TW201108619A - Overlapping, two-segment capacitor bank for VCO frequency tuning - Google Patents

Description

201108619 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 系統，且更特定言之，係關於一 之行動通信裝置。 本發明係關於無線通信 種包括一電壓控制振盪器 【先前技術】 無線通信裝置最初僅提供纽立福产+ 丄 促供-θ通k之能力。無線通信裝 置現發展為提供經由-更廣泛之㈣範圍來^^其他通 信、資訊及娱樂能力。此等額外能力需要可經由具有低雜 訊敏感性之日益廣泛、可調控頻率範圍來操作的頻率合成 益。在增加之功能需要廣泛、可調控的頻率範圍進行操作 的情況下，達成低雜訊敏感性尤為困難。舉例而言，接收 調頻（FM)無線電信號為一種需要頻率合成器產生在一廣泛 之頻率範圍中的信號以處理在整個FM頻帶中接收之無線 電信號的通信功能。對於將在全球市場上出售之行動通信 裝置而s ’需要不僅接收美國、加拿大及歐洲使用之fm 頻帶（87.5 1^«^至108.0 MHz)中的無線電信號，而且需要 接收日本使用之FM頻帶（76 MHz至90 MHz)中的無線電信 號。因此’待處理之無線電信號的總頻率範圍為自76 〇 MHz至 108.0 MHz。 在語音及資料通信之射頻（RF)處理中所使用的典型頻率 合成器利用一鎖相迴路（PLL)，其中該PLL包括一具有電感 器-電容器（LC)槽之電壓控制振盪器（VCO)。使用具有在相 對較低之頻率（在76 MHz與108 MHz之間）中振盪之VCO的 頻率合成器將為非吾人所要的。此VCO將為大型的且不能 148238.doc 201108619 實際地整合至具有FM收發器之單個積體電路上。因此 用於通信功能之頻率合成器通常產生較高頻率之信號，該 等較高頻率之信號除以一除數。但是，較高頻率之信號的 絕對範圍與除數成比例地增加》舉例而言，可自2 736 GHz調控至3.127 GHz(可用以定址_FM無線電信號範圍） 的VCO需要391 MHz之可調控頻率範圍。 通常需要大VCO增益來實現相對廣泛之頻率調控範圍。 然而，大VCO增益趨向於增加PLL之雜訊敏感性及增加對 電源雜訊之迴路敏感性。又，對於給定之迴路頻寬而言， 大VCO增益需要相對較大之迴路濾波器電容器，從而使晶 片上整合變複雜。因此，需要一種用於vco之設計，其滿 足寬廣頻率調控範圍之要求且藉由保持相對較低之VCO增 益來最小化PLL之雜訊敏感性。 圖1 (先刖技術）說明一具有一數位控制電容器組之典型 vco設計^ vco n使用一電壓控制電容器（可變電抗器）15 來有效地控制VCO輸出信號17之振盪頻率。藉由回應於控 制電壓16來改變可變電抗器15之電容，LC諧振槽12之總電 容及所得VCO振盪頻率被改變。為使VCO增益保持相對較 低，使可變電抗器15之電容範圍最小化。然而，此限制僅 藉由可變電抗器15之控制可達成的振盪頻率之範圍。為進 行補償，將數位控制電容器組13與可變電抗器並聯耦接以 提供一加有可變電抗器15之電容值的數位控制電容值。數 位控制電容器組13包括如所說明並聯耗接之調控電容器元 件。每一調控電容器元件包括一對電容器及一切換元件。 148238.doc 201108619 數位控制線14藉由選擇性地啟動每一調控電容器元件來控 制數位控制電容器組1 3之電容值。因此，vc〇 11之可調 控頻率的範圍得以擴大。 成功之電容器組設計要求可調控頻率範圍内之每一可能 之目標頻率（及對應之電容）可由電容器組13内之調控電容 器元件與可變電抗器15之某一組合來定址。電容器組13之 電容的每一增量步長不應在對應之電容範圍中留下不能由 可變電抗器15補償之間隙。每一增量步長應為小而均一 的，以限制可變電抗器丨5之大小。在現代設計中，常常需 要1 〇位元解析度之電容器組來滿足設計需求。 A當將每一調控電容器元件經設計為提供相同電容時，通 常將所得電容器組稱為溫度計編碼電容器組。當啟動每— 連續之調控電容器元件時，產生相對線性、逐步之電容增 加。但疋，-單段溫度計編碼實施需要相對較大數目之電 容器以達成高解析度。舉例而言，10位元解決方案將需要 1〇23(2Μ)個個別電容器。用以提供及控制此大量電容器 所需之實體佈線及解碼器邏輯之複雜性及大小大得驚人: 此限制單段溫度計編碼電容器組之可行性。 為減少用以定址可調控頻率範圍所需之電容器之數目， 2用一進位編碼方法。在一例示性4位元二進位編碼方 第一調控電容器元件具有第一電容值，第二調控電 谷态兀件具有兩倍於該電容 具有四倍於該電容之電容，且：第二调控電容器元件 仲…Φ 第四調控電容器元件具有16 電谷之電容。二進位編碼方法在具有相對少之電* I48238.doc 201108619 * 器的情況下提供一廣泛電容範圍。舉例而言，1〇位元解決 方案僅需要H)個調控電容器元件。然而，：進位 易受電容器失配的影響。實務上，個別電容器值自其標稱 值變化，且此等失配針對電容器組碼之每一增量而產生不 規則之電容步長。 圖2(先前技術）說明針對7位元二進位編碼設計之電容器 組碼的每一增量之電容之改變的__冑{列。在s想條件下， 電容之增量改變對於碼中之每一步長而言應為單一值。然 而，實務上，如圖2中所說明，二進位編碼實施展現電^ 之增量改變中之廣泛變化。為定址一可調控頻率範圍中之 每一可能之目標頻率，需要具有相對較大之可調控電容的 可變電抗器15。此產生非吾人所要之大vc〇增益。 一種用以最小化二進位編碼實施之此限制的方法係引入 一段電容器組，其中一個段為二進位編碼型且第二段為溫 度計編碼型。此二段方法具有減少用以達成電容器組解析 度之特定值所需之的調控電容器元件之數目的潛力。對於 額外細節，見.2006年9月26日頒佈的Jeremy D. Dunworth 的題為「Coarse Frequency Tuning In A Voltage Controlled

