwert der maximalen bzw. minimalen Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Hierbei kann die auf dem TUNE-Code basierende Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) weitgehend auf den theoretischen Wert (vorgegebenen Sollwert) eingestellt werden.
  • Auf diese Weise kann durch Einstellung der ersten Spannung VCH und der zweiten Spannung VCL die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das zweite Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators derart aufgebaut, dass dessen maximale Schwingungsfrequenz und dessen minimale Schwingungsfrequenz durch Steuerung der ersten und der zweiten Spannung eingestellt werden. Somit kann die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf der gewünschten Schwingungsfrequenz gehalten werden. Demzufolge kann beim zweiten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators eine Abweichung des Frequenzgangs korrigiert und die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf der gewünschten Schwingungsfrequenz gehalten werden, sodass sich eine Verbesserung der erzielbaren Güte (Gutausbeute) ergibt.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
  • Bei einem dritten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators finden ein erster einstellbarer Kondensatorabschnitt 22a und ein zweiter einstellbarer Kondensatorabschnitt 22b sowie ein erster einstellbarer Zusatzkondensatorabschnitt 30a und ein zweiter einstellbarer Zusatzkondensatorabschnitt 30b in der in Fig. 8 dargestellten Weise anstelle des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b sowie des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 13b des CMOS-LC- Gegentaktoscillators gemäß Fig. 1 Verwendung. Der erste und der zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 22a und 22b besitzen den gleichen Aufbau, wobei auch der erste und der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 30a und 30b die gleiche Konfiguration aufweisen.
  • Fig. 8 zeigt ein Schaltbild des Aufbaus des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 22a und des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30a. In Fig. 8 sind den Bauelementen gemäß Fig. 2 entsprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Zunächst wird näher auf den ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 22a gemäß Fig. 8 eingegangen. Dieser Abschnitt umfasst erste bis k-te PMOS-Kondensatoren 61 bis 6K, die jeweils aus einem PMOS-Transistor bestehen, dessen Gate-Elektrode mit einem Schwingungsknotenpunkt 21 verbunden ist. Seine Kapazität wird verändert, indem die Klemmenspannung der Source- und Drain-Verbindung verändert wird. Hierbei ist die Kapazität des k-ten PMOS-Kondensators 6K mit CTK-1 bezeichnet.
  • Der erste bis k-te PMOS-Kondensator 61 bis 6K sind jeweils mit einem ersten bis k-ten Pufferverstärker 71 bis 7K verbunden, die in Abhängigkeit von dem TUNE-Code erste bis k-te Steuerspannungen erzeugen und diese Steuerspannungen dem ersten bis k-ten PMOS-Kondensator 61 bis 6K zuführen. Wenn das k-te Bit TUNEK-1 des TUNE-Codes den logischen Wert "1" eines hohen Pegels aufweist, gibt der k-te Pufferverstärker 7K die zweite Spannung VCL ab. Wenn dagegen das k-te Bit TUNEK-1 des TUNE-Codes den logischen Wert "0" eines niedrigen Pegels aufweist, gibt der k-te Pufferverstärker 7K die erste Spannung VCH ab, wobei die zweite Spannung VCL kleiner als die erste Spannung VCH ist. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 bilden der erste bis k-te PMOS-Kondensator 61 bis 6K eine einstellbare Kondensatoreinrichtung 25, während der erste bis k-te Pufferverstärker 71 bis 7K eine Kondensatoreinstelleinrichtung 26 bilden.
  • Sodann ist der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 30a in Betracht zu ziehen, der einen PMOS-Kondensator 31 umfasst. Hierbei ist die Kapazität des PMOS-Kondensators 31 mit CX bezeichnet, wobei er mit einer Zusatzsteuerspannung VCX als Klemmenspannung beaufschlagt wird.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 in Verbindung mit Fig. 8 näher auf Betrieb und Wirkungsweise dieses dritten Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators eingegangen.
