DE69820586T2 - Oszillator - Google Patents

Oszillator Download PDF

Info

Publication number
DE69820586T2
DE69820586T2 DE69820586T DE69820586T DE69820586T2 DE 69820586 T2 DE69820586 T2 DE 69820586T2 DE 69820586 T DE69820586 T DE 69820586T DE 69820586 T DE69820586 T DE 69820586T DE 69820586 T2 DE69820586 T2 DE 69820586T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oscillator
amplifier
resonator
frequency
parasitic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69820586T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69820586D1 (de
Inventor
Gerrit Hendrik VAN VEENENDAAL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Application granted granted Critical
Publication of DE69820586D1 publication Critical patent/DE69820586D1/de
Publication of DE69820586T2 publication Critical patent/DE69820586T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0231Astable circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1212Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair
    • H03B5/1215Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair the current source or degeneration circuit being in common to both transistors of the pair, e.g. a cross-coupled long-tailed pair
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1231Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • H03B5/1243Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/01Details
    • H03K3/013Modifications of generator to prevent operation by noise or interference
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/003Circuit elements of oscillators
    • H03B2200/004Circuit elements of oscillators including a variable capacitance, e.g. a varicap, a varactor or a variable capacitance of a diode or transistor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0098Functional aspects of oscillators having a balanced output signal
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2201/00Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02Varying the frequency of the oscillations by electronic means
    • H03B2201/0208Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an element with a variable capacitance, e.g. capacitance diode
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2202/00Aspects of oscillators relating to reduction of undesired oscillations
    • H03B2202/08Reduction of undesired oscillations originated from the oscillator in circuit elements external to the oscillator by means associated with the oscillator
    • H03B2202/082Reduction of undesired oscillations originated from the oscillator in circuit elements external to the oscillator by means associated with the oscillator by avoiding coupling between these circuit elements

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator, der durch einen Resonator gebildet wird, welcher mit einem Verstärker gekoppelt ist. Der Oszillator kann zum Beispiel in einem Empfänger verwendet werden, um einen Mischträger in einem VHF- und/oder einem UHF-Band zu schaffen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In der Patentschrift EP-A-0.642.215 wird ein Oszillator mit kapazitiver Rückkopplung beschrieben.
  • In der Patentschrift GB-A-2.228.154 wird ein Oszillatorkreis für die IC-Implementierung beschrieben, bei dem On-Chip-Bauelemente des Schaltkreises mit Kontaktflächen verbunden sind, wobei mindestens eine Verbindung einen Widerstand enthält. Der Widerstand trägt dazu bei, störende hochfrequente Schwingungsmoden zu verringern. Der On-Chip-Oszillator kann ein beliebiger von mehreren bekannten Oszillatorkreisen sein Dieser Oszillator entspricht der Einleitung von Anspruch 1.
  • In der Patentschrift US-A 5.434.544 (Anwaltsakte PHN 14.570) wird ein Oszillator mit einem Resonator beschrieben, der mit einer Verstärkerstufe gekoppelt ist. In diesem Dokument wird angegeben, dass ein praktischer Resonator im Allgemeinen verschiedene Resonanzfrequenzen besitzt, weil Elemente des Resonators unerwünschte Reaktanzen umfassen. Ein LC-Kreis mit Kapazitätsdioden zur Verwendung in einem UHF-Fernsehtuner hat zum Beispiel drei Resonanzfrequenzen, von denen eine erwünscht ist und die anderen beiden parasitär sind.