Oscillator」的美國專利第7，113,〇52號。 另一種用以減少電容之增量改變中之變化的方法係在製 造階段修整電容器組之電容器以最小化失配。然而，此方 法代價高且添加製造製程之複雜性。另一種方法係校正與 每個別電谷器組相關聯之碼以匹配每一步長之目標頻 率。此校正碼可儲存於機載查找表中以供未來使用。再 148238.doc 201108619 次’此方法代價高且添加控制邏輯實施之複雜性。因此， 需要具有相對少之調控電容器元件的數位控制調控電容器 組’其能夠提供一廣泛之電容值範圍；在均一步長中可以 南解析度定址。 【發明内容】 種具有寬廣頻率範圍之調頻（FM)無線電調控器在行動 通信裝置中操作。該FM無線電調控器包括一收發器，該 收發器又包括一電壓控制振盪器（vc〇)。該vc〇輸出一振 盪vc〇輸出信號，該振盪VCO輸出信號之頻率在一頻率範 圍中為可調控的。為達成一廣泛之可調控振盪頻率範圍及 低雜訊敏感性，VC0包括一具有一重疊二段切換電容器組 之LC諧振槽電路。該二段切換電容器組包括一粗略調控電 容器組及一精細調控電容器組。該Lc諧振槽亦包括一電壓 控制電谷益（可變電抗器），該電壓控制電容器與粗略調控 電容器組及精細調控電容器組並聯耦接。此等三個元件 (可變電抗器、粗略調控電容器組及精細調控電容器組）一 同確定VCO之LC諧振槽的電容及因此確定Vc〇之振盪頻 率。 粗略调控電容器組包括若干數位控制調控電容器元件。 此等元件中之母一者耦接於vc〇之兩個振盪電壓節點之 間。當粗略調控電容器在作用中時，每一粗略調控電容器 元件在該兩個節點之間提供大體上類似之電容值。由多位 元粗略電容器組碼來確定有多少粗略調控電容器元件在作 用中，且因此確定粗略調控電容器組之電容。 I48238.doc 201108619 精.、田調控電谷器組亦包括若干數位控制調控電容器元 件。此等兀件中之每-者耦接於VCO之兩個振盪電壓節點 之間《 S 4乍用中時，每一精細調控電容器元件提供大體 上類似之電合值。然而’由精細調控電容器元件提供之電 容值小於由粗略調控電容器元件提供之電容值。由多位元 精、田電合器，、且碼來確定有多少精細調控電容器元件在作用 中，且因此確定精細調控電容器組之電容。 通㊉將電(其中每—作用調控電容器元件提供大 體上類似之電容值)稱為溫度計編碼電容器組。溫度計編 碼電容器組大體而言減小針對電容器組碼之每—增量之增 1電今改變之非線性。此減小可調控頻率範圍中之大間隙 的可能性，但並不完全消除該風險。歸因於電容器元件之 製造製程中之變化所引起的電容器大小失配繼續存在。此 等失配在VCO之可調控頻率範圍中可產生非吾人所 隙》 在粗略電容器組與精細電容器組之間產生電容重疊以減 輕電容器大小失配之影響。當重疊增加時，對製程變化及 電容器大小失配的容許度增加。藉由以下步驟而產生重 疊：選擇精細調控電容器元件中之每—者之電容值，使得 當所有精細調控電容器元件在作用"，其組合電容超過 單個、作用粗略調控電容器元件之電容。 -重疊二段電容器組藉由相對較小數目之電容器元件而 達成-廣泛之可調控頻率範圍。粗略調控電容^件界定 -相對較大之範@且精細調控電容器元件以高解析度内插 148238.doc 201108619 粗略電容之每一增量步長。因此’與在使用一單段溫度計 編碼電谷器組情況下將另外需要之電容器相比，在重疊二 段電容器組中需要較少之電容器。藉由在以諧振槽中使用 較少之電容器，需要較少之開關來切換電容器。藉由使用 較少之開關，產生較少之寄生電容，其將另外限制可調控 頻率之範圍。 在一實施例中，一行動通信裝置包括一調頻（FM)接收 器。該FM接收器包括一頻率合成器，該頻率合成器將 VCO用作鎖相迴路（PLL)之一部分。行動通信裝置使用⑽ 接收器以自FM無線電台接收傳輸。vc〇包括一在其[匸諧 振槽中之重疊二段電容器組。藉由在vc〇中使用重疊二段 電容器組，頻率合成器可產生一具有低雜訊敏感性之廣泛 振盪頻率範圍。藉由由6位元粗略電容器組碼定址之〇個 電容器之粗略調控電容器組及由4位元精細電容器組碼定 址之15個電容器之精細調控電容器組來達成自2 736 gHz 至3.127 GHz之可調控頻率範圍。複合1〇位元數位電容器 組碼確定用於粗略調控電容器組與精細調控電容器組兩者 之電容器組碼。 適量之電容器組選擇邏輯接收一多位元頻道選擇輸入值 且基於其而輸出一 10位元數位字，該1〇位元數位字控制粗 略電容器組及精細電容器組，使得vc〇之振盪頻率具有所 要之對應振盪頻率。在校正操作中，電容器組選擇邏輯對 參考時脈之半循環中出現的vc〇時脈信號之轉變數目進行 計數，並將所計數之數目與目標值相比較。視所計數之轉 148238.doc • 10- 201108619 變數目高於還是低於目標數目而定，相應地改變ίο位元數 位字，且重複該過程。在若干反覆之後，確定引起所計數 之轉變數目大體上等於目標值的10位元數位字。對於每一 多位元頻道選擇輸入值而言，存在一個目標值，且電容器 組選擇邏輯產生一用於控制粗略電容器組及精細電容器組 之對應10位元數位字。 上述内容為概要且因此必然地含有細節之簡化、一般化 及省略；因此，熟習此項技術者將瞭解，該概要僅具有說 明性且並不意味以任何方式為限制性的。