FR2920924A1 - Oscillateur a large bande controle en tension. - Google Patents

Abstract

Un oscillateur à large bande contrôlé en tension comprend des transistors fournissant un signal d'oscillation stable, une unité inductrice, une batterie de varactors connectée à l'unité inductrice et ayant une capacitance de varactor variant avec le premier signal de commutation et une tension de syntonisation, une batterie de condensateurs de connectée à l'unité inductrice et ayant des capacitances prédéterminées pour un groupement de sections de fréquences, et une batterie de condensateurs à pondération binaire connectée à l'unité.

Description

OSCILLATEUR A LARGE BANDE CONTROLE EN TENSION Domaine de l'invention La présente invention concerne un oscillateur à large bande contrôlé en tension pour la communication sans fil à large bande, et plus particulièrement, un oscillateur à large bande contrôlé en tension dont la fréquence d'oscillation peut varier linéairement sur une grande largeur de bande tout en ayant des caractéristiques de syntonisation de fréquence à large bande, en permettant de garder une quantité de variation de fréquence constante pour tous les bits de commande numériques ainsi qu'un gain du VCO (Kvco) par rapport à la tension de commande de l'oscillateur contrôlé en tension selon un signal de commande, en utilisant une batterie de condensateurs à pondération pseudo-exponentielle.

Description de l'art antérieur Depuis quelques temps, un oscillateur contrôlé en tension ayant des caractéristiques de large bande est fortement nécessaire pour un émetteur-récepteur radiofréquence (RF) supportant une communication sans fil multimode multibande. Un oscillateur RF contrôlé en tension utilisant un réservoir LC fixe a des caractéristiques de largeur de bande étroite. Dans ce cas, les caractéristiques de grande largeur de bande peuvent être obtenues en utilisant la caractéristique de variation de capacitance de la diode varactor dans le réservoir LC. Cependant, ceci peut entraîner un problème pratique, étant donné que la variation de fréquence d'oscillation en n'utilisant qu'une seule diode varactor peut également augmenter le gain (Kvco) de l'oscillateur contrôlé en tension, et en conséquence, peut détériorer les caractéristiques de bruit de phase de l'oscillateur contrôlé en tension. Par conséquent, on utilise un procédé pour modifier la capacitance de la batterie de condensateurs constituant le réservoir LC dans l'oscillateur contrôlé en tension pour couvrir une largeur de bande souhaitée tout en maintenant la variation de capacitance de la diode varactor à une valeur faible.

Ici, la batterie de condensateurs est composée de plusieurs unités de condensateurs qui sont conçus comme ayant des valeurs de capacitances à pondération binaire. Lorsqu'un code numérique est entré, la capacitance est modifiée d'une manière linéaire par rapport au code numérique entré et ainsi, la fréquence d'oscillation est modifiée de façon non linéaire, en particulier, d'une manière exponentielle pour la batterie de condensateurs à pondération binaire. La batterie de condensateurs ayant la configuration décrite ci-dessus entraîne un changement de la quantité de variation de fréquence selon un code numérique et une variation du gain du VCO (Kvco) plus grands que le changement de code d'entrée numérique. Lorsque le type de VCO est utilisé pour une boucle à verrouillage de phase (PLL), cela peut causer des fortes différences dans la caractéristique de boucle du PLL, et ainsi dégrader les performances du système PLL. En outre, cela peut causer la forte variation de la quantité de fréquence par rapport à un code d'entrée numérique alors que la fréquence d'oscillation varie. En conséquence, alors que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur contrôlé en tension est modifiée par le biais du code d'entrée numérique, le nombre de courbes de syntonisation qui produisent la même fréquence peut varier, ce qui conduit à une difficulté de conception du système PLL. La figure 1 est un schéma de circuit d'un oscillateur classique contrôlé en tension. Si nous regardons la figure 1, l'oscillateur à large bande contrôlé en tension type, qui est un oscillateur à large bande contrôlé en tension fabriqué dans un processus CMOS, comprend une unité de génération de transconductance négative 10, une unité inductrice 20, une unité de condensateur variable 30 et une batterie de condensateurs 40. L'unité de génération de transconductance négative 10 fournit un gain pour compenser la perte causée par des composants parasites dans un réservoir LC. L'unité inductrice 20 inclut un inducteur LT pour fournir une inductance pour la résonance. L'unité de condensateur variable 30 est composée de diodes varactor dont la capacitance varie avec une tension de syntonisation VT. La batterie de condensateurs 40 inclut une pluralité de condensateurs qui sont connectés en parallèle et sélectionnés par un signal de commande. La capacitance totale de l'unité de condensateur variable 30 et de la batterie de condensateurs 40 et l'inductance totale de l'unité inductrice 20 déterminent la fréquence de résonance du réservoir. L'unité de génération de transconductance négative 10 inclut une paire de transistors PMOS interconnectés 11 et une paire de transistors NMOS interconnectés 12 pour fournir un gain suffisant pour une oscillation stable. La paire de transistors PMOS interconnectés 11 est connectée à une tension d'alimentation VDD et la paire de transistors NMOS interconnectés 12 est connectée à une masse. Par exemple, la paire de transistors PMOS interconnectés 11 inclut des transistors PMOS MP1 et MP2. La grille du transistor PMOS MP1 est connectée au drain du transistor PMOS MP2 et la grille du transistor PMOS MP2 est connectée au drain du transistor PMOS MP1, respectivement. Un tel oscillateur à large bande contrôlé en tension inclut un procédé de syntonisation de la capacitance d'une manière préférée pour déterminer la fréquence de résonance de sorte à obtenir une caractéristique de large bande.

Par exemple, la batterie de condensateurs 40 peut être configurée de telle sorte que les condensateurs de l'unité

5 de composition ont des valeurs pondérées binaires (2'C). Ceci permet une variation linéaire de la capacitance totale Ctot de la batterie de condensateurs 40 sélectionnée par un signal de commande numérique binaire. Dans ce cas, la fréquence d'oscillation du signal de sortie est déterminée par l'expression suivante : f_ 1 27L.~LT•Ctot (1) où LT est une inductance de l'unité inductrice 20, Ctot est 15 une capacitance totale de l'unité de condensateur variable 30 et de la batterie de condensateurs 40.

Dans l'équation 1, si la capacitance de l'unité de condensateur variable 30 est bien inférieure à la capacitance totale, la fréquence d'oscillation f, variera

20 selon le signal de commande numérique. Dans ce cas, les relations entre la fréquence d'oscillation, la tension de syntonisation et le signal de commande numérique sont telles que présentées sur la figure 2A.

Comme le montre la figure 2A, lorsque la fréquence d'oscillation augmente, le gain du VCO (Kvco) augmente de manière significative. La figure 2B est un graphique illustrant la relation entre la fréquence d'oscillation et le signal de commande numérique lorsque la tension de syntonisation Vtune est fixée à une certaine valeur. Comme le montre la figure 2B, lorsque la fréquence d'oscillation augmente, la variation de la fréquence par rapport au signal de commande numérique augmente très fortement. Ceci s'explique comme suit. Lorsque la batterie de condensateurs 40 est réglée pour avoir une capacitance maximale, la fréquence d'oscillation du signal de sortie est égale à :

