FI101437B - Jännitesäätöisen oskillaattorin ohjaus - Google Patents

Description

101437 Jännitesäätöisen oskillaattorin ohjaus Keksinnön ala Tämä keksintö koskee vaihelukituissa silmukoissa käytettyjä oskil-5 laattoreita ja erityisesti menetelmää ja kytkentää tällaisen oskillaattorin ohjaamiseksi.

Keksinnön tausta

Tietoliikennealalla on jatkuva tarve eri keskitaajuuden ja kaistan-10 leveyden omaaville vaihelukkopiireille PLL (Phase Locked Loop). Esimerkiksi siirtoverkoissa suoritetaan datasiirron viimeiset toiminnot verkkopäätteillä. Useiden kilometrien pituinen parikaapeli, jonka yli verkkopääte lähettää verkkoon ja vastaanottaa sieltä dataa, huonontaa vastaanotettua signaalia. Koska verkkopääte ottaa ajoituksensa tulevasta signaalista ts. se synkronoituu ja 15 lukittuu tulevan datavirran vaiheeseen, asettaa vääristynyt tulosignaali suuria vaatimuksia verkkopäätteen datavastaanottimen kellosignaalin uudelleen-generointilohkolle. Tavallisimmin kellosignaali generoidaan vaihelukkopiirillä, joka generoi referenssisignaaliin lukittuneen kellosignaalin. Referenssisig-naalina toimii edellä sanotun mukaisesti verkosta tuleva datavirta. Vaiheluk-20 kopiirin on oltava mahdollisimman immuuni verkosta tulevalle vaihekohinalle ja sen itse synnyttämän vaihekohinan tulee olla mahdollisimman pieni.

Perusmuodossaan vaihelukko sisältää kuvion 1 mukaiset peruslohkot: jänniteohjatun oskillaattorin VCO, vaihevertailijan ja alipäästösuodattimen. Vai-hevertailijan ensimmäiseen sisääntuloon tuodaan referenssitaajuinen signaali 25 ja toiseen sisääntuloon tuodaan takaisinkytkettynä oskillaattorin lähtösignaali, joka on myös piirin lähtösignaali. Useissa sovelluksissa kuten taajuussyntesoi-jissa on takaisinkytkentähaarassa silmukkajakaja, jonka jakoluku voidaan muuttaa ohjelmallisesti. Tällöin lähtösignaalin taajuus jaetaan ennen vaihe-vertailijalle viemistä, jolloin voidaan muodostaa referenssitaajuutta suurempia 30 mutta siihen lukittuja taajuuksia. Vaihevertailija havaitsee vaihe-eron tulosig-naalien välillä ja antaa vaihe-eroon verrannollisen lähtösignaalin, joka johdetaan silmukkasuodattimena toimivalle alipäästösuodattimelle. Sen lähtöjännite on puolestaan jänniteohjatun oskillaattorin ohjausjännitteenä. Silmukan ollessa tasapainossa on lähtötaajuisen signaalin vaihe lukittunut referenssitaajuisen 35 signaalin vaiheeseen.

2 101437

Vaihelukon täytyy olla sellainen, että ensinnäkin se säilyttää tasapainotilansa ja ettei lähtösignaali moduloidu huolimatta jompaankumpaan tulosig-naaliin sisältyvästä nopeasta vaihtelusta kuten vaihekohinasta ja että toisaalta asettumisaika muutettaessa lähtötaajuutta on mahdollisimman lyhyt. Silmuk-5 kasuodattimelle asetetaan siten suuria vaatimuksia, jotka ovat lisäksi keskenään ristiriitaisia. Silmukan ollessa lukittuneena täytyy suodattimen rajataajuuden olla pieni, jottei tulosignaalin kohina näy modulaationa lähdössä kun taas asettumisen aikana, jolloin lähtötaajuus muuttuu toiseksi, on silmukan rajataajuuden oltava suuri, jotta asettumisaika olisi lyhyt. Jos silmukkasuodat-10 timen rajataajuus on muutettavissa ohjauksella, voidaan käyttää kuviossa 1 esitettyä lukituksen ilmaisinta tämän ohjauksen muodostamiseen.