如僅由申請專利 範圍所定義之本文中所描述之裝置及/或過程的其他態 樣、發明性特徵及優勢將在本文中所陳述之非限制性[實 施方式]中變得顯而易見。 【實施方式】 此處揭示一種用於調控vco之重疊二段電容器組。第一 段之每一調控電容器元件在作用中時具有大體上相同之電 容值A。第二段之每一調控電容器元件在作用中時具有大 體上相同之電容值B。通常將電容器組（其中每一調控電容 器元件提供大體上相同之電容值）稱為溫度計編碼電容器 組。溫度計編碼電容器組減少在電容器失配的情況下針對 每-電容器組碼之增量電容改變中之非線性。二段方法採 用A與B之間的差異來在具有較少之調控電容器元件的情 況下擴大電容器組之電容範圍。藉由在咐中使用較少之 電容& ’需要較少^關來切換電容器。藉由使用較少之 開關，產生較小之寄生電容’其將另外限制LC槽之範圍。 148238.doc 201108619 在一實施例中，可藉由具有63個電容器之粗略調控電容器 組及具有15個電容器之精細調控電容器組來達成自2 736 GHz至3.127 GHz之可調控頻率範圍。1〇位元電容器組碼定 址粗略調控電容器組與精細調控電容器組兩者。 圖3為一利用一重疊二段電容器組之行動通信裝置％的 圖。在此特定實例中，行動通信裝置26為蜂巢式電話。在 另一實例中，行動通信裴置26為具備RF能力型個人數位助 理（PDA)。行動通信裝置26包括一 RF收發器積體電路 (IC)27及一 FM收發器1C 28。將收發器27及28中之每一者 稱為「收發器」，因為其包括傳輸器以及接收器。 在行動通信裝置26上之RF接收器上接收第一信號“。在 貫施例中’第^戒29為由基地台傳輸之射頻信號。第 -信號29被接收至天線3〇上、通輕配網路（mn)並由灯 收發器IC 27之接收鏈處理。該接收鏈使用由本機振蘯器 31產生之LO信號以將第一信號29降頻轉換為基頻信號” 以用於由數位基頻1c 33進行隨後之數位信號處理。在一 實施中，可將一重疊二段電容器組有利地用作RF接收鏈之 本機振盡器31的一部分。 除未予以說明之其他部分外，數位基頻ic 33亦包括 位處理器35,該數位處理器35執行儲存於處理器可讀媒 36中之指令。舉例而言，處理器可讀媒體36包括儲存電 程式37之指令的程式記憶體，該等指令在執行時控制重 二段電容’處理器h使得跨越平行 域匯流排38、+列匯流排介面外及串列匯流排導, 148238.doc 201108619 (SSBI)40而傳達資訊至rF收發器IC 27之$列匯流排介面 41。因此，處理器35控制本機振盪器31之操作。 在行動通信裝置26上之FM接收器49上接收第二信號 48。第二信號48為由無線電台傳輸之在自76 MHz至108 MHz之FM無線電頻帶中的fm射頻信號。在行動通信裝置 26在美國、加拿大或歐洲使用的情況下，第二信號銘之頻 率落在自87.5 MHz至108.0 MHz之頻率範圍内。在行動通 k裝置26在日本使用的情況下，第二信號48之頻率落在自 76 MHz至90 MHz之頻率範圍内。 在一實施中’在天線50上接收第二信號48，該天線5〇係 印刷於安裝有FM收發器1C 28的印刷電路板（pcb)上。印刷 電路板之大小在行動通信裝置26内受限制，且因此天線5〇 之長度亦受限制。在藉由使用較長之天線而想要較好之 FM無線電接收的情況下，行動通信裝置26之使用者可使 用較長之耳機導線天線52 ’該耳機導線天線52被整合至將 耳機或耳塞連接至行動通信裝置26的導線中。在於PCB天 線50上接收第二信號48的情況下’第二信號48通過匹配網 路（MN)53並由TR開關54接收。在於導線天線52上接收第 二信號48的情況下，第二信號48通過匹配網路55並由TR開 關54接收。在於TR開關54上接收第二信號48之後，第二信 號48由FM接收器49處理。 為處理第二信號48，FM接收器49使用由頻率合成器42 之VCO 56及可程式化輸出除頻器57產生之VCO信號。在 一實施令’可將一重疊二段電容器組有利地用作FM接收 148238.doc -13- 201108619 器49所使用之vc〇 56的一部分。在一實施中，處理器35 控制FM收發器1C 28上之頻率合成器42的操作。處理器35 使得跨越平行區域匯流排38、經由串列匯流排介面43、經 由串列匯流排44傳達資訊並傳達資訊至fm收發器1C 28之 串列匯流排介面47。在另一實施例中，位於fm收發器ic 28中之第二處理器45及第三處理器46控制頻率合成器42之 一些操作。舉例而言，處理器35執行將FM接收器調控至 由使用者規定之無線電台的指令，而FM收發器1C 28中之 處理器執行計算用於FM收發器中之vc〇 56的電容器組碼 的指令。 在另一實例中，FM收發器ic 28亦具有FM傳輸器58，該 FM傳輸器5 8可傳輸自數位基頻IC 33經由I2C串列匯流排44 接收之音訊信號。FM傳輸器58使用由頻率合.成器42之 VCO 56所產生的VCO信號。在一實施中，可將一重疊二 段電谷器組有利地用作如由FM傳輸器58使用之VC〇 56的 一部分。 術6吾「電細」包含執行儲存於記憶體36(電腦可讀媒體） 中之指令之「程式碼」（電腦程式37)的處理器35。術語 電腦」亦包含位於FM收發器IC 28中的第二處理器45及 第三處理器46。 圖4更詳細地展示FM收發器1(： 28且展示fm接收器的如 何產生被調控至-頻率範圍内之特定值的乂⑶信號59。在 -實例中’頻率合成器42輸出合成器信號，該合成器信 號70為由可程式化輪出除頻器57除以的信號59。對 148238.doc •14· 201108619 於此情況，合成器信號70具有在自85.50 MHz至97.71 MHz 之頻率枕圍中變化的合成器頻率。