1 f~ - 27L LT (Cvar + ) (2 ) où Cvar est une capacitance de l'unité de condensateur 20 variable 30, et Cmax est la capacitance maximale de la batterie de condensateurs 40. Parallèlement, lorsque la batterie de condensateurs 40 est réglée comme ayant une capacitance minimale, la fréquence d'oscillation est égale à : 25 r~ T!~ ' /1'+ J c (Ça, + min ( 3 ) 27[VLI A une fréquence d'oscillation la plus basse avec Cmax, la variation de la capacitance Cvar de l'unité de condensateur variable 30 est relativement faible par rapport à la capacitance maximale Cmax de la batterie de condensateurs 40. Cependant, lorsque la fréquence d'oscillation devient élevée, la variation de la capacitance Cvar de l'unité de condensateur variable 30 devient relativement importante par rapport à la capacitance minimale Cmin de la batterie de condensateurs 40. Par conséquent, il existe un grand changement du gain du VCO (Kvco) par rapport au signal de commande numérique lorsque la fréquence d'oscillation change, comme le montre 15 la figure 2A. Si le gain du VCO (Kvco) par rapport à la tension de commande et la quantité de variation de fréquence par rapport au signal de commande numérique varient de façon significative sur la plage de fréquences opérationnelles, 20 le temps de verrouillage et le bruit de phase peuvent être altérés sur la fréquence opérationnelle d'un système (par exemple, système de boucle à verrouillage de phase (PLL)) auquel l'oscillateur contrôlé en tension est appliqué. Une telle variation du Kvco peut être améliorée en 25 contrôlant la capacitance de la diode varactor proportionnellement à la variation de la capacitance de la batterie de condensateurs. Cependant, un simple ajustement de la seule capacitance de la diode varactor selon la fréquence opérationnelle pourrait ne pas arriver à compenser la quantité de variation de fréquence par rapport au code numérique. En outre, dans une plage de fréquences élevée, le nombre de courbes de syntonisation superposées qui correspondent à une même fréquence est réduit. En conséquence, le processus de verrouillage de PLL ne sera plus fiable. En outre, ceci peut également augmenter la probabilité d'erreurs dans l'opération PLL lors de la détermination automatique d'un code numérique optimum lorsqu'une fréquence cible est donnée.

Résumé de l'invention Un aspect de la présente invention propose un oscillateur à large bande contrôlé en tension qui permet la variation de la fréquence d'oscillation linéairement sur une grande largeur de bande tout en ayant des caractéristiques de réglage de fréquence de large bande, en permettant de maintenir à une valeur constante la quantité de variation de fréquence par rapport au bit de commande numérique et le gain du VCO (Kvco) par rapport à la tension de commande de l'oscillateur contrôlé en tension en utilisant une batterie de condensateurs à pondération pseudo-exponentielle. Selon un aspect de la présente invention, il existe un oscillateur à large bande contrôlé en tension comprenant un noyau oscillateur interconnecté configuré pour générer une transconductance négative et fournir ainsi un signal de résonance ; une unité inductrice configurée pour fournir une inductance pour déterminer une fréquence de résonance du signal de résonance ; une batterie de varactors comprenant une pluralité de circuits à capacitance variable sélectionnables qui sont connectés à l'unité inductrice en parallèle et ont des capacitances de varactors prédéterminées, dans lequel un de la pluralité de circuits à capacitance variable sélectionnables est sélectionné par un premier signal de commutation de sorte que la batterie de varactors ait une capacitance variable variant avec une tension de syntonisation ; une batterie de condensateurs de sous-section comprenant une pluralité d'éléments de condensateurs sélectionnables connectés à l'unité inductrice en parallèle, ayant des capacitances de sous-section prédéterminées, et commutés sélectivement par un deuxième signal de commutation de sorte que la batterie de condensateurs de sous-section ait une capacitance de sous-section variable ; et une batterie de condensateurs à pondération binaire variable comprenant une pluralité de batteries de condensateurs connectées à l'unité inductrice en parallèle et un sélecteur de batterie configuré pour sélectionner une de la pluralité de batteries de condensateurs à pondération binaire selon un signal de sélection de condensateurs, dans lequel chacune de la pluralité de batteries de condensateurs à pondération binaire comprend une pluralité de condensateurs à pondération binaire sélectionnables qui sont connectés en parallèle les uns aux autres et activés sélectivement par un troisième signal de commutation de sorte que la batterie de condensateurs à pondération binaire variable ait une capacitance variable, dans lequel le rapport de capacitance de la capacitance de varactor de la batterie de varactors sur la capacitance totale de la batterie de condensateurs de sous-section et de la batterie de condensateurs à pondération binaire variable est maintenu constant sur une pluralité de sections de plages de fréquences prédéterminées comprenant une première plage de fréquences, une deuxième plage de fréquences, une troisième plage de fréquences et une quatrième plage de fréquences.

Un taux de variation de la capacitance de varactor peut être défini de sorte à être identique à un taux de variation total de la capacitance de sous-section et de la capacitance variable à pondération binaire. La partie de génération de transconductance négative comprend un premier oscillateur incluant une paire de transistors PMOS connectés à une tension d'alimentation, une grille et un drain d'un de la paire de transistors PMOS étant connectés à un drain et une grille de l'autre, respectivement ; et un second oscillateur incluant une paire de transistors NMOS connectés à une tension de masse, une grille et un drain d'un de la paire de transistors NMOS étant connectés à un drain et une grille de l'autre, respectivement. Chacun de la pluralité de circuits à capacitance variable sélectionnables peut être sélectionné par le premier signal de commutation pour fournir une capacitance de varactor variant avec la tension de syntonisation. Chacun de la pluralité de circuits à capacitance variable sélectionnables peut inclure au moins une diode varactor ayant une capacitance variant avec la tension de syntonisation ; et un commutateur connecté entre la diode varactor et la tension de syntonisation pour appliquer la tension de syntonisation à la diode varactor selon le premier signal de commutation. Chacun de la pluralité de condensateurs sélectionnables de sous-section peut inclure au moins un condensateur ; et un commutateur connecté en série au condensateur et activé par le second signal de commutation. Chacun de la pluralité de condensateurs sélectionnables à pondération binaire peut inclure au moins un condensateur ; et un commutateur connecté en série au condensateur et activé par le troisième signal de commutation. L'oscillateur à large bande contrôlé en tension peut inclure en outre un codeur configuré pour générer le premier signal de commutation, le deuxième signal de commutation, le signal de sélection de batterie et le troisième signal de commutation en utilisant un signal de commande numérique. Le codeur peut diviser le signal numérique en deux bits supérieurs et quatre bits inférieurs pour générer le premier signal de commutation, le deuxième signal de commutation et le signal de sélection de batterie en utilisant les deux bits supérieurs, et générer le troisième signal de commutation en utilisant les quatre bits inférieurs. Le codeur peut inclure un premier codeur configuré pour générer le premier signal de commutation à 3 bits en utilisant les deux bits supérieurs du signal de commande numérique de 6 bits ; un deuxième codeur configuré pour générer le deuxième signal de commutation à 3 bits en utilisant les deux bits supérieurs ; et un troisième codeur configuré pour générer le signal de sélection de batterie de 4 bits en utilisant les deux bits supérieurs. La batterie de varactors peut inclure les premier à quatrième éléments sélectionnables à capacitance variable sélectionnés par le premier signal de commutation à 3 bits.

La batterie de condensateurs de sous-section peut inclure les premier à troisième condensateurs sélectionnables de sous-section sélectionnés par le second signal de commutation à 3 bits.

La batterie de condensateurs à pondération binaire variable (réglable) peut inclure les première à quatrième batteries de condensateurs à pondération binaire, et le sélecteur de batterie peut sélectionner une des batteries de condensateurs à pondération binaire selon le signal de sélection de batterie à 4 bits pour fournir les quatre bits inférieurs dans le signal de commande numérique à 6 bits à la batterie de condensateurs sélectionnée. Le premier codeur peut générer le premier signal de commutation comprenant un premier signal, un deuxième signal et un troisième signal en utilisant les deux bits supérieurs. Le premier codeur peut inclure : une porte OU configurée pour effectuer une opération OU logique sur les deux bits supérieurs pour générer le premier signal du premier signal de commutation ; et une porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur les deux bits supérieurs pour générer le troisième signal du premier signal de commutation, et le premier codeur délivre le plus élevé des deux bits supérieurs en tant que deuxième signal du premier signal de commutation.

Le deuxième codeur peut générer le deuxième signal de commutation comprenant un premier signal, un deuxième signal et un troisième signal en utilisant les deux bits supérieurs.