Itse oskillaattoreina voidaan käyttää lukuisia erilaisia kytkentöjä. Ne voivat olla suoraan jänniteohjattuja tai sangen usein ytimenä on virtaohjattu kytkentä, jonka edessä on jännite/virta-muunnin. Sopivia virtaohjattuja oskil-15 laattoreita käytettäväksi vaihelukossa ovat esim. rengasoskillaattorit, jotka on muodostettu kytkemällä parittoman määrän joko unipolaarisia tai differentiaalisia inverttereitä peräkkäin, ja virtaohjattu balansoitu relaksaatio-oskillaattori. Etenkin jälkimmäisellä on pieni vahvistus ja kapea stabiilin tilan kaista. Nämä oskillaattorit ovat virtaohjattuja ja siksi tarvitaan jännite/virta-muunnin niiden 20 edessä muuntamaan silmukkasuodattimelta tuleva jännite ohjausvirraksi.

Verkkopäätteessä olevan PLL -piirin jänniteohjatulle oskillaattorille asetetaan suuria vaatimuksia. Sen on oltava a) vaihestabiili ja kohinaltaan pieni, b) säätöalueen pitäisi olla suuri ja vahvistuksen muutostilassa suuri 25 c) vahvistuksen pitäisi olla stabiilissa tilassa pieni ja d) lähtötaajuuden pitäisi olla lineaarisesti riippuva säätöjännitteestä.

Valmistus- sekä kokoonpanokustannusten pitäisi myös olla pienet ja tämä onkin teolliselta kannalta oskillaattorin kompleksisuutta rajoittava tekijä. Nämä vaatimukset ovat osin ristiriitaisia: jos oskillaattorikytkennän vahvistus ;; 30 on suuri saavutetaan kyllä suuri säätöalue mutta kohinan kustannuksella ja vastaavasti pieni vahvistus tuottaa vain kapean säätöalueen. Muutostilassa tarvitaan suurta vahvistusta, jotta lukkiutuminen tapahtuisi nopeasti mutta tasapainotilassa suuri vahvistus aiheuttaa häiritsevää vaihekohinaa. Pieni vahvistus parantaa vaihestabiiliutta ja pienentää suodattimen mahdollisesti 35 läpäisseen referenssisignaalin taajuisen signaalin aiheuttamaa kohinaa. Oskillaattoria, joka täyttäisi kaikki vaatimukset ei tähän mennessä olla esitetty.

, 101437

O

Kaupallisesti on kyllä saatavilla lukuisa määrä vaihelukkopiirejä, mutta suurin osa niistä on mitoitettu erityiseen sovellukseen kuten radio- ja teleliikenteeseen jne. ja siten tietylle kaistaleveydelle. Yleiskäyttöistä vaihe-lukkoa, joka kykenisi toimimaan erittäin laajalla kaistalla, joka kuitenkin täyt-5 täisi tiukat kiinteän verkon eri sovelluksissa vaadittavat vaihekohina- ja kais-tanleveysvaatimukset, ei ole saatavilla.

Patenttihakemuksessa EP-0495573, hakija National Semiconductor Corporation, USA, on esitetty CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) prosessilla valmistettu rengasoskillaattorikytkentä. Koska pro-10 sessivaihtelut mikropiirin tuotannossa aiheuttavat sen, että transistorien P- ja N-kanavien ominaisuudet vaihtelevat, ehdotetaan hakemuksessa käytettäväksi erityistä kompensointikytkentää, joka aiheuttaa jännite-virtamuuntimen antamaan virtaan hyvin pienen kompensoivan lisäyksen tai vähennyksen ennen sen viemistä oskillaattorin ohjausvirraksi. FET- transistoreilla toteutetun kom-15 pensointikytkennän tuottama lisäys tai vähennys ylläpitää taajuuden säätöalu-etta, joka on vakio huolimatta prosessivaihteluista kuten transistorien kynnys-jännitteistä, transkonduktansista ja lähde/nielu-kapasitanssista. Se kompensoi myös ulkoiset vaihtelut kuten lämpötilan ja käyttöjännitteen vaihtelut.