舉例而言，2.736 GHz 除以32的下限VCO頻率為85.50 MHz。類似地，3.127 GHz 除以32的上限VCO頻率為97.71 MHz。當行動通信裝置26 之使用者想要收聽在落在此頻率範圍内之頻率上傳輸的無 線電台時，將VCO信號w設定於當除以32時等於所要fm 無線電台之頻率的一個頻率。舉例而言，若使用者想要收 聽在96.5 MHz下傳輸之舊金山灣區fm無線電台KOIT，則 將VCO信號59設定至3,088 MHz。 藉由設定除頻器64之除數（N+f)而將VCO信號59設定至 所要頻率。處理器35藉由控制Fm收發器28之第三處理 器46内的頻道選擇區塊71來設定除數（N+f)。頻道選擇區 塊71輸出整數輸出（N)及分數輸出（f)，該整數輸出（N)及分 數輸出（f)被組合至設定適當（N+f)值之除數設定信號72 中。藉由調整由除頻器64接收之（N+f)值，由VCO 56之LC 槽產生的頻率藉由鎖相迴路（pLL)6〇i操作而改變。pLL 6〇包括相位頻率偵測器（pFD)61、電荷泵以、迴路濾波器 63、VC〇 56及除頻器64。相位頻率偵測器61將參考時脈 4號65之相位與反饋信號66之相位相比較並產生相位誤差 化號。在一實施例中，參考時脈信號具有19 2 MHz之頻 率反饋L號66為由除頻器64輸出之「除以n」之信號。 除頻器64對VC0信號59進行除頻。當反饋信號“之相位落 後於參考時脈號65之相位時，相位頻率偵測器Μ將加速 控制信號發送至電荷⑽。t反饋信該之相位領先於參 148238.doc 201108619 考時脈信號65之相位時，相位頻率偵測器61將減速控制信 號發送至電荷泵62。電荷泵62在接收到加速控制信號時自 自輸出引線沒取電荷且在接收到減速控制信號時將電荷添 加至其輸出引線。VCO 56之輸入埠耦接至電荷泵62之輸 出引線，且由電荷泵62汲取及添加之電荷構成由vc〇 56 接收之控制電壓67❶迴路濾波器63亦耦接至耦接vc〇 % 之輸入埠及電荷泵62之輸出引線的節點。在一實施例中， 調整迴路濾波器63以用於頻寬控制。當控制電壓67增加 時’由VCO 56輸出之VCO信號59的頻率減小。 使用適量之電容器組選擇邏輯73以將由vc〇 56產生之 頻率調控至接近所要頻率之值。電容器組選擇邏輯73接收 指示頻道選擇之多位元數位信號78、vc〇 56之輸出信號 59及參考時脈信號65。電容器組選擇邏輯73處理此等信號 以產生數位控制信號來調控VC0 56之lC槽的電容。經調 控LC槽之所得振盪頻率接近所要頻率。即使當可在一廣泛 之頻率範圍中選擇所要頻率時，此仍最小化用以達成所要 振盪頻率所需之控制電壓67之範圍。此准許具有低雜訊敏 感性之低增益VCO之設計。 圖5更詳細地展示VC〇 56。vc〇 56包括作為[(：諧振槽 83之一部分的重疊二段調控電容器組。第一段為粗略調控 電容器組80。粗略調控電容器組8〇包括χ個粗略調控電容 器7L件85。第二段為精細調控電容器組8丨。精細調控電容 器組81包括γ個精細調控電容器元件％。LC諧振槽83亦包 括可變電抗器82 ^可變電抗器82之電容由控制電壓輸入信 148238.doc -16 - 201108619 號67控制。VCO輸出信號59為㈣信號，該㈣信號之振 盪頻率由LC諧振槽83之諧振頻率確定。譜振頻率由電感器 L1以及粗略調控電谷||組8()、精細調控電容器組η及可變 電抗器82之電容之相對值來確定。電感器li、粗略調控電 容器組80、精細調控電容器組81及可變電抗器以並聯地電 連接於第一振盪節點87與第二振盪節點88之間，如所說 明。k正域CTCCAL連接或斷開粗略調控電容器組8〇之 每一連續調控電容器元件。當特定粗略調控電容器元件85 經連接時，其將電容值A提供給LC諧振槽83。校正信號 FTCCAL連接或斷開精細調控電容器組“之每一連續調控 電谷益疋件。當特定精細調控電容器元件％經連接時，其 將電谷值B提供給LC諧振槽83。因此，[C諧振槽83之電容 由杈正彳5號CTCCAL及FTCCAL以及控制電壓信號67來有 效地控制。 圖6更詳細地說明粗略調控電容器組8〇及精細調控電容 器組81。在一實施中，VC0 56之粗略調控電容器元件85 與精細調控電容器元件86兩者由一連接至切換元件89的電 谷器組成，該切換元件89又連接至另一電容器。選擇任何 調控電容器元件之電容器以具有大體上相同電容，從而使 振盪節點87與88兩者上之電容負載相等。在一實例中，粗 略調控電谷器組8〇含有63個粗略調控電容器元件85。傳達 單個數位位元之數位控制線個別地定址每一電容器元件 85。舉例而言，定址第一粗略調控電容器元件之第一數位 控制線傳達第一數位位元CTCCAL[1]。對於數位位元之第 148238.doc •17· 201108619 一值而言’粗略調控電容器元件之切換元件89為導電的， 因此啟動該元件並將其電連接至並聯連接之調控電容器元 件的電•對於數位位元之第二值而言，粗略調控電容器 兀件之切換tl件89非為導電的，因此停用該元件並使其自 2聯連接之調控電容器元件的電路電斷開。在切換元件為 導電的並將粗略調控電容器元件電連接至電路的情況下， 粗略調控電容器元件將其電容提供給LC諧振槽83之電路。 在切換元件非為導電的且使該元件自並聯之調控電容器元 件的電路電斷開時’粗略調控電容器元件大體上不向⑽ 振槽83之電路提供電容。精細調控電容器㈣包含15個精 細調控電容器元件86。傳達單個數位位元之數位控制線個 別地疋址每—元件86。