  • Wenn das k-te Bit des TUNE-Codes einen hohen Pegel (Wert) aufweist, wird die Source-Drain-Verbindung des k-ten PMOS- Kondensators 6K mit der k-ten Steuerspannung (Klemmenspannung) der zweiten Spannung VCL beaufschlagt. Hierbei verringert sich die Kapazität des k-ten PMOS- Kondensators 6K, wenn die Source-Drain-Spannung Vc einen niedrigen Pegel aufweist, d. h., wenn die zweite Spannung VCL ansteht. Hierbei bezeichnet Vg die Gate-Spannung. Wenn dagegen das k-te Bit des TUNE-Codes einen niedrigen Pegel (Wert) aufweist, wird die Source-Drain-Verbindung des k-ten PMOS-Kondensators 6K mit der k-ten Steuerspannung der ersten Spannung VCH beaufschlagt. Hierbei vergrößert sich die Kapazität des k-ten PMOS-Kondensators 6K, wenn die Source-Drain-Spannung Vc einen hohen Pegel aufweist, d. h., wenn die erste Spannung VCH anliegt.
  • Wenn somit der Wert des TUNE-Codes abnimmt, vergrößert sich die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 22a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 22b, während die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators abnimmt. Wenn dagegen der Wert des TUNE- Codes ansteigt, nimmt die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 22a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 22b ab, und die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators steigt an.
  • Bei dem ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 30a und dem zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 30b verringert sich bei kleiner werdender Zusatzsteuerspannung VCX die Kapazität des PMOS- Kondensators 31, während die Schwingungsfrequenz ansteigt. Mit steigender Zusatzsteuerspannung VCX steigt dagegen die Kapazität des PMOS-Kondensators 31 an, und die Schwingungsfrequenz verringert sich.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des CMOS-LC- Gegentaktoscillators gemäß Fig. 8 näher beschrieben.
  • Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert gesetzt (Schritt ST51) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Sodann wird ermittelt, ob die gemessene minimale Schwingungsfrequenz einer gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST52). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die Zusatzsteuerspannung VCX verändert (Schritt ST53) und der erhaltene Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die Zusatzsteuerspannung VCX eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST54) und die maximale Schwingungsfrequenz fmax gemessen. Anschließend wird ermittelt, ob die erhaltene maximale Schwingungsfrequenz der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST55). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST56) und der erhaltene Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz können somit unabhängig voneinander entsprechend dem Maximalwert und dem Minimalwert des TUNE- Codes eingestellt werden. Durch eine auf diese Weise erfolgende Einstellung der Schwingungsfrequenz lassen sich somit die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz auf die gewünschten Werte der maximalen und minimalen Schwingungsfrequenz einstellen. Die Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) kann somit auf der Basis des TUNE-Codes weitgehend auf den theoretischen Wert (vorgegebenen Sollwert) eingestellt werden.
  • Auf diese Weise kann durch vorherige Einstellung der minimalen Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30b die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz des CMOS-LC-Gegentaktoscillators gemäß Fig. 8 näher beschrieben.
  • Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert gesetzt bzw. eingestellt (Schritt ST61) und die maximale Schwingungsfrequenz fmax gemessen. Sodann wird ermittelt, ob die gemessene maximale Schwingungsfrequenz die gewünschte maximale Schwingungsfrequenz darstellt oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST62). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die Zusatzsteuerspannung VCX verändert (Schritt ST63) und der Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die Zusatzsteuerspannung VCX eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert eingestellt (Schritt ST64) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Anschließend wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST65). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST66) und der erhaltene Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz werden somit entsprechend dem Maximalwert und dem Minimalwert des TUNE-Codes unabhängig voneinander eingestellt. Durch eine auf diese Weise erfolgende Einstellung der Schwingungsfrequenz können somit die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz auf die gewünschten Werte der maximalen und minimalen Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Die Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) kann somit auf der Basis des TUNE-Codes weitgehend auf den theoretischen Wert (vorgegebenen Sollwert) eingestellt werden.
