EP1627466A1 - Vorrichtung zum einstellen einer frequenz - Google Patents

Vorrichtung zum einstellen einer frequenz

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Publication number
EP1627466A1
EP1627466A1 EP04726181A EP04726181A EP1627466A1 EP 1627466 A1 EP1627466 A1 EP 1627466A1 EP 04726181 A EP04726181 A EP 04726181A EP 04726181 A EP04726181 A EP 04726181A EP 1627466 A1 EP1627466 A1 EP 1627466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactance
frequency
bank
oscillator circuit
capacitance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04726181A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christophe Casenave
Reinhard Monno
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.)
Palm Inc
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1627466A1 publication Critical patent/EP1627466A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION 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
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION 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
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    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/366—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current
    • H03B5/368—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device and comprising means for varying the frequency by a variable voltage or current the means being voltage variable capacitance diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION 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
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    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/364—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating or setting a frequency, in particular it relates to an oscillator circuit for generating a frequency with high accuracy or resolution.
  • Devices of this type are used in particular for frequency adjustment in mobile radio arrangements, such as, for example, mobile telephones.
  • Oscillators or clock generators are required in many electronic devices, in particular also in telecommunications devices such as mobile telephones. With these e.g. Sensor designals are generated, other signals manipulated or processors clocked.
  • An oscillator generates a signal that changes in a certain cycle with a certain repetition rate, the frequency. This frequency often has to be very finely adjustable. This adjustability is achieved in conventional analog controlled oscillators by an analog control signal (voltage, current, ...) that changes parameters in the electronic circuit.
  • oscillators have also been used in which elements in the circuit are switched or switched on / off. Since the elements (for example capacitors) cannot then pass through intermediate values, the frequency can only be set in certain steps and not continuously. This leads to problems in some systems if the steps are too rough.
  • DCO digitally controlled oscillators
  • a mobile station such as a cell phone
  • a base station must be able to open it appropriately Requested by a base station to set the frequency required by the base station in order to establish a good communication connection.
  • an oscillator circuit or oscillator is provided in the mobile phone, which is capable of generating a frequency or carrier frequency with high accuracy, the frequency of the oscillator being adjustable.
  • FIG. 1 An embodiment of an oscillator circuit or an oscillator, as used, for example, in a mobile telephone or generally in a mobile radio device, is shown in FIG. 1.
  • a quartz element QO is shown, which is designed to generate vibrations with a frequency of high accuracy.
  • the frequency generated by the oscillator circuit or the quartz element QO serves as a reference frequency for the following frequency processing devices.
  • the generated frequency can be 26 MHz + 2.6 Hz.
  • the frequency generated is fed to a radio device FE on a radio chip FC.
  • the frequency is optionally fed to a multiplication device or a frequency multiplier (not shown) in order, for example, to generate a frequency with a multiple value after corresponding multiplication.
  • the multiplied frequency should be 900 MHz as the carrier frequency for data signals.
  • a radio signal based on the multiplied carrier frequency generated is now transmitted to a base station which, if necessary, sends back a radio signal by requesting the mobile phone to change the frequency or carrier frequency or adjust.
  • Such a request is processed by the radio device FE of the mobile telephone in order to start a process for adapting the carrier frequency.
  • the radio device FE or a control device connected to it generates an analog control signal ASS which is fed to an adjusting circuit or tuning circuit TS (indicated by the arrow on the left edge of the figure), which is connected to the quartz element.
  • This analog control signal ASS first passes through a filter section FI of the tuning circuit TS, which consists of a plurality of resistors and capacitors, for example to filter out external interference.
  • the analog control signal is then fed to the heart of the tuning circuit, namely a varicap or varactor diode (capacitance diode) VC with voltage-controlled capacitance.
  • the oscillation of the quartz element QO can be influenced in such a way that the frequency of the entire oscillator circuit changes (here in the example to generate a multiplied carrier frequency) (cf. also FIG. 3 for a further explanation) to comply with the request from the base station.
  • an external tuning circuit TS ie a tuning circuit that is not provided on the radio chip
  • a tuning circuit for generating a control signal or a control voltage on the radio chip which digital frequency correction allowed.
  • an embodiment of a quartz oscillator is shown in FIG or its circuitry shown, in which the tuning circuit is provided in the radio chip.
  • a quartz element QO is provided, which is designed to generate an oscillation with a frequency of high accuracy. If the frequency generated by the quartz element or the oscillator circuit is now to be changed because, for example, as explained above, the carrier frequency has to be adapted to a value required by a base station, the adaptation is no longer carried out by means of an analog tuning. Circuit, as in Figure 1, but carried out by means of a digitally controllable KB11 capacity bank.
  • the capacitance bank KB11 comprises a plurality of capacitors K1 to K14 connected in parallel, which can be switched on or off individually with a certain value in order to achieve a first total capacitance.
  • This connection or disconnection takes place by means of a switch S11 to S14 assigned to each capacitor K1 to K14.
  • a digital programming word or correction word is sent from the radio device FE or a control device (not shown) to the capacitance bank KB11, in which the appropriate capacitors are then switched on or off.
  • the oscillation of the quartz element QO is now influenced in such a way that the frequency generated by the quartz oscillator QO is in turn changed or adapted.
  • the method of digital frequency correction of a quartz oscillator just presented offers low immunity to interference and is inexpensive to produce, since all components used for the oscillator circuit (including the quartz oscillator) can be provided on the radio chip.
  • the control bank KB11 since when the control bank KB11 generates a control capacity, only discrete or quantized frequencies or frequency changes due to the discrete or quantized changes ⁇ C of the (first) total capacity when a setting con If capacitors K1 to K14 can be generated with a capacitance ⁇ C, the digital frequency correction shown in FIG. 2 does not allow an exact setting of the frequency generated by the quartz oscillator QO (cf. also FIG. 6 for a further explanation).
  • a digitally controlled oscillator circuit first has one or at least one frequency-determining component for generating an oscillation with a specific frequency of high precision.
  • This can be an oscillating element, in particular in the embodiment of a quartz element.