Vaikka tällä tunnetulla kytkennällä vaikutetaankin jännite/virta-20 muuntimen antovirtaan ennen sen viemistä oskillaattorin ohjausvirraksi, ei sillä voida toteuttaa yleiskäyttöistä jännitesäädettyä oskillaattoria, jonka taajuus voidaan valita laajalta alueelta, esim. alueelta 50 MHz.... 150 MHz. Tällaisen alueen tuottamiseksi muuntimen antovirran pitäisi vaihdella useiden milliam-peerien alueella silmukkasuodattimen antojännitteen vaihdellessa tyypillisellä 25 1,5...3,5 V alueella. Tämä vaatisi muuntimelta valtavaa virtavahvistusta, jonka tuloksena kohina oskillaattorin lähdössä kasvaisi sietämättömäksi.

Keksinnön tavoitteena on menetelmä vaihelukkopiiriin tarkoitetun jän-niteohjatun oskillaattorin VCO ohjaamiseksi ja ohjauskytkentä, jotka mahdollistavat sen, että oskillaattorin keskitaajuudeksi voidaan valita haluttu taajuus ;; 30 laajalta taajuusalueelta stabiilin tilan taajuuskaistan ollessa kuitenkin kapea ja että laajasta taajuusalueesta huolimatta kohina oskillaattorin lähtösignaalissa on kaikissa oloissa pieni.

Tavoite saavutetaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa kuvatulla tavalla.

4 101437

Keksinnön lyhyt yhteenveto Jänniteohjattu oskillaattori VCO muodostetaan sinänsä tunnetulla tavalla virtaohjatusta oskillaattorista CCO, jonka varsinainen ohjausvirta muodostetaan jännite-virta- vahvistimella. Tämän vahvistimen tulojännite on sil-5 mukkasuodattimen lähtöjännite ja se muuttaa lähtöjännitteen oskillaattorin ohjausvirraksi.

Asetettaessa oskillaattori halutulle keskitaajuudelle menetellään siten, että aluksi jännite-virta- vahvistimen lähtövirta asetetaan nollaksi. Se tapahtuu siten, että jännite-virtavahvistimen tulojännite asetetaan samaksi kuin 10 silmukkasuodattimen antama jännite sen ollessa vaihtelualueensa keskellä. Tällöin vahvistimen lähtövirta on nolla. Silmukkasuodattimen todellisen lähtöjännitteen vaikutus jännite-virta- vahvistimen tuloon on estetty. Sen jälkeen generoidaan erillisellä asetuspiirillä perusvirta, joka johdetaan ohjausvirtana oskillaattorin tuloon, joka vasteena perusvirralle värähtelee virtaa vastaavalla 15 taajuudella kyseiselle oskillaattorille ominaisen taajuus/ohjausvirta-ominaiskäyrän mukaisesti. Asetuspiirin generoiman perusvirran suuruutta voidaan säätää minimiarvosta maksimiarvoon tasavälisin portain, joten jokaista virta-arvoa vastaa määrätty oskillaattorin keskitaajuus.

Kun haluttu oskillaattorin taajuus on muodostettu, jäädytetään ase-20 tuspiirin antama virta tähän arvoon ja kytketään jännite/virta- vahvistin jälleen oskillaattorin tuloon, jolloin vaihelukittu silmukka sulkeutuu. Jos tulosignaalin taajuus poikkeaa asetuspiirillä muodostetusta keskitaajuudesta antaa jänni-te-virtavahvistin pienen korjausvirran niin, että oskillaattori lukittuu tulosig-naaliin. Oskillaattorin tulossa vaikuttaa siten jännite/virta- vahvistimen virran 25 ja asetuspiirin generoiman perusvirran summa. Tuloksena on se, että silmukkasuodattimen lähtösignaalin ts. jännite/virta- vahvistimen tulosignaalin jännitevaihtelu vaihtelualueensa ylä- ja alarajan välillä heijastuu vain pienenä virtavaihteluna jännite/virta- vahvistimen lähdössä, koska asetuspiiri tuottaa varsinaisen keskitaajuutta vastaavan perusvirran. Tämän vuoksi jännite/virta-30 vahvistimen vahvistus voi olla hyvin pieni, mikä parantaa vaihelukitun silmukan aiheuttamaa kohinaa.