  • Durch vorherige Einstellung der maximalen Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30b kann somit die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das dritte Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators derart aufgebaut, dass seine maximale Schwingungsfrequenz oder seine minimale Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten und zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts eingestellt werden, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der Zusatzsteuerspannung ändert. Demzufolge kann die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators kann somit eine Abweichung des Frequenzgangs korrigiert und die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf der gewünschten Schwingungsfrequenz gehalten werden, wodurch sich eine Verbesserung der erzielbaren Güte (Gutausbeute) ergibt.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
  • Bei einem vierten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators finden ein erster einstellbarer Kondensatorabschnitt 32a und ein zweiter einstellbarer Kondensatorabschnitt 32b in der in Fig. 12 veranschaulichten Weise anstelle des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 12b des CMOS-LC- Gegentaktoscillators gemäß Fig. 1 Verwendung. Der erste und der zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 32a und 32b besitzen den gleichen Aufbau.
  • Fig. 12 zeigt ein Schaltbild des Aufbaus des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32a. Gemäß Fig. 12 umfasst der erste einstellbare Kondensatorabschnitt 32a einen ersten bis k-ten PMOS-Speicherkondensator 81 bis 8K, die jeweils mit einem ersten bis k-ten Schalter 91 bis 9K verbunden sind. Der erste bis k-te Schalter 91 bis 9K werden mit der zweiten Spannung VCL beaufschlagt. Der k-te PMOS-Speicherkondensator 8K besteht aus einem PMOS- Transistor, dessen Gate-Elektrode mit dem Schwingungsknotenpunkt 21 und dessen Source-Drain- Verbindung mit dem k-ten Schalter 9K verbunden sind. Hierbei ist die Kapazität des k-ten PMOS- Speicherkondensators 8K mit CTK-1 bezeichnet. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 12 bilden der erste bis k-te PMOS-Speicherkondensator 81 bis 8K eine einstellbare Kondensatoreinrichtung 35, während der erste bis k-te Schalter 91 bis 9K eine Kondensatoreinstelleinrichtung 36 bilden. Wenn hierbei der k-te Schalter 9K aus einem NMOS- Transistor besteht, weisen der k-te NMOS- Speicherkondensator 8K und der k-te Schalter 9K die in Fig. 13 veranschaulichte Konfiguration auf.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 näher auf Betrieb und Wirkungsweise des vierten Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators eingegangen.
  • Hierbei wird davon ausgegangen, dass der k-te Schalter 9K aus einem NMOS-Transistor besteht. Wenn das k-te Bit des TUNE-Codes einen niedrigen Pegel (Wert) aufweist, ist der k-te Schalter 9K abgeschaltet. Demzufolge wird der Source- Drain-Anschluss des k-ten PMOS-Speicherkondensators 8K geöffnet und die Verbindung des k-ten PMOS- Speicherkondensators 8K mit dem Schwingungsknotenpunkt 21 unterbrochen.
  • Wenn dagegen das k-te Bit des TUNE-Codes einen hohen Pegel (Wert) aufweist, wird der k-te Schalter 9K eingeschaltet, sodass die Source-Drain-Spannung (Klemmenspannung) Vc des k-ten PMOS-Speicherkondensators 8K von der zweiten Spannung VCL gebildet wird. Dies hat zur Folge, dass eine durch die Differenz zwischen der Schwingungsknotenpunktspannung und der zweiten Spannung VCL entstandene Kapazität dem Schwingungsknotenpunkt 21 hinzugefügt wird. Wie in Fig. 13 veranschaulicht ist, verringert sich die Kapazität mit einem Anstieg der zweiten Spannung VCL und vergrößert sich mit einem Abfallen der zweiten Spannung VCL.
  • Mit steigendem Wert des TUNE-Codes vergrößert sich die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32b, sodass sich die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators verringert. Bei abnehmendem Wert des TUNE-Codes verringert sich dagegen die Kapazität (Gesamtkapazität) des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32b, sodass die Schwingungsfrequenz des LC-Oscillators ansteigt.
