JP2010050973A - 正確で安定したlc型基準発振器のための方法、システム、および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実質的に温度に非依存のLC型発振器は、温度ヌル位相に実質的に等しい位相でタンク発振を生成するLC発振器タンク10を用いて達成される。該温度ヌル位相は、LC型発振器の出力発振の周波数の温度変化に伴う変動が最小化されるときの、LC発振器タンク10の位相である。該LC型発振器はさらに、該LC発振器タンク10に接続されて、該温度ヌル位相に実質的に等しい位相で該LC発振器タンク10を発振させる周波数安定化回路を含む。
【選択図】図1
Description
Claims (20)
- 発振器システムであって、
温度ヌル位相に実質的に等しい位相でタンク発振を生成するよう動作可能なLC発振器タンクであって、該温度ヌル位相は、発振器システムの出力発振の周波数における温度変化に対する変動が最小化されるときの位相である、LC発振器タンクと、
前記LC発振器タンクにフィードバックループで接続された増幅器と、
前記発振器タンクに接続された周波数安定化回路であって、該発振器システムの出力発振が実質的にゼロの開ループ位相を持つように、前記温度ヌル位相に実質的に等しい位相で前記LC発振器タンクを発振させるよう動作可能な周波数安定化回路と、
を備える、発振器システム。 - 前記温度ヌル位相は、ゼロに実質的に等しく、
前記LC発振器タンクは、
誘導性素子と、
前記誘導性素子に並列に接続された容量性素子と、
前記誘導性素子に直列に接続された誘導性抵抗と、
前記容量性素子に直列に接続された容量性抵抗であって、前記周波数安定化回路を形成する容量性抵抗と、を備え、
前記容量性抵抗の値は、関心のある温度範囲にわたって、前記誘導性素子の品質係数および前記容量性素子の品質係数が実質的に等しくなるよう選択される、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンクは、さらに、少なくとも二次の温度依存性を有して、関心のある温度範囲にわたって前記LC発振器タンクの周波数偏差を低減するキャパシタンスを含んでおり、該キャパシタンスは、能動キャパシタンスおよび受動キャパシタンスの少なくとも一方を含む、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記周波数安定化回路はさらに、前記LC発振器タンクと、位相制御信号に基づいて負の前記温度ヌル位相に実質的に等しい位相を生成するよう動作する増幅器と、に接続された位相シフト回路を含む、
請求項1に記載の発振器システム。 - さらに、
前記発振器タンクおよび前記増幅器に接続され、前記出力発振の振幅を測定し、該振幅を基準電圧と比較し、該比較に応じて、前記増幅器の利得を制御するための制御信号を生成するよう動作可能な自動振幅制御回路を備え、
前記制御信号は、前記出力発振の振幅が、該増幅器の線形領域の限界値を超えるのを防ぐように、発振の限界利得の状態で動作するよう該増幅器の利得を設定する、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記増幅器は、第1の増幅器であり、前記LC発振器タンクに第1の電流を流すよう動作可能であり、
前記周波数安定化回路は、さらに、
前記LC発振器タンクに接続されて、該LC発振器タンクに第2の電流を流すよう動作可能な第2の増幅器を備え、
前記第1の電流および前記第2の電流の間の位相シフトは、前記温度ヌル位相に実質的に等しい非ゼロ位相を前記LC発振器に生成する、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記第1の電流および前記第2の電流は等しくなく、前記位相の前記非ゼロ値は、該第1の電流および該第2の電流の間の大きさの比および該第1の電流および該第2の電流の間の位相シフトに依存している、
請求項6に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンク、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器は、第1の発振器および第2の発振器を備えており、
該第2の発振器は、さらに、
温度変化に対する周波数の変動が最小になるときの第2の温度ヌル位相を持つ第2のタンク発振を生成するよう動作可能な第2のLC発振器タンクと、
前記第2の発振器タンクにフィードバックループで接続され、該第2の発振器タンクに第3の電流を流すよう動作可能な第3の増幅器と、
前記第2のLC発振器タンクに接続され、該第2のLC発振器タンクに第4の電流を流すよう動作可能な第4の増幅器と、を備え、
前記第3の電流および前記第4の電流の間の直交の位相シフトは、前記第2の温度ヌル位相に実質的に等しい非ゼロ値の位相を前記第2のLC発振器タンクに生成し、
前記第2の発振器は、フィードバックループで前記第1の発振器に接続されて、該第1の発振器の該第1の増幅器に直交電圧を提供し、該直交電圧は、該直交の位相シフトを生成し、
前記第3の電流および前記第4の電流は等しくなく、該第2の発振器タンクにおける前記位相の非ゼロ値は、該第3の電流および該第4の電流の間の大きさの比に依存している、
請求項7に記載の発振器システム。 - さらに、
前記第1の発振器および前記第2の発振器に接続されて、該第1および第2の発振器のそれぞれの出力発振の振幅を測定すると共に、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器に接続されると共に、前記第3の増幅器および前記第4の増幅器に接続されて、それぞれの前記出力発振の測定された振幅に基づいて、該第1および第2の増幅器のそれぞれの利得を制御すると共に、該第3および第4の増幅器の利得を制御する、自動増幅制御回路を備える、