Le deuxième codeur peut inclure une porte OU configurée pour effectuer une opération OU logique sur les deux bits supérieurs pour générer le premier signal du deuxième signal de commutation ; et une porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur les deux bits supérieurs pour générer le troisième signal du deuxième signal de commutation, et le deuxième codeur délivre le plus élevé des deux bits supérieurs en tant que deuxième signal du deuxième signal de commutation. Le troisième codeur peut inclure un premier inverseur configuré pour inverser un bit le plus élevé dans le signal de commande numérique à 6 bits ; un second inverseur configuré pour inverser un second bit le plus élevé dans le signal de commande numérique à 6 bits ; une première porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur les signaux de sortie des premier et second inverseurs pour générer un premier signal ; une deuxième porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur le signal de sortie du premier inverseur et le second bit le plus élevé pour générer un deuxième signal ; une troisième porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur le bit le plus élevé et le signal du second inverseur pour générer un troisième signal ; et une quatrième porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur le bit le plus élevé et le second bit le plus élevé pour générer un quatrième signal.

Brève description des dessins Les aspects, caractéristiques et avantages ci-dessus et autres aspects, caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à partir de la description détaillée suivante faite en liaison avec les dessins joints, sur lesquels : la figure 1 est un schéma de circuit d'un oscillateur contrôlé en tension type ; la figure 2A est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence par rapport à une tension de syntonisation dans l'oscillateur contrôlé en tension type pour l'ensemble des bits de commande numériques ; la figure 2B est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence par rapport au signal de commande numérique dans l'oscillateur contrôlé en tension type ; la figure 3 est un schéma de circuit d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la 25 présente invention ; la figure 4 est un schéma de circuit d'une batterie de varactors dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3 ; la figure 5 est un schéma de circuit d'une batterie de 5 condensateurs de sous-section dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3 ; la figure 6 est un schéma de circuit d'une batterie de condensateurs à pondération binaire dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3 ; 10 la figure 7 est un schéma de circuit d'un codeur dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3 ; la figure 8 est un schéma de circuit d'une batterie de condensateurs totale comprenant une batterie de varactors, une batterie de condensateurs de sous-section et une 15 batterie de condensateurs à pondération binaire selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 9A est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence par rapport à la tension de syntonisation pour l'ensemble des bits de 20 commande numériques dans un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 9B est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence conceptuelles par rapport au signal de commande numérique 25 dans un oscillateur contrôlé en tension lorsque la tension de syntonisation de varactor est fixée à une valeur arbitraire selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 10 est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence réelles par rapport à la tension de syntonisation d'un oscillateur contrôlé en tension pour l'ensemble des bits de commande numériques selon un mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 11 est un graphique illustrant les caractéristiques de syntonisation de fréquence réelles par rapport aux bits de commande numériques d'un oscillateur contrôlé en tension lorsque la tension de syntonisation de varactor est fixée à une valeur arbitraire selon un mode de réalisation de la présente invention.

Description détaillée du mode de réalisation préféré Nous allons maintenant décrire en détail des exemples de modes de réalisation en nous référant aux dessins joints. La présente invention ne doit pas être interprétée ici comme étant limitée aux modes de réalisation définis ; ces modes de réalisation étant plutôt fournis pour une description approfondie et complète, et pour transmettre pleinement le concept de l'invention à l'homme du métier. Des numéros de référence similaires sur les dessins se réfèrent à des éléments de configurations et fonctions sensiblement identiques.

La figure 3 est un schéma de circuit d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention. En référence à la figure 3, l'oscillateur contrôlé en tension comprend une unité de génération de transconductance négative 100, une unité inductrice 200, une batterie de varactors 300, une batterie de condensateurs de sous-section 400 et une batterie de condensateurs à pondération binaire 500.

L'unité de génération de transconductance négative 100 fournit un gain d'oscillation pour une résonance stable. L'unité de génération de transconductance négative 100 comprend une paire de transistors PMOS interconnectés 110 et une paire de transistors NMOS interconnectés 120. La paire de transistors PMOS interconnectés 110 comprend des transistors PMOS MP1 et MP2 connectés à une tension d'alimentation VDD. La grille du transistor PMOS MP1 est connectée au drain du transistor PMOS MP2, et le drain du transistor PMOS MP1 est connecté à la grille du transistor PMOS MP2. La paire de transistors NMOS interconnectés 120 comprend une paire de transistors NMOS MN1 et MN2 connectés à une masse. La grille du transistor NMOS MN1 est connectée au drain du transistor NMOS MN2, et le drain du transistor NMOS MN1 est connecté à la grille du transistor NMOS MN2.

L'unité inductrice 200 comprend un inducteur tel qu'une bobine pour fournir une inductance prédéterminée pour déterminer une fréquence de résonance. La figure 4 est un schéma de circuit d'une batterie de 5 varactors dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3. En référence aux figures 3 et 4, la batterie de varactors 300 comprend une pluralité d'éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn, ayant 10 chacun une capacitance de varactor prédéterminée Cvar. Les éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn sont connectés à l'unité inductrice 200 en parallèle. Au moins un des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn est sélectionné par un premier signal de 15 commutation SS10 pour fournir une capacitance de varactor Cvar variant avec une tension de syntonisation. Chacun des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn comprend un ou plusieurs varactors (condensateur variable) et commutateurs. Le varactor a une 20 capacitance variant avec la tension de syntonisation. Le commutateur est connecté entre les varactors et le noeud de syntonisation VT pour appliquer la tension de syntonisation aux varactors en réponse à un premier signal de commutation SS10. 25 Par exemple, comme le montre la figure 4, un premier élément commutable à capacitance variable VC1 parmi la pluralité des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn comprend deux varactors VD11 et VD12 et un commutateur SW1-1. Les varactors VD11 et VD12 sont connectés en série l'un à l'autre et formés selon une configuration à noeud commun, et ont une capacitance variant par rapport à la tension de syntonisation. Le commutateur SW1-1 est connecté entre un noeud commun des varactors VD11 et VD12 et le noeud de syntonisation VT pour appliquer la tension de syntonisation au noeud commun des varactors VD11 et VD12 en réponse au premier signal de commutation SS10. Un deuxième circuit commutable à capacitance variable VC2 parmi la pluralité de circuits sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn comprend deux varactors VD21 et VD22 et un commutateur SW1-2. Les varactors VD21 et VD22 sont connectés en série l'un à l'autre selon une configuration à cathode commune, et ont des capacitances variant avec la tension de syntonisation VT. Le commutateur SW1-2 est connecté entre un noeud commun des varactors VD21 et VD22 et la tension de syntonisation VT pour appliquer la tension de syntonisation VT au noeud commun des varactors VD21 et VD22 en réponse au premier signal de commutation SS10. Un nième circuit commutable à capacitance variable VCn parmi la pluralité de circuits sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn comprend deux varactors VDnl et VDn2 et un commutateur SW1-n. Les varactors VDnl et VDn2 sont connectés en série l'un à l'autre selon une configuration à cathode commune, et ont des capacitances variant avec la tension de syntonisation VT. Le commutateur SW1-n est connecté entre un noeud commun des varactors VDnl et VDn2 et la tension de syntonisation VT pour appliquer la tension de syntonisation VT au noeud commun des varactors VDnl et VDn2 en réponse au premier signal de commutation SS10. La figure 5 est un schéma de circuit d'une batterie de 10 condensateurs de sous-section dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3. Si nous nous référons aux figures 3 à 5, la batterie de condensateurs de sous-section 400 comprend une pluralité d'éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn 15 connectés en parallèle à l'unité inductrice 200. Les éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn ont une capacitance de sous-section prédéterminée respective Csub. Les éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn sont commutés sélectivement par un deuxième signal de 20 commutation SS20 pour fournir la capacitance variable de sous-section Csub. Chacun des éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn peut inclure au moins un condensateur et un commutateur qui est connecté en série au condensateur et 25 activé par le deuxième signal de commutation SS20.