  • Wenn hierbei der erste und der zweite einstellbare Kondensatorabschnitt 32a und 32b gemäß Fig. 12 verwendet werden, erfolgt die Einstellung der maximalen Schwingungsfrequenz und der minimalen Schwingungsfrequenz im Vergleich zu dem Ablauf gemäß Fig. 4 in analoger Form.
  • Durch vorherige Einstellung der minimalen Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32a und des zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitts 32b kann somit die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das vierte Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators derart aufgebaut, dass seine maximale Schwingungsfrequenz oder seine minimale Schwingungsfrequenz unter Verwendung des ersten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30a und des zweiten einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitts 30b eingestellt wird, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der Zusatzsteuerspannung verändert. Demzufolge kann die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Auch beim vierten Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators kann somit eine Abweichung des Frequenzgangs korrigiert und die Schwingungsfrequenz entsprechend dem digitalen Steuersignal auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden, wodurch sich die erzielbare Güte (Gutausbeute) verbessern lässt.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
  • Fig. 14 veranschaulicht ein Beispiel für die Einstellung der Schwingungsfrequenz bei einer Oscillatorschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in Form eines Ablaufdiagramms. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators sind der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 30a und der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 30b gemäß Fig. 8 entfallen, wobei die erste Spannung VCH und die zweite Spannung VCL in der nachstehend beschriebenen Weise eingestellt werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 näher auf Betrieb und Wirkungsweise des fünften Ausführungsbeispiels des LC-Oscillators eingegangen.
  • Zunächst wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST71) und die maximale Schwingungsfrequenz fmax gemessen. Dann wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST72). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST73) und der erhaltene Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Sodann wird der TUNE-Code auf seinen Minimalwert eingestellt (Schritt ST74) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Dann wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST75). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST76) und der erhaltene Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Hierbei besteht auch die in Fig. 15 veranschaulichte Möglichkeit, die erste Spannung VCH zuerst einzustellen und sodann die Einstellung der zweiten Spannung VCL vorzunehmen. Im einzelnen wird hierbei der TUNE-Code auf seinen Minimalwert eingestellt (Schritt ST81) und die minimale Schwingungsfrequenz fmin gemessen. Dann wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmin = Sollfrequenz: Schritt ST82). Wenn fmin ≠ Sollfrequenz ist, wird die erste Spannung VCH verändert (Schritt ST83) und der erhaltene Wert von fmin erneut gemessen. Auf diese Weise wird die erste Spannung VCH eingestellt, bis der Wert von fmin der gewünschten minimalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Anschließend wird der TUNE-Code auf seinen Maximalwert eingestellt (Schritt ST84) und die maximale Schwingungsfrequenz fmax gemessen. Dann wird ermittelt, ob der erhaltene Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht oder nicht (fmax = Sollfrequenz: Schritt ST85). Wenn fmax ≠ Sollfrequenz ist, wird die zweite Spannung VCL verändert (Schritt ST86) und der erhaltene Wert von fmax erneut gemessen. Auf diese Weise wird die zweite Spannung VCL eingestellt, bis der Wert von fmax der gewünschten maximalen Schwingungsfrequenz entspricht.
  • Auf diese Weise kann die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz jeweils auf den gewünschten Wert der maximalen und der minimalen Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Die Frequenzabstufung (Schwingungsfrequenzintervall) kann somit auf der Basis des TUNE-Codes weitgehend auf den theoretischen Wert (vorgegebenen Wert) eingestellt werden.
  • Durch eine auf diese Weise erfolgende Einstellung der ersten Spannung VCH und der zweiten Spannung VCL kann somit die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das fünfte Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators derart aufgebaut, dass seine maximale Schwingungsfrequenz und seine minimale Schwingungsfrequenz durch Steuerung der ersten und zweiten Spannung eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden. Auch beim fünften Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators kann somit eine Abweichung des Frequenzgangs korrigiert und die Schwingungsfrequenz entsprechend dem TUNE-Code auf die gewünschte Schwingungsfrequenz eingestellt werden, wodurch sich die erzielbare Güte (Gutausbeute) verbessern lässt.
    • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
  • Fig. 16 zeigt den Aufbau eines LC-Oscillators gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes. Hierbei bezeichnen in Fig. 16 gleiche Bezugszahlen Bauelemente, die den Bauelementen des LC- Oscillators gemäß Fig. 1 entsprechen. Gemäß Fig. 16 bezeichnen Bezugszahlen 25 bis 27 jeweils einen Digital- Analog-Umsetzer, während Bezugszahlen 28 bis 30 jeweils ein Einstellregister bezeichnen. Das Einstellregister 28 (erstes Einstellregister) enthält einen Code (Zusatzsteuerspannungscode), der der Zusatzsteuerspannung VCX entspricht. In ähnlicher Weise enthalten das Einstellregister 29 (drittes Einstellregister) und das Einstellregister 30 (zweites Einstellregister) Codes (einen ersten und einen zweiten Spannungscode), die der ersten Spannung VCH und der zweiten Spannung VCL entsprechen.
  • Die Digital-Analog-Umsetzer 25, 26 und 27 erhalten jeweils den Zusatzsteuerspannungscode, den zweiten Spannungscode bzw. den ersten Spannungscode und führen eine entsprechende Digital-Analog-Umsetzung der Codes zur Erzeugung der Zusatzsteuerspannung VCX, der zweiten Spannung VCL und der ersten Spannung VCH durch. Die Zusatzsteuerspannung VCX wird dem ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 13a und dem zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitt 13b zugeführt, während die erste Spannung VCH und die zweite Spannung VCL dem ersten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12a und dem zweiten einstellbaren Kondensatorabschnitt 12b zugeführt werden. Die Schwingungsfrequenz ändert sich somit in Abhängigkeit von dem TUNE-Code wie im Falle des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Zusatzsteuerspannung VCX, die zweite Spannung VCL und die erste Spannung VCH können durch Änderung des Zusatzsteuerspannungscodes, des zweiten Spannungscodes und des ersten Spannungscodes verändert werden.
  • Durch Einfügen des ersten bis dritten Einstellregisters ergibt sich somit die Möglichkeit, die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel vorstehend beschriebene Frequenzeinstellung in regelmäßigen Zeitintervallen vorzunehmen und den Zusatzsteuerspannungscode, den zweiten Spannungscode und den ersten Spannungscode zu aktualisieren. Beim sechsten Ausführungsbeispiel des LC- Oscillators besteht somit die Möglichkeit, Schwingungsfrequenzabweichungen im LC-Oscillator bei der Herstellung einzustellen und die Schwingungsfrequenz unabhängig von Betriebsbedingungen, wie z. B. der Umgebungstemperatur, auf der gewünschten Schwingungsfrequenz zu halten.
  • Die Einstellregister 28 bis 30 und die Digital-Analog- Umsetzer 25 bis 27 können je nach den Erfordernissen vorgesehen werden. Wenn die Zusatzsteuerspannung VCX, die zweite Spannung VCL und die erste Spannung VCH erforderlich sind, müssen sämtliche Einstellregister 28 bis 30 und Digital-Analog-Umsetzer 25 bis 27 vorgesehen werden. Wenn jedoch der erste einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13a und der zweite einstellbare Zusatzkondensatorabschnitt 13b nicht erforderlich sind, können das Einstellregister 28 und der Digital-Analog-Umsetzer 25 entfallen.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das sechste Ausführungsbeispiel des LC-Oscillators dahingehend ausgestaltet, dass es das erste, zweite und dritte Einstellregister zur Zwischenspeicherung des Zusatzsteuerspannungscodes, des zweiten Spannungscodes und des ersten Spannungscodes aufweist und die Frequenzeinstellung in regelmäßigen Zeitintervallen zur Aktualisierung des Zusatzsteuerspannungscodes, des zweiten Spannungscodes und des ersten Spannungscodes entsprechend dem Ergebnis der Frequenzeinstellung vornimmt. Auf diese Weise kann beim sechsten Ausführungsbeispiel des LC- Oscillators eine Justierung von Schwingungsfrequenzabweichungen im LC-Oscillator während der Herstellung erfolgen und die Schwingungsfrequenz unabhängig von Betriebsbedingungen, wie z. B. der Umgebungstemperatur, auf der gewünschten Schwingungsfrequenz gehalten werden.