  • Um Schwingungen bei einer unerwünschten Frequenz zu verhindern, wird Folgendes vorgeschlagen. Die Verstärkerstufe umfasst einen Verstärkertransistor, dessen Ausgangsstrom über einen Lastsignalpfad in den Emitter eines Lasttransistors fließt. Die Verstärkerstufe erwirbt durch eine passive kapazitive Bootstrap-Signalübertragung von diesem Signalpfad an die Basis des Lasttransistors ein Bandpassverhalten. Der Oszillator schwingt daher vorzugsweise innerhalb des Durchlassbereichs der Verstärkerstufe. Uner wünschte Schwingungen werden verhindert, indem der Durchlassbereich der Verstärkerstufe nahe der gewünschten Schwingungsfrequenz justiert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Oszillator des oben beschriebenen Typs zu schaffen, der im Vergleich zum Stand der Technik hinsichtlich des Rauschens eine bessere Leistung ermöglicht. In den Ansprüchen 1 und 3 wird ein erfindungsgemäßer Oszillator bzw. Empfänger definiert. Zusätzliche Merkmale, die optional verwendet werden können, um die Erfindung vorteilhaft zu implementieren, werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die Erfindung berücksichtigt die folgenden Aspekte. In jeder praktischen Oszillatorimplementierung sind nicht nur in dem Resonator selbst parasitäre Reaktanzen enthalten, sondern auch in einem Kopplungspfad zwischen dem Resonator und dem Verstärker. Wenn der Verstärker zum Beispiel als integrierte Schaltung implementiert wird, wird der Kopplungspfad Bonding-Drähte und Metallrahmen zur Aufbringung der Chips enthalten, die parasitäre Induktanzen darstellen. Er wird auch Bonding- und Gehäuse-Kontaktflächen enthalten, die parasitäre Kapazitäten darstellen. Auf jeden Fall werden die parasitären Reaktanzen in dem Kopplungspfad zwischen dem Resonator und dem Verstärker zu parasitären Resonanzen führen. Eine derartige parasitäre Resonanz, die im Folgenden als parasitäre Kopplungspfadresonanz bezeichnet wird, kann die durch den Resonator gelieferte erwünschte Resonanz dominieren. Außerdem kann die Frequenz der parasitären Kopplungspfadresonanz nahe der Frequenz der gewünschten Resonanz liegen, vor allem, wenn der Oszillator bei relativen hohen Frequenzen betrieben wird, die zum Beispiel in der Größenordnung von 1 GHz liegen, und/oder wenn der Oszillator abstimmbar ist.
  • Nach dem Stand der Technik wird unerwünschten Schwingungen durch das Bandpassverhalten des Verstärkers begegnet, das die gewünschte Resonanz gegenüber jeder parasitären Resonanz begünstigt. Das Bandpassverhalten muss relativ scharf sein, wenn eine parasitäre Kopplungspfadresonanz über die gewünschte Resonanz dominiert, und vor allem, wenn die Frequenz der parasitären Kopplungspfadresonanz nahe bei der Frequenz der gewünschten Resonanz liegt. Um ein scharfes Bandpassverhalten zu erreichen, muss die positive Rückkopplungsschleife in dem Verstärker, die durch den Lasttransistor und die passive kapazitive Bootstrap-Signalübertragung gebildet wird, eine Verstärkung aufweisen, die relativ nahe an den Wert Eins (1) herankommt. In diesem Fall wird jedoch das Rau schen des Lasttransistors, das in der positiven Rückkopplungsschleife auftritt, in relativ weitgehendem Maße verstärkt. Nach dem Stand der Technik ist das Begegnen der unerwünschten Schwingungen mit Nachteilen in Bezug auf die Rauschleistung verbunden. Der Nachteil kann besonders schwer wiegen, wenn eine parasitäre Kopplungspfadresonanz vorherrschend ist und darüber hinaus nahe der Frequenz der gewünschten Resonanz auftritt.