  • the oscillator circuit has an adjusting device connected to the frequency-determining component for changing the oscillation frequency of the oscillator circuit, the adjusting device having the following components. It has a digitally controllable first reactance bank in which a plurality of first setting reactances are arranged in an interconnection with one another and can be controlled individually in order to set a predetermined first total reactance.
  • An interconnection as in the following, can be a parallel or series connection.
  • reactance is to be understood as a resistance of the alternating current, which is only brought about by inductive and / or capacitive resistance, and here a generalization of a capacitance or a capacitor and / or an inductance or a coil, etc. represents.
  • the adjusting device has a fine adjustment circuit which is connected to the first reactance bank and has a first reactance, which is connected in series with a parallel circuit comprising a second reactance and a digitally controllable second reactance bank, in which a plurality of second setting reactances are arranged in connection with one another, and can be controlled individually in order to set a predetermined second total reactance.
  • the setting device has a digitally controllable first capacitance bank (as the first reactance bank), in which a plurality of first setting capacitors (as the first setting reactances) are arranged in an interconnection, and can be controlled individually in order to achieve a predetermined first total capacitance ( as the first total reactance).
  • the setting device has a fine adjustment circuit, which is connected to the first capacitance bank and has a first capacitor (as the first reactance), which is connected in series to a parallel connection of a second capacitor (as the second reactance) and a digitally controllable second capacitance bank (as a second reactance bank), in which a plurality of second adjustment capacitors (as a second adjustment reactance) are arranged in connection with one another and can be controlled individually in order to set a predetermined second total capacitance (as a second overall reactance).
  • the adjusting device can have a digitally controllable first inductance bank (as a first reactance bank), in which a plurality of first setting inductances (as first setting reactances) are arranged in an interconnection, and can be individually controlled by a predetermined first total inductance (as the first total reactance).
  • the adjusting device has a fine adjustment circuit which is connected to the first capacitance bank and has a first inductance (as the first reactance) which is connected in series to a parallel connection is connected from a second inductor (as a second reactance) and a digitally controllable second inductance bank (as a second reactance bank), in which a plurality of second setting inductors (as a second setting reactance) are arranged in connection with one another and can be individually controlled by a predetermined second Set total inductance (as the second total reactance).
  • the setting inductances can include coils, resonant circuits or lines with a specific inductance.
  • a digitally controlled oscillator circuit has the following advantages: a) The frequency correction in the oscillating circuit of the oscillator is carried out digitally and is then, for example, independent of D / A-
  • a programming word can be sent digitally to the capacity banks of the setting device, whereby a large
  • an electrical device with an oscillator circuit can have a radio module or a radio device in which the oscillator circuit, in particular for generating a frequency, is provided as the basis for a carrier frequency for a radio signal.
  • the electrical device can be considered a
  • the radio module or the mobile radio device can operate in accordance with GSM (Global System for Mobile Communications) -, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) -, DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) -, WLAN (Wireless Local Area Network) - or CDMA (Code Division Multiple Access) standard work.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • 1 shows a circuit for generating and adjusting the frequency by means of analog frequency correction
  • FIG. 2 shows a circuit for generating and setting a frequency by means of digital frequency correction
  • FIG. 3 shows a detailed illustration of a circuit for generating and setting a frequency, in particular by means of analog frequency correction
  • FIG. 4 shows a detailed illustration of a circuit for generating and setting a frequency in the equivalent circuit diagram of the components from FIG. 3;
  • FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram from FIG. 4, in which several capacitors have been combined to form a load capacitor C L or a load capacitance;
  • Figure 6 is a schematic representation for explaining the generation of a digitally controlled variable Kapa zitat, in the example by means of a parallel connection of several small capacitors to ground;
  • FIG. 7 shows the frequency (Cr as a function of the load capacitance C L ;
  • FIG. 8 shows a circuit diagram of an impedance converter circuit according to an embodiment of the present invention for setting the frequency of an oscillator circuit, for example according to FIG. 5.
  • FIG. 3A shows again the three main parts or main components of a controlled oscillator or an oscillator circuit, which form an oscillating circuit or an oscillation system: a) An active part AT: this acts as a negative resistor and allows the system to oscillate because it compensates for the resistance of the rest of the circuit.
  • This active part can be represented with a negative resistance (-R or -R at i v ) in series with a capacitor (C att i v ) (cf. FIG. 3B).
  • a frequency-determining part FT (here the quartz): This is usually represented as a series RLC circuit with a parallel capacitor C 0 .
  • the quartz parameters RC 1 and L are known with a certain precision (cf. FIG. 3C).
  • An adjustment part ET it is usually realized by an adjustable capacitor (C v ) and some fixed capacitors (here C s and C) for switching centering
  • This adjustable capacitor can be set by an analog signal (as has already been explained with reference to FIG. 1), usually a voltage (in this case it is a VC (X) 0 or “Voltage Controlled (Crystal) Oscillator”) or by a digital signal, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 4 shows the quartz oscillator circuit just explained with equivalent components.
  • Such a function of the frequency / of the load capacity C L is shown in FIG. 7.
  • the frequency / oscillator circuit can then be adjusted by changing the load capacitance C, and, because C L itself depends on C v , by changing the adjustable capacitance C v .
  • FIG. 6 The basic principle of producing a capacitor with a variable capacitance is shown with reference to FIG. 6.
  • the parallel connection of several capacitors KOI to K04 with small capacitances dC v produces a larger capacitance or total capacitance C v .
  • Such a parallel connection is also referred to as capacitance bank KB01 (cf. also FIG. 2 for capacitance bank KB11 with the respective adjusting capacitors Kll to K14). If the switching of switches S01 to S04 of each individual capacitance or each individual capacitor is programmable (using a programming word), the value of the large capacitance C v becomes variable.
  • the capacity bank KB01 has a total capacity C v which can be varied or set by switching the individual capacitances dC v on or off.