  • Wie vorstehend beschrieben umfasst der erfindungsgemäße LC- Oscillator somit Induktivitäten 1, 2, einen einstellbaren Kondensatorabschnitt 15, einen Einstellabschnitt 16 zur Veränderung der Kapazität des einstellbaren Kondensatorabschnitts in Abhängigkeit von einer entsprechend einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung sowie einen einstellbaren Zusatzkondensatorabschnitt 20, dessen Kapazität in Abhängigkeit von einer Zusatzsteuerspannung einstellbar ist. Der einstellbare Kondensatorabschnitt umfasst einen ersten bis k-ten Kondensator 41 bis 4K, wobei k ganzzahlig und größer als 1 ist. Der Einstellabschnitt umfasst einen Pufferverstärkerabschnitt 51 bis 5K, wobei jeweilige Pufferverstärker selektiv eine erste Spannung und/oder eine unter der ersten Spannung liegende zweite Spannung in Abhängigkeit von einem k-ten Bit des digitalen Steuersignals und damit eine erste bis k-te Steuerspannung erzeugen, die dem ersten bis k-ten Kondensator zuzuführen ist, wobei k eine von 1 bis K veränderliche ganze Zahl ist.

Claims (9)

1. LC-Oscillator, dessen Schwingungsfrequenz zwischen einer vorgegebenen maximalen Schwingungsfrequenz und einer vorgegebenen minimalen Schwingungsfrequenz veränderlich ist,
gekennzeichnet durch
Induktivitäten (1, 2),
eine einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35), deren Kapazität entsprechend einer in Abhängigkeit von einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung einstellbar ist,
eine einstellbare Zusatzkondensatoreinrichtung (20), deren Kapazität in Abhängigkeit von einer Zusatzsteuerspannung einstellbar ist, und
eine Einstelleinrichtung (16, 26, 36) zur Einstellung der Schwingungsfrequenz auf entweder die maximale Schwingungsfrequenz oder die minimale Schwingungsfrequenz durch Veränderung der Kapazität der einstellbaren Kondensatoreinrichtung mittels der Steuerspannung durch Festlegung des digitalen Steuersignals, wobei
die Schwingungsfrequenz durch die einstellbare Zusatzkondensatoreinrichtung auf die jeweils andere maximale oder minimale Schwingungsfrequenz eingestellt wird, indem deren Kapazität mittels der Zusatzsteuerspannung durch Festlegen des digitalen Steuersignals verändert wird.
2. LC-Oscillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35) aus einem MOS-Kondensator (41 bis 4K, 61 bis 6K, 81 bis 8K) besteht, dass die Einstelleinrichtung (16, 26, 36) die minimale Schwingungsfrequenz durch Bestimmung einer maximalen Kapazität der einstellbaren Kondensatoreinrichtung durch die Steuerspannung einstellt und dass die Zusatzkondensatoreinrichtung (20) die maximale Schwingungsfrequenz durch die Zusatzsteuerspannung einstellt.
3. LC-Oscillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35) aus einem MOS-Kondensator (41 bis 4K, 61 bis 6K, 81 bis 8K) besteht, dass die Einstelleinrichtung (16, 26, 36) die maximale Schwingungsfrequenz durch Bestimmung einer minimalen Kapazität der einstellbaren Kondensatoreinrichtung durch die Steuerspannung einstellt und dass die Zusatzkondensatoreinrichtung (20) die minimale Schwingungsfrequenz durch die Zusatzsteuerspannung einstellt.