Par exemple, comme le montre la figure 5, un premier élément condensateur commutable SC1 parmi la pluralité d'éléments condensateurs SC1 à SCn peut inclure deux condensateurs C11 et C12 et un commutateur SW2-1. Les condensateurs C11 et C12 sont connectés en série à chaque noeud du commutateur SW2-1. Le commutateur SW2-1 est connecté en série entre les condensateurs C11 et C12 et activé par le deuxième signal de commutation SS20. Un deuxième élément condensateur commutable SC2 parmi la pluralité d'éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn peut inclure deux condensateurs C21 et C22 et un commutateur SW2-2. Les condensateurs C21 et C22 sont connectés en série à chaque noeud du commutateur SW2-2. Le commutateur SW2-2 est connecté en série entre les condensateurs C21 et C22 et activé par le deuxième signal de commutation SS20. Un nième élément condensateur commutable SCn parmi la pluralité d'éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn peut inclure deux condensateurs Cnl et Cn2 et un commutateur SW2-n. Les condensateurs Cnl et Cn2 sont connectés en série aux noeuds respectifs d'un commutateur SW2-n. Le commutateur SW2-n est connecté en série entre les condensateurs Cnl et Cn2 et activé par le deuxième signal de commutation SS20.

La figure 6 est un schéma de circuit d'une batterie de condensateurs à pondération binaire dans l'oscillateur contrôlé en tension de la figure 3. En référence aux figures 3 à 6, la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500 comprend une pluralité de batteries de condensateurs à pondération binaire CB1 à CBn et un sélecteur de batterie 510. Les batteries de condensateurs à pondération binaire CB1 à CBn sont connectées à l'unité inductrice 200 en parallèle. Le sélecteur de batterie 510 est configuré afin de sélectionner une batterie de condensateurs à partir des batteries de condensateurs à pondération binaire CB1 à CBn selon un signal de sélection de batterie BSS. Chacune des batteries de condensateurs CB1 à CBn inclut une pluralité de condensateurs sélectionnables WC1 à WCn connectés en parallèle les uns aux autres. Les condensateurs sélectionnables WC1 à WCn sont commutés sélectivement par un troisième signal de commutation SS30. De ce fait, une capacitance pondérée CWt peut être modifiée.

Chacun des éléments condensateurs sélectionnables WC1 à WCn peut inclure au moins un condensateur et un commutateur. Le commutateur est connecté en série au condensateur et activé par le troisième signal de commutation.

Par exemple, comme le montre la figure 6, chacun des éléments condensateurs sélectionnables WC1 à WCn peut inclure deux condensateurs et un commutateur, comme le premier élément condensateur commutable SC1 représenté sur la figure 5. Les condensateurs sont connectés en série aux noeuds respectifs d'un commutateur. Le commutateur est connecté en série entre les condensateurs et activé par un troisième signal de commutation SS30. Dans l'oscillateur à large bande contrôlé en tension décrit ci-dessus, un rapport de variation de la capacitance variable Cvar dans la batterie de varactors 300 peut être défini comme étant identique à un taux de variation total de la capacitance Csub par la batterie de condensateurs de sous-section 400 et de la capacitance CWt par la batterie de condensateurs à pondération binaire 500. A savoir, le rapport de la capacitance de varactor par la batterie de varactors 300 sur la capacitance totale qui est obtenue par la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 est maintenu constant sur les plages de fréquences prédéterminées.

En conséquence, en employant les batteries de condensateurs 300, 400 et 500, l'oscillateur à large bande contrôlé en tension a une quantité constante de variation de fréquence par rapport au signal de commande numérique et maintient ainsi une pente linéaire d'incrément de fréquence par rapport au signal de commande numérique lorsque la tension de syntonisation de varactor est fixée à une valeur arbitraire. En outre, l'oscillateur à large bande contrôlé en tension peut inclure un codeur 600 pour générer le premier signal de commutation SS1O, le deuxième signal de commutation SS20, le troisième signal de commutation SS30 et le signal de sélection de batterie BSS à partir d'un signal de commande numérique, comme le montre la figure 3. La figure 7 est un schéma de circuit du codeur dans l'oscillateur contrôlé en tension tel que le montre la figure 3. En référence aux figures 3 à 7, le codeur 600 divise un signal de commande numérique en bits supérieurs et bits inférieurs. Ensuite, le codeur génère le premier signal de commutation SS1O, le deuxième signal de commutation SS20 et le signal de sélection de batterie BSS en utilisant les bits supérieurs et génère le troisième signal de commutation SS30 en utilisant les bits inférieurs. Si nous nous référons à la figure 7, le codeur 600 peut inclure un premier codeur 610, un deuxième codeur 620 et un troisième codeur 630. Le premier codeur 610 génère un premier signal de commutation à 3 bits SS10 en utilisant les deux bits supérieurs du signal de commande numérique à 6 bits (DO-D5). Le deuxième codeur 620 génère le deuxième signal de commutation à 3 bits SS20 en utilisant les deux bits supérieurs du signal de commande numérique à 6 bits (DO-D5). Le troisième codeur 630 génère le signal de sélection de batterie à 4 bits BSS en utilisant les deux bits supérieurs du signal de commande numérique à 6 bits (DO-D5).

En particulier, le premier codeur 610 génère le premier signal de commutation SS10 incluant un premier signal SS1-1, un deuxième signal SS1-2 et un troisième signal SS1-3 en utilisant les deux bits supérieurs de D5 et D4. Ici, le premier codeur 610 inclut une porte OU 611 et une porte ET 612. La porte OU 611 effectue une opération OU logique sur les deux bits supérieurs de D5 et D4 pour générer le premier signal SS1-1 du premier signal de commutation SS10. La porte ET 612 effectue l'opération ET logique sur les deux bits supérieurs de D5 et D4 pour générer le troisième signal SS1-3 du premier signal de commutation SS10. Le premier codeur 610 délivre également le bit le plus élevé D5 en tant que deuxième signal SS1-2 du premier signal de commutation SS10. Le deuxième codeur 620 génère le deuxième signal de commutation SS20 incluant un premier signal SS2-1, un deuxième signal SS2-2 et un troisième signal SS2-3 en utilisant les deux bits supérieurs de D5 et D4. Ici, le deuxième codeur 620 peut inclure une porte OU 621 et une porte ET 622. La porte OU 621 effectue l'opération OU logique sur les deux bits supérieurs de D5 et D4 pour générer le premier signal SS2-1 du deuxième signal de commutation SS20. La porte ET 622 effectue l'opération ET logique sur les deux bits supérieurs de D5 et D4 pour générer le troisième signal SS2-3 du deuxième signal de commutation SS20. Le deuxième codeur 620 délivre également le bit le plus élevé D5 en tant que deuxième signal SS2-2 du deuxième signal de commutation SS20. Le troisième codeur 630 inclut un premier inverseur INT1, un second inverseur INT2, une première porte ET 631, une deuxième porte ET 632, une troisième porte ET 633 et une quatrième porte ET 634. Le premier inverseur INT1 inverse le bit D5 le plus élevé. Le second inverseur INT2 inverse le bit D4. La première porte ET 631 effectue l'opération ET logique sur les signaux de sortie des premier et second inverseurs INT1 et INT2 pour générer un premier signal BS1. La seconde porte ET 632 effectue l'opération ET logique sur le signal de sortie du premier inverseur INT1 et le bit D4 pour générer un second signal BS2. La troisième porte ET 633 effectue l'opération ET logique sur le bit D5 le plus élevé et le signal de sortie du second inverseur INT2 pour générer un troisième signal BS3. La quatrième porte ET 634 effectue l'opération ET logique sur le bit D5 le plus élevé et le bit D4 pour générer un quatrième signal BS4. La figure 8 est un schéma de circuit d'un ensemble de batterie de condensateurs incluant une batterie de varactors, une batterie de condensateurs et une batterie de condensateurs à pondération binaire d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention. En référence à la figure 8, une batterie de varactors 300 peut inclure des premier à quatrième éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VC4, et ils sont choisis par un premier signal de commutation à 3 bits SS10. La batterie de condensateurs de sous- section 400 peut comprendre trois éléments condensateurs sélectionnables SC1, SC2 et SC3, et ils sont sélectionnés par un deuxième signal de commutation à 3 bits SS20. La batterie de condensateurs à pondération binaire 500 peut comprendre quatre ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1, CB2, CB3 et CB4 et un sélecteur de batterie 510. Ici, chacun des ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1, CB2, CB3 et CB4 est défini comme ayant une capacitance unitaire différente et peut être commandé par un signal numérique à 4 bits provenant du sélecteur de batterie 510 en 16 étapes. Le sélecteur de batterie 510 sélectionne un des quatre ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1, CB2, CB3 et CB4 selon un signal de sélection de batterie à 4 bits BBS. Le signal de commande numérique à 4 bits SS30 est délivré à un des quatre ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1, CB2, CB3 et CB4 sélectionné par le signal de sélection de batterie BBS. La figure 9A est un graphique illustrant les courbes de syntonisation de fréquences d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention par rapport à la tension de syntonisation pour l'ensemble des signaux de commande numériques. Sur la figure 9A, les première à quatrième plages de fréquences indiquées par B1 à B4 sont des groupes de fréquences choisis par la batterie de condensateurs de sous-section 400. Dans l'ensemble de plages de fréquences associé à quatre plages de fréquences B1, B2, B3 et B4, l'incrément de fréquence de deux courbes de syntonisation de fréquence voisines montre que la quantité de variation de fréquence est presque maintenue constante par rapport au signal de commande numérique. La figure 9B est un graphique illustrant la caractéristique de fréquence de sortie d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention par rapport au signal de commande numérique lorsque la tension de syntonisation de varactor est fixée à une valeur arbitraire. La figure 9B montre que la fréquence de sortie peut être modifiée linéairement sur l'ensemble de la plage de syntonisation.