  • dC is the accuracy that can be achieved for the value of the entire load capacity. Because C is a function of C, you can also write:
  • the circuit is dimensioned with:
  • the (simple) capacitance bank KB01 described above with the variable capacitance C v is now replaced by an impedance converter circuit IWS with two capacitance banks, namely a first one Capacity bank KB21 with an adjustable capacity C t and a second capacity bank KB22 with an adjustable capacity C v / eln replaced.
  • IWS impedance converter circuit
  • the structure (parallel connection of variable capacitors) and the mode of operation of each of the new capacitance banks correspond to that of the capacitance bank KB01 (or the capacitance bank KB11 from FIG. 2).
  • the connection of the impedance converter circuit is shown in FIG. 8.
  • the capacitor C a , the capacitor C and the second capacitance bank KB22 form a fine adjustment device or fine adjustment circuit FES, as will be explained below.
  • the best achievable precision dC v of a capacitance change to the minimum achievable capacitance dC vmm of a capacitor or variable capacitor is limited by the technology (in the production of the capacitors) or the number of capacitors in the capacitance bank.
  • the capacitance C b is dimensioned such that the desired frequency pulling range / (C l ⁇ rata ⁇ r ) - / (C ' ) S ", b "" 1 ) is achieved with a medium accuracy.
  • the fine accuracy is then achieved here by the combination of C, C a and C b .
  • Equation 5 shows that C v can be used linearly by carefully choosing C a and C b . Then the capacitance range transformed by C a and C b corresponds exactly to one step of C b . This was done under point 2. The only thing left to show is that the precision has improved.
  • Equation 6 can then be written as follows:
  • the one oscillator circuit according to an embodiment of the invention ie with a digitally controllable impedance converter circuit IWS, can also be integrated on a radio chip of a mobile telephone.
  • the capacitance bank KB11 shown in FIG. 2 could be replaced by the impedance converter circuit IWS.

Landscapes

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

Abstract

Offenbart ist eine digital gesteuerte Oszillatorschaltung umfassend einen Schwingkreis mit folgenden Merkmalen: einem Schwingelement zum Erzeugen einer Schwingung mit einer bestimmten Frequenz hoher Präzision und einer mit dem Schwingelement verbundenen Einstelleinrichtung (IWS) zum Verändern der Schwingungsfrequenz des Schwingungselements. Die Einstelleinrichtung weist dabei folgende Komponenten auf. Zum einen hat sie eine digital ansteuerbare ersten Kapazitätsbank (KB21), in der eine Mehrzahl von ersten Einstellkondensatoren in einer Parallelschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte erste Gesamtkapazität (Cvgrob) einzustellen. Zum anderen hat sie eine Feineinstellschaltung (FES), die parallel zur ersten Kapazitätsbank (KB21) geschaltet ist und einen ersten Kondensator (Ca) aufweist, welcher in Serie zu einer Parallelschaltung aus einem zweiten Kondensator (Cb) und einer digital ansteuerbaren zweiten Kapazitätsbank (KB22) geschaltet ist, in der eine Mehrzahl von Kondensatoren in einer Parallelschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte zweite Gesamtkapazität (Cvfein) einzustellen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Einstellen einer Frequenz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen bzw. Einstellen einer Frequenz, insbesondere betrifft sie eine Oszillatorschaltung zum Erzeugen einer Frequenz mit hoher Genauigkeit bzw. Auflosung. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Frequenzeinstellung in Mobilfunkan- Ordnungen, wie beispielsweise Mobiltelefonen, verwendet.
In vielen elektronischen Geraten werden Oszillatoren oder Taktgeneratoren benotigt, insbesondere auch in Telekommunika- tionsgeraten, wie Mobiltelefonen. Mit diesen werden z.B. Sen- designale erzeugt, andere Signale manipuliert oder Prozessoren getaktet. Ein Oszillator erzeugt ein sich in einem bestimmten Takt änderndes Signal mit einer bestimmten Wiederholrate, der Frequenz. Oft muss diese Frequenz sehr fein einstellbar sein. Diese Einstellbarkeit wird bei herkömmlichen analog gesteuerten Oszillatoren durch ein analoges Steuersignal (Spannung, Strom, ...) erreicht, das Parameter in der elektronischen Schaltung ändert. Seit einiger Zeit werden aber auch Oszillatoren genutzt, bei denen Elemente in der Schaltung umgeschaltet oder zu-/weggeschaltet werden. Da die Elemente (beispielsweise Kondensatoren) dann keine Zwischenwerte durchfahren können, ist die Frequenz nur in bestimmten Schritten einstellbar und nicht kontinuierlich. Dies fuhrt in manchen Systemen zu Problemen, wenn die Schritte zu grob sind. Diese Oszillatortypen nennt man Digital gesteuerte Os- zillatoren (DCO = Digitally Controlled Oscillators) . Diese
Frequenzeinstellung soll im Folgenden naher erläutert werden.
Insbesondere in Mobilfunkanordnungen ist es wichtig, Frequenzen als Tragerfrequenzen für Datensignale (die auf die Tra- gerfrequenz aufmoduliert werden) mit hoher Frequenzgenauigkeit zu erzeugen. Beispielsweise muss eine Mobilstation, wie ein Mobiltelefon, in der Lage sein, bei entsprechender Auf forderung durch eine Basisstation, die von der Basisstation geforderte Frequenz einzustellen, um eine gute Kommunikationsverbindung herzustellen. Zu diesem Zweck ist in dem Mobiltelefon eine Oszillatorschaltung bzw. Oszillator vorgesehen, der in der Lage ist, eine Frequenz bzw. Trägerfrequenz mit hoher Genauigkeit zu erzeugen, wobei die Frequenz des Oszillators einstellbar ist.