  • Erfindungsgemäß enthält der Kopplungspfad zwischen dem Resonator und dem Verstärker einen Reihenwiderstand. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Reihenwiderstand die parasitären Kopplungspfadresonanzen in wesentlich größerem Maße dämpft als die gewünschte Resonanz. Der Verstärker braucht daher kein relativ scharfes Bandpassverhalten aufzuweisen, um den unerwünschten Schwingungen zu begegnen. Wenn der Verstärker einen Lasttransistor in einer positiven Rückkopplungsschleife umfasst, um ein Bandpassverhalten zu realisieren, braucht diese Schleife daher keine Verstärkung zu haben, die nahe an den Wert Eins (1) herankommt. Das Rauschen des Lasttransistors wird daher in wesentlich geringerem Maße verstärkt als nach dem Stand der Technik. Der in dem Kopplungspfad enthaltene Reihenwiderstand kann sogar parasitäre Kopplungspfadresonanzen in einem solchen Maß dämpfen, dass der Verstärker kein Bandpassverhalten aufzuweisen braucht, um unerwünschten Schwingungen entgegenzuwirken. In diesem Fall braucht der Verstärker keinen Lasttransistor in einer positiven Rückkopplungsschleife zu enthalten. Statt dessen kann ein weniger verrauschter Lastkreis verwendet werden, wie zum Beispiel ein einzelner Widerstand.
  • In jedem Fall macht es die Erfindung möglich, dass der Verstärker des Oszillators erheblich bessere Rauscheigenschaften aufweist als nach dem Stand der Technik. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Rauschleistung des Oszillators aus, was gegen einen nachteiligen Effekt abgewogen werden muss, weil der in dem Kopplungspfad enthaltene Reihenwiderstand selbst eine Rauschquelle ist. Es hat sich gezeigt, dass die vorteilhafte Auswirkung bei vielen Anwendungen den nachteiligen Effekt bei weitem überwiegt. Die Erfindung ermöglicht also einen Oszillator, der im Vergleich zum Stand der Technik hinsichtlich des Rauschens eine bessere Leistung aufweist.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist Folgender. Die Leistung des Oszillators hängt auch von der Verstärkung in einem Schwingkreis ab, zu dem der Verstärker und der Resonator gehören. Wenn die Verstärkung des Schwingkreises zu klein ist, schwingt der Oszillator eventuell nicht. Ist die Verstärkung des Schwingkreises zu groß, können die Transistoren im Verstärker in Sättigung geraten, was sich nachteilig auf ein Oszillations signal auswirkt. In der Praxis variiert die Verstärkung des Schwingkreises, wenn der Resonator abgestimmt wird, und daher wird die Leistung nicht konstant sein. Es hat sich bei vielen Anwendungen gezeigt, dass der Reihenwiderstand in dem Kopplungspfad zwischen dem Resonator und dem Verstärker die Schwankungen in der Verstärkung des Schwingkreises aufgrund der Abstimmung effizient reduziert. Die Erfindung trägt daher auch dazu bei, dass die Leistung des Oszillators über den gesamten gewünschten Abstimmbereich im Wesentlichen konstant ist.
  • Die Erfindung kann vollständig oder teilweise als integrierte Schaltung implementiert werden. Die integrierte Schaltung kann zum Beispiel den Verstärker des Oszillators einschließlich eines positiven Rückkopplungspfads umfassen. Der Resonator des Oszillators kann extern sein und mit dem positiven Rückkopplungspfad gekoppelt sein. Ein Vorteil einer derartigen Implementierung besteht darin, dass sie kosteneffizient ist, weil die integrierte Schaltung mit relativ wenig Anschlussstiften und externen Bauelementen versehen werden muss, um den Resonator mit dem Verstärker zu koppeln. Es ist zu beachten, dass bei einer derartigen kosteneffizienten Implementierung die Gefahr unerwünschter Schwingungen bestehen würde, wenn der Kopplungspfad zwischen dem Resonator und dem Verstärker nicht mit einem Reihenwiderstand versehen wäre, wie dies bei der Erfindung der Fall ist. Die Erfindung ermöglicht daher eine Implementierung einer integrierten Schaltung, die sowohl zuverlässig als auch kosteneffizient ist.