Asia voidaan ajatella niin, että vaihelukitun silmukan ollessa lukittunut tuottaa jännite/virta- vahvistin pelkän korjausvirran, joka on hyvin pieni, ja asetuspiirin paljon suurempi lähtövirta on varsinainen oskillaattorin ohjaus-35 virta. Muutos lukittuneesta tilasta sivuun jompaankumpaan suuntaan tuottaa jännite/virta- vahvistimen lähdössä muutoksen suunnasta riippuen pienen 5 101437 positiivisen tai negatiivisen muutoksen lähtövirtaan. Lähtövirta lisättynä tai vähennettynä asetuspiirin tuottamaan lähtövirtaan tuottaa summavirran, joka nopeuttaa tai hidastaa oskillaattorin värähtelytaajuutta niin että silmukka jälleen lukittuu.

5 Edullisen suoritusmuodon mukaisesti asetuspiiri on virtamoodissa toimiva DA-muuntaja, joka vasteena asetuspiiriin tuotuun digitaaliseen ohja-ussanaan tuottaa ohjaussanaa vastaavan virta-arvon, joka vie oskillaattorin haluttuun taajuuteen. Muuttamalla ohjaussanaa voidaan tuottaa joukko diskreettejä virta-arvoja. Niiden ero eli virta-askel on vakio, jolloin virta-arvoa 10 muutettaessa muuttuu oskillaattorin keskitaajuus lähes lineaarisesti diskreetein askelin. Siten on aina löydettävissä tietylle sovellukselle sopiva keskitaajuus.

Digitaalisen ohjauksen etuna on, että sillä voidaan hyödyntää laajakaistaisen jänniteohjatun oskillaattorin koko taajuusaluetta ja valita haluttu 15 keskitaajuus. Kun DA- muuntimen resoluutio ts. bittimäärä ja virta-askel valitaan riittävän tiheäksi, voidaan jännite/virta- vahvistimen vahvistus pienentää sovelluksen vaatimalle tasolle.

Kuvioluettelo 20 Keksintöä selostetaan havainnollisemmin oheisten kaaviollisten ku vien avulla, joissa kuvio 1 esittää vaihelukon periaatetta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen VCO :n rakennetta ja ; kuvio 3 esittää oskillaattorin lähtötaajuutta ohjausjännitteen funktiona 25 parametreinä ollessa asetuspiirin virtatasoja.

Edullisen suoritusmuodon kuvaus

Kuviossa 2 esitetty kytkentä kokonaisuudessaan on jänniteohjattu oskillaattori VCO ja tarkoitettu käytettäväksi esimerkiksi kuvion 1 mukaisessa 30 vaihelukitussa silmukassa. Sellaisia vaihelukittuja silmukoita käytetään etenkin verkkopäätteissä. Kuvion 2 kytkennässä silmukkasuodattimen (kuvio 1) tuottama lineaarinen lähtöjännite, jolla on tietty vaihtelualue, johdetaan pienen vahvistuksen omaavan jännite/virta- vahvistimen 22 tuloon. Vahvistin 22 muuntaa tulojännitteen siihen verrannolliseksi lineaariseksi lähtövirraksi 35 Icntrl, joka johdetaan edelleen virtaohjatun oskillaattorin 21 ohjausvirtatu-loon. Oskillaattori puolestaan tuottaa virtaohjaukseen verrannollisen lähtö- B 101437 6 taajuuden (kello ulos). Mikäli oskillaattorin lähtösignaali on differentiaalinen ja jännitetasojen yhteensopimattomuuden vuoksi sopimaton käytettäväksi standardilogiikan mukaisten digitaalisten järjestelmien kanssa, on käytettävä lisäksi lähtöastetta 24. Se on komparaattoripiiri, joka muuntaa oskillaattorin 5 21 lähtösignaalin tasot standarditasoihin.

Kytkennän peruselementit tähän asti esitettynä ja kytkettynä ovat sinänsä tunnettuja VCO- toteutustapoja. Laajan oskillaattorin taajuusalueen aikaansaamiseksi olisi käytettävä suuren vahvistuksen omaavaa jänni-te/virta- vahvistinta, jolloin tuloksena olisi liian suuri kohina. Pienen kohinan 10 mutta kuitenkin erittäin laajan taajuusalueen aikaansaamiseksi lisätään keksinnön mukaisesti kytkentään asetuspiiri 23, joka on virtamoodissa toimiva DA-muunnin.