Eine Ausführung einer Oszillatorschaltung bzw. eines Oszilla- tors, wie sie beispielsweise in einem Mobiltelefon oder allgemein in einem Mobilfunkgerät verwendet wird, ist in Figur 1 gezeigt. In der Mitte der Schaltung ist dabei ein Quarzelement QO gezeigt, das dafür ausgelegt ist, Schwingungen mit einer Frequenz hoher Genauigkeit zu erzeugen. Die von der Os- zillatorschaltung bzw. dem Quarzelement QO erzeugte Frequenz dient dabei als Referenzfrequenz für folgende Frequenzverarbeitungseinrichtungen. Im Mobiltelefon, das beispielsweise nach dem GSM (Global System for Mobile Communications) - Standard arbeitet, kann die erzeugte Frequenz bei 26 MHz + 2,6 Hz liegen. Die erzeugte Frequenz wird im Beispiel einer Funkeinrichtung FE auf einem Funk-Chip FC zugeführt. In der Funkeinrichtung FE wird die Frequenz gegebenenfalls einer Multiplikationseinrichtung bzw. einem Frequenzvervielfacher (nicht dargestellt) zugeführt, um beispielsweise nach ent- sprechender Multiplikation eine Frequenz mit einem vielfachen Wert zu erzeugen. Im Beispiel eines gemäß dem GSM-Standard arbeitenden Mobiltelefons soll die vervielfachte Frequenz 900 MHz als Trägerfrequenz für Datensignale betragen. Mittels der Funkeinrichtung bzw. einer mit dieser verbundene Antenne (nicht dargestellt) wird nun ein Funksignal auf der Basis der erzeugten vervielfachten Trägerfrequenz zu einer Basisstation übermittelt, welche im Bedarfsfall ein Funksignal zurücksendet, in dem sie das Mobiltelefon auffordert, die Frequenz bzw. Trägerfrequenz abzuändern bzw. anzupassen. Eine derarti- ge Aufforderung wird von der Funkeinrichtung FE des Mobiltelefons verarbeitet, um einen Prozess zur Anpassung der Trägerfrequenz in Gang zu setzen.
Dabei erzeugt die Funkeinrichtung FE oder eine mit dieser verbundene Steuereinrichtung ein analoges Steuersignal ASS, das einer Einstellschaltung bzw. Tuning-Schaltung TS zuge- führt wird (angedeutet durch den Pfeil am linken Rand der Figur), welche mit dem Quarzelement verbunden ist. Dieses analoge Steuersignal ASS durchläuft dabei zunächst einen Filterabschnitt FI der Tuning-Schaltung TS, der aus einer Mehrzahl von Widerständen und Kondensatoren besteht, um bei- spielsweise externe Störungen herauszufiltern. Anschließend wird das analoge Steuersignal dem Herzstück des Tuning- Schaltung, nämlich einer Varicap bzw. Varakterdiode (Kapazitätsdiode) VC mit spannungsgesteuerter Kapazität, zugeführt. Durch die Einstellung der Kapazität an der Varicap VC mittels des analogen Steuersignals lässt sich somit die Schwingung des Quarzelements QO derart beeinflussen, dass die sich die Frequenz der gesamten Oszillatorschaltung (hier im Beispiel zur Erzeugung einer vervielfachten Trägerfrequenz) ändert (vgl . auch Figur 3 für eine weitere Erläuterung) , um der Auf- forderung der Basisstation nachzukommen.
Zwar bietet die analoge Erzeugung bzw. Korrektur der Steuerspannung für den Quarzoszillator mittels der gerade erläuterten Tuning-Schaltung den Vorteil einer quasi beliebig genauen bzw. kontinuierlichen Korrektur und ermöglicht eine präzise Frequenzeinstellung am Quarzoszillator, jedoch ist die hohe Störempfindlichkeit dieser Methode aufgrund des verwendeten analogen Steuersignals sowie der hohen Kosten bei der extern bezüglich des Funkchip FC angeordneten Tuning-Schaltung, ins- besondere der Varicap VC nachteilig.
Anstelle einer externen Tuning-Schaltung TS, d.h. einer Tuning-Schaltung, die nicht auf dem Funkchip vorgesehen ist, ist es auch möglich, eine Tuning-Schaltung zur Erzeugung ei- nes Steuersignals bzw. einer Steuerspannung auf dem Funkchip vorzusehen, welche eine digitale Frequenzkorrektur gestattet. Dazu ist in Figur 2 eine Ausführung eines Quarzoszillator bzw. dessen Beschaltung gezeigt, bei der die Tuning-Schaltung im Funkchip vorgesehen ist.
Entsprechend Figur 1 ist ein Quarzelement QO vorgesehen, das dafür ausgelegt ist, eine Schwingung mit einer Frequenz hoher Genauigkeit zu erzeugen. Soll nun die von dem Quarzelement bzw. der Oszillatorschaltung erzeugte Frequenz geändert werden, weil beispielsweise, wie oben erläutert, eine Anpassung der Trägerfrequenz an einen von einer Basisstation geforder- ten Wert durchzuführen ist, so wird die Anpassung nun nicht mehr mittels einer analogen Tuning-Schaltung, wie in Figur 1, sondern mittels einer digital ansteuerbaren Kapazitätsbank KB11 durchgeführt. Die Kapazitätsbank KB11 umfasst dabei eine Mehrzahl von parallel geschalteten Kondensatoren Kll bis K14, die zum Erreichen einer ersten Gesamtkapazität mit einem bestimmten Wert einzeln zu- oder wegschaltbar sind. Dieses Zu- oder Wegschalten erfolgt mittels einem einem jeden Kondensator Kll bis K14 zugeordneten Schalter Sll bis S14. Von der Funkeinrichtung FE oder einer (nicht dargestellten) Steuer- einrichtung wird dabei ein digitales Programmierwort bzw. Korrekturwort an die Kapazitätsbank KB11 gesendet, in der dann entsprechende Kondensatoren zu- oder weggeschaltet werden. In Abhängigkeit der somit erzeugten ersten Gesamtkapazität wird nun die Schwingung des Quarzelement QO derart beein- flusst, dass wiederum eine Änderung bzw. Anpassung der vom Quarzoszillator QO erzeugten Frequenz bewirkt wird.