4. LC-Oscillator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35) erste bis k-te Kondensatoren (41 bis 4K, 61 bis 6K, 81 bis 8K) aufweist, wobei K ganzzahlig und größer als 1 ist, dass das digitale . Steuersignal K Bits aufweist und dass die Einstelleinrichtung (16, 26, 36) eine Pufferverstärkereinrichtung (51 bis 5K, 71 bis 7K) aufweist, die den ersten bis k-ten Kondensatoren erste bis k-te Steuerspannungen zuführt, die in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal als die Steuerspannung erzeugt werden, wobei die Pufferverstärkereinrichtung selektiv eine erste Spannung und/oder eine zweite Spannung in Abhängigkeit von einem k-ten Bitwert des digitalen Steuersignals als k-te Steuerspannung erzeugt, wobei k eine von 1 bis K veränderliche ganze Zahl ist.
5. LC-Oscillator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35) erste bis k-te Kondensatoren (41 bis 4K, 61 bis 6K, 81 bis 8K) aufweist, dass das digitale Steuersignal K Bits umfasst, dass die Einstelleinrichtung (16, 26, 36) erste bis k-te Schalter (91 bis 9K) aufweist, die mit den ersten bis k-ten Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, und dass ein k-ter Schalter in Abhängigkeit von einem k-ten Bit des digitalen Steuersignals zur Zuführung der Steuerspannung zu einem k-ten Kondensator der einstellbaren Kondensatoreinrichtung eingeschaltet und abgeschaltet wird, wobei k eine von 1 bis K veränderliche ganze Zahl ist.
6. LC-Oscillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Registereinrichtung (28 bis 30) zur Zwischenspeicherung der Steuerspannung und der Zusatzsteuerspannung in Form eines Steuerspannungscodes und eines Zusatzsteuerspannungscodes und durch eine Digital- Analog-Umsetzereinrichtung (25 bis 27) zur Durchführung einer Digital-Analog-Umsetzung des Steuerspannungscodes und des Zusatzsteuerspannungscodes in die Steuerspannung und in die Zusatzsteuerspannung.
7. LC-Oscillator, dessen Schwingungsfrequenz zwischen einer vorgegebenen maximalen Schwingungsfrequenz und einer vorgegebenen minimalen Schwingungsfrequenz veränderlich ist,
gekennzeichnet durch
Induktivitäten (1, 2),
eine einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35), deren Kapazität entsprechend einer in Abhängigkeit von einem digitalen Steuersignal zugeführten Steuerspannung veränderlich ist, und
eine Einstelleinrichtung (16, 26, 36) zur Einstellung der Schwingungsfrequenz auf die maximale Schwingungsfrequenz und die minimale Schwingungsfrequenz indem eine erste Spannung und eine zweite Spannung durch Festlegung des digitalen Steuersignals verändert wird, wobei die erste Spannung und die zweite Spannung der Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal selektiv zugeführt wird und die erste Spannung höher als die zweite Spannung ist.
8. LC-Oscillator nach Anspruch 7,, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Kondensatoreinrichtung (15, 25, 35) erste bis k-te Kondensatoren (41 bis 4K, 61 bis 6K, 81 bis 8K) aufweist, wobei K ganzzahlig und größer als 1 ist, dass das digitale Steuersignal K Bits aufweist und dass die Einstelleinrichtung (16, 26, 36) eine Pufferverstärkereinrichtung (51 bis 5K, 71 bis 7K) aufweist, die den ersten bis k-ten Kondensatoren erste bis k-te Steuerspannungen zuführt, die in Abhängigkeit von dem digitalen Steuersignal äls die Steuerspannung erzeugt werden, wobei die Pufferverstärkereinrichtung selektiv eine erste Spannung und/oder eine zweite Spannung in Abhängigkeit von einem k-ten Bitwert des digitalen Steuersignals als k-te Steuerspannung erzeugt, wobei k eine von 1 bis K veränderliche ganze Zahl ist.
9. LC-Oscillator nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Registereinrichtung (29, 30) zur Zwischenspeicherung der Steuerspannung in Form eines Steuerspannungscodes und durch eine Digital-Analog- Umsetzereinrichtung (26, 27) zur Durchführung einer Digital-Analog-Umsetzung des Steuerspannungscodes in die Steuerspannung.
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