DA -muuntimen tulona on digitaalinen ohjaussana, jonka muunnin muuntaa vastaavaksi virta-arvoksi IDa ja tämä virta summataan pisteessä P 15 jännite/virta- vahvistimen 22 lähtövirtaan Icntrl· Ohjaussanan voi antaa esim. verkkopäätteessä oleva digitaalinen signaaliprosessori DSP tms. kontrolleri (ei esitetty kuviossa). Kuviossa 2 ohjaussana on 4 bittinen binäärisana ja se tuodaan rinnakkaistuloon IBO, IB1, IB2, ja IB3. Neljällä bitillä voidaan muodostaa 16 tasoa. Kuudes tulo ib on erillisessä biasvirtalähteessä generoidun 20 referenssivirran tulo. Tätä virtaa binäärisanan ilmoittamalla tavalla kertomalla ja summaamalla muodostetaan muuntimessa 16 kpl lähtövirtatasoja. Pienin virta-askel on sama kuin referenssivirta, joksi tässä esimerkissä asetetaan 100 μΑ.

Bitillä IBM määritetään muuntimen lähtövirran IDa alaraja, joka nimi-25 tetään pohjavirraksi. Oskillaattori vaatii tietyn minimivirran toimiakseen asianmukaisesti ja bittiä 1M vastaava virta asetetaan täksi pohjavirraksi. Bitti laitetaan pysyvästi arvoon =1 ja tässä esimerkissä bitin painoarvo eli muuntimen tuottaman pienimmän virran arvo on 400 μΑ. Näillä järjestelyillä ja 4 bittisellä ohjaussanalla voidaan siten perusvirraksi ts. muuntimen lähtövirrak- 30 si Ida valita jokin virta virtajoukosta -400 μΑ, -500 μΑ.......-1900 μΑ. Mikä tahansa näistä lähtövirroista vietynä virtaohjatun oskillaattorin 21 ohjaustu-loon saa oskillaattorin värähtelemään tätä virtaa vastaavalla keskitaajuudella. Oskillaattorin tyypistä riippuen virta voi olla positiivinen tai, kuten tässä esimerkissä, negatiivinen.

35 Jännite/virta- vahvistin 22 voi olla mitä tahansa tunnettua tyyppiä.

Edullista on käyttää tunnettua kaskadikytkettyä push-pull- lähtöasteista diffe- 7 101437 rentiaalivahvistintopologiaa. Tällainen vahvistin tunnetaan nimellä OTA (Operational Transconductance Amplifier). Sen kaskadikytketyt lähtöasteen transistorit kasvattavat lähtöresistanssia ja siten parantavat vahvistimen vir-ransyöttökykyä. Koska tulo on differentiaalinen, on kuviossa 2 tulot esitetty 5 merkinnöillä INA ja INB. Mikäli OTA-vahvistinta käytetään unipolaarisena, johdetaan tuloon INA silmukkasuodattimen antama lähtöjännite ja tuloon INB kytketään vakiojännite, joka on silmukkasuodattimen lähtöjännitteen vaihte-lualueen puolivälissä. Jänniteohjatun oskillaattorin vaihtetualueen ollessa esim. 1,5 V....3.5 V, asetetaan tuloon INB siten jännite 2,5 V. Tällöin silmu-10 kan ollessa lukittuneena on silmukkasuodattimen lähtöjännite lähellä arvoa 2,5 V vastaten lähtötaajuutta, joka silmukan tulotaajuudesta riippuen voi olla hieman sivussa asetuspiirillä asetetusta keskitaajuudesta ja tasapainoa haettaessa silmukkasuodattimen lähtöjännite poikkeaa mainitusta lähellä 2,5 V olevasta arvosta sitä enemmän mitä suurempi on oskillaattorin taajuuden ero 15 referenssitaajuudesta.