Zwar bietet das gerade dargestellte Verfahren einer digitalen Frequenzkorrektur eines Quarzoszillators eine geringe Störun- empfindlichkeit sowie eine preiswerte Herstellungsmöglichkeit, da alle für die Oszillatorschaltung (einschließlich des Quarzoszillators) verwendeten Komponenten auf dem Funkchip vorgesehen werden können. Da jedoch bei der Erzeugung einer Steuerkapazität durch die Kapazitätsbank KB11 nur diskrete oder quantisierte Frequenzen bzw. Frequenzänderungen aufgrund der diskreten oder quantisierten Änderungen δC der (ersten) Gesamtkapazität beim Zu- oder Wegschaltens eines Einstellkon densators Kll bis K14 mit einer Kapazität δC erzeugt werden können, ist bei der in Figur 2 gezeigten digitalen Frequenzkorrektur keine genaue Einstellung der vom Quarzoszillator QO erzeugten Frequenz möglich (vgl . auch Figur 6 für eine weite- re Erläuterung) .
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Erzeugung einer Frequenz zu schaffen, die eine kosteng nstige Einstellung der Frequenz mit hohen Genauig- keit gestattet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteranspruche .
Dabei hat eine digital gesteuerte Oszillatorschaltung zunächst ein oder zumindest ein frequenzbestimmendes Bauteil zum Erzeugen einer Schwingung mit einer bestimmten Frequenz hoher Präzision. Es kann sich hierbei um ein Schwingelement, insbesondere in der Ausfuhrung eines Quarzelements, handeln. Ferner hat die Oszillatorschaltung eine mit dem frequenzbestimmenden Bauteil verbundene EinStelleinrichtung zum Verandern der Schwingungsfrequenz der Oszillatorschaltung, wobei die Einsteileinrichtung folgende Komponenten aufweist. Sie hat eine digital ansteuerbare erste Reaktanzbank, in der eine Mehrzahl von ersten Einstellreaktanzen in einer Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte erste Gesamtreaktanz einzustellen. Bei einer Zusammenschaltung kann es sich hier wie im folgen- den um eine Parallel- oder Serienschaltung handeln. Ferner sei bemerkt, dass eine Reaktanz als ein Widerstand des Wechselstroms, der nur durch induktiven und/oder kapazitativen Widerstand bewirkt wird, zu verstehen ist, und hier eine Verallgemeinerung einer Kapazität bzw. eines Kondensators und/oder einer Induktivität bzw. einer Spule usw. darstellt. Außerdem hat die Einsteileinrichtung eine Feineinstellschaltung, die zur ersten Reaktanzbank hinzu geschaltet ist und eine erste Reaktanz aufweist, welche in Serie zu einer Parallelschaltung aus einer zweiten Reaktanz und einer digital ansteuerbaren zweiten Reaktanzbank geschaltet ist, in der eine Mehrzahl von zweiten Einstellreaktanzen in Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte zweite Gesamtreaktanz einzustellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung hat die Einstellein- richtung eine digital ansteuerbare erste Kapazitätsbank (als erste Reaktanzbank) , in der eine Mehrzahl von ersten Einstellkondensatoren (als erste Einstellreaktanzen) in einer Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte erste Gesamtkapazität (als erste Gesamtreaktanz) einzustellen. Ferner hat die Ein- Stelleinrichtung eine Feineinstellschaltung, die zur ersten Kapazitätsbank hinzu geschaltet ist und einen ersten Kondensator (als erste Reaktanz) aufweist, welcher in Serie zu einer Parallelschaltung aus einem zweiten Kondensator (als zweite Reaktanz) und einer digital ansteuerbaren zweiten Ka- pazitätsbank (als zweite Reaktanzbank) geschaltet ist, in der eine Mehrzahl von zweiten Einstellkondensatoren (als zweite Einstellreaktanzen) in Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte zweite Gesamtkapazität (als zweite Gesamtreaktanz) einzustel- len.
Entsprechend kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Einsteileinrichtung eine digital ansteuerbare erste Induktivitätsbank (als erste Reaktanzbank) aufweisen, in der eine Mehrzahl von ersten Einstellinduktivitäten (als erste Einstellreaktanzen) in einer Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte erste Gesamtinduktivität (als erste Gesamtreaktanz) einzustellen. Ferner hat die Einsteileinrichtung eine Feineinstellschaltung, die zur ersten Kapazitätsbank hinzu geschaltet ist und eine erste Induktivität (als erste Reaktanz) aufweist, welche in Serie zu einer Parallelschaltung aus einer zweiten Induktivität (als zweite Reaktanz) und einer digital ansteuerbaren zweiten Induktivitätsbank (als zweite Reaktanzbank) geschaltet ist, in der eine Mehrzahl von zweiten Einstellinduktivitäten (als zweite Einstellreaktanzen) in Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte zweite Gesamtinduktivität (als zweite Gesamtreaktanz) einzustellen. Die Einstellinduktivitäten können dabei Spulen, Schwingkreise o- der Leitungen mit bestimmter Induktivität umfassen.
Eine digital gesteuerte Oszillatorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung hat dabei olgende Vorteile : a) Die Frequenzkorrektur im Schwingkreis des Oszillators er- folgt digital und ist dann beispielsweise unabhängig von D/A-
(Digital-Analog-) andlereigenschaften (z.B. dem Verhalten bei Versorgungsspannungseinbrüchen) . b) Es kann ein Programmierwort digital an die Kapazitätsbänke der EinStelleinrichtung geschickt werden, wodurch eine große
Störunempfindlichkeit bewirkt wird. Eine Filterung (wie bei der analogen Frequenzkorrektur) kann eingespart werden. c) Da alle Komponenten der Oszillatorschaltung auf einem Chip vorgesehen werden können kommt es zu einer Einsparung von
Platz, Bauelementen und Kosten, auch Bestückkosten.
d) Durch Vollintegration in einem integrierten Schaltkreis wird die Entwicklungszeit für die Oszillatorschaltung in ei- nem elektrischen Gerät erheblich reduziert.