舉例而言，定址第-精細調控電容 器元件之第^•數位控制線傳達第一數位位元ftccal⑴。 :;婁位位7C之第一值而言，精細調控電容器元件之切換 :件89為導電的’因此啟動該元件並將其電連接至並聯連 接之調控電容器元件的電路。對於數位位元之第二值而 呂，精細調控電容器元件之切換元件89非為導電的，因此 =該:件並使其自並聯連接之調控電容器元件的電路電 :開。在切換元件為導電的且將精細調控電容器元件電連 =路的情況下’精細調控電容器元件將其電容提供給 雷^振槽83之電路。在切換元件非為導電的且使該元件自 斷開的情況下，精細調控電容器元件大體上不向Μ 為振槽83之電路提供電容。 在此實例中’與諧振槽83之電感器。協調地來選擇63個 148238.doc 201108619 粗略調控電容器元件（每一者具有電容值A)以達成所要之 振盈頻率範圍（例如，2.736 GHz至3.127 GHzp在其他實 施中，粗略調控電容器元件85可包含一單個電容器及切換 元件或者複數個電容器及一切換元件。每一精細調控電容 器元件86具有電容值B。選擇電容值b以填充lc諧振槽83 之電容範圍中歸因於粗略調控電容器組8〇之電容器值之失 配所引起的間隙。在此實例中，選擇i 5個精細調控電容器 元件使得精細調控電容器組81之15個步長大致等於粗略調 控電谷器組80之電容的兩個增量。此產生精細調控電容器 組81之電容值範圍與粗略調控電容器組80之電容之增量改 變之間的實質重疊。此重疊增加可達到[(^槽83之電容的完 整範圍的可能性，而不管粗略調控電容器組8〇之電容的增 罝改是中由於電谷器失配所引起的不確定性。在其他實施 中’精細調控電容器元件86可包含單個電容器及切換元件 或複數各個電容器及一切換元件。在其他實施中，可選擇 A與B之其他組合以達成變化之電容範圍及變化之重疊 量° 圖7為更詳細地展示電容器組選擇邏輯73的圖。在一實 施中’電容器組選擇邏輯73接收指示頻道選擇之多位元數 位信號78、VCO 56之輸出信號59及參考時脈信號65。電 容器組選擇邏輯73處理此等信號以產生數位控制信號 CTCCAL及FTCCAL。CTCCAL[63:1]控制粗略調控電容器 組80之每一粗略調控電容器元件85且1?下(：(：：八1^[15:1]控制精 細調控電容器組81之每一精細調控電容器元件86。vc〇輸 148238.doc -19· 201108619 出信號59(例如)除以32。如圖8中所說明，在經除頻之v⑺ 輸出信號59的每-上升邊緣上啟用計數器電路％。計數器 9〇接著對參考時脈信號65之循環數目進行計數，直至達到 經除頻之VCO輸出信號59的下一下降邊緣。計數器％因此 在圖8中所說明之vc〇_〇UT/32信號之高位準部分期間進 1計數。計數器90輸出所量測之計數96，且接著保持處於 清除狀態’直至達到V(：CLC)UT/32之下—±升邊緣。目標 計數表92(見@7)接收多位元數位頻道選擇信號取輸出與 頻道選擇相關聯之目標計數數目95。對於每一頻道而今， 存在VCO 56之-對應之目標振盈頻率。視參考時脈信號 65之特定頻率值而定’存在與每一目標振盪頻率相關聯之 對應目標計數數目95。比較器91將目標計數數目％與所量 測之計數數目96相比較，並將差異信號97輸出至適量之校 j控制邏輯93。校正控制邏輯93回應於差異信物而產生 一包含6位元粗略電容器組碼（CAL[9:4])& 4位元精細電容 器組碼（CAL[3耶之！ 〇位元數位字。解碼器94接收粗略碼 及精細媽’解碼此等信號’並分別將對應之二進位數位控 制信號CTCCAL[63:1r FTCC仰5⑴輸出至粗略調控^ 容器組80及精細調控電容器組81。電容器組選擇邏輯^重 複此過程’直至選擇產生儘可能接近與所選頻道相關聯之 目標頻率的振堡頻率的電容器組碼。當進行新頻道選擇 時’再次反覆地重新計算碼。在此實例中’不必儲存盘所 選頻道相關聯之電容器組碼，因此消除了將詳盡之碼清單 儲存於每一裝置之記憶體中的需求。此外，不必從事^每 I48238.doc •20· 201108619 一裝置之離線校正。右甘灿〜/丨丄

Mm 其他貫例中，可儲存與所選頻道相 關聯之特定電容器如zs、 ， ^ ^ ^ '' 1以減少或消除用以收斂至每一頻道 選擇之目標頻率所需之校正步驟之數目。 2:1:1之電容器組選擇邏輯73的設計中，以硬體描 二二《4輯，且接著藉由使用市售合成!·具而合成 該描述以產生硬體邏輯。 圖9A說明在粗略調控電容s組與精細調控電容器组之間 的電容值隨電容器_而變之重疊的模擬。在此實例中， 由=控制邏輯93輸出之1〇位元數位字為具有嶋個值之 電合m馬I —電容器組碼值對應於共同操作之作用粗 ^調控電谷器疋件85及作用精細調控電容器元件的一特 疋數目。虽更多電容器元件被啟動時，LC譜振槽83之電容 值增加且VCO 56之振盪頻率減小。圖9A說明由與4位元精 、’田調控電谷器組耦接之6位元粗略調控電容器組之組合達 成的振蓋頻率之範圍。當進行一頻道選擇時，電容器組選 擇邏輯73藉由反覆地選擇一系列電容器組碼而作出回應， 。亥等電谷器組碼在圖9八中所說明之振盪頻率範圍中移動。 選擇邊系列碼以漸近地移動而更接近振盪頻率與和頻道選 擇相關聯之目標頻率之間的匹配。當碼之完整10位元解析 度已耗盡時，搜尋結束。 圖9B進一步詳細地展示圖9A之方框99中的電容重疊。 每一粗略調控電容器元件85之連續啟動引起振盪頻率之跳 路。粗略調控電容器組80之此粗略頻率增量的量值由電容 值A確定’而可使用粗略調控電容器組8〇達到之振盪頻率 148238.doc -21· 201108619 的範圍由粗略頻率增量及構成粗略調控電容器組80之粗略 調控電容器元件85的數目確定。