La figure 10 est un graphique illustrant les courbes de syntonisation de fréquence réelles d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention par rapport à la tension de syntonisation pour l'ensemble des signaux de commande numériques. La figure 11 est un graphique illustrant une caractéristique de fréquence de sortie réelle d'un oscillateur contrôlé en tension selon un mode de réalisation de la présente invention en fonction du signal de commande numérique lorsque la tension de syntonisation de varactor est fixée à 0,9 V.

A partir des résultats expérimentaux présentés sur les figures 10 et 11, il est évident que la quantité de variation de fréquence par rapport au bit de commande numérique ainsi que le gain du VCO (Kvco) par rapport à la tension de syntonisation de varactor peuvent être maintenus presque constants lorsqu'un oscillateur contrôlé en tension emploie la batterie de condensateurs à pondération pseudoexponentielle de la présente invention. Nous allons décrire ci-après les opérations et effets de l'oscillateur contrôlé en tension en nous basant sur les 20 dessins joints. En référence à la figure 3, l'oscillateur contrôlé en tension inclut l'unité de génération de transconductance négative 100, l'unité inductrice 200, la batterie de varactors 300, la batterie de condensateurs de sous-section 25 400 et la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500, et le codeur 600.

Nous allons décrire ci-après l'ensemble des opérations de l'oscillateur contrôlé en tension. La fréquence de résonance est déterminée par l'inductance de l'unité inductrice 200 et la capacitance totale de la batterie de varactors 300, la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500. La condition d'oscillation est obtenue par le gain de boucle suffisant de l'unité de génération de transconductance négative 100 pour stabiliser le signal d'oscillation. Ici, la capacitance totale obtenue par la batterie de varactors 300, la batterie de condensateurs de sous- section 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 est déterminée par les signaux de commande SS10, SS20, SS30 et le signal de sélection de batterie BSS qui sont générés par le codeur 600. L'unité de génération de transconductance négative 100 fournit un gain suffisant pour compenser la perte d'énergie due à la résistance parasite dans le réservoir LC et maintient ainsi un signal de sortie d'oscillation stable. L'unité de génération de transconductance négative 100 peut comprendre deux paires de transistors interconnectés 110 et 120. Les noeuds source de la paire de transistors PMOS interconnectés 110 sont connectés à la tension d'alimentation et les noeuds source de la paire de transistors NMOS interconnectés 120 sont connectés à la masse. Ici, la paire de transistors PMOS interconnectés 110 peut inclure une paire de transistors PMOS MP1 et MP2 dont les grilles sont interconnectées aux autres noeuds de drain. A savoir, la grille et le drain du transistor PMOS MP1 sont connectés au drain et à la grille du transistor PMOS MP2. La paire de transistors NMOS interconnectés 120 inclut une paire de transistors NMOS MN1 et MN2 dont les grilles sont interconnectées aux autres noeuds de drain. A savoir, la grille et le drain du transistor NMOS MN1 sont connectés au drain et à la grille du transistor NMOS MN2. L'oscillation se produit lorsque l'inductance de l'unité inductrice 200 et la capacitance totale de la batterie de varactors 300, la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 résonnent ensemble, le gain de boucle étant suffisant pour maintenir l'oscillation stable. Ici, le signal de sortie à une fréquence de résonance particulière peut varier lorsque la capacitance totale change. En référence aux figures 3 et 4, la batterie de varactors 300 inclut une pluralité d'éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn. Les éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn sont connectés à l'unité inductrice 200 en parallèle et ont des capacitances de varactor prédéterminées Cvar. Au moins un élément commutable à capacitance variable de la pluralité d'éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn dans les batteries de varactors 300 présentées sur la figure 3 est sélectionné par le premier signal de commutation SS10 de la pluralité d'éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn pour fournir la capacitance de varactor Cvar qui est modifiée par la tension de syntonisation.

Au moins un des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn est sélectionné par le premier signal de sélection SS10. La capacitance de varactor Cvar de l'élément commutable à capacitance variable sélectionné est modifiée avec la tension de syntonisation.

Sur la figure 4, chacun des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn peut inclure deux varactors et un commutateur. Les varactors sont connectés en série ensemble et forment ainsi une configuration à noeud commun pour fournir une capacitance variable par rapport à la tension de syntonisation. Le commutateur SW1-1 est connecté au noeud commun des deux varactors pour appliquer la tension de syntonisation aux varactors en réponse au premier signal de commutation SS10. Dans ce cas, le premier signal de commutation SS10 entraîne l'application de la tension de syntonisation à l'au moins un des éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VCn. Les varactors de chaque élément commutable à capacitance variable dont chaque noeud commun est connecté au noeud de syntonisation VT fournissent la capacitance variable ar lorsque la tension de syntonisation change. En référence aux figures 3 et 5, la pluralité d'éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn dans la batterie de condensateurs de sous-section 400 sont commutés sélectivement par le deuxième signal de commutation SS20, et fournissent ainsi la capacitance de sous-section Csub au moyen de l'élément condensateur commutable activé. En référence à la figure 5, chacun des éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn peut inclure deux condensateurs connectés en série aux noeuds respectifs des commutateurs SW2-1 à SW2-n, et un commutateur qui est connecté en série entre les deux condensateurs et activé par le deuxième signal de commutation SS20. Ici, les éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SCn sont sélectionnés par le deuxième signal de commutation SS20, de sorte que la sous-capacitance Csub est déterminée par l'élément condensateur commutable activé. En référence aux figures 3 à 6, le sélecteur de batterie 510 dans la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500 sélectionne une des batteries de condensateurs à pondération binaire CB1 à CBn selon le signal de sélection de batterie BSS. La batterie de condensateurs à pondération binaire sélectionnée comprend une pluralité d'éléments condensateurs sélectionnables WC1 à WCn. Ici, chacun des éléments condensateurs sélectionnables WC1 à WCn inclut deux condensateurs connectés en série aux noeuds respectifs du commutateur, et un commutateur qui est connecté en série entre les deux condensateurs et activé par le troisième signal de commutation SS30. Par conséquent, étant donné que le commutateur dans chacun des éléments condensateurs sélectionnables WC1 à WCn est activé par le troisième signal de commutation SS30, l'élément condensateur commutable comprenant le commutateur activé fournit la capacitance CWt déterminée par les condensateurs à l'intérieur.