  • Die Erfindung kann in einem Empfänger angewendet werden, der eine Mischstufe zum Umsetzen eines Empfangssignals in eine Zwischenfrequenz umfasst. Um die Mischstufe mit einem Mischträger zu versorgen, wird ein Oszillator benötigt. Da der Oszillator dank der Erfindung in Form einer integrierten Schaltung implementiert werden kann, die sowohl zuverlässig als auch kosteneffizient ist, trägt die Erfindung zu einem günstigen Selbstkostenpreis des Empfänger bei. Da der Oszillator dank der Erfindung weiterhin über eine relativ gute Rauschleistung verfügt, trägt die Erfindung auch zu einer zufriedenstellenden Empfangsqualität bei. Die oben genannten Vorteile machen die Erfindung besonders geeignet zur Verwendung in digitalen Empfängern wie zum Beispiel digitalen Video-Broadcast-Empfängern (DVB).
  • Die Erfindung und weitere Merkmale, die optional vorteilhaft zur Implementierung der Erfindung genutzt werden können, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild, das die grundlegenden Merkmale der Erfindung veranschaulicht;
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild, das die zusätzlichen Merkmale nach Anspruch 2 veranschaulicht;
  • 3 zeigt einen Schaltplan eines Beispiels für einen erfindungsgemäßen Oszillator; und
  • die 4a und 4b zeigen Diagramme, die die Auswirkung der Reihenwiderstände in dem Oszillator aus 3 veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zunächst einige Anmerkungen zu der Verwendung der Bezugszeichen. Ähnliche Einheiten sind in allen Zeichnungen mit dem gleichen Buchstabencode bezeichnet. Eine einzige Zeichnung kann mehrere ähnliche Einheiten enthalten. In diesem Fall wurde eine Ziffer zu dem Buchstabencode hinzugefügt, um die ähnlichen Einheiten voneinander zu unterscheiden. Die Ziffer ist in Klammern gesetzt, wenn die Anzahl der ähnlichen Einheiten ein laufender Parameter ist. In der Beschreibung und in den Ansprüchen können die Ziffern in einem Bezugszeichen weggelassen werden, wenn dies angebracht ist.
  • In 1 sind die grundlegenden Merkmale der Erfindung mit durchgezogenen Linien dargestellt. Ein Resonator RES, der über einen Kopplungspfad COP mit einem Verstärker AMP verbunden ist, bildet einen Oszillator OSC. Der Kopplungspfad enthält einen Reihenwiderstand RS.
  • Die folgenden Elemente sind in 1 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Der Oszillator bildet einen Teil eines Empfängers REC. Er liefert einen Mischträger Smix an eine Mischstufe MIX, um ein Empfangssignal Srf in eine Zwischenfrequenz IF umzusetzen.
  • In 2 ist das folgende zusätzliche Merkmal dargestellt. Der Kopplungspfad COP zwischen dem Resonator RES und dem Verstärker AMP umfast auch eine Reihenkapazität CS. Das Merkmal aus 2 beruht auf der folgenden Überlegung. Die Rauschleistung des Oszillators hängt von der Phasen-Frequenz-Kennlinie des Resonators RES ab, wenn dieser mit dem Verstärker AMP verbunden ist. Je steiler die Phasen-Frequenz-Kennlinie nahe der gewünschten Resonanz verläuft, desto besser wird die Rauschleistung sein. Die Reihenkapazität CS steigert die Steilheit der Phasen-Frequenz- Kennlinie auf effiziente Weise. Der Reihenwiderstand CS trägt damit zu einer weiter verbesserten Rauschleistung bei.
  • Ein weiterer Vorteil des Merkmals aus 2 ist Folgendes. Der Oszillator muss eventuell abstimmbar sein. In der Praxis wird ein abstimmbarer Oszillator realisiert, indem der Resonator mit einem elektrischen Bauelement versehen wird, dessen Reaktanz justiert werden kann, zum Beispiel mit Hilfe einer Abstimmregelspannung. Ein Abstimmbereich des Oszillators wird nicht nur durch das Ausmaß bestimmt, in dem die Reaktanz dieses elektrischen Bauelements justiert werden kann, sondern auch durch den Aufbau des Oszillators und die Eigenschaften der anderen darin enthaltenen elektrischen Bauelemente. Wenn die Reihenkapazität CS in dem Kopplungspfad zwischen dem Resonator RES und dem Verstärker AMP enthalten ist, wie in 2 dargestellt, wird der Abstimmbereich im Allgemeinen breiter sein als in dem Fall, in dem er nicht darin enthalten ist. Das Merkmal aus 2 macht es daher möglich, den Oszillator über einen relativ breiten Frequenzbereich abzustimmen.