Durch die Verwendung der Feineinstellschaltung in der Einsteileinrichtung kann eine fast beliebige Auflösung und somit eine sehr genaue Frequenzeinstellung erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Gerät mit einer Oszillatorschaltung gemäß einer oben erwähnten Ausgestaltung geschaffen. Das elektrische Gerät kann ein Funkmodul bzw. eine Funkeinrichtung aufweisen, in dem die Oszillatorschaltung, insbesondere zum Erzeugen einer Frequenz als Basis für eine Trägerfrequenz für ein Funksignal vorgesehen ist. Dabei kann das elektrische Gerät als ein
(tragbarer) Computer oder als ein Mobilfunkgerät, insbesondere Mobiltelefon, ausgebildet sein. Das Funkmodul bzw. das Mobilfunkgerät kann gemäß den GSM (Global System for Mobile Communications)-, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)-, DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications)-, WLAN (Wireless Local Area Network)- oder CDMA (Code Division Multiple Access) -Standard arbeiten.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wer- den nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schaltung zum Erzeugen und Einstellen der Frequenz mittels analoger Frequenzkorrektur;
Figur 2 eine Schaltung zum Erzeugen und Einstellen einer Frequenz mittels digitaler Frequenzkorrektur;
Figuren 3 eine ausführliche Darstellung einer Schaltung zum Erzeugen und Einstellen einer Frequenz, insbesondere mittels analoger Frequenzkorrektur;
Figur 4 eine ausführliche Darstellung einer Schaltung zum Erzeugen und Einstellen einer Frequenz im Ersatz- Schaltbild der Komponenten von Figur 3;
Figur 5 ein Ersatzschaltbild von Figur 4, bei dem mehrere Kondensatoren zu einem Lastkondensator CL bzw. einer Lastkapazität zusammengefasst worden sind;
Figur 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung einer digital gesteuerten variablen Kapa zität, im Beispiel mittels einer Parallelschaltung mehrerer kleiner Kondensatoren gegen Masse;
Figur 7 eine Darstellung der Frequenz (C-r als Funktion der Lastkapazität CL;
Figur 8 ein Schaltbild einer Impedanzwandlerschaltung gemäß einer Ausführungs orm der vorliegenden Erfindung zum Einstellen der Frequenz einer Oszillatorschal- tung, beispielsweise gemäß Figur 5.
Bevor im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform einer Schaltung zum Erzeugen bzw. Einstellen einer Frequenz mittels eines Oszillators bzw. einer Oszillatorschaltung erläutert werden wird, sei zunächst noch einmal auf die Grundtheorie von einstellbaren Oszillatoren bzw. Oszillatorschaltungen am Beispiel eines Quarzoszillators (CXO: Controlled Crystal Os- cillator) eingegangen.
1. Frequenzeinstellung bei einstellbaren Oszillatoren
Figur 3A zeigt dabei nochmal die drei Hauptteile bzw. Hauptkomponenten eines gesteuerten Oszillators bzw. einer Oszilla- torschaltung, die einen Schwingkreis bzw. ein Schwingungssystem bilden: a) Einen aktiven Teil AT: dieser wirkt als negativer Widerstand und erlaubt die Oszillation des Systems, da er den Wi- derstand des Restes der Schaltung kompensiert. Dieser aktive Teil kann mit einem negativen Widerstand (-R bzw. -Ra tiv) in Serie zu einem Kondensator (Cattiv) dargestellt werden (vgl. Figur 3B) .
b) Einen frequenzbestimmenden Teil FT (hier der Quarz) : Dieser wird meistens als Serien-RLC-Schaltung dargestellt mit einem Parallelkondensator C0. Für den Fall eines Quarzoszil lators sind die Quarzparameter R C1 und L mit einer gewissen Präzision bekannt (vgl. Figur 3C) .
c) Einen Einstellungsteil ET: er wird meistens realisiert durch einen einstellbaren Kondensator ( Cv ) und einigen festen Kondensatoren (hier Cs und C ) zur Schaltungzentrierung
(vgl. Figur 3D) . Dieser einstellbare Kondensator kann durch ein Analogsignal eingestellt werden (wie es bereits bezüglich Figur 1 erläutert worden ist) , meistens einer Spannung (in diesem Fall handelt es sich um einem VC (X) 0 bzw. "Voltage Controlled (Crystal) Oscillator") oder durch ein digitales Signal , wie es unten noch genauer erläutert werden wird.
Figur 4 zeigt die gerade erläuterte Quarzoszillatorschaltung mit äquivalenten Komponenten.
Wenn man die Kondensatoren Cv , Cp , Cs und CΛttv zusammenzählt bzw. zusammenfasst, wie es in Figur 5 durchgeführt wurde, kann man die Darstellung des Oszillators bzw. der Oszillator- Schaltung vereinfachen : das Schwingelement wird jetzt in Serie mit einer Kapazität bzw. Lastkapazität Cr geschaltet. Cr ist eine Funktion von Cv , Cp , C, und CaMv . In diesem speziellen Fall lasst sich Ct anhand von Figur 4 berechnen zu (Gleichung 1) :
Wenn man mit /0 = 2π^I ■C, ] die Eigenfrequenz des Quarzes be- schreibt, kann die Frequenz /, mit der die Schaltung oszillieren kann, jetzt als Funktion von Cr ausgedrückt werden (Gleichung 2) :
/( )=/o 'l+— 2)
2-[C≤0 +- ( Cl tj
Eine derartige Funktion der Frequenz / von der Lastkapazitat CL ist in Figur 7 gezeigt. Die Frequenz / der Oszillatorschaltung kann dann durch eine Änderung der Lastkapazitat C, eingestellt werden, und, weil CL selbst von Cv abhangt, durch eine Änderung der einstellbaren Kapazität Cv .
2. Realisierung einer digital gesteuerten Oszillatorschaltung
In Folgenden soll nun die allgemeine Realisierung einer einstellbaren Kapazität Cv , wie sie oben bereits beschrieben wurde, erläutert werden.