Kuvioon 2 viitaten selostetaan keksinnön mukaisen kytkennän toimintaa. Asetettaessa oskillaattori 21 halutulle taajuudelle säädetään antama jännite-virta- vahvistimen tulon INA jännite vaihtelualueensa keskelle eli arvoon 2,5 V. Koska sama jännite on jännite/virta- vahvistimen tulossa INB, ei 20 jännite/virta-vahvistimen 22 lähtövirta vaikuta oskillaattorin tuloon. Sen jälkeen annetaan DA- muuntimelle jokin 4-bittinen ohjaussana, jolle vasteena muunnin tuottaa sanaa vastaavan perusvirran Ida, joka johdetaan ohjausvir-tana oskillaattorin 21 tuloon. Vasteena tälle perusvirralle oskillaattori väräh-telee virtaa vastaavalla taajuudella kyseiselle oskillaattorille ominaisen taa-25 juus/ohjausvirta-ominaiskäyrän mukaisesti.

Tämän jälkeen päästetään silmukkasuodattimen lähtöjännite vaikuttamaan jännite/virta- vahvistimen 22 tuloon INA, jolloin vaihelukittu silmukka sulkeutuu. Oskillaattorin tulossa vaikuttaa sen jälkeen siten jännite/virta-vahvistimen 22 virran Icntrl ja DA-muuntimen 23 generoiman perusvirran 30 Ida summa. Koska silmukkasuodattimen lähtöjännite on asetettu vaihtelualueensa puoliväliin, hakee silmukka nopeasti lopullisen tasapainotilansa. Suodattimen lähtöjännitteen ja ts. jännite/virta- vahvistimen 22 tulossa INA vaikuttavan signaalin jännitevaihtelu vaihtelualueensa ylä- ja alarajan välillä heijastuu vain pienenä virtavaihteluna jännite/virta- vahvistimen lähdössä.

35 Jännite/virta- vahvistimen 22 vahvistus on siten hyvin pieni, mikä parantaa vaihelukitun silmukan aiheuttamaa kohinaa silmukan lähtösignaalissa.

8 101437

Kun vaihelukittuun silmukkaan laitetaan sähköt päälle, ei aluksi sil-mukkasuodattimelta saada jännitettä. Vaikkei DA-muuntimella 23 annettaisi heti ohjaussanaa, se antaa heti pohjavirran 400 μΑ johtuen siitä, että bitti IBM on pysyvästi arvossa 1, joten oskillaattori CCO 21 lähtee heti värähte-5 lemään pohjavirtaa vastaavalla taajuudella.

Kuvion 3 käyriin viitaten havainnollistetaan vielä kytkennän toimintaa. Kuvio havainnollistaa käyrämuodossa asetuspiirin vaikutusta oskillaattorin lähtötaajuuteen. Kuviossa on parametrinä DA-muuntimen antamat virtatasot, tässä vain tasot 1-10. Tasolla 1 on vaihelukitun silmukan tuottama keskitaa-10 juus noin 55 MHz (ohjausjännite on 2,5 V) ja ohjausjännitettä vaihtelemalla laidasta toiseen vaihtelee taajuus likimain alueella 30-75 MHz. Haluttaessa saman vaihelukitun silmukan tuottavan hieman suuremman taajuuden annetaan DA-muuntimelle uusi ohjaussana, joka tuottaa esim. tasoa 2 vastaavan virran. Oskillaattorin keskitaajuus nousee nyt noin 67 MHz:iin ja taajuus-15 alue on noin 47 -84 MHz. Yhden virta-askeleen etäisyydellä olevat taajuusalueet ovat siten limittäisiä. Haluttaessa vielä kasvattaa taajuutta annetaan esim. Haluttaessa saman vaihelukitun silmukan tuottavan vielä suuremman taajuuden annetaan DA-muuntimelle taas uusi ohjaussana, joka tuottaa esim. tasoa 10 vastaavan virran. Oskillaattorin keskitaajuus nousee nyt noin 20 133 MHz:iin.

Keksinnön mukaisessa kytkennässä on edullista, että jännite/virta-vahvistimen lähtövirran vaihtelualueen pitää olla suurempi kuin A/D-muuntimen virta-askeleen. Vaatimus on, että jännite/virta- vahvistimen lähtö-virran vaihtelualue on noin kaksi kertaa muuntimen virta-askel. Tällöin kuvion 25 3 mukaisesti seuraavan tason taajuuskäyrä alkaa ennen kuin edeltävä taa- juuskäyrä loppuu, joten peräkkäisen taajuusalueet menevät osittain päällekkäin. Näin voidaan käytettäessä kaikki DA- muuntimen lähtövirtatasot kattaa aukottomasti kaikki taajuudet maksimitaajuuden ja minimitaajuuden välillä.