  • 3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Oszillators, der die oben beschriebenen Merkmale aus 1 und 2 enthält. In dem Oszillator aus 3 bildet der Verstärker AMP einen Teil einer integrierten Schaltung IC und umfasst einen positiven Rückkopplungspfad in Form von integrierten Kapazitäten Ci1–Ci4. Er umfasst außerdem drei integrierte Transistoren Ti1–Ti3, zwei integrierte Widerstände Ri1, Ri2, und eine integrierte Vorspannungsschaltung BIAS zur Lieferung von Vorspannungen an die integrierten Transistoren Ti1–Ti3. Der Resonator RES besteht aus zwei Spulen L1 und L2, zwei Kondensatoren C1 und C2, einem Widerstand R1 und einem Varactor VAR, an den eine Abstimmspannung Vtun angelegt werden kann. Der Resonator RES ist über den Kopplungspfad COP mit den Knotenpunkten N1, N2 des Verstärkers AMP verbunden.
  • In dem Oszillator aus 3 umfasst der Kopplungspfad COP ein Paar Reihenwiderstände RS1, RS2 und ein Paar Reihenkapazitäten CS1, CS2. Außerdem umfasst er einige parasitäre Kapazitäten Cpar und parasitäre Induktivitäten Lpar. Die parasitäre Kapazität Cpar1 kann zum Beispiel auf eine kapazitive Kopplung zwischen zwei Leiterbahnen auf einer Leiterplatte zurückzuführen sein. Die parasitäre Kapazität Cpar2 kann zum Beispiel auf eine kapazitive Kopplung zwischen zwei Anschlussstiften P1, P2 der integrierten Schaltung IC zurückzuführen sein, die einen Teil des Kopplungspfades COP bilden. Die parasitären Induktivitäten Lpar1, Lpar2 können zum Beispiel durch den Metall rahmen der integrierten Schaltung IC verursacht werden und die parasitären Induktivitäten Lpar3, Lpar4 durch Bonding-Drähte.
  • Die Funktionsweise des Oszillators aus 3 kann wie folgt erläutert werden. Der Resonator RES und der Kopplungspfad COP bilden eine Impedanz zwischen den Knotenpunkten N1 und N2. Der Verstärker AMP bildet ebenfalls eine Impedanz zwischen diesen Knotenpunkten. Jede der beiden genannten Impedanzen kann als eine Parallelschaltung von einem Widerstand und einer Reaktanz betrachtet werden. Der Oszillator kann potentiell mit einer Frequenz schwingen, bei der die beiden folgenden Bedingungen erfüllt werden. Erstens müssen die Reaktanzen der beiden Impedanzen von entgegengesetztem Vorzeichen und gleichem Wert sein. Zweitens muss der aus dem Resonator RES und dem Kopplungspfad COP gebildete Widerstand, der im Folgenden als Widerstand des Oszillatorschwingkreises bezeichnet wird, einen Wert haben, der größer ist als der Absolutwert des durch den Verstärker AMP gebildeten Widerstands. Der Widerstand des Oszillatorschwingkreises hat ein negatives Vorzeichen und macht den Resonator RES effizient ungedämpft. Er wird daher im Folgenden als Widerstand zum Aufheben der Dämpfung bezeichnet. Es ist zu beachten, dass bei dem Oszillator aus 3 der Wert des Widerstands zum Aufheben der Dämpfung im Wesentlichen von der Frequenz unabhängig ist, was bei dem in der Patentschrift US-A 5.434.544 (Anwaltsakte PHN 14.570) beschriebenen Oszillator nicht der Fall ist. Der letztgenannte Oszillator hat einen Verstärker, der einen Widerstand zum Aufheben der Dämpfung liefert, dessen Wert frequenzabhängig ist.