在無精細調控電容器組81 的情況下，可變電抗器82將不得不橫跨此大的粗略頻率增 篁，從而產生如上文所論述之非吾人所要之高增益卿。 此可藉由設計精細調控電容器組之頻率增量之完整範圍以 内插於粗略頻率增量之間而得以避免。此外，在無精細調 =器：的情況下，可變電抗器82將不得不補償粗略頻 曰量之大小歸因於電容器失配所引起的變化。此藉由执 計精細調控電容器組之頻率增量之完整範圍與每一：心 率增量之間的重疊而得以避免。每一精細調控電容器元件 86之連續啟動亦引起振蘆頻率之跳躍。精細調控電容以且 之此精細頻率增量的量值由電容值B確定，而可使用精 細調控電容器組81達到的振盪頻率之範圍由精細頻率心 及構成精細調控電容器組81之精細調控電容器元件8二數 目確定。在此較佳實施例中，選擇電容值B使得Μ個精细 ，控電容器元件之電容值大體上類似於兩個粗略調控電容 器7G件。此引起振盥頻率之重疊，使得精細調控電容器組 81之1。5個精細頻率增量的完整範圍大體上類似於粗略調控 電容器組80之兩個粗略頻率增量。 圖10A說明一種操作校正控制邏輯93之方法。圖心說 明在整個10位元電容器組碼中之反覆二進位搜尋的一實 例。搜尋開始於10位元碼中間之十進位值512處。在每一 反覆中’目標VCO振藍頻率與vc〇輸出信號59之振盈頻率 之間的差異信號97之指示引導下一1〇位元電容器組碼之選 148238.doc •22· 201108619 擇。如圖10A中所說明， 對於最初四個反覆而言，VCO輸 出信號59之振盪頻率 _ 卞八於目標。因此，對於最初四個反覆 而言，校正控制邏鞔Μ 輯3連續地二等分電容器組碼，從而將 輸出佗號59之振盪頻率朝目標驅動。在第五個反覆 冑出L號59之振盈頻率稍低於目標，因此校正控 制邏輯9 3分割該兩個杏二 個先則碼之間的差異。在第六個反覆 中’ V C Ο輸出信號5 Q夕拍·、基β 9之振盪頻率再次大於目標，因此校正 控制邏輯93向下繼罎_ '’一'進位搜尋’直至10位元電容器組碼 之解析度耗盡。 圖10Β說明另_種操作校正控制邏輯％的方法，其中首 先=6位it粗略調控電纟器組碼中執行反覆二進位搜尋且 f者在4位元精細調㈣容器組碼中執行反覆二進位搜 尋在此貫例中，最初將6位元碼與4位元碼兩者設定至其 個別範圍之Μ。粗略碼被連續二等分，直至差異信號97 才曰示改又在此貫例中，在反覆7中，VCO輸出信號59 之振m頻率下降至目標卩下。結果，校正控制邏輯93將6 位元粗略調控電谷器組碼設定至先前值且繼續4位元精細 調控電容器組上之二進位搜尋，直至4位元精細調控電容 器組之解析度耗盡。 圖11為說明一種校正重疊二段電容器組之1〇位元電容器 控制碼之方法的簡化流程圖。在第一步驟（步驟〗〇〇)中，電 容器組選擇邏輯73等待接收一新近選擇之頻道值。在第二 步驟（步驟101)中，電容器組選擇邏輯73查找與所選頻道值 相關聯之參考時脈循環的目標計數。在第三步驟（步驟1〇2) J48238.doc -23· 201108619 t，電容器組選擇邏輯73之校正控制邏㈣設定初始職 70電谷…且碼。在第四步驟(步驟⑻)中，電容器组選擇邏 ㈣對卿輸出信號59之除頻窗令的參考時脈循環之數目 進行計數。在第五步驟（步驟104)中，電容器組選擇邏㈣ 確定VCO輸出信號59之除頻窗中的參考時脈循環之數目是 否等於目軚计冑^等於’則校正完成且電容器組選擇邏 輯73等待接收一新近選擇之頻道值(步驟1〇〇卜若不等於， 則電容器組選擇邏輯73確定搜尋是否耗盡電容器組碼解析 度之10個位元（步驟105)。若耗盡了，則校正完成且電容器 組選擇邏輯73等待接收_新近選擇之頻道值（步驟⑽）。若 未耗盡，則電容器組選擇邏輯73之校正控制邏㈣根據二 進位搜尋演算法而產生—用於重疊二段電容器組之經修訂 之10位元電谷器組碼（步驟1〇6)。步驟1〇3_ 106被反覆，直 至滿足退出條件中之一者（步驟1〇4或步驟1〇5)。在—實例 中，需要大致1微秒來反覆步驟1〇3_】〇6,直至滿足退出條 件中之一者（步驟104或步驟1〇5)。 圖12說明一種使用重疊二段電容器組來控制vC〇之振盪 頻率的方法。在第-步驟(步驟110)中，接收多位元數位 子，其中該字包括一粗略電容器組碼及一精細電容器組 碼。在第二步驟（步驟lu)中，回應於粗略電容器碼來切換 粗略調控電容器組之粗略調控電容器元件的狀態。在第三 步驟（步驟112)中’回應於精細電容器碼來切換精細調控電 谷器組之精細調控電容器元件的狀態。 在一或多個例示性實施例中，可在硬體、軟體、韌體或 148238.doc -24- 201108619 t合中實施所描述之功能。若實施於軟體中，則可 讀媒體上= 或程式碼而儲存於-電腦可 ' s 1 電腦可讀媒體來傳輸。電腦可讀媒體包 =存媒體與通信媒體兩者’通信媒體包括促進將電 =式自-處傳送至另—處之任何媒體。儲存媒體可為可 、用或專用電腦存取之任何可用媒體1由實例且並非 限制’此等電腦可讀媒體可包含ram、r〇m、eepr〇m、 CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁_存 裝置，或可用於載運或儲存呈指令或資料結構之形式之所 要程式碼構件且可由通用或專用電腦或者通用或專用處理 :存取的任何其他媒體。又，將任何連接恰當地稱為電腦 可讀媒體。舉例而t，若使用同軸纜線、光纖纜線、雙絞 線、數位用戶線（DSL)或無線技術（諸如紅外線、無線電及 微波）而自網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸 纜線、光纖纜線、雙絞線、DSL或無線技術（諸如紅外線、 無線電及微波）包括於媒體之定義中。