Dans l'oscillateur à large bande contrôlé en tension décrit ci-dessus, le taux de variation de la capacitance de varactor Cvar de la batterie de varactors 300 peut être contrôlé de sorte à être identique au taux de variation de capacitance total de la capacitance Csub de la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la capacitance CWt de la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500. Par conséquent, l'oscillateur à large bande contrôlé en tension peut maintenir une pente de variation de fréquence constante sur une grande largeur de bande correspondant à la plage de fréquences d'environ 800 MHz à environ 2,0 GHz. Parallèlement, le codeur 600 de l'oscillateur à large bande contrôlé en tension génère le premier signal de sélection SS10, le deuxième signal de sélection SS20, le troisième signal de sélection SS30 et le signal de sélection de batterie BSS en utilisant le signal de commande numérique. A cette fin, comme le montrent les figures 3 et 7, le codeur 600 peut diviser le signal de commande numérique en bits supérieurs et bits inférieurs pour générer le premier signal de commutation SS10, le deuxième signal de commutation SS20 et le signal de sélection de batterie BSS en utilisant les bits supérieurs et générer le troisième signal de commutation SS30 en utilisant les bits inférieurs. En particulier, en référence à la figure 7, le codeur 600 peut inclure le premier codeur 610, le deuxième codeur 620 et le troisième codeur 630. Lorsque le signal de commande numérique est un signal à 6 bits, le premier codeur 610 peut générer le premier signal de commutation SS10 en utilisant deux bits supérieurs parmi le signal de commande numérique à six bits. En outre, le deuxième codeur 620 peut générer le deuxième signal de commutation SS20 en utilisant les deux bits supérieurs, et le troisième codeur 630 peut générer le signal de sélection de batterie BSS en utilisant les deux bits supérieurs.

De ce fait, le premier codeur 610, le deuxième codeur 620 et le troisième codeur 630 peuvent être réalisés comme le montre la figure 7. Par exemple, en référence aux figures 7 et 8, lorsque le signal de commande numérique est un signal à 6 bits comprenant les bits de D5, D4, D3, D2, Dl et DO, le premier codeur 610 génère le premier signal SS10 avec trois bits de SS1-1, SS1-2 et SS1-3 en utilisant les deux bits supérieurs de D5 et D4 du signal de commande numérique.

En outre, le deuxième codeur 620 fournit au deuxième signal de commutation SS20 trois bits de SS2-1, SS2-2 et SS2-3 en utilisant les deux bits supérieurs de D5 et D4 du signal de commande numérique. En outre, le troisième codeur 630 fournit au signal de sélection de batterie BSS quatre bits de BS1, BS2, BS3 et BS4 en utilisant les deux bits supérieurs de D5 et D4 du signal de commande numérique. En référence la figure 8, au moins un élément commutable à capacitance variable est choisi parmi les premier à quatrième éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VC4 dans la batterie de varactors 300 selon le premier signal de commutation SS10 avec les trois bits de SS1-1, SS1-2 et SS1-3. Les varactors dans l'élément commutable à capacitance variable sélectionné fournissent la capacitance variable Cvar variant avec la tension de syntonisation.

En outre, les premier à troisième éléments condensateurs sélectionnables SC1 à SC3 dans la batterie de condensateurs de sous-section 400 sont commutés sélectivement par le deuxième signal de commutation SS20 avec les trois bits de SS2-1, SS2-2 et SS2-3. Ensuite, l'élément condensateur commutable commuté fournit la capacitance Csub déterminée par les condensateurs à l'intérieur. En outre, la batterie de condensateurs accordable à pondération binaire 500 comprend les première à quatrième batteries de condensateur à pondération binaire CS1 à CB4 et le sélecteur de batterie 510. Le sélecteur de batterie 510 délivre les quatre bits inférieurs de D3, D2, Dl et DO parmi les six bits D5 à DO du signal de commande numérique en tant que troisième signal de commutation SS30. Et ensuite, le troisième signal de commutation SS30 est appliqué à un des quatre ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1 à CB4 selon le signal de sélection de batterie BSS avec quatre bits de BS1, BS2, BS3 et BS4. En conséquence, au moins un élément condensateur commutable parmi quatre éléments condensateurs sélectionnables WC1, WC2, WC3 et WC4 est sélectionné par le troisième signal de commutation SS30 avec quatre bits de D3 à DO. Ensuite, l'élément condensateur commutable sélectionné fournit la capacitance CWt déterminée par les condensateurs à l'intérieur.

Nous allons décrire ci-après un procédé pour compenser la variation de fréquence selon le signal de commande numérique et le gain du VCO (Kvco) sur l'ensemble de plage de syntonisation sur la base de l'oscillateur contrôlé en tension décrit ci-dessus. Afin de maintenir la variation de fréquence selon le signal de commande numérique linéaire, en théorie, la batterie de condensateurs doit être conçue selon l'équation suivante : { _ 1 (4) / 2n .\./LT ' {Cvar + (n-2 unit )l

où Cvar est une capacitance variable, n est un nombre entier et Cunit est une capacitance unitaire de la batterie de condensateurs de sous-section 400 et de la batterie de condensateurs à pondération binaire 500. Dans l'équation 4, si l'on considère que la capacitance de varactor Cvar est suffisamment faible pour être ignorée, la fréquence d'oscillation varie proportionnellement à n. En conséquence, la quantité de variation de fréquence selon le signal de commande numérique lorsque la tension de syntonisation est fixée à une valeur arbitraire peut être maintenue constante avec une valeur prédéterminée.

Par exemple, lorsque le code de commande numérique est défini à 6 bits, le nombre de courbes de fréquence par rapport à la tension de syntonisation est de 64. Par conséquent, le nombre de condensateurs unitaires dans la batterie de condensateurs unitaire 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 est modifié à une valeur de 1, 4, 9, 25, 36, 49, etc. Ensuite, la fréquence d'oscillation f~ est modifiée linéairement à une valeur de 1, 2, 3, 4, etc.

Cependant, étant donné que le rapport du nombre maximum et du nombre minimum des condensateurs est trop grand à réaliser, il est impossible à réaliser dans une conception pratique en utilisant l'équation 4. Selon les modes de réalisation de la présente invention, comme le montrent les figures 8 et 9A, l'ensemble de la plage de fréquences est divisé en une pluralité de plages de fréquences, par exemple, les quatre plages de fréquences B1, B2, B3 et B4. En outre, les capacitances unitaires sont définies à des valeurs appropriées de telle sorte que la quantité de variation de fréquence est constante dans chaque plage de fréquences fractionnée, par ailleurs, la capacitance variable de la batterie de varactors 300 est définie à une valeur appropriée dans chaque plage de fréquences fractionnée. De ce fait, il est possible de maintenir le gain du VCO Kvco presque constant dans une certaine plage acceptable. Ceci peut être exprimé par l'équation suivante :

1 . (war + Cbn Dans l'équation 5, dans un cas où la plage de fréquences de la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 est divisée en quatre sections B1 à B4, si l'on considère que la fréquence augmente avec le signal de commande numérique, les bits de commande de 48 à 63, les bits de commande de 32 à 47, les bits de commande de 16 à 31 et la plage de fréquences de 0 à 15 peuvent être affectés à la première plage de fréquences B1, la deuxième plage de fréquences B2, la troisième plage de fréquences B3 et la quatrième plage de fréquences B4, respectivement. En outre, en concevant la batterie de condensateurs de sous-section 400 et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 selon l'équation 5, il est possible de rendre la quantité de variation de fréquence constante selon le signal de commande numérique. Cependant, étant donné que la capacitance variable Cvar est fixe, le gain du VCO Kvco peut toujours présenter une forte variation sur l'ensemble de la plage de syntonisation. Afin de maintenir la variation du gain du (5) VCO Kvco à une valeur constante sur l'ensemble des sections fractionnées B1 à B4, la capacitance des varactors doit être définie de façon appropriée. En conséquence, l'équation 5 est modifiée pour devenir l'équation suivante :