Das Grundprinzip der Erzeugung eines Kondensators mit einer variablen Kapazität ist anhand von Figur 6 gezeigt. Durch z.B. das Parallelschalten von mehreren Kondensatoren KOI bis K04 mit kleinen Kapazitäten dCv erzeugt man eine größere Ka- pazitat bzw. Gesamtkapazitat Cv- Eine derartige Parallelschaltung wird auch als Kapazitatsbank KB01 bezeichnet (vgl. dazu auch Figur 2 bezuglich der Kapazitatsbank KB11 mit den jeweiligen Einstellkondensatoren Kll bis K14) . Wenn das Schalten mittels Schalter S01 bis S04 jeder einzelnen Kapazi- tat bzw. jedes einzelnen Kondensators (mittels eines Programmierworts) programmierbar ist, wird der Wert der großen Kapazität Cv variabel .
Für die folgenden Erläuterungen sei also angenommen, dass die Kapazitatsbank KB01 eine Gesamtkapazitat Cv aufweist, die durch Zu- oder Wegschalten der einzelnen Kapazitäten dCv variierbar bzw. einstellbar ist.
Mit dem gerade beschriebenen Konzept ist die Frequenzgenauig- keit sehr abhangig von der kleinsten realisierbaren Kapazität dCv- Wenn man die Frequenz als Funktion der gesamten Lastka pazitat CL (siehe Gleichung 2 und Figur 7) betrachtet, ergibt sich für die Frequenzgenauigkeit df(CL) : df(C,) = dC, dC,
Der Wert dC ist hier die Genauigkeit, die für den Wert der gesamten Lastkapazitat erreichbar ist. Weil C, eine Funktion von C ist, kann man auch schreiben :
äC CH ^ dC„
Diese zwei Gleichungen geben die Frequenzgenauigkeit als Funktion der gesamten Lastkapazitat CL(CV) und dem Kapazi- tatsschritt der Kapazitatsbank dCv (Gleichung 3) :
de, (Q) = dC. (3) dC, dC„
In vorliegenden Beispiel einer Oszillatorschaltung gemäß den Figuren 3 bis 5 können die zwei nächsten Gleichungen folgendermaßen geschrieben werden:
/. q acL 2-(c0+q)2
9Q c. c, 3C„ {(Cv + Cp) (C. + C+A + C, Cak
Um eine Vorstellung der Größenordnungen zu erhalten, soll folgendes Rechenbeispiel betrachtet werden. Es soll dabei die Frequenzgenauigkeit der Schaltung berechnet werden, wenn gilt Cv = l0pF , dCv - 1fF , und die Quarzparameter folgende Große haben : /0 = 25992606 fe Ct = 6.6fF C0 = l.6pF
Die Schaltung ist dimensioniert mit :
Cp =4pF Cs = Caknv = 40pF In diesem Fall ergibt sich :
— (C,) = l7T2 45Hz/pF > df(Cv = \0pF) = 1 22Hz
•^-(C„) = 0.346 dC.X vJ
Es gibt jedoch Falle (zum Beispiel in einer Mobilfunkanordnung, wie einem Mobiltelefon, das gemäß dem GSM-Standard arbeitet) , bei denen diese Genauigkeit nicht ausreicht. Mann kann dann versuchen, die Quarzparameter oder andere Werte in der Schaltung zu optimieren, aber der Spielraum ist oft sehr eng.
Ferner kann man versuchen, den Wert der Kapazität dCv zu reduzieren. Leider ist dies manchmal aufgrund der Technologie nicht möglich. Für solche Falle kann nun eine Losung gemäß einer Aus uhrungsform der Erfindung, die im folgenden beschrieben werden wird, verwendet werden.
3. Erhöhung der Präzision durch der Benutzung eines Impedanz- Wandlers
Die oben beschriebene (einfache) Kapazitatsbank KB01 mit der variablen Kapazität Cv wird nun durch eine Impedanzwandlerschaltung IWS mit zwei Kapazitatsbanken, namlich einer ersten Kapazitatsbank KB21 mit einer einstellbaren Kapazität C t und einer zweiten Kapazitatsbank KB22 mit einer einstellbaren Kapazität Cv/eln ersetzt. Es sei erwähnt, dass der Aufbau (Parallelschaltung von Einstellkondensatoren) und die Funktions- weise jeder der neuen Kapazitatsbanke der der Kapazitatsbank KB01 (bzw. der Kapazitatsbank KB11 von Figur 2) entspricht. Die Verschaltung der Impedanzwandlerschaltung ist in Figur 8 gezeigt. Dabei bilden der Kondensator Ca, der Kondensator C und die zweite Kapazitatsbank KB22 eine Feineinstelleinrich- tung bzw. Feineinstellschaltung FES, wie es im folgenden erläutert werden wird. Für ede der zwei Bänke ist die best erreichbare Präzision dCv einer Kapazitatsanderung auf die minimal erreichbare Kapazität dCvmm eines Kondensators bzw. Einstellkondensators begrenzt durch die Technologie (bei der Herstellung der Kondensatoren) oder die Anzahl der Kondensatoren in der Kapazitatsbank. In den meisten Fallen wird die Kapazität C b so dimensioniert, dass der gewünschte Frequenzziehbereich /(Clχrataαr)-/(C')S„,b„„1) erreicht wird mit einer mittleren Genauigkeit. Die feine Genauigkeit wird hier dann durch die Kombination von C , Ca und Cb erzielt.
Die äquivalente Kapazität bzw. Gesamtkapazitat der Impedanzwandlerschaltung IWS wird nun mit Cv bezeichnet und kann wie folgt berechnet werden (Gleichung 4) :
Cg -{Cb +C n)
C„ + + Cv/„,
Daraus wird ersichtlich, dass C, sich aus der Summe einer groben Kapazität Cvgrob und einer feiner quantisierten Kapazität C^j ergibt. Wenn ΔC— = Cadd{C^tnm -CaM(Cvfelm,ln) der maximale Kapazitatsbereich ist, den die Kapazität Cadd abdecken muss, ist in den meisten
Fallen gewünscht, dass gilt:
O≤ AC^ ≤dC^
Es ist hier sinnvoll, Ca + Cb » CVfem zu wählen. Man kann dann Cv mit einer Näherung wie folgt vereinfachen (Gleichung 5) : cacb c„ +c Ca + Cb J
Die Gleichung 5 zeigt, dass man Cv durch geschickte Wahl von Ca und Cb linear benutzen kann. Dann entspricht dem durch Ca und Cb transformierten Kapazitatsbereich genau ein Schritt von C b . Dies wurde unter Punkt 2 gemacht. Es bleibt nur noch übrig zu zeigen, dass die Präzision sich verbessert hat.