  • Bei Fernsehanwendungen des Oszillators aus 3 können günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn die Werte der Reihenwiderstände RS1 und RS2 in der Größenordnung von zehn Ohm liegen. Der Oszillator aus 3 wurde zum Beispiel zur Abstimmung im VHF-A-, VHF-B- und UHF-Band mit Reihenwiderständen RS1 und RS2 von 47, 27 bzw. 15 Ohm verwendet. Die Reihenkapazitäten CS1 und CS2 haben vorzugsweise Werte in der Größenordnung von wenigen Picofarad. Mit diesen Werten kann das Abstimmen im UHF-Band von einem Maximum von ca. 900 MHz, wenn keine Reihenkapazitäten verwendet werden, auf ca. 1070 MHz erweitert werden. Da die Reihenkapazitäten CS1 und CS2 auch den Abstimmbereich im VHF-A-Band und im VHF-B-Band effizient erweitern, ist die Implementierung des Resonators RES außerdem weniger kritisch. Das bedeutet, dass die Elemente des Resonators RES weniger strenge Anforderungen hinsichtlich der Bauelementstreuung erfüllen müssen, um im gesamten VHF-A-Band und VHF-B-Band abzu stimmen. Bei jedem der oben genannten Bänder sorgten die Reihenkapazitäten CS1 und CS2 außerdem für eine erhebliche Verbesserung in Bezug auf das Rauschen.
  • Die 4a und 4b zeigen die Auswirkung der Reihenwiderstände RS1, RS2 im Kopplungspfad COP zwischen dem Resonator RES und dem Verstärker AMP. Beide Figuren zeigen den Widerstand des Oszillatorschwingkreises (Rtank) zwischen den Knotenpunkten N1 und N2 als eine Funktion der Frequenz (F) für verschiedene abgestimmte Zustände des Resonators RES. 4a erhält man, wenn der Reihenwiderstand RS einen Wert gleich Null hat, d. h. wenn er fehlt, und 4b erhält man, wenn der Reihenwiderstand RS einen Wert von 5 Ohm hat. In beiden Figuren gibt es einen Frequenzbereich FRwant, in dem sich die gewünschte Resonanz befinden kann, und zwei Frequenzbereiche FRpar1 und FRpar2, in denen sich die parasitären Resonanzen befinden können. Es ist zu beachten, dass der Resonator RES für eine UHF-Fernsehanwendung des Oszillators aus 3 konzipiert wurde.
  • In 4a kann der Widerstand des Oszillatorschwingkreises bei einer parasitären Resonanzfrequenz in dem Frequenzbereich FRpar2 höher sein als bei einer gewünschten Resonanzfrequenz in dem Frequenzbereich FRwant. Um die Oszillationsbedingungen bei der gewünschten Resonanzfrequenz zu erfüllen, muss der durch den Verstärker AMP gebildete Widerstand zum Aufheben der Dämpfung einen Absolutwert haben, der kleiner ist als der des Widerstands des Oszillatorschwingkreises. In diesem Fall wird der Absolutwert des Widerstands zum Aufheben der Dämpfung jedoch sicherlich kleiner sein als der Widerstand des Oszillatorschwingkreises bei der parasitären Resonanzfrequenz. Es besteht daher die Gefahr, dass der Oszillator OSC bei der parasitären Resonanzfrequenz schwingt und nicht bei der gewünschten Resonanzfrequenz.