1 2n . JLT ' Cbn Ou, Cb1 = (1.Cvar) + (63ùn) 'Cura Cb2 = (1 .5•Cvar) + ( (NB1+1, 5• (47-n)) •Curat, Cb3 = (2'Cvar) + ( (NB1 + NB2) + 2' (31ùn)) 'Curait, Cb4 = (3'Cvar) + ( (NB1 + NB2 + NB3) + 3• (15ùn)) •Curait. et Cbn a quatre valeurs différentes telles que Cb1, Cb2r Cb3 et Cb4 selon chaque section fractionnée, n est un entier, NB1, NB2 et NB3 sont définis comme étant 16, 24 et 32 condensateurs unitaires, respectivement. La figure 9A est un graphique illustrant la caractéristique de syntonisation de fréquence d'un oscillateur contrôlé en tension pour l'ensemble des signaux de commande numériques selon un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 9A, les limites par les première à quatrième plages de fréquence B1 à B4 sont sélectionnées par la batterie de condensateurs de sous- (6) t, section 400. La figure montre que la quantité de variation de fréquence est maintenue constante dans les première à quatrième sections B1 à B4 pour l'ensemble des signaux de commande numériques. A savoir, la figure 9A exprime l'équation 6 par une représentation graphique qui montre la fréquence en fonction de la tension de commande de varactor pour l'ensemble des bits de commande numériques. La figure 9B est un graphique illustrant la caractéristique fréquence-signal de commande numérique d'un oscillateur contrôlé en tension lorsque la tension de syntonisation pour la capacitance variable est fixée à une valeur arbitraire selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 9B montre que la fréquence peut être modifiée linéairement avec le signal de commande.

Comme le montrent les figures 9A et 9B, le gain du VCO Kvco est maintenu presque constant pour l'ensemble des signaux de commande numériques, et la fréquence d'oscillation est augmentée linéairement avec le signal de commande numérique.

Dans l'oscillateur contrôlé en tension décrit ci-dessus, la batterie de condensateurs de sous-section à 3 bits 400 pour sélectionner les plages de fréquences B1 à B4 comprend 16, 24 ou 32 unités de condensateurs. Lorsque la fréquence est abaissée, les unités de condensateur dans la batterie de condensateurs de sous-section est défini de la façon suivante : 0 unité de condensateur dans la première plage de fréquences B1, 16 unité de condensateurs dans la deuxième plage de fréquences B2, 40 unité de condensateur (à savoir, 16 + 24) dans la troisième plage de fréquences B3, et 72 unité de condensateur (à savoir, 16 + 24 + 32) dans la quatrième plage de fréquences B4. La capacitance de la batterie de varactors 300 est modifiée à 1, 1,5, 2 et 3 fois la capacitance de varactor unitaire dans quatre sections de fréquences B1 à B4, respectivement, au même taux que les capacitances de la batterie de varactors à 4 bits pour chacune des sections de fréquences. Par conséquent, les autres ensembles de condensateurs à pondération binaire à 4 bits sont conçus avec un rapport de condensateurs unitaires de 1, 2, 4 et 8 dans la première section de fréquences B1, 1,5, 3, 6 et 12 dans la deuxième section de fréquences B2, 2, 4, 8 et 16 dans la troisième section de fréquences B3, et 3, 6, 12 et 24 dans la quatrième section de fréquences B4. Il est important que la capacitance unitaire des quatre ensembles de condensateurs à pondération binaire soit modifiée à 1, 1,5, 2 et 3 fois de sorte à permettre de maintenir constant le rapport de la capacitance de la batterie de varactors et la capacitance totale de la batterie de condensateurs de sous-section et de la batterie de condensateurs à pondération binaire.

Le tableau 1 montre un exemple de sélection du condensateur selon les hypothèses suivantes : la batterie de varactors 300 inclut quatre éléments sélectionnables à capacitance variable VC1 à VC4, la batterie de condensateurs de sous-section 400 comprend trois éléments sélectionnables à capacitance SC1 à SC3, et la batterie de condensateurs à pondération binaire 500 comprend quatre batteries de condensateurs à pondération binaire CB1 à CB4, comme le montrent les figures 7 et 8 ; et les bits supérieurs D5 et D4 du signal de commande numérique à 6 bits sont codés pour donner le premier signal de commutation SS10, le deuxième signal de commutation SS20 et le signal de sélection de batterie BSS au moyen du codeur 600, comme le montre la figure 7.

Tableau 1 Plage B1 B2 B3 B4 Signal de D5 0 0 1 1 commande D4 0 1 0 1 SS10 Toujours 1 1 1 1 sur (VC1) SS1-1 (VC2) 0 1 1 1 SS1-2 (VC3) 0 0 1 1 SS1-3 (VC4) 0 0 0 1 SS20 SS2-1 (SC1) 0 1 1 1 SS2-2 (SC2) 0 0 1 1 SS2-3 (SC3) 0 0 0 1 BSS B1 (CB1) 1 0 0 0 B2 (CB2) 0 1 0 0 B3 (CB3) 0 0 1 0 B4 (CB4) 0 0 0 1 Dans le tableau 1, les éléments commutés par le signal sont exprimés dans les parenthèses. Les quatre sections B1 à B4 sont les sections de fréquences fractionnées présentées sur la figure 9A, qui sont sélectionnées par les signaux de commutation respectifs. En outre, comme le montre le tableau 1, un des premier à quatrième ensembles de condensateurs à pondération binaire CB1 à CB4 est sélectionné par le signal de sélection de batterie BSS. Ensuite, comme le montre la figure 7, les bits D3, D2, D1 et DO du troisième signal de commutation SS30 sont délivrés à l'élément de condensateur commutable dans l'ensemble de condensateurs à pondération binaire sélectionné.

Comme décrit plus haut, les condensateurs dans chaque batterie peuvent être commutés selon les bits de commande numériques, comme le montre le tableau 1 sur la base théorique de l'équation 6. De ce fait, la capacitance peut être modifiée d'une manière pseudo-exponentielle selon le signal de commande numérique.