如本文中所使用， 磁碟及光碟包括緊密光碟（CD)、雷射光碟、光學光碟、數 位多功能光碟（DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通 韦以磁性之方式再生資料’而光碟藉由雷射以光學之方式 再生資料。上述各物之組合亦應包括在電腦可讀媒體之範 疇内。 儘管上文出於指導之目的而描述了某些特定實施例，但 此專利文獻之教示具有一般可應用性且並不受限於上文所 插述之特定實施例。RF收發器1C 27及FM收發器1C 28在上 148238.doc •25· 201108619 文被描述為為獨立積體電路。然而，在另一實施例中， 收發器1C 27及FM收發器IC 28被整合至同一積體電路上。 在又一實施例中，在單個積體電路（稱為晶片上系統 (soc))上執行行動通信裝置26之類比功能與數位功能兩 者。在SOC實施中，RF收發器IC 27、FM收發器Ic U及數 位基頻1C 33全部被整合至同一積體電路上。因此，可在 不背離下文所陳述之申請專利範圍之範疇的情況下實踐所 描述之特定實施例之各種特徵的各種修改、更改及組合。 【圖式簡單說明】 σ 圖1(先前技術）為說明一具有一數位控制電容器組之 VCO的圖； 圖2(先前技術）為說明一數位控制電容器組之二進位編 碼實施之非線性的圖。當電容器組碼遞增時，電容器之對 應增量改變非為恆定的； 圖3為在行動通信裝置26之FM收發器28中之VCO的簡化 方塊圖； 圖4為圖3之F Μ收發器2 8的更詳細方塊圖； 圖5為圖3之FM收發器28之VCO 56的簡化方塊圖。vC0 56包括一用於VCO頻率調控的重疊二段電容器組； 圖6為圖5之VCO 56之重疊二段電容器組的更詳細方塊 圖； 圖7為圖4之電容器組選擇邏輯73的簡化方塊圖。電容卷 組選擇邏輯73選擇性地啟動粗略電容器組及精細電容器組 之電容器元件以達成一大致等於目標頻率之VCO振盪頻 148238.doc 26· 201108619 率； 圖8為說明電容器組選擇邏輯73如何量測圖4之VCO 56 之振盪頻率的簡化波形圖； 圖9A說明針對不同電容器組控制碼之vc〇振盪頻率之重 疊的模擬； 圖9B說明圖9A之說明之放大版本； 圖10A為說明電容器組控制碼之反覆選擇步驟的表，其 在1 〇位元控制碼中使用二進位搜尋； 圖10B為說明一電容器組控制碼之反覆選擇步驟的表， 其在粗略電容器組之6位元控制碼中使用二進位搜尋，接 著在精細電容器組之4位元控制碼中使用二進位搜尋； 圖11為選擇電容器組控制碼以達成大致等於目標頻率之 VCO振盪頻率的方法的流程圖；及 圖12為使用二段電容器組來控制vc〇之振盪頻率的方法 的流程圖。 【主要元件符號說明】 11 電壓控制振盪器（VCO) 12 LC諧振槽 13 數位控制電容器組 14 數位控制線 15 可變電抗器 16 控制電壓 17 VCO輸出信號 26 行動通信裴置 148238.doc -27- 201108619 27 RF收發器積體電路（IC) 28 FM收發器IC 29 第一信號 30 天線 31 本機振盪器 32 基頻信號 33 數位基頻1C 35 數位處理器 36 處理器可讀媒體 37 電腦程式 38 平行區域匯流排 39 串列匯流排介面 40 串列匯流排導體（SSBI) 41 串列匯流排介面 42 頻率合成器 43 串列匯流排介面 44 串列匯流排 45 第二處理器 46 第三處理器 47 串列匯流排介面 48 第二信號 49 FM接收器 50 天線 52 耳機導線天線 148238.doc •28« 匹配網路（MN)

TR開關 匹配網路 VCO 可程式化輸出除頻器 FM傳輸器 VCO信號 鎖相迴路（PLL) 相位頻率偵測器（PFD) 電荷泵 迴路濾波器 除頻器 參考時脈信號 反饋信號 控制電壓 合成器信號 頻道選擇區塊 除數設定信號 電容器組選擇邏輯 頻道選擇 粗略調控電容器組 精細調控電容器組 可變電抗器 LC諧振槽 -29- 201108619 85 粗略調控電容器元件 86 精細調控電容器元件 87 第一振盪節點 88 第二振盪節點 89 切換元件 90 計數器電路 91 比較器 92 目標計數表 93 校正控制邏輯 94 解碼器 95 目標計數數目 96 所量測之計數數目 97 差異信號 99 方框 A 電容值 B 電容值 CTCCAL[63 :l] 數位控制信號 FTCCAL[15: 1] 數位控制信號 LI 電感器- 148238.doc -30-

Claims (1)

1. 201108619 七、申請專利範圍： 1. 一種振盪器，其包含： 一第一振盪節點； 一第二振盪節點； 第—複數個第一調控電容器元件，其中每— 電谷器元件在—篦一狀離下本兮笛 調控 择場〜 帛 在該第一振盪節點與該第- 振盪郎點之間提供一第一電容，且其中 - 容器元件在—第—妝鲅下欢#笙 第一調控電 〜仵在第一狀態下在该第一振盪節點與該 盪節點之間大體上不提供電容；及 一振 第二複數個第二調控電容器元件，其中 電容器元件在—第一狀態下在择—二調控 之間提供一第二電容’其中每一第二調控電： :件在-第二狀態下在該第一振渔節點與該第 了間大體上不提供電容，其中該第' 一電容。 义成第 2. 如請求们之振盤器’其中該等第一調控電容器 之母—者包含： τ :第-電容器，其具有一第一引線及一第二引線，其 〇亥第引線輕接至該第一振盈節點； 一第二電容器’其具有-第-引線及-第二引線，其 中该第一引線耦接至該第二振盪節點；及 —切換兀件’其在該第一狀態下為導電的且將該第一 電容器之該第二引線耦接至該第二電容器之該第二引 線’且其在該第二狀態下大體上為非導電的。 