Wenn Cv/ώ, um einen kleinen Schritt bzw . Kapazitatsschritt dCvfem geschaltet wird, entspricht das für dCv einem Schritt
dC. dC„ dC d£ n )
Nach Ableitung von Gleichung 4 ableitet, erhalt man (Gleichung 6) :
dC, =
Um eine feine Auflosung zu erreichen, musste man Ca und Cb so wählen, dass gilt Ca + Cb » Cvfeln. Die Gleichung 6 lasst sich dann wie folgt schreiben :
Dies kann noch vereinfacht werden zu (Gleichung 8)
da dC^,„ (8) c» +cb ""vein
In einem konkreten Zahlenbeispiel sollen nun die vorteilhaften Auswirkungen der Impedanzwandlerschaltung IWS gezeigt werden: die Technologie zur Herstellung von Kondensatoren erlaubt die Herstellung eines Einstellkondensators einer Kapa- zitatsbank m t einem Kapazitatswert von dCΛfm = 2fF (= 2 Fem- tofarad) als kleinsten Wert. Es wird gewählt Ca = \pF und Cb = l0pF . Die Gesamtkapazitat Cv der Impedanzwandlerschaltung IWS kann dann in Sprüngen von dCv quantisiert werden, die durch Gleichung 8 berechnet werden können : Hieraus ergibt sich schließlich für die effektive Kapazitatsanderung der Impedanzwandlerschaltung IWS bei Änderung der Kapazität von KB22 um Cvfem: dCv =0.0165 JF . Dies entspricht einem Verbesserungsfaktor von ungefähr 121 bei der Auflosung gegenüber der Losung, bei der nur eine Kapazitatsbank zur Einstellung der Lastkapazitat verwendet wird.
Bezugnehmend auf eine praktische Anwendung einer Oszillatorschaltung, wie sie bezuglich Figur 1 und 2 erläutert worden ist, kann die eine Oszillatorschaltung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung, d.h. mit einer digital ansteuerbaren Impedanzwandlerschaltung IWS, ebenso auf einem Funkchip eines Mobiltelefons integriert werden. Beispielsweise konnte die in Figur 2 gezeigte Kapazitatsbank KB11 durch die Impedanzwand- lerschaltung IWS ersetzt werden. Es ist jedoch auch die Ver Wendung der Oszillatorschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in anderen elektrischen Geräten denkbar, die für ihren Betrieb eine Frequenz mit hoher Genauigkeit benötigen.

Claims

Patentansprüche
1. Digital gesteuerte Oszillatorschaltung mit folgenden Merkmalen :
einem frequenzbestimmenden Bauteil (QO) zum Erzeugen einer Schwingung mit einer bestimmten Frequenz hoher Präzision; einer mit dem frequenzbestimmenden Bauteil (QO) verbundenen Einstellemrichtung (IWS) zum Verändern der Schwingungsfrequenz der Oszillatorschaltung (QO) , wobei die Einsteileinrichtung folgende Komponenten aufweist: eine digital ansteuerbare ersten Reaktanzbank (KB21) , in der eine Mehrzahl von ersten Einstellreaktanzen in einer Zu- sammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte erste Gesamtreaktanz (Cvgrob) einzustellen; eine Feineinstellschaltung (FES) , die zur ersten Reaktanzbank (KB21) hinzu geschaltet ist und eine erste Reaktanz (Ca) aufweist, welche in Serie zu einer Parallelschaltung aus einer zweiten Reaktanz (C ) und einer digital ansteuerbaren zweiten Reaktanzbank (KB22) geschaltet ist, in der eine Mehrzahl von zweiten Einstellreaktanzen in Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte zweite Gesamtreaktanz (CVfSin) einzustellen.
2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, bei der es sich bei dem frequenzbesti menden Bauteil um ein Schwingelement (QO) , insbesondere in der Ausführung eines Quarzelements, handelt.
3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste (Ca) und die zweite (Cb) Reaktanz zusammen eine sehr viel größere Reaktanz als die zweite Gesamtreaktanz (Cvfein) umfassen .
4. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die erste (KB21) und/oder die zweite (KB22) Reaktanz bank durch ein digitales Programmierwort steuerbar ist, wobei in Abhängigkeit des Programmierworts jeweilige Einstellreaktanzen zu oder weggeschaltet werden.
5. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der es sich bei der ersten und/oder zweiten Reaktanzbank um eine Kapazitätsbank handelt, in der eine Mehrzahl von Einstellkondensatoren als Einstellreaktanzen in einer Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte Gesamtkapazitat als Gesamtreaktanz einzustellen .
6. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der es sich bei der ersten und/oder zweiten Reaktanzbank um eine Induktivitätsbank handelt, in der eine Mehrzahl von
Einstellinduktivitäten als Einstellreaktanzen in einer Zusammenschaltung zueinander angeordnet sind, und einzeln ansteuerbar sind, um eine vorbestimmte Gesamtinduktivität als Gesamtreaktanz einzustellen.
7. Oszillatorschaltung nach Anspruch 6, bei dem es sich bei den Einstellinduktivitäten um Spulen, Schwingkreise oder Leitungen mit bestimmter Induktivität handelt.
8. Elektrisches Gerät mit einer Oszillatorschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8, das als ein Mobilfunkgerät, insbesondere Mobiltelefon, ausgebildet ist.
10. Elektrisches Gerät nach Anspruch 9, das nach dem GSM-, UMTS-, DECT-, WLAN- oder CDMA-Standard arbeitet.
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