  • In 4b ist der Widerstand des Oszillatorschwingkreises bei einer gewünschten Resonanzfrequenz in dem Frequenzbereich FRwant immer höher als eine parasitäre Resonanz in einem der Frequenzbereiche FRpar1 und FRpar2. Der Verstärker AMP kann auf eine solche Weise konzipiert werden, dass der Widerstand zum Aufheben der Dämpfung einen Absolutwert hat, der bei der gewünschten Resonanzfrequenz kleiner ist als der Widerstand des Oszillatorschwingkreises, aber bei jeder parasitären Resonanzfrequenz größer ist als der Widerstand des Oszillatorschwingreises. In diesem Fall können die Oszillationsbedingungen nur bei der gewünschten Resonanzfrequenz erfüllt werden. Selbst wenn der Widerstand zum Aufheben der Dämpfung einen Absolutwert aufweist, der unter dem Widerstand des Oszillatorschwingkreises liegt bei einer parasitären Resonanzfrequenz liegt, wird der Oszillator jedoch vorzugsweise mit der gewünschten Resonanzfrequenz schwingen, weil der Widerstand des Oszillatorschwingkreises bei dieser Frequenz höher ist.
  • SCHLUSSBEMERKUNGEN
  • Die Zeichnungen und ihre obige Beschreibung veranschaulichen die Erfindung und begrenzen sie nicht. Es wird ersichtlich sein, dass es zahlreiche Ausführungsformen gibt, die in den Rahmen der abhängigen Ansprüche fallen. In dieser Hinsicht werden die folgenden Schlussbemerkungen gemacht.
  • Alle in Klammern gesetzte Bezugszeichen sind nicht als den betreffenden Anspruch einschränkend zu betrachten.

Claims (3)

  1. Oszillator (OSC) mit: einer integrierten Schaltung (IC) mit einem integrierten Verstärker (AMP) mit einem positiven Rückkopplungspfad in Form von Kapazitäten (Ci1–Ci4), gekennzeichnet durch einen Resonator (RES) außerhalb der integrierten Schaltung (IC); und einen Kopplungspfad (COP) zwischen dem Resonator (RES) und dem genannten positiven Rückkopplungspfad (Ci1–Ci4) des genannten integrierten Verstärkers (AMP), wobei der genannte Kopplungspfad (COP) einen Reihenwiderstand (RS1; RS2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten (Ci1–Ci4) integriert sind und der Reihenwiderstand (RS1; RS2) sich außerhalb der integrierten Schaltung (IC) befindet.
  2. Oszillator (OSC) nach Anspruch 1, wobei der Kopplungspfad (COP) auch eine Reihenkapazität (CS1; CS2) enthält.
  3. Empfänger mit einer Mischstufe (MIX) zum Umsetzen eines Empfangssignals (Srf) in eine Zwischenfrequenz (IF), und mit einem Oszillator (OSC) nach Anspruch 1, um der Mischstufe (MIX) einen Mischträger (Smix) zu liefern.
DE69820586T 1997-09-30 1998-08-19 Oszillator Expired - Fee Related DE69820586T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97203021 1997-09-30
EP97203021 1997-09-30
PCT/IB1998/001269 WO1999017438A1 (en) 1997-09-30 1998-08-19 Oscillator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69820586D1 DE69820586D1 (de) 2004-01-29
DE69820586T2 true DE69820586T2 (de) 2004-09-16

Family

ID=8228778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69820586T Expired - Fee Related DE69820586T2 (de) 1997-09-30 1998-08-19 Oszillator

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6097258A (de)
EP (1) EP0941574B1 (de)
JP (1) JP2001508985A (de)
KR (1) KR20000069168A (de)
CN (1) CN1113451C (de)
DE (1) DE69820586T2 (de)
WO (1) WO1999017438A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024532B4 (de) * 2006-06-29 2015-10-15 Mediatek Inc. Kommunikationssystem und Verfahren zur Bereitstellung eines Oszillationssignals