l4823S.doc 201108619 3 Πί:1之振盤器，其令該第-複數個第-調控元件 二調控::r:w器組，且其中該第二複數個第 牛為第一溫度計編碼電容器組。 之振盈器，其令存在一數目為γ之第二調控電 :容，件，且其中Υ與該第二電容之該乘積大於該第一 5二項1之振盛器’其中該振盈器為-在-調頻_) .，，、線電接收器内之電壓控制振盪器。 61睛求項2之振盪器’其中該切換元件由-數位位元控 1’且其中使該切換元件在該數位位元之—第—值時處 於狀態’且在該數位位元之-第二值時處於該第 1之振盈器，其進一步包含： 適量之電容器組選擇邏輯，其耦接至該第一複數個 第一調控電容^件’其中該適量之電容器組選擇邏輯 產生一電容器組碼，且其中該電容器組碼確定每—第一 =電容器元件是否處於該第—狀態及每—第—調控電 谷器元件是否處於該第二狀態。 δ· 一種方法，其包含： 回應於一第一電容器組碼而切換一第一調控電容器元 件之-狀態，其中該第一調控電容器元件為第—複數個 第-調控電容Hit件中之-者，其中每—第—調控電容 2元件在ϋ態下在—㈣器之m節點與 一第二振盪節點之間提供一第一電容，且其中每一第一 148238.doc •2· 201108619 調控電容器元件在一第二狀態下在該〜 第二振盪節點之間大體上不提供電容；及4節點與該 回應於一第二電容器組碼而切換—笫 件之-狀態，其中#4一調控電容器元 具宁該第一調控電容器元件 第二調控電容器元件中之-者，其中每數 器元件在—第 、母第二調控電容 在帛-狀態下在該第，節 卽點之間提供—第二電容，且其中 與=-振盧 元件在母第一調控電容器 一狀態下在該第一振盪節點 點之間大體上不提供電容。 振邊卽 9. 如請求項8之方法’其中當該 器元件中之在线個第-調控電容 兮第-第一狀態時’該第-電容小於 電1了複數個第二調控電容器元❹之每—者的一總計 10·如請求項8之方法，其進一步包含： 、:應於該振i器之—振錢率與—目標振盪頻率之間 的—差異而產生該第一電容器組碼及該第二電容器組 碼。 11·如請求項8之方法，其進一步包含： 解％ ”亥帛電容器組碼以產生第一複數個數位位元， 其中該第一複數個數位位元中之一數位位元確定該第一 調控電容器元件之該狀態；及 解碼及第一電容器組碼以產生第二複數個數位位元， 其中5亥第二複數個數位位元中之一數位位元確定該第二 調控電容器元件之該狀態。 148238.doc 201108619 12. 如請求項8之方法，其中該第一複數個第—調控電容器 元件令之每一者之該電容及該第二複數個第二調控電容 器元件中之每一者之該電容罐定_電壓^_器 (VCO)之一振盪頻率。 13. 如請求項12之方法，其中該則之該振盈頻率之範圍係 自2·736十億赫至3.127十億赫^ 1 4. 一種電腦程式產品，其包含： 一電腦可讀媒體，其包含： 用於使一電腦回應於一第一電容器組碼來控制一第 一溫度計編碼電容器組之一電容的程式碼；及 用於使該電腦回應於一第二電容器組碼來控制一第 二溫度計編碼電容器組之一電容的程式碼，其中該第 一溫度計編碼電容器組之該電容及該第二溫度計編碼 電容器組之該電容控制一電壓控制振盪器（vc⑺之— 振堡頻率。 15.如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進 步包含： 用於使該電腦接收該VCO之一輸出信號的程式碼，該 輸出信號包含該VCO之該振盈頻率； 用於使該電腦接收一頻道選擇信號的程式碼； 用於使該電腦產生該振盪頻率與一與該頻道選擇信號 相關聯之目標振盪頻率之間的差異之一指示的程式 碼；及 用於使該電腦回應於該指示產生一包含一第一電容器 148238.doc 201108619 組碼及一第二電容器組碼之數位字的程式碼。 16. 如請求項14之電腦程式產品，其中該 电令态組碼定 址該第-溫度計編碼電容器組之第—複數個第1 容器元件，且該第二電容器組碼定址該第二溫度計： 調控電容器組之第二複數個第二調控電容器元件， 該等第一調控電容器元件中之每一去 、 ^ 者在—作用中狀態下 提供一第一電容值，且其中該箄笛_ 寺第一調控電容器元件中 之每一者在一作用中狀態下提供—第二電容值。 17. 如請求項16之電腦程式產品，其中各 ^ T田6玄第二溫度計編碼 電谷器組之該等第二調控電容器元件中之每一者在作用 中時’該第二溫度計編碼電容器組之該電容值大於該第 一電容值。 18. —種振盪器，其包含： 一第一振盪節點； 一第二振盪節點； 第一複數個第一調控電容器元 ^ ^ 其中每一第一調控 電谷器兀件在一第一狀態下在該 乐振盪節點與該第二 振盪郎點之間提供一第一電容， .油 且其令每一第一調控電 落伙 乐振盪節點與該第二振 盪即點之間大體上不提供電容； ^複數個第二調控電容^件，其中每—第二調控 電令斋7G件在一第一狀態下在該 振..县〜L 乐振盪郎點與該第二 振盪卽點之間提供一第二電 ^^ 其中母—第二調控電容 益兀件在一第二狀態下在該第一 振屋郎點與該第二振盪 148238.doc 201108619 節點之間大體上不提供電容；及 用於在每一第一調控電容器元件 之该第一ijJL· At . 二狀態之間進行切換及用於在每—第r 狀態與該第 之該第-狀態與該第二狀態之間進一調控電容器元件 1丁切換的構杜。 19_如請求項18之振盪器，其中存在—* 再1千 數目為γ之结-细# 電容器元件，且其中Y與該第二電 第-調控 乘積大於該第 一電容。 20.如請求項1 8之設備’其中該用於切棣 伏·^構件包含改變一 數位字。 148238.doc 6-