Esitetyn digitaalisen ohjauksen etuna on, että sillä voidaan hyödyn-: 30 tää laajakaistaisen jänniteohjatun oskillaattorin koko taajuusaluetta ja valita haluttu keskitaajuus. Kun DA- muuntimen resoluutio valitaan riittävän tiheäk-si, voidaan jännite/virta- vahvistimen vahvistus pienentää sovelluksen vaatimalle tasolle, jolloin kohina silmukan lähtötaajuudessa on pieni.

Claims (11)

1. Menetelmä jänniteohjatun oskillaattorin lähtötaajuuden lukitsemiseksi referenssitaajuuteen kytkennässä, joka käsittää jännite/virta- vahvisti- 5 men (22) ohjausjännitteen muuntamiseksi ohjausvirraksi (Icntrl) sekä laajakaistaisen virtaohjatun oskillaattorin (21), joka vasteena ohjaustuloon johdetulle ohjausvirralle (Icntrl) generoi ohjausvirtaa vastaavan lähtötaajuisen signaalin, tunnettu siitä, että oskillaattorin ohjausvirta muodostetaan kaksivaihei-10 sesti siten, että asetetaan oskillaattorin lähtötaajuus halutuksi tuomalla oskillaattorin ohjaustuloon tätä lähtötaajuutta vastaava perusvirta (Ida) ja summataan perusvirtaan (IDa) jännite/virta- vahvistimen tuottama ohjausvirta (Icntrl). joka korjaa oskillaattorin lähtötaajuuden poikkeaman re-15 ferenssitaajuudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perusvirta muodostetaan perusvirran asetuspiirillä (23), joka vasteena asetuspiiriin tuodulle ulkoiselle ohjaukselle muodostaa ohjausta vastaavan virran.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkoinen ohjaus on n-bittinen digitaalinen sana, jolloin asetuspiiri voi muodostaa 2n kappaletta perusvirtoja.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perättäisten perusvirtojen välinen virta-askel on pienempi kuin jän- 25 nite/virta- vahvistimen tuottaman ohjausvirran (Icntrl) vaihtelualue, jolloin oskillaattorin perättäiset taajuusalueet menevät osittain päällekkäin.

5. Kytkentä vaihelukitun silmukan (PLL) jänniteohjatun oskillaattorin lähtötaajuuden lukitsemiseksi referenssitaajuuteen, joka kytkentä käsittää jännite/virta- vahvistimen (22) sen tulossa vaikuttavan ohjausjännit-30 teen muuntamiseksi lähdön ohjausvirraksi (Icntrl) sekä jännite/virta- vahvistimen lähtöön kytketyn laajakaistaisen virtaohjatun oskillaattorin (21), joka vasteena ohjaustuloon johdetulle virralle generoi virtaa vastaavan lähtötaajuisen signaalin, tunnettu siitä, että kytkentään kuuluu lisäksi: 35 asetuspiiri (23), jonka tulona on ulkoinen ohjaus (IB1,..,IB4) ja joka voi generoida lähtöönsä useita perusvirtatasoja, ja joka vasteena ulkoisen 10 101437 ohjauksen (IB1,..,IB4) arvolle kytkee arvoa vastaavan perusvirtatason perus-virtana (Ida) oskillaattorin (21) ohjaustuloon, jolloin perusvirta määrää oskillaattorin keskitaajuuden ja ohjausvirta (Icntrl) pitää oskillaattorin lukittuna referenssitaajuuteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että perusvirtatasojen välinen virta-askel on pienempi kuin jännite/virta- vahvistimen tuottaman ohjausvirran (Icntrl) vaihtelualue.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että asetuspiiri on DA -muunnin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että DA -muuntimen ohjaussana on n-bittinen, jolloin voidaan muodostaa 2n kpl perusvirtatasoja.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että se sisältää välineet, joilla estetään ohjausvirran (Icntrl) summautuminen pe- 15 rusvirtaan (Ida) ohjaussanaa ja siten perusvirtaa muutettaessa.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että jännite/virta- vahvistimen (22) tulo on kytketty silmukkasuodattimen lähtöön.

11 101437