En outre, la figure 9A montre un résultat de simulation des courbes de syntonisation de fréquence par rapport à la tension de syntonisation lorsque le bit de commande numérique est augmenté de 000000 à 111111 . Le résultat de simulation sur la figure 9A montre que le gain du VCO Kvco est maintenu presque constant. Pour la tension d'alimentation 1,8 V, en général, la tension de syntonisation est définie à 0,9 V lorsque la batterie de condensateurs de l'oscillateur contrôlé en tension est commandée numériquement par le bit de commande numérique provenant du système de boucle à verrouillage de phase (PLL). En conséquence, la quantité de variation de fréquence pour l'ensemble des bits de commande numériques est très importante lorsque la tension de syntonisation est de 0,9 V. Comme décrit plus haut, l'oscillateur à large bande contrôlé en tension selon les modes de réalisation de la présente invention peut modifier l'oscillation linéairement sur une grande largeur de bande tout en ayant les caractéristiques de syntonisation de fréquence à large bande, en permettant de maintenir constants la quantité de variation de fréquence pour l'ensemble des signaux de commande numériques ainsi que le gain du VCO (Kvco) par rapport à la tension de syntonisation de l'oscillateur contrôlé en tension selon le signal de commande en utilisant la batterie de condensateurs à pondération pseudo-exponentielle. A savoir, dans l'oscillateur à large bande contrôlé en tension incluant la batterie de condensateurs à pondération 5 pseudo-exponentielle pour les caractéristiques de syntonisation brutes linéarisées, le gain (Kvco) est maintenu presque constant et la différence de variation de fréquence entre les bits adjacents du signal de commande numérique est maintenue constante. En conséquence, 10 l'oscillateur à large bande contrôlé en tension a comme caractéristique que la fréquence d'oscillation varie linéairement selon le bit de commande numérique. En outre, en augmentant les bits du signal de commande numérique, il est possible d'obtenir des caractéristiques 15 de linéarité plus fines. Il est également possible de rendre le temps de verrouillage constant sur l'ensemble de la plage de syntonisation de fréquences dans le système PLL. Par conséquent, il est possible d'éviter la nécessité de contrôler le courant d'une pompe de charge pour maintenir 20 la constante de temps de verrouillage, et ainsi de réduire la complexité de la conception du circuit. Alors que la présente invention a été présentée et décrite en liaison avec des exemples de modes de réalisation, l'homme du métier comprendra aisément que des 25 modifications et variations peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention telle que définie par les revendications annexées.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Oscillateur à large bande contrôlé en tension comprenant : un oscillateur interconnecté configuré pour fournir un signal d'oscillation ; une unité inductrice configurée pour fournir une inductance pour déterminer une fréquence de résonance du signal d'oscillation ; une batterie de varactors comprenant une pluralité d'éléments à capacitance variable sélectionnables qui sont connectés à l'unité inductrice en parallèle et ont des capacitances de varactor prédéterminées, dans lequel un de la pluralité d'éléments à capacitance variable sélectionnables est sélectionné par un premier signal de commutation de sorte que la batterie de varactors ait une capacitance variable variant avec une tension de syntonisation ;une batterie de condensateurs de sous-section comprenant une pluralité d'éléments de condensateurs sélectionnables connectés à l'unité inductrice en parallèle, ayant des capacitances prédéterminées pour les sections de fréquence fractionnées, et commutés sélectivement par un deuxième signal de commutation de sorte que la batterie de condensateurs de sous-section ait une capacitance variable pour les sections de fréquence fractionnée ; et une batterie de condensateurs à pondération binaire comprenant une pluralité de batteries de condensateurs à pondération binaire connectées à l'unité inductrice en parallèle et un sélecteur de batterie configuré pour sélectionner une de la pluralité de batteries de condensateurs à pondération binaire selon un signal de sélection de condensateurs, chacune des batteries de condensateurs à pondération binaire comprenant une pluralité d'éléments de condensateurs sélectionnables qui sont connectés en parallèle les uns aux autres et activés sélectivement par un troisième signal de commutation de sorte que la batterie de condensateurs à pondération binaire ait une capacitance à pondération binaire variable dans lequel le rapport de la capacitance variable de la batterie de varactors sur la capacitance totale de la batterie de condensateurs de sous-section et de la batterie de condensateurs à pondération binaire est maintenu constant sur une pluralité de sections de fréquencesprédéterminées comprenant une première section de fréquences, une deuxième section de fréquences, une troisième section de fréquences et une quatrième section de fréquences, dans lequel la capacitance totale de la batterie de sous-section et de la batterie de condensateurs à pondération binaire est en outre définie pour varier d'une manière sensiblement exponentielle selon un signal de commande numérique.

2. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 1, dans lequel un taux de variation de la capacitance de varactor est défini comme étant identique à un taux de variation total de la capacitance de sous-section et la capacitane à pondération binaire.

3. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 2, dans lequel l'unité de génération de transconductance négative comprend : une paire de transistors PMOS interconnectés comprenant une paire de transistors PMOS et les noeuds source des transistors PMOS sont connectés à une tension d'alimentation, la grille et le drain d'un des transistors PMOS sont connectés au drain et à la grille de l'autre transistor PMOS, respectivement ; et une paire de transistors NMOS interconnectés comprenant une paire de transistors NMOS et les noeuds source du transistor NMOS sont connectés à une tension demasse, la grille et le drain d'un des transistors NMOS sont connectés au drain et à la grille de l'autre transistor NMOS, respectivement.

4. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 3, dans lequel chacun de la pluralité d'éléments à capacitance variable sélectionnables dans la batterie de varactors comprend : au moins un varactor ayant une capacitance variant avec la tension de syntonisation ; et un commutateur connecté entre le noeud commun des varactors qui applique la tension de syntonisation au varactor selon le premier signal de commutation.

5. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 2, dans lequel chacun de la pluralité d'éléments de condensateurs sélectionnables dans la batterie de condensateurs de sous-section comprend : au moins un condensateur ; et un commutateur connecté en série au condensateur et activé par le deuxième signal de commutation.

6. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 2, dans lequel chacun de la pluralité d'éléments de condensateur sélectionnables des ensembles de condensateurs à pondération binaire dans la batterie de condensateurs à pondération binaire comprend : au moins un condensateur ; etun commutateur connecté en série au condensateur et activé par le troisième signal de commutation.

7. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 2, comprenant en outre un codeur configuré pour générer le premier signal de commutation, le deuxième signal de commutation, le signal de sélection de batterie et le troisième signal de commutation en utilisant un signal de commande numérique.

8. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 7, dans lequel le codeur divise le signal numérique en un bit supérieur pour générer le premier signal de commutation, le deuxième signal de commutation et le signal de sélection de batterie et un bit inférieur pour générer le troisième signal de commutation.

9. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 8, dans lequel le codeur comprend : un premier codeur configuré pour générer le premier signal de commutation à 3 bits en utilisant deux bits supérieurs du signal de commande numérique à 6 bits ; un deuxième codeur configuré pour générer le deuxième signal de commutation à 3 bits en utilisant les deux bits supérieurs ; et un troisième codeur configuré pour générer le signal de sélection de batterie à 4 bits en utilisant les deux 25 bits supérieurs.

10. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 9, dans lequel la batterie de varactors comprend les premier à quatrième éléments à capacitance variable sélectionnables sélectionnés par le premier signal de commutation à 3 bits.

11. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 10, dans lequel la batterie de condensateurs de sous- section comprend les premier à troisième éléments de condensateur sélectionnables sélectionnés par le deuxième signal de commutation à 3 bits.

12. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 11, dans lequel la batterie de condensateurs à pondération binaire comprend les première à quatrième batteries de condensateur à pondération binaire, et le sélecteur de batterie sélectionne une des batteries de condensateurs à pondération binaire selon le signal de sélection de batterie à 4 bits pour délivrer quatre bits inférieurs du signal de commande numérique à 6 bits à la batterie de condensateurs à pondération binaire choisie.

13. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 9, dans lequel le premier codeur génère le premier signal de commutation comprenant un premier signal, un deuxième signal et un troisième signal en utilisant les deux bits supérieurs.

14. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 13, dans lequel le premier codeur comprend : une porte OU configurée pour effectuer une opération OU logique sur les deux bits supérieurs pour générer le premier signal du premier signal de commutation ; et une porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur les deux bits supérieurs pour générer le troisième signal du premier signal de commutation, et le premier codeur délivre un bit le plus élevé des deux bits supérieurs en tant que deuxième signal du premier signal de commutation.

15. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 9, dans lequel le deuxième codeur génère le deuxième signal de commutation comprenant un premier signal, un deuxième signal et un troisième signal en utilisant les deux bits supérieurs.

16. Oscillateur à large bande contrôlé en tension selon la revendication 15, dans lequel le deuxième codeur 20 comprend : une porte OU configurée pour effectuer une opération OU logique sur les deux bits supérieurs pour générer le premier signal du deuxième signal de commutation ; et une porte ET configurée pour effectuer une opération 25 ET logique sur les deux bits supérieurs pour générer le troisième signal du deuxième signal de commutation, etle deuxième codeur délivre un bit le plus élevé des deux bits supérieurs en tant que deuxième signal du deuxième signal de commutation.

17. Oscillateur à large bande contrôlé en tension 5 selon la revendication 9, dans lequel le troisième codeur comprend : un premier inverseur configuré pour inverser un bit le plus élevé du signal de commande numérique à 6 bits ; un second inverseur configuré pour inverser un second 10 bit le plus élevé du signal de commande numérique à 6 bits ; une première porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur les signaux de sortie des premier et second inverseurs pour générer un premier signal ; 15 une deuxième porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur le signal de sortie du premier inverseur et le second bit le plus élevé pour générer un deuxième signal ; une troisième porte ET configurée pour effectuer une 20 opération ET logique sur le bit le plus élevé du signal de commande numérique à 6 bits et le signal de sortie du second inverseur pour générer un troisième signal ; et une quatrième porte ET configurée pour effectuer une opération ET logique sur le bit le plus élevé du signal de 25 commande numérique à 6 bits et le second bit le plus élevé pour générer un quatrième signal.