JP6297039B2 - 高度に安定なlc発振器におけるlcタンク温度ヌルを制御する方法及び装置 - Google Patents
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
式(2)
式(3)
ここで、fToは、TOにおける発振周波数である。FOMの値が小さくなるほど、このヌルの品質は良好になる。完全なヌルは、FOM=0のとき生じる。
式(7)
ここで、ωosは発信周波数、およびInはタンクの電流の第n高調波である。
V0≒V00 式(10A)
V1(T)=V01(1+tv11(T−T0)) 式(10B)
V2(T)=V02(1+tv12(T−T0)+tV22(T−T0)2) 式(10C)
V3(T)=V03(1+tv13(T−T0)+tV23(T−T0)2+tV33(T−T0)3) 式(10D)
・
・
Vx(T)=V0x(1+tv1x(T−T0)+tV2x(T−T0)2・・・+tVxx(T−T0)x) 式(10E)
・
・
Vn(T)=V0n(1+tv1n(T−T0)+tV2n(T−T0)2)・・・+tVnn(T−T0)n) 式(10F)
ここで、T0はケルビンで表された室温であり、V0xは室温T0におけるバイアス電圧Vx(T)の値である。更に、tvyxは電圧Vx(T)のy次の温度係数であり、ここでyは0≦y≦nを満足する整数である。V0(T)は温度の弱関数であり、従ってその温度依存は式中で無視される。
Vref(T)=Vref0(1+tv1(T−T0)+tv2(T−T0)2・・・+tvn(T−T0)xn) 式(11)
ここで、tvyはVref(T)に対するy次の温度計数であり、yは0≦y≦nを満足する整数であり、Vref0は室温T0におけるVref(T)の値である。
IPTAT(T)=I0(1+α(T−T0)) 式(12)
ここで、I0はT0における公称電流値であり、αはこの電流の一次温度係数であって、典型的なシリコンベースプロセスに対して約3300ppm/°Kである。
V1(T)=I0R(1+α(T−T0)) 式(13)
Rt(T)=R0(1+αR(T−T0)) 式(14)
ここで、R0は温度T0における抵抗の値であり、αRは抵抗の一次温度係数である。実質的に線形温度依存性の抵抗Rt(T)はいくつかの方法で実現できる。例えば、典型的なシリコンベースプロセスでは、Rt(T)は、限定されないが、拡散抵抗、Nウェル(Nドープ基板)抵抗、およびトランジスタ装置で実現される能動抵抗等のプロセスモジュールによって実現することができる。
V2(T)=IPTAT(T)Rt(T) 式(15A)
V2(T)=I0R0(1+(α+αR)(T−T0)+ααR(T−T0)2) 式(15B)
ICTAT(T)=I0(1−αC(T−T0)) 式(16)
ここで、I0はT0における公称電流値であり、αCは電流の一次温度係数であり、典型的なシリコンベースプロセスに対して約3300ppm/°Kである。
V1(T)=I0R(1−αC(T−T0)) 式(17)
V2(T)=I0R0(1+(αR−αC)(T−T0)−αCαR(T−T0)2) 式(18)
Vx(T)=V0x(1+tv1x(T−T0)+tV2x(T−T0)2・・・+tVxx(T−T0)x)
式(19)
Ix(T)=V0x/R(1+tv1x(T−T0)+tV2x(T−T0)2・・・+tVxx(T−T0)x)
式(20)
Ix(T)は次にミラー複製され、実質的に線形温度依存性である抵抗Rt(T)に流され、最終的にVx+1(T)を発生する。
Vx+1(T)=V0x*R0/R(1+(tv1x+αR)(T−T0)+(tV2x+αRtv1x) (T−T0)2+
・・・+tVxx(T−T0)x+αRtvxx(T−T0)x+1)
式(21)
Claims (10)
- 振幅および周波数を有する出力信号を発生し、その出力信号が温度への周波数依存性を有すると共に、振幅への周波数依存性も有する、LC発振器回路を制御する方法であって、該方法は、
前記発振器回路を、所定の温度範囲に対して前記出力信号の周波数偏差が実質的にゼロとなるローカル温度ヌルの領域内で、または、所定の温度に対して前記出力信号の周波数偏差が最小となるグローバル温度ヌルの領域内で、動作させ、
温度の変化を検出し、
前記出力信号の振幅を自動制御する自動振幅制御のための基準信号を発生させ、
前記基準信号に応答して前記出力信号の振幅を制御し、
前記基準信号は、前記ローカルまたは前記グローバル温度ヌルの領域内で、前記出力信号の周波数が所望の軌跡を辿るように温度の関数として変化する、
ことを特徴とする方法。 - 前記温度の関数はプログラム可能である、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記基準信号は多項式発生器を用いて発生させる、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記基準信号をPTAT電流発生器およびCTAT電流発生器のうちの少なくとも1つを用いて発生させる、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記温度の関数は、温度の変化の結果としての前記出力信号の周波数の変化が低減もしくは最小化されるように選択されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 振幅および周波数を有する出力信号を発生し、その出力信号が温度への周波数依存性を有すると共に、振幅への周波数依存性も有する、LC発振器回路であって、
前記発振器回路を、所定の温度範囲に対して前記出力信号の周波数偏差が実質的にゼロとなるローカル温度ヌルの領域内で、または、所定の温度に対して前記出力信号の周波数偏差が最小となるグローバル温度ヌルの領域内で、動作させる回路、
温度の変化を検出し、前記出力信号の振幅を自動制御するための基準信号を発生する回路、および
前記基準信号に応答して前記出力信号の振幅を制御する自動振幅コントローラ、を備え、
前記基準信号は、前記ローカルまたは前記グローバル温度ヌルの領域内で、前記出力信号の周波数が所望の軌跡を辿るように温度の関数として変化する、ことを特徴とする装置。 - 前記温度の関数はプログラム可能である、ことを特徴とする請求項6記載の装置。
- 前記基準信号を発生する回路は多項式発生器を備える、ことを特徴とする請求項6記載の装置。
- 前記基準信号を発生する回路は、PTAT電流発生器およびCTAT電流発生器のうちの少なくとも1つを備える、ことを特徴とする請求項6記載の装置。
- 前記温度の関数は、温度の変化の結果として前記出力信号の周波数の変化が低減もしくは最小化されるように選択される、ことを特徴とする請求項6記載の装置。
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