請求項8に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンクおよび前記増幅器は、基準発振器を備えており、
前記周波数安定化回路は、さらに、位相ロックループ(PLL)を有しており、該位相ロックループは、
前記出力発振およびフィードバック信号を受け取るよう接続され、該出力発振および該フィードバック信号の間の位相差を示す位相エラー出力信号を生成するよう動作可能な位相検出器であって、該位相エラー出力信号は、該出力発振および該フィードバック信号が一定の位相だけシフトされているときにゼロに等しい、位相検出器と、
前記位相エラー出力信号を受け取るよう接続され、前記フィードバック信号としてPLL発振を生成するよう動作可能なPLL発振器と、
前記PLL発振器および前記基準発振器に接続され、該PLL発振の一部を前記基準発振器に供給して、該基準発振器のLC発振器タンクを、前記温度ヌル位相で発振させる、プログラム可能な結合回路と、を含む、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンクおよび前記増幅器は、基準発振器を備えており、
前記周波数安定化回路は、さらに、遅延ロックループ(DLL)を有しており、該遅延ロックループは、
前記出力発振およびフィードバック信号を受け取るよう接続され、該出力発振および該フィードバック信号の間の位相差を示す位相エラー出力信号を生成するよう動作可能な位相検出器であって、該位相エラー出力信号は、該出力発振および該フィードバック信号が一定の位相だけシフトされているときにゼロに等しい、位相検出器と、
前記位相エラー出力信号を受け取るよう接続され、前記フィードバック信号を生成するよう動作可能な電圧制御型遅延線(VCDL)と、
前記VCDLおよび前記基準発振器に接続され、該フィードバック信号の一部を前記基準発振器に供給して、該基準発振器のLC発振器タンクを、前記温度ヌル位相で発振させる、プログラム可能な結合回路と、を含む、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンクおよび前記増幅器は、発振器を備えており、
前記周波数安定化回路は、さらに、周波数安定化フィードバックループを有しており、該周波数安定化フィードバックループは、
前記発振器の動作温度に重畳された温度励起信号を印加するよう動作可能な加熱素子と、
前記出力発振を受け取るよう前記発振器に接続され、該出力発振を復調して、前記温度励起信号に応じて前記発振器によって生成された周波数偏差を示す周波数偏差信号を生成する復調器と、
前記周波数偏差信号および前記温度励起信号を受け取るよう接続され、温度に対する前記発振器の感度に比例するエラー信号を生成するよう動作可能な周波数エラー生成器と、
前記エラー信号および基準信号を受け取るよう接続され、前記温度ヌル位相で前記LC発振器タンクの動作を可能にするよう前記発振器を制御する制御信号を生成するよう動作可能な比較器と、を備え、
定常状態において、前記エラー信号は、前記基準信号に等しい平均値を持つ、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記周波数エラー生成器は、前記周波数偏差信号および前記温度励起信号を受け取るよう接続され、温度に伴う前記周波数偏差に比例した平均値で前記エラー信号を生成するよう動作可能なミキサを有しており、
生成された前記エラー信号は、上昇する温度に従って、周波数偏差が正の値の場合には正の平均値を有すると共に、周波数偏差が負の値の場合には負の平均値を有する、
請求項12に記載の発振器システム。 - 前記周波数安定化フィードバックループは、特定の温度において最小の温度感度で動作するよう前記発振器を調整するよう動作する、
請求項12に記載の発振器システム。 - 前記周波数安定化フィードバックループは、さらに、
前記比較器に接続され、該比較器の出力を積分して、積分済み信号を生成する積分器と、
前記積分済み信号を受け取るように接続され、該積分済み信号をフィルタリングして前記制御信号を生成するよう動作可能なローパスフィルタと、を有する、
請求項12に記載の発振器システム。 - 前記周波数安定化回路は、さらに、前記LC発振器タンクの位相を前記温度ヌル位相に設定するための制御信号を生成するよう動作可能なコントローラを有する、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記コントローラは、2つ以上の温度において前記LC発振器タンクの様々な位相にわたって前記出力発振の周波数を測定し、該少なくとも2つの温度間で最小の周波数差分を持つ位相を前記温度ヌル位相に決定するよう動作する、
請求項1に記載の発振器システム。 - 前記LC発振器タンクは、不一致の一対のLC発振器タンクを有して、前記温度ヌル位相を設定することができる位相範囲を生成する差動タンクを備える、
請求項1に記載の発振器システム。 - 温度に対する発振器の周波数感度を求めるための方法であって、
前記発振器の動作温度に重畳される温度励起信号を印加することと、
前記発振器の出力を復調し、前記温度励起信号に応じて前記発振器によって生成された周波数偏差を示す周波数偏差信号を生成することと、
前記周波数偏差信号および前記温度励起信号から、温度に対する前記発振器の周波数感動に比例したエラー信号を生成することと、
を含む方法。 - LC型発振器を動作させるための方法であって、
該LC型発振器のLC発振器タンクの温度ヌル位相を推定することであって、該温度ヌル位相は、該LC型発振器の出力発振の周波数における温度変化に従う変動が最小化されるときの位相である、ことと、
周波数安定化回路を設けて、前記LC発振器タンクを、前記温度ヌル位相に実質的に等しい位相で発振させることと、
前記温度ヌル位相に実質的に等しい位相で発振している前記LC発振器タンクを用いて、前記LC型発振器を動作させることと、
を含む、方法。
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