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1399814A (zh) * 1999-08-02 2003-02-26 高通股份有限公司 具有抗干扰度的多波段压控振荡器的方法和装置
DE10137091A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-13 Sick Ag Induktiver Näherungssensor
JP2003124743A (ja) * 2001-10-16 2003-04-25 Oki Electric Ind Co Ltd 電圧制御発振回路
JP4365575B2 (ja) * 2002-11-20 2009-11-18 アルプス電気株式会社 テレビジョンチューナの発振回路
DE102006023353A1 (de) * 2006-05-17 2007-11-22 Atmel Duisburg Gmbh Integrierter Schwingkreis
US7656235B2 (en) 2006-06-29 2010-02-02 Mediatek Inc. Communication system and oscillation signal provision method
ITMI20090125A1 (it) * 2009-02-03 2010-08-04 Milano Politecnico Oscillatore elettronico con ridotto rumore di fase
CN105897296A (zh) * 2015-01-26 2016-08-24 泉州市铁通电子设备有限公司 一种矿山超低频双向通信设备
JP6517966B2 (ja) * 2018-02-22 2019-05-22 ラピスセミコンダクタ株式会社 発振回路
US11018625B1 (en) 2020-02-28 2021-05-25 Nxp B.V. Frequency reference generator
US10903790B1 (en) * 2020-05-28 2021-01-26 Nxp B.V. Frequency reference generator

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4350971A (en) * 1979-09-13 1982-09-21 Lucas Industries Limited Circuit for use in the detection of the condition of an isolated switch contact
GB2228154B (en) * 1989-02-09 1993-04-21 Plessey Co Plc On-chip integrated oscillator circuits
FR2671242B1 (fr) * 1990-12-27 1995-09-01 Thomson Csf Oscillateur a tres faible bruit de phase.
BE1007477A3 (nl) * 1993-09-06 1995-07-11 Philips Electronics Nv Oscillator.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024532B4 (de) * 2006-06-29 2015-10-15 Mediatek Inc. Kommunikationssystem und Verfahren zur Bereitstellung eines Oszillationssignals

Also Published As

Publication number Publication date
EP0941574B1 (de) 2003-12-17
KR20000069168A (ko) 2000-11-25
CN1113451C (zh) 2003-07-02
US6097258A (en) 2000-08-01
WO1999017438A1 (en) 1999-04-08
CN1244312A (zh) 2000-02-09
DE69820586D1 (de) 2004-01-29
JP2001508985A (ja) 2001-07-03
EP0941574A1 (de) 1999-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69820586T2 (de) Oszillator
DE69031738T2 (de) Spannungsgesteuerter Oszillator
DE4327138A1 (de) Oszillator mit negativem Widerstand mit elektronisch abstimmbarer Basisinduktivität
DE102020116007A1 (de) On-chip-oberschwingungsfilterung für hochfrequenz (hf)-kommunikationen
DE69834456T2 (de) Hochfrequenz-Oszillatorschaltung
DE3590480C2 (de) Verstärker für ein Hochfrequenzsignal
DE3210454A1 (de) Empfaenger-eingangsschaltung
DE69823415T2 (de) Schaltungsanordnung zum Vermeiden von parasitären Oszillatorbetriebszuständen in einer Oszillatorschaltung
DE60105226T2 (de) Spannungsgesteuerter Oszillator für oszillerende Signale mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis
EP0761038B1 (de) Frequenzveränderbare oszillatoranordnung
EP0089078B1 (de) Schaltungsanordnung für einen FM-Empfänger
EP0125586B1 (de) Oszillatorschaltung für Fernsehempfangsgeräte
DE3751830T2 (de) Tuner mit FET
DE60306532T2 (de) Lc-oszillator
DE3689704T2 (de) Steuerbarer Oszillator.
DE60214919T2 (de) Frequenznachlaufoszillator und Betriebsverfahren dafür
DE3788196T2 (de) Oszillator mit grossem Bereich.
DE4036866A1 (de) Ueberlagerungsoszillatorschaltung
DE2023903A1 (de) Antennenabstimmsystem mit Uberlastungs kompensation
DE19855886B4 (de) Spannungsgesteuerter Oszillator
DE2624133A1 (de) Selbstschwingender mischer
EP2005572B1 (de) Oszillator mit mitgeführtem verstärker
DE3538921A1 (de) Fernsehtuner
DE2733191C2 (de)
DE3690396C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee