TW201421897A - 振盪器補償電路 - Google Patents

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TW201421897A
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Yi Zhou
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Accusilicon Usa Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • HELECTRICITY
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    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature

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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

本發明提供一種用於控制一振盪器之頻率之系統及方法。該系統包含兩個或兩個以上溫度感測電路,其等經組態以產生對應於由該兩個或兩個以上溫度感測電路獲得之溫度之溫度感測信號。該系統亦包含:一參考信號產生電路,其經組態以產生一參考信號;及一第一曲線函數產生電路,其耦合至該兩個或兩個以上溫度感測電路及該參考信號產生電路。該第一曲線函數產生電路經組態以基於該等溫度感測信號及該參考信號而提供兩個或兩個以上曲線產生信號。該系統進一步包含耦合至該第一曲線函數產生電路之一求和電路。該求和電路經組態以基於該兩個或兩個以上曲線產生信號而提供用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。

Description

振盪器補償電路 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2012年10月12日向美國專利商標局申請且標題為「OSCILLATOR COMPENSATION CIRCUITS」之美國臨時申請案第61/713,446號之優先權利,該案係以引用的方式全部併入本文。
本發明之標的係關於用於控制一振盪器電路之頻率之方法及電路,特定言之係關於用於藉由補償諸如溫度變化之環境條件變動而減小晶體振盪器之頻率變動之方法及電路。
振盪器廣泛用於數位以及類比積體電路中以產生關鍵時脈信號。振盪器可包含晶體振盪器、壓控振盪器、壓控晶體振盪器及許多其他類型的振盪器。雖然晶體振盪器通常可在固定環境條件下提供一相對恆定且精確的輸出頻率,但是當環境條件改變時晶體振盪器之輸出頻率仍可改變。因為在許多電路應用中廣泛使用振盪器以產生關鍵時脈信號,歸因於環境條件變動之輸出頻率變動因此係非所要的。
本發明提供一種用於控制一振盪器之頻率之系統。根據一些實施例,該系統包含兩個或兩個以上溫度感測電路,其等經組態以產生對應於由該兩個或兩個以上溫度感測電路獲得之溫度之溫度感測信號。該系統亦包含:一參考信號產生電路,其經組態以產生一參考信 號;及一第一曲線函數產生電路,其耦合至該兩個或兩個以上溫度感測電路及該參考信號產生電路。該第一曲線函數產生電路經組態以基於該等溫度感測信號及該參考信號而提供兩個或兩個以上曲線產生信號。該系統進一步包含耦合至該第一曲線函數產生電路之一求和電路。該求和電路經組態以基於該兩個或兩個以上曲線產生信號而提供用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。
本發明亦提供一種用於控制一振盪器之頻率之方法。根據一些實施例,該方法包含:產生兩個或兩個以上溫度感測信號;產生一參考信號;基於該等溫度感測信號及該參考信號提供兩個或兩個以上曲線產生信號;及基於該兩個或兩個以上曲線產生信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。
本發明進一步提供一種用於控制一壓控振盪器之頻率之系統。該系統包含三個或三個以上溫度感測電路,其等經組態以產生對應於由該三個或三個以上溫度感測電路獲得之溫度之溫度感測電壓。該系統亦包含:一參考信號產生電路,其經組態以產生一參考電壓;及一第一曲線函數產生電路,其電耦合至該三個或三個以上溫度感測電路及該參考信號產生電路。該第一曲線函數產生電路經組態以基於該等溫度感測電壓及該參考電壓而提供三個或三個以上曲線產生信號。該三個或三個以上曲線產生信號具有不同信號位準及不同曲線。該第一曲線函數產生電路亦經組態以提供用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。該第一信號對應於該三個或三個以上曲線產生信號之總和。該系統進一步包含經組態以提供一第二信號之一第二曲線函數產生電路。該第二信號與溫度變動成一線性關係。該系統進一步包含一加法器,該加法器經組態以基於該第一信號及該第二信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一控制電壓。
102‧‧‧第一電流
104‧‧‧第二電流
106‧‧‧總電流
200‧‧‧振盪器控制電路/系統
202‧‧‧第一溫度感測電路
203‧‧‧溫度感測電壓
204‧‧‧第二溫度感測電路
205‧‧‧溫度感測電壓
206‧‧‧參考信號產生電路
207‧‧‧參考電壓信號
208‧‧‧曲線函數產生電路
209‧‧‧輸出信號
209A‧‧‧輸出信號
209B‧‧‧輸出信號
210‧‧‧輸出信號
210A‧‧‧輸出信號
210B‧‧‧輸出信號
300‧‧‧振盪器控制電路之實施例
301A‧‧‧電源供應器
301B‧‧‧電源供應器
302A‧‧‧電流源
302B‧‧‧電流源
304A‧‧‧電阻器
304B‧‧‧電阻器
305A‧‧‧電流
305B‧‧‧電流
306A‧‧‧電阻器
306B‧‧‧電阻器
308A‧‧‧電晶體裝置
308B‧‧‧電晶體裝置
310A‧‧‧電晶體裝置
310B‧‧‧電晶體裝置
317‧‧‧總電流
318A‧‧‧電阻器
318B‧‧‧電阻器
320A‧‧‧差動電路
320B‧‧‧差動電路
340‧‧‧求和電路
400‧‧‧振盪器控制電路
402‧‧‧第一溫度感測電路
403‧‧‧溫度感測電壓
404‧‧‧第二溫度感測電路
405‧‧‧溫度感測電壓
406‧‧‧第三溫度感測電路
407‧‧‧溫度感測電壓
408‧‧‧參考信號產生電路
409‧‧‧參考電壓信號
410‧‧‧曲線函數產生電路
412‧‧‧輸出信號
414‧‧‧輸出信號
500‧‧‧振盪器控制電路之實施例
501A‧‧‧電源供應器
501B‧‧‧電源供應器
501C‧‧‧電源供應器
502A‧‧‧電流源
502B‧‧‧電流源
502C‧‧‧電流源
504A‧‧‧電阻器
504B‧‧‧電阻器
504C‧‧‧電阻器
505A‧‧‧電流信號
505B‧‧‧電流信號
505C‧‧‧電流信號
506A‧‧‧電阻器
506B‧‧‧電阻器
506C‧‧‧電阻器
508A‧‧‧電晶體裝置
508B‧‧‧電晶體裝置
508C‧‧‧電晶體裝置
510A‧‧‧電晶體裝置
510B‧‧‧電晶體裝置
510C‧‧‧電晶體裝置
512A‧‧‧輸出信號
512B‧‧‧輸出信號
512C‧‧‧輸出信號
514A‧‧‧輸出信號
514B‧‧‧輸出信號
514C‧‧‧輸出信號
517‧‧‧總電流
518A‧‧‧電阻器
518B‧‧‧電阻器
520A‧‧‧差動電路
520B‧‧‧差動電路
520C‧‧‧差動電路
540‧‧‧求和電路
600‧‧‧振盪器控制電路之實施例
605A‧‧‧電流
605B‧‧‧電流
605C‧‧‧電流
605D‧‧‧電流
608A‧‧‧電晶體裝置
608B‧‧‧電晶體裝置
608C‧‧‧電晶體裝置
608D‧‧‧電晶體裝置
610A‧‧‧電晶體裝置
610B‧‧‧電晶體裝置
610C‧‧‧電晶體裝置
610D‧‧‧電晶體裝置
612A‧‧‧輸出信號
612B‧‧‧輸出信號
612C‧‧‧輸出信號
612D‧‧‧輸出信號
614A‧‧‧輸出信號
614B‧‧‧輸出信號
614C‧‧‧輸出信號
614D‧‧‧輸出信號
617‧‧‧總電流
618A‧‧‧電阻器
618B‧‧‧電阻器
620A‧‧‧差動電路
620B‧‧‧差動電路
620C‧‧‧差動電路
620D‧‧‧差動電路
640‧‧‧求和電路
700‧‧‧溫度補償壓控晶體振盪器(TC-VCXO)電路
702‧‧‧第一曲線函數產生電路
704‧‧‧第二曲線函數產生電路
708‧‧‧信號
710‧‧‧加法器
712‧‧‧控制電壓
714‧‧‧壓控晶體振盪器(VCXO)
800‧‧‧溫度感測電路
801‧‧‧電源供應器
802‧‧‧第一電晶體裝置
803‧‧‧溫度感測電壓
804‧‧‧電阻器
806‧‧‧第二電晶體裝置
808‧‧‧電接地
900‧‧‧方法
910‧‧‧步驟
920‧‧‧步驟
930‧‧‧步驟
940‧‧‧步驟
950‧‧‧步驟
960‧‧‧步驟
圖1係圖解說明兩個變化信號及該兩個變化信號之一總和相對於溫度變動之例示性關係之一圖。
圖2A係圖解說明一例示性振盪器控制電路之一方塊圖。
圖2B係圖解說明圖2A中所示之例示性振盪器控制電路之一輸出信號與溫度變動之間之例示性關係之一圖。
圖3A係圖2A中所示之振盪器控制電路之一例示性實施例之一示意圖。
圖3B係一例示性求和電路之一示意圖。
圖4A係圖解說明另一例示性振盪器控制電路之一方塊圖。
圖4B係圖解說明圖4A中所示之例示性振盪器控制電路之一輸出信號與溫度變動之間之例示性關係之一圖。
圖5A係圖4A中所示之振盪器控制電路之一例示性實施例之一示意圖。
圖5B係另一例示性求和電路之一示意圖。
圖5C係圖解說明對應於圖5A中所示之電流之例示性電流-溫度關係之一圖。
圖6A係圖4A中所示之振盪器控制電路之另一例示性實施例之一示意圖。
圖6B係另一例示性求和電路之一示意圖。
圖6C係圖解說明對應於圖6A中所示之電流之例示性電流-溫度關係之一圖。
圖7A係圖解說明一例示性溫度補償壓控晶體振盪器(TC-VCXO)電路之一方塊圖。
圖7B係圖解說明圖7A中所示之例示性TC-VCXO電路之一控制信號與溫度變動之間之例示性關係之一圖。
圖8A係一例示性溫度感測電路之一示意圖。
圖8B係圖解說明圖8A中所示之一溫度感測電壓與溫度變動之間之例示性關係之一圖。
圖9係表示用於控制一振盪器之頻率之一例示性方法之一流程圖。
現在將詳細參考與本文中揭示之實施例一致之例示性實施例,該等實施例之實例在隨附圖式中加以圖解說明。在可能的情況下,將貫穿該等圖式使用相同的參考數字以指代相同或類似部分。
圖1係圖解說明兩個變化信號及該兩個變化信號之一總和相對於溫度變動之例示性關係之一圖100。信號以及該等信號之總和可為電壓信號或電流信號。使用電流信號作為一實例,圖100圖解說明一第一電流I1 102、一第二電流I2 104及第一電流I1 102與第二電流I2 104之一總和,即一總電流I 106。第一電流I1 102及第二電流I2 104可表示(例如)回應於溫度感測信號而產生之曲線產生電流信號。可回應於由溫度感測電路獲得之溫度變動產生諸如溫度感測電壓之溫度感測信號。下文詳細描述溫度感測信號及電路。
如圖1中所示,將第一電流I1 102圖解說明為自一低值改變為一高值之一電流曲線。將第二電流I2 104圖解說明為自一較高值改變為一較低值之一電流曲線。第一電流I1 102及第二電流I2 104可回應於(例如)溫度變動而變動。即,圖100之水平軸可表示溫度變動且圖100之垂直軸可表示對應於溫度變動之電流變動。此外,第一電流I1 102及第二電流I2 104可經加總、相加或疊加以產生總電流I 106。
在一些實施例中,如圖1中所示,第一電流I1 102可具有一非線性電流曲線且第二電流I2 104可具有一線性電流曲線。一線性曲線具有一階分量且不一定具有更高階分量。因此,一線性電流曲線可具有一恆定斜率且因此表示電流變動與溫度變動之間之一階關係(例如, 一直線型關係)。另一方面,一非線性曲線可具有一階分量及更高階(例如,二階及三階)分量。因此,一非線性電流曲線相對於溫度變動可具有一個以上斜率且因此可表示電流變動與溫度變動之間之一更高階關係(例如,一分段或曲線型關係)。此外,在將第一電流I1 102與第二電流I2 104相加、加總或疊加之後,總電流I 106亦可具有一非線性曲線,其可具有更高階(例如,三階)分量。第一電流I1 102及第二電流I2 104可分別由(例如)一非線性曲線函數產生電路及一線性曲線函數產生電路產生。
作為一實例,一非線性曲線函數產生電路可包含兩個或兩個以上差動電路。一差動電路可具有兩個輸入信號,即一第一輸入信號及一第二輸入信號。第一輸入信號可為具有一實質上恆定電壓之一參考電壓信號。第二輸入信號可為由(例如)一溫度感測電路回應於溫度變動而產生之一變化電壓信號。因為由不同溫度感測電路感測之溫度變動可不同,所以可產生各種電壓信號。因此,取決於該兩個輸入信號之間之電壓位準之差,流動通過不同差動電路之電流(例如,電流I1 102及電流I2 104)可具有各種電流位準及各種電流曲線。接著,可將具有各種電流位準及各種電流曲線之電流(例如,電流I1 102及電流I2 104)相加、加總或疊加以產生具有更高階(例如,三階)分量之一非線性電流(例如,電流I 106)。下文詳細描述例示性非線性曲線函數產生電路及線性曲線函數產生電路。
圖2A係圖解說明一例示性振盪器控制電路200之一方塊圖。振盪器控制電路200可包含一第一溫度感測電路202、一第二溫度感測電路204、一參考信號產生電路206及一曲線函數產生電路208。振盪器控制電路200亦可包含其他電路,諸如一電壓或電流求和電路(圖2A中未展示),其可將兩個或兩個以上電壓或電流加總、相加或疊加。應了解,振盪器控制電路200亦可包含任何其他所要電路元件。
在一些實施例中,第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204可藉由(例如)感測或偵測環境溫度變動而獲得溫度作為其等輸入信號。基於所獲得之溫度變動,第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204可產生一溫度感測信號,諸如溫度感測電壓V1 203及V2 205。溫度感測電壓V1 203及V2 205可分別回應於由第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204獲得之溫度變動而改變。因此,溫度感測電壓V1 203及V2 205可表示或實質上表示溫度變動。下文對應於圖8A至圖8B詳細描述一例示性溫度感測電路。在一些實施例中,為收集一積體電路晶片或一裝置上之不同位置處之溫度條件,可在各位置處放置一或多個溫度感測電路,諸如第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204。在一些實施例中,可在相同位置處放置一或多個溫度感測電路。
如圖2A中所示,在一些實施例中,振盪器控制電路200亦可包含參考信號產生電路206,該參考信號產生電路206可產生相對於環境條件變動(諸如溫度變動)恆定或實質上恆定之一參考信號(例如,一參考電壓信號Vc 207)。作為一實例,參考信號產生電路206可包含能夠跨溫度變動之一所要範圍提供實質上恆定參考電壓之一能隙電壓參考產生電路。此外,參考信號(例如,參考電壓信號Vc 207)可具有任何所要值。
如圖2A中所示,在一些實施例中,振盪器控制電路200亦可包含曲線函數產生電路208。曲線函數產生電路208自溫度感測電路202及204以及參考信號產生電路206接收輸入信號(例如,溫度感測電壓V1 203及V2 205以及參考電壓信號Vc 207)。在接收到輸入信號之後,曲線函數產生電路208可比較(例如)溫度感測電壓V1 203及V2 205之各者之值與參考電壓信號Vc 207之值。作為一實例,曲線函數產生電路208可比較溫度感測電壓V1 203及V2 205二者與參考電壓信號Vc 207 並產生輸出信號Vout1 209及Vout2 210。
在一些實施例中,曲線函數產生電路208亦可提供兩個或兩個以上曲線產生電流信號(例如,圖3A中所示之電流I1 305A及I2 305B),其等可經相加、加總或疊加以產生下文描述之一總電流。在一些實施例中,曲線函數產生電路208可產生輸出信號作為電壓信號(例如,輸出信號Vout1 209及Vout2 210)。在一些實施例中,曲線函數產生電路208可產生輸出信號作為電流信號而非電壓信號。曲線函數產生電路208亦可將輸出電壓信號轉換為輸出電流信號,且反之亦然。下文進一步詳細描述曲線函數產生電路208。
圖2B係圖解說明圖2A中所示之例示性振盪器控制電路200之一輸出信號(例如,輸出信號Vout2 210)與溫度變動之間之例示性關係之一圖240。在一些實施例中,輸出信號Vout2 210源自或對應於由第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204獲得之溫度變動。因此,輸出信號Vout2 210可用於控制(諸如補償)由溫度變動引起之一振盪器(例如,一壓控振盪器,即VCXO)之頻率變動。如圖2B中所示,輸出信號Vout2 210之曲線可具有高階(諸如二階及/或三階)分量。高階分量可對輸出信號Vout2 210之曲線之形狀具有影響。藉由調整輸出信號Vout2 210之曲線,可提供振盪器(例如,VCXO)之一控制電壓之微調及對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。下文對應於圖7A至圖7B描述使用振盪器控制電路200以控制振盪器之細節。
圖3A係如圖2A中所示之振盪器控制電路200之一例示性實施例300之一示意圖。一般技術者應容易了解,圖3A中所圖解說明之區塊及電路元件可變更其等數目或其等相對組態。例示性實施例300亦可包含額外區塊或電路元件。
如圖3A中所示,例示性實施例300可包含第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204;參考信號產生電路206;及差動電路320A 及320B。差動電路320A及320B可包含在圖2A中所示之曲線函數產生電路208中。在圖3A中,第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204以及參考信號產生電路206可類似於或實質上類似於對應於圖2A描述之電路且因此在此處將不會加以描述。
如圖3A中所示,在一些實施例中,差動電路320A可包含一電源供應器301A、一電流源302A、一或多個(例如,兩個)電阻器R1 304A及R2 306A以及一或多個(例如,兩個)電晶體裝置M1 308A及M2 310A。類似地,差動電路320B可包含一電源供應器301B、一電流源302B、電阻器R3 304B及R4 306B以及電晶體裝置M3 308B及M4 310B。
一般技術者容易了解,諸如電阻器及電晶體之電路元件之數目可為不限於圖3A中所示之任何數目。電晶體裝置(例如,M1 308A、M2 310A、M3 308B及M4 310B)可為p型裝置或n型裝置,諸如p型金屬氧化物半導體(PMOS)或n型金屬氧化物半導體(NMOS)裝置。電晶體裝置亦可具有包含電晶體寬度及長度之相同或不同大小。
如圖3A中所示,在差動電路320A中,電源供應器301A可電耦合至電流源302A。電源供應器301A可提供電力至差動電路320A。電源供應器301A之電壓可取決於應用而變化。電流源302A可提供一恆定或實質上恆定電流。在一些實施例中,電流源302A可包含受控於一回饋電路(未展示)使得電流源之輸出電流可維持實質上恆定之一大型電晶體裝置。
如圖3A中所示,差動電路320A可包含:一左分支,其包括電阻器R1 304A及電晶體裝置M1 308A;及一右分支,其包括電阻器R2 306A及電晶體裝置M2 310A。電阻器R1 304A之一端子及電阻器R2 306A之一端子電耦合至電流源302A。且電阻器R1 304A之另一端子及電阻器R2 306A之另一端子分別電耦合至電晶體裝置M1 308A及M2 310A(展示為圖3A中之p型電晶體裝置)之端子(諸如源極端子)。因為電流源302A電耦合至差動電路320A之左分支及右分支二者,所以在左分支與右分支之間分配由電流源302A提供之一電流Ix1。即,流動通過左分支之電流與流動通過右分支之電流之總和等於或實質上等於由電流源302A提供之電流Ix1
如圖3A中所示,電晶體裝置M1 308A包含電耦合至第一溫度感測電路202之一閘極端子。因此,電晶體裝置M1 308A之閘極端子受控於由第一溫度感測電路202產生之溫度感測電壓V1 203。電晶體裝置M2 310A之閘極端子電耦合至參考信號產生電路206。因此,電晶體裝置M2 310A之閘極端子接收由參考信號產生電路206產生之參考電壓信號Vc 207。如上所述,參考電壓信號Vc 207可恆定或實質上恆定。
在一些實施例中,若溫度感測電壓V1 203與參考電壓信號Vc 207不同,則電晶體裝置M1 308A及M2 310A處在不同操作條件下,這係因為其等在其等閘極端子處接收不同控制電壓。因此,流動通過電晶體裝置M1 308A(即,左分支)之電流及流動通過電晶體裝置M2 310A(即,右分支)之電流可不同。作為一實例,若溫度感測電壓V1 203具有小於參考電壓信號Vc 207之值之一值,則流動通過電晶體裝置M1 308A之電流可大於流動通過電晶體裝置M2 310A之電流。因此,若電晶體裝置M1 308A及M2 310A係PMOS裝置,則電晶體裝置M1 308A可具有大於電晶體裝置M2 310A之閘極至源極電壓之一閘極至源極電壓。另一方面,若電晶體裝置M1 308A及M2 310A係NMOS裝置,則電晶體裝置M1 308A可具有小於電晶體裝置M2 310A之閘極至源極電壓之一閘極至源極電壓。因此,因為流動通過差動電路320A之左分支及右分支之電流可不同,所以與左分支相關聯之輸出信號Vout1 209A及與右分支相關聯之輸出信號Vout2 210A之電壓位準 亦可不同。
如上所述,差動電路320B可包含電源供應器301B、電流源302B、電阻器R3 304B及R4 306B以及電晶體裝置M3 308B及M4 310B。差動電路320B可具有類似於或實質上類似於差動電路320A之組態之一組態。例如,差動電路320B透過其右分支中之電晶體裝置M4 310B自第二溫度感測電路204接收溫度感測電壓V2 205;且透過其左分支中之電晶體裝置M3 308B接收由參考信號產生電路206產生之參考電壓信號Vc 207。差動電路320B之操作可相同或類似於差動電路320A之操作,且因此在此處不會加以描述。差動電路320B可產生輸出信號Vout1 209B及輸出信號Vout2 210B。因為流動通過差動電路320B之左分支及右分支之電流可不同,所以與左分支相關聯之輸出信號Vout1 209B及與右分支相關聯之輸出信號Vout2 210B之電壓位準亦可不同。
圖3B係一例示性求和電路340之一示意圖。如上所述,輸出信號Vout1 209A/B及Vout2 210A/B(圖3A中展示)可為電壓信號。在一些應用中,輸出信號Vout1 209A/B及Vout2 210A/B可能需要自電壓信號轉換為電流信號。因此,在一些實施例中,求和電路340之一或多個例項可耦合至差動電路320A及320B或與其等整合。作為一實例,求和電路340中之電阻器318A及318B可電耦合至差動電路320A及類似地差動電路320B。具體言之,電阻器318A及318B可分別耦合至輸出信號Vout1 209A及輸出信號Vout2 210A以將輸出信號Vout1 209A及輸出信號Vout2 210A自電壓信號轉換為電流信號。在一些實施例中,在求和電路340中,電阻器318A之一端子及電阻器318B之一端子可電耦合至電接地。電阻器318A之另一端子及電阻器318B之另一端子可分別電耦合至輸出信號Vout1 209A及輸出信號Vout2 210A。類似地,求和電路340之一或多個例項亦可電耦合至差動電路320B。因此,藉由使用 求和電路340之一或多個例項,可將輸出電壓信號Vout1 209A/B及Vout2 210A/B轉換為電流信號。應了解,求和電路340亦可為任何其他所要求和電路。
參考圖3A及圖3B二者,在一些實施例中,求和電路340亦可將電流信號相加、加總或疊加。作為一實例,求和電路340之一或多個例項可透過電阻器318B之端子耦合至輸出信號Vout1 210A及輸出信號Vout2 210B。因此,流動通過差動電路320A及320B之兩個右分支之電流(例如,電流I1 305A及電流I2 305B)可經加總、相加或疊加以產生一總電流(例如,流動通過電阻器318B之總電流I 317)。如上所述,電流I1 305A及電流I2 305B可具有不同值及曲線。作為一實例,在一些實施例中,差動電路320A及320B中之電晶體裝置及電阻器之大小可不同,使得相同溫度感測電壓V1 203及V2 205可產生不同電流I1 305A及I2 305B。作為另一實例,在一些實施例中,差動電路320A及320B接收不同溫度感測電壓V1 203及V2 205且因此產生不同電流I1 305A及I2 305B。
電流I1 305A及I2 305B亦可呈線性或非線性。電流I1 305A及I2 305B可各自處於一不同位準使得可實現總電流I 317之粗調及/或微調。作為一實例,電流I1 305A可處於一高位準使得其表示粗調。即,調整電流I1 305A可引起總電流I 317之相對較大變化。另一方面,電流I2 305B可處於一低位準使得其表示微調。即,調整電流I2 305B可引起總電流I 317之相對較小變化。
此外,因為總電流I 317源自或對應於由第一溫度感測電路202及第二溫度感測電路204獲得之溫度變動,所以總電流I 317可用於控制或補償歸因於溫度變動之振盪器頻率變化。如上所述,總電流I 317之曲線可具有高階(諸如三階)分量。高階分量可對總電流I 317之曲線之形狀具有影響。因此,藉由調整總電流I 317之曲線之形狀,可提 供對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。
圖4A係圖解說明另一例示性振盪器控制電路400之一方塊圖。振盪器控制電路400可包含一第一溫度感測電路402、一第二溫度感測電路404、一第三溫度感測電路406、一參考信號產生電路408及一曲線函數產生電路410。振盪器控制電路400亦可包含其他電路,諸如可產生電壓或電流之總和之一求和電路(圖4A中未展示)。應了解,振盪器控制電路400亦可包含任何其他所要電路元件。
第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404、第三溫度感測電路406及參考信號產生電路408可相同或類似於圖2A中所示之溫度感測電路及參考信號產生電路,且因此在此處將不會加以描述。基於對應溫度變動,第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406可產生輸出信號,諸如溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407。溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407可分別回應於由第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406獲得之溫度變動而改變。因此,溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407可表示或實質上表示所獲得之溫度變動。下文對應於圖8A至圖8B詳細描述一例示性溫度感測電路。
曲線函數產生電路410可自第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404、第三溫度感測電路406及參考信號產生電路408接收輸入信號(例如,溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407以及參考電壓信號Vc 409)。在接收到輸入信號之後,曲線函數產生電路410可比較(例如)溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407之各者之值與參考電壓信號Vc 409之值。作為一實例,曲線函數產生電路410比較所有溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407與參考電壓信號Vc 409並產生輸出信號Vout1 412及Vout2 414。
在一些實施例中,曲線函數產生電路410亦可產生一或多個(例如 三個)電流信號(圖5A中所示之電流信號I1 505A、I2 505B及I3 505C),其等可經相加、加總或疊加在一起以產生下文描述之一總電流。在一些實施例中,曲線函數產生電路410產生輸出信號作為電壓信號(例如,輸出信號Vout1 412及Vout2 414)。在一些實施例中,曲線函數產生電路410可產生輸出信號作為電流信號而非電壓信號。曲線函數產生電路410亦可將輸出電壓信號轉換為輸出電流信號,且反之亦然。下文進一步詳細描述曲線函數產生電路410。
圖4B係圖解說明圖4A中所示之例示性振盪器控制電路400之一輸出信號(例如,輸出信號Vout2 414)與溫度變動之間之例示性關係之一圖440。在一些實施例中,輸出信號Vout2 414源自或對應於由第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406獲得之溫度變動。因此,輸出信號Vout2 414可用於控制(諸如補償)由溫度變動引起之振盪器(例如,VCXO)之頻率變動。如圖4B中所示,輸出信號Vout2 414之曲線可具有高階(諸如二階及/或三階)分量。高階分量可對輸出信號Vout2 414之曲線之形狀具有影響。藉由調整輸出信號Vout2 414之曲線,可提供振盪器(例如,VCXO)之控制電壓之微調及對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。
圖5A係如圖4A中所示之振盪器控制電路400之一例示性實施例500之一示意圖。一般技術者應容易了解,圖5A中所圖解說明之區塊及電路元件可變更其等數目或其等相對組態。例示性實施例500亦可包含額外區塊或電路元件。
如圖5A中所示,例示性實施例500可包含第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406、參考信號產生電路408及差動電路520A、520B及520C。差動電路520A、520B及520C可包含在圖4A中所示之曲線函數產生電路410中。在圖5A中,第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406 以及參考信號產生電路408可類似於或實質上類似於對應於圖2A描述之電路且因此在此處將不會加以描述。
如圖5A中所示,在一些實施例中,差動電路520A/B/C可包含電源供應器501A/B/C、電流源502A/B/C、一或多個電阻器R1 504A、R2 506A、R3 504B、R4 506B、R5 504C及R6 506C以及一或多個電晶體裝置M1 508A、M2 510A、M3 508B、M4 510B、M5 508C及M6 510C。一般技術者容易了解,諸如電阻器及電晶體裝置之電路元件之數目可為不限於圖5A中所示之任何數目。電晶體裝置(例如,M1 508A及M2 510A)可為p型裝置或n型裝置,諸如PMOS或NMOS裝置。電晶體裝置亦可具有包含電晶體寬度及長度之相同或不同大小。
此外,在圖5A中,差動電路520A/B/C之電路組態(包含電源供應器501A/B/C、電流源502A/B/C、電阻器R1 504A、R2 506A、R3 504B、R4 506B、R5 504C及R6 506C以及電晶體裝置M1 508A、M2 510A、M3 508B、M4 510B、M5 508C及M6 510C之組態)可實質上相同或類似於上述差動電路320A/B之電路組態,且因此將不會加以描述。然而,圖5A中之電路元件之參數(諸如電晶體裝置之大小)可或可不與圖3A中所示之對應元件之參數相同。
如圖5A中所示,在一些實施例中,電晶體裝置M1 508A及M3 508B可分別包含電耦合至第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404之閘極端子。因此,電晶體裝置M1 508A及M3 508B之閘極端子分別受控於由第一溫度感測電路402及第二溫度感測電路404產生之溫度感測電壓V1 403及V2 405。電晶體裝置M2 510A及M4 510B之閘極端子電耦合至參考信號產生電路408。因此,電晶體裝置M2 510A及M4 510B之閘極端子接收由參考信號產生電路408產生之參考電壓信號Vc 409。如上所述,參考電壓信號Vc 409可恆定或實質上恆定。
在一些實施例中,差動電路520C透過差動電路520C之右分支中 之電晶體裝置M6 510C之閘極端子自溫度感測電路406接收溫度感測電壓V3 407。差動電路520C亦透過差動電路520C之左分支中之電晶體裝置M5 508C之閘極端子接收由參考信號產生電路408提供之參考電壓信號Vc 409。一般技術者應了解,差動電路520A/B/C之電路組態亦可為任何其他類型,使得其實現溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407與參考電壓信號Vc 409之比較。
在一些實施例中,若溫度感測電壓V1 403與參考電壓信號Vc 409不同,則電晶體裝置M1 508A及M2 510A處在不同操作條件下,這係因為其等在其等閘極端子處接收不同控制電壓。因此,流動通過電晶體裝置M1 508A之電流及流動通過電晶體裝置M2 510A之電流可不同。作為一實例,若溫度感測電壓V1 403具有小於參考電壓信號Vc 409之值之一值,則流動通過電晶體裝置M1 508A之電流可大於流動通過電晶體裝置M2 510A之電流。因此,若電晶體裝置M1 508A及M2 510A係PMOS裝置,則電晶體裝置M1 508A可具有大於電晶體裝置M2 510A之閘極至源極電壓之一閘極至源極電壓。另一方面,若電晶體裝置M1 508A及M2 510A係NMOS裝置,則電晶體裝置M1 508A可具有小於電晶體裝置M2 510A之閘極至源極電壓之一閘極至源極電壓。因此,因為流動通過差動電路520A之左分支及右分支之電流可不同,所以與左分支相關聯之輸出信號Vout1 512A及與右分支相關聯之輸出信號Vout2 514A之電壓位準亦可不同。
如圖5A中所示,差動電路520B可具有類似於或實質上類似於差動電路520A之組態之一組態。例如,差動電路520B透過其左分支中之電晶體裝置M3 508B自第二溫度感測電路404接收溫度感測電壓V2 405;且透過其右分支中之電晶體裝置M4 510B接收由參考信號產生電路408產生之參考電壓信號Vc 409。差動電路520B之操作可相同或類似於差動電路520A之操作,且因此在此處不會加以描述。差動電 路520B可產生輸出信號Vout1 512B及輸出信號Vout2 514B。因為流動通過差動電路520B之左分支及右分支之電流亦可不同,所以與左分支相關聯之輸出信號Vout1 512B及與右分支相關聯之輸出信號Vout2 514B之電壓位準亦可不同。
差動電路520C可具有類似於或實質上類似於差動電路520A/B之組態之一組態。例如,差動電路520C透過其右分支中之電晶體裝置M6 510C自第三溫度感測電路406接收溫度感測電壓V3 407;且透過其左分支中之電晶體裝置M5 508C接收由參考信號產生電路408產生之參考電壓信號Vc 409。差動電路520C之操作可相同或類似於差動電路520A/B之操作,且因此在此處不會加以描述。差動電路520C可產生輸出信號Vout1 512C及輸出信號Vout2 514C。因為流動通過差動電路520C之左分支及右分支之電流可不同,所以與左分支相關聯之輸出信號Vout1 512C及與右分支相關聯之輸出信號Vout2 514C之電壓位準亦可不同。
圖5B係另一例示性求和電路540之一示意圖。如上所述,輸出信號Vout1 512A/B/C及Vout2 514A/B/C(圖5A中展示)可為電壓信號。在一些應用中,輸出信號Vout1 512A/B/C及Vout2 514A/B/C可能需要自電壓信號轉換為電流信號。因此,在一些實施例中,求和電路540之一或多個例項可耦合至差動電路520A/B/C或與其等整合。作為一實例,差動電路520A及類似地差動電路520B及520C可耦合至求和電路540之電阻器518A及518B。具體言之,電阻器518A及518B可分別耦合至輸出信號Vout1 512A及輸出信號Vout2 514A以將電壓信號轉換為電流信號。在一些實施例中,在求和電路540中,電阻器518A之一端子及電阻器518B之一端子可電耦合至電接地。電阻器518A之另一端子及電阻器518B之另一端子可分別電耦合至輸出信號Vout1 512A及輸出信號Vout2 514A。類似地,求和電路540之一或多個例項亦可耦合 至差動電路520B及520C。因此,藉由使用求和電路540之一或多個例項,可將輸出電壓信號Vout1 512A/B/C及Vout2 514A/B/C轉換為電流信號。應了解,求和電路540亦可為任何其他所要求和電路。
參考圖5A及圖5B二者,在一些實施例中,求和電路540亦可將電流信號相加、加總或疊加。作為一實例,求和電路540之一或多個例項可透過電阻器518B之端子耦合至輸出信號Vout2 514A、Vout2 514B及Vout2 514C。因此,流動通過差動電路520A、520B及520C之右分支之電流(例如,與輸出信號Vout2 514A相關聯之電流I1 505A、與輸出信號Vout2 514B相關聯之電流I2 505B及與輸出信號Vout2 514C相關聯之電流I3 505C)可經加總、相加或疊加以產生一總電流(例如,流動通過電阻器518B之總電流I 517)。電流I1 505A、I2 505B及I3 505C可相同或不同。作為一實例,在一些實施例中,差動電路520A、520B及520C中之電晶體裝置及電阻器之大小可不同,使得相同輸入電壓可產生不同電流I1 505A、I2 505B及I3 505C。作為另一實例,在一些實施例中,差動電路520A、520B及520C接收不同溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407且因此產生不同電流I1 505A、I2 505B及I3 505C。
圖5C係圖解說明對應於電流I1 505A、I2 505B及I3 505C之例示性電流-溫度關係之一圖560。如圖5C中所示,電流I1 505A、I2 505B及I3 505C可呈線性或非線性。電流I1 505A、I2 505B及I3 505C可處於不同位準使得可提供總電流I 517之粗調及/或微調。作為一實例,電流I1 505A可處於一最高位準使得其表示最粗調。即,調整電流I1 505A可引起總電流I 517之相對較大變化。另一方面,電流I3 505C可處於一最低位準使得其表示最微調。即,調整電流I3 505C可引起總電流I 517之最小變化。電流I2 505B可處於介於電流I1 505A與I3 505C之間之一中間位準。因此,調整電流I2 505B可引起總電流I 517之適 中變化。
此外,因為總電流I 517源自或對應於由第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406感測之溫度變動,所以總電流I 517可用於控制或補償歸因於溫度變動之振盪器頻率變化。在一些實施例中,第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406可回應於相同或不同溫度變動產生不同電流I1 505A、I2 505B及I3 505C。此外,電流I1 505A、I2 505B及I3 505C之曲線可具有高階(諸如三階)分量。因此,總電流I 517亦可具有高階(諸如三階)分量。高階分量可對總電流I 517之曲線之形狀具有影響。此外,因為電流I1 505A、I2 505B及I3 505C對應於圖5A中所示之三個溫度感測電路,所以相較於如圖3A中所示用於調整總電流I 317之自由度(其中使用兩個溫度感測電路)可提供用於調整總電流I 517之一額外自由度。運用用於調整總電流I 517之電流位準及電流曲線之一額外自由度,可提供一振盪器(例如,VCXO)之控制電壓之一經改良微調及對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。
圖6A係如圖4A中所示之振盪器控制電路400之另一例示性實施例600之一示意圖。一般技術者應容易了解,圖6A中所圖解說明之區塊及電路元件可變更其等數目或其等相對組態。例示性實施例600亦可包含額外區塊或電路元件。
如圖6A中所示,例示性實施例600可包含:第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406;參考信號產生電路408;及一或多個(例如,四個)差動電路620A、620B、620C及620D。差動電路620A、620B、620C及620D可包含在圖4A中所示之曲線函數產生電路410中。在圖6A中,第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406以及參考信號產生電路408可類似於或實質上類似於對應於圖2A描述之電路且因此在此處將不會 加以描述。
如圖6A中所示,在一些實施例中,差動電路620A/B/C/D可包含類似於圖5A中之差動電路520A/B/C中所示之電路元件之電路元件。例如,差動電路620A/B/C/D尤其可包含一或多個電晶體裝置M1 608A、M2 610A、M3 608B、M4 610B、M5 608C、M6 610C、M7 608D及M8 610D。一般技術者容易了解,諸如電阻器及電晶體之電路元件之數目可為不限於圖6A中所示之任何數目。電晶體裝置(例如,M1 608A及M2 610A)可為p型裝置或n型裝置,諸如PMOS或NMOS裝置。電晶體裝置亦可具有包含電晶體寬度及長度之相同或不同大小。在圖6A中,差動電路620A/B/C/D之電路組態可實質上相同或類似於上述差動電路520A/B/C之電路組態,且因此在此處將不會加以描述。然而,圖6A中之電路元件之參數(諸如電晶體裝置之大小)可或可不與圖5A中所示之對應元件之參數相同。
如圖6A中所示,在一些實施例中,電晶體裝置M1 608A及M3 608B可分別包含電耦合至第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404之閘極端子。因此,電晶體裝置M1 608A及M3 608B之閘極端子分別受控於由第一溫度感測電路402及第二溫度感測電路404產生之溫度感測電壓V1 403及V2 405。電晶體裝置M2 610A及M4 610B之閘極端子電耦合至參考信號產生電路408。因此,電晶體裝置M2 610A及M4 610B之閘極端子接收由參考信號產生電路408產生之參考電壓信號Vc 409。如上所述,參考電壓信號Vc 409可恆定或實質上恆定。
在一些實施例中,差動電路620C及620D透過差動電路620C之左分支中之電晶體裝置M5 608C之閘極端子及差動電路620D之右分支中之電晶體裝置M8 610D之閘極端子自溫度感測電路406接收溫度感測電壓V3 407。差動電路620C及620D亦透過差動電路620C之右分支中之電晶體裝置M6 610C之閘極端子及差動電路620D之左分支中之電晶 體裝置M7 608D之閘極端子接收由參考信號產生電路408產生之參考電壓信號Vc 409。一般技術者應了解,差動電路620A/B/C/D之電路組態亦可為任何其他類型,使得其實現溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407與參考電壓信號Vc 409之比較。
差動電路620A及620B可以實質上相同或類似於上文對應於差動電路520A及520B描述之方式之一方式操作,諸如比較溫度感測電壓V1 403及V2 405與參考電壓信號Vc 409。差動電路620C及620D亦可以實質上相同或類似於上文對應於差動電路520C描述之方式之一方式操作,諸如比較溫度感測電壓V3 407與參考電壓信號Vc 409。因此,差動電路620A/B/C/D之操作不會在此處加以描述。類似於上述差動電路,差動電路620A/B/C/D可產生輸出信號Vout1 612A/B/C/D及輸出信號Vout2 614A/B/C/D。因為流動通過差動電路620A/B/C/D之任一者之左分支及右分支之電流可不同,所以輸出信號Vout1 612A/B/C/D之電壓位準可不同於對應輸出信號Vout2 614A/B/C/D。
圖6B係另一例示性求和電路640之一示意圖。如上所述,輸出信號Vout1 612A/B/C/D及Vout2 614A/B/C/D(圖6A中展示)可為電壓信號。在一些應用中,輸出信號Vout1 612A/B/C/D及Vout2 614A/B/C/D可能需要自電壓信號轉換為電流信號。因此,在一些實施例中,求和電路640之一或多個例項可耦合至差動電路620A/B/C/D或與其等整合。作為一實例,差動電路620A及類似差動電路620B、620C及620D可耦合至電阻器618A及618B。具體言之,電阻器618A及618B可分別耦合至輸出信號Vout1 612A及輸出信號Vout2 614A以將電壓信號轉換為電流信號。在一些實施例中,在求和電路640中,電阻器618A之一端子及電阻器618B之一端子可電耦合至電接地。電阻器618A之另一端子及電阻器618B之另一端子可分別電耦合至輸出信號Vout1 612A及 輸出信號Vout2 614A。類似地,求和電路640之一或多個例項亦可耦合至差動電路620B、620C及620D。因此,藉由使用求和電路640之一或多個例項,可將輸出電壓信號Vout1 612A/B/C/D及Vout2 614A/B/C/D轉換為電流信號。應了解,求和電路640亦可為任何其他所要求和電路。
參考圖6A及圖6B二者,在一些實施例中,求和電路640亦可將電流信號相加、加總或疊加。作為一實例,求和電路640之一或多個例項可透過電阻器618B之一或多個例項之端子耦合至輸出信號Vout2 614A、Vout2 614B、Vout2 614C及Vout2 614D。因此,流動通過差動電路620A、620B、620C及620D之右分支之電流(例如,與輸出信號Vout2 614A相關聯之電流I1 605A、與輸出信號Vout2 614B相關聯之電流I2 605B、與輸出信號Vout2 614C相關聯之電流I3 605C及與輸出信號Vout2 614D相關聯之電流I4 605D)可經加總、相加或疊加以產生一總電流(例如,流動通過電阻器618B之總電流I 617)。此外,電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D可相同或不同。作為一實例,在一些實施例中,差動電路620A、620B、620C及620D中之電晶體裝置及電阻器之大小可不同,使得相同輸入電壓可產生不同電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D。作為另一實例,在一些實施例中,差動電路620A、620B、620C及620D可接收不同溫度感測電壓V1 403、V2 405及V3 407且可產生不同電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D。
圖6C係圖解說明對應於電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D之例示性電流-溫度關係之一圖660。如圖6C中所示,電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D可呈線性或非線性。電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D可處於不同位準使得可提供總電流I 617之粗調及/或微調。作為一實例,電流I1 605A可處於一最高位準 使得其表示最粗調。即,調整電流I1 605A可引起總電流I 617之最大變化。另一方面,電流I4 605D可處於一最低位準使得其表示最微調。即,調整電流I4 605D可引起總電流I 617之最小變化。電流I2 605B及I3 605C可處於介於電流I1 605A與I4 605D之間之一中間位準。 因此,調整電流I2 605B及I3 605C可引起總電流I 617之適中變化。
此外,因為總電流I 617源自或對應於由第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406感測之溫度變動,所以總電流I 617可用於控制或補償歸因於溫度變動之振盪器頻率變化。在一些實施例中,第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406可產生回應於相同或不同溫度變動之不同電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D。此外,電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D之曲線可具有高階(諸如三階)分量。因此,總電流I 617亦可具有高階(諸如三階)分量。高階分量可對總電流I 617之曲線之形狀具有影響。此外,因為電流I1 605A、I2 605B、I3 605C及I4 605D對應於圖6A中所示之四個電流感測電路,所以相較於由圖5A中所示之振盪器控制電路400之實施例500(其中使用三個溫度感測電路)提供之自由度,可提供用於調整總電流I 617之位準及曲線之一額外自由度。運用調整總電流I 617之電流位準及電流曲線之一額外自由度,可提供振盪器(例如,VCXO)之一控制電壓之進一步改良之微調及對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。
圖7A係圖解說明一例示性溫度補償壓控晶體振盪器(TC-VCXO)電路700之一方塊圖。在圖7A中,一般技術者應容易了解,已圖解說明之區塊及電路元件可變更其等數目或其等相對組態。TC-VCXO電路700亦可包含額外區塊或電路元件。
如圖7A中所示,TC-VCXO電路700可包含一第一曲線函數產生 電路702、一第二曲線函數產生電路704、一加法器710及一壓控晶體振盪器(VCXO)714。在圖7A中,第一曲線函數產生電路702可為上文在圖2A、圖3A、圖4A、圖5A及圖6A中描述之曲線函數產生電路(例如,曲線函數產生電路208及410)及其等各種實施例之任一者。因此,第一曲線函數產生電路702可產生一電壓或電流信號(例如,信號S1),該電壓或電流信號表示由溫度感測電路(例如,圖6A中之第一溫度感測電路402、第二溫度感測電路404及第三溫度感測電路406)獲得之溫度變動。信號S1之曲線可具有高階(諸如三階)分量。第一曲線函數產生電路702亦可為上文在圖2A、圖3A、圖4A、圖5A及圖6A中描述之曲線函數產生電路及其等各種實施例之任何變動或修改。
在圖7A中,第二曲線函數產生電路704可為可產生相對於溫度變動之一線性電壓或電流信號(例如,信號S2)之任何類型的電路。信號S2可為(例如)在一部分或整個輸入信號範圍內與其輸入信號成線性關係之一信號。作為一實例,類似於第一曲線函數產生電路702,至第二曲線函數產生電路704之輸入信號可為由一溫度感測電路產生之一溫度感測信號。且第二曲線函數產生電路704之輸出信號可為回應於輸入溫度感測信號而隨一恆定斜率改變之一電壓或電流信號。在一些實施例中,第二曲線函數產生電路704可為自一或多個溫度感測電路接收輸入信號之一反相放大器。
在圖7A中,加法器710可為執行加法器710之輸入信號之相加、加總或疊加之任何類型的電路(數位或類比)。例如,加法器710可為一混合器、一求和運算放大器、一線性跨導或Gilbert型電路等等。加法器710可將一或多個輸入信號(其等係電壓信號或電流信號(例如,信號S1 706及S2 708))相加、加總或疊加並產生一對應輸出電壓或電流信號(例如,VCTC 712)。VCTC 712之曲線可具有(例如)一所要曲線及電壓位準,使得VCTC 712可被提供為用於控制一振盪器(例如, VCXO 714)之頻率之一控制電壓。藉由使用VCTC 712作為一控制電壓,亦可提供對振盪器之頻率曲線之一更佳匹配。
圖7B係圖解說明圖7A中所示之VCTC 712與溫度變動之間之例示性關係之一圖740。如圖7B中所示,VCTC 712可具有提供對振盪器之頻率曲線之控制及匹配之任何所要曲線。
再參考圖7A,VCXO 714可為(例如)具有壓控電容器之一晶體振盪器。VCXO 714在被供應一控制電壓(例如,VCTC 712)時可部分或實質上調整(諸如調諧)對VCXO 714之晶體振盪器之諧振頻率之溫度之相依性。即,可將VCTC 712供應至VCXO 714以控制或補償VCXO 714之晶體振盪器之頻率變化。例如,可藉由施加一適當控制電壓VCTC 712而補償由溫度變動引起之晶體振盪器之頻率變動,接著將該頻率變動乘以晶體振盪器之增益使得晶體振盪器之頻率(例如,輸出716)可增加或降低至一所要值。
圖8A圖解說明一例示性溫度感測電路800。在圖8A中,一般技術者應容易了解,已圖解說明之區塊及電路元件可變更其等數目或其等相對組態。溫度感測電路800亦可包含額外區塊或電路元件。溫度感測電路800可包含在(例如)圖2A及圖3A中之溫度感測電路202及204中;及圖4A、圖5A及圖6A中之溫度感測電路402、404及406中。
如圖8A中所示,溫度感測電路800可包含一電源供應器801、一第一電晶體裝置802、一電阻器804、一第二電晶體裝置806及一電接地808。電源供應器801可提供電力至溫度感測電路800。第一電晶體裝置802可為透過其源極端子電耦合至電源供應器801之一PMOS裝置。第一電晶體裝置802亦可為透過其汲極端子電耦合至電源供應器801之一NMOS裝置。第一電晶體裝置802之閘極端子可受控於一偏壓電壓,使得第一電晶體裝置802可提供流動通過電阻器804及第二電晶體裝置806之一所要電流。
如圖8A中所示,取決於第一電晶體裝置802是否係一PMOS或NMOS裝置,將第一電晶體裝置802之汲極或源極端子電耦合至電阻器804之一端子。電阻器804可產生自電耦合至第一電晶體裝置802之一第一端子至電耦合至第二電晶體裝置806之一第二端子之一電壓降。電阻器804亦可限制流動通過溫度感測電路800之電流。電阻器804之第二端子電耦合至第二電晶體裝置806之一第一端子(例如,一集電極端子)。
如圖8A中所示,第二電晶體裝置806可為一PNP型雙極性電晶體。在一些實施例中,第二電晶體裝置806之第二端子及第三端子(例如,基極及射極)可電耦合在一起,使得第二電晶體裝置806可用作為一正向偏壓PN接面二極體裝置,其可用作一溫度感測器。第二電晶體裝置806(例如,一正向偏壓PN接面二極體裝置)可展現正向偏壓電壓與溫度之間之一線性關係。第二電晶體裝置806可具有一負溫度係數。一般技術者應容易了解,第二電晶體裝置806亦可為NPN型雙極性電晶體、二極體或可展現一線性電壓溫度關係之任何其他類型的裝置。藉由使用第二電晶體裝置806,溫度感測電路800可產生與溫度變動成一線性關係之一溫度感測電壓V 803。
圖8B係圖解說明圖8A中所示之一溫度感測信號(諸如溫度感測電壓V 803)與溫度變動之間之例示性關係之一圖840。在一些實施例中,可在第一電晶體裝置802之第三(例如,汲極)端子處量測溫度感測電壓V 803。在圖8B中,圖840圖解說明溫度感測電壓V 803可隨溫度變動而線性或實質上線性改變。因此,溫度感測電路800可用以依一線性方式量測溫度變動。
圖9係表示用於控制一振盪器之頻率之一例示性方法之一流程圖。應容易了解,可變更已圖解說明之程序以刪除步驟或進一步包含額外步驟。在初始步驟910之後,一系統(例如,系統200)經由兩個或 兩個以上溫度感測電路(例如,溫度感測電路202及204)產生(920)兩個或兩個以上溫度感測信號,諸如溫度感測電壓。溫度感測電壓可回應於由該兩個或兩個以上溫度感測電路獲得之溫度變動而改變。因此,溫度感測電壓可表示或實質上表示溫度變動。在一些實施例中,溫度感測信號可藉由使用展現正向偏壓電壓與溫度之間之一線性關係之一溫度感測器(例如,一正向偏壓PN接面二極體裝置)而產生。
如圖9中所示,該系統經由一參考信號產生電路(例如,參考信號產生電路206)產生(930)一參考信號,該參考信號相對於環境條件變動(諸如溫度變動)恆定或實質上恆定。作為一實例,可藉由能夠跨溫度變動之一所要範圍提供實質上恆定參考電壓之一參考信號產生電路(例如,一能隙電壓參考產生電路)產生參考信號。此外,參考信號可具有任何所要值。
在產生溫度感測信號及參考信號之後,該系統經由一曲線函數產生電路(例如,曲線函數產生電路208)基於溫度感測信號及參考信號提供(940)兩個或兩個以上曲線產生信號(諸如電流)。如上所述,使用差動電路,可藉由比較參考信號與對應溫度感測信號而提供兩個或兩個以上曲線產生電流。該兩個或兩個以上曲線產生電流亦可具有不同電流位準及不同曲線以提供曲線產生電流之總和之粗調及微調且提供對振盪器頻率曲線之更佳匹配。
在提供該兩個或兩個以上曲線產生信號之後,該系統經由一求和電路(例如,求和電路340)基於該兩個或兩個以上曲線產生信號產生(950)用於控制振盪器之頻率之一第一信號(例如,總電流I 317)。第一信號可具有包含一或多個三階或高階分量之一曲線。且第一信號之曲線對應於該兩個或兩個以上曲線產生電流之電流位準及曲線。
在產生第一信號之後,方法900可前進至停止960。方法900亦可前進至包含提供一第二信號(例如,信號S2 708)之進一步步驟(未展 示),該第二信號可與溫度變動成一線性關係;且基於第一電流及第二電流產生用於控制振盪器之頻率之一控制電壓。一般技術者應了解,亦可如所要般重複方法900。
在前述說明書中,已參考特定例示性實施例描述標的。然而,應明白,在不脫離如下列申請專利範圍中陳述之標的之更廣泛精神及範疇之情況下,可作出各種修改及改變。本說明書及圖式因此被視為闡釋性而非限制性。熟習此項技術者在考慮本說明書並實踐本文中揭示之實施例之後可明白其他實施例。
200‧‧‧振盪器控制電路/系統
202‧‧‧第一溫度感測電路
203‧‧‧溫度感測電壓
204‧‧‧第二溫度感測電路
205‧‧‧溫度感測電壓
206‧‧‧參考信號產生電路
207‧‧‧參考電壓信號
208‧‧‧曲線函數產生電路
209‧‧‧輸出信號
210‧‧‧輸出信號

Claims (22)

  1. 一種用於控制一振盪器之頻率之系統,該系統包括:兩個或兩個以上溫度感測電路,其等經組態以產生對應於由該兩個或兩個以上溫度感測電路獲得之溫度之溫度感測信號;一參考信號產生電路,其經組態以產生一參考信號;一第一曲線函數產生電路,其耦合至該兩個或兩個以上溫度感測電路及該參考信號產生電路,該第一曲線函數產生電路經組態以基於該等溫度感測信號及該參考信號提供兩個或兩個以上曲線產生信號;及一求和電路,其耦合至該第一曲線函數產生電路,該求和電路經組態以基於該兩個或兩個以上曲線產生信號提供用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。
  2. 如請求項1之系統,其中該第一曲線函數產生電路包括兩個或兩個以上差動電路,該兩個或兩個以上差動電路之各者包含經組態以接收該參考信號及該對應溫度感測信號之一對電晶體裝置。
  3. 如請求項2之系統,其中該兩個或兩個以上差動電路之各者經組態以比較該參考信號與該已接收之對應溫度感測信號。
  4. 如請求項2之系統,其中該等電晶體裝置係p型金屬氧化物半導體(PMOS)裝置或n型金屬氧化物半導體(NMOS)裝置。
  5. 如請求項1之系統,其中該等溫度感測信號及該參考信號係電壓信號。
  6. 如請求項1之系統,其中該兩個或兩個以上曲線產生信號係具有不同信號位準及不同曲線之電流信號。
  7. 如請求項6之系統,其中該第一信號具有包含一或多個三階或高 階分量之一曲線,該第一信號之該曲線對應於該兩個或兩個以上曲線產生信號之該等信號位準及該等曲線。
  8. 如請求項2之系統,其中該求和電路包含耦合至該等對應電晶體裝置之一或多個電阻器裝置。
  9. 如請求項1之系統,其中該等溫度感測電路之至少一者包含經組態以獲得溫度變動並基於該等已獲得之溫度變動產生一溫度感測電壓之一雙極性裝置。
  10. 如請求項1之系統,其中該參考信號產生電路包含經組態以相對於溫度變動提供一實質上恆定參考電壓之一能隙電壓參考產生電路。
  11. 如請求項1之系統,其進一步包括:一第二曲線函數產生電路,其經組態以提供一第二信號,該第二信號與溫度變動成一線性關係;及一加法器,其經組態以基於該第一信號及該第二信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一控制信號。
  12. 如請求項11之系統,其中該振盪器係一壓控振盪器。
  13. 一種用於控制一振盪器之頻率之方法,該方法包括:產生兩個或兩個以上溫度感測信號;產生一參考信號;基於該等溫度感測信號及該參考信號提供兩個或兩個以上曲線產生信號;及基於該兩個或兩個以上曲線產生信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號。
  14. 如請求項13之方法,其中基於該等溫度感測信號及該參考信號提供該兩個或兩個以上曲線產生信號包括:比較該參考信號與該對應溫度感測信號。
  15. 如請求項13之方法,其中該等溫度感測信號及該參考信號係電壓信號。
  16. 如請求項13之方法,其中該兩個或兩個以上曲線產生信號係具有不同信號位準及不同曲線之電流信號。
  17. 如請求項16之方法,其中該第一信號具有包含一或多個三階或高階分量之一曲線,該第一信號之該曲線對應於該兩個或兩個以上曲線產生信號之該等信號位準及該等曲線。
  18. 如請求項13之方法,其中產生該等溫度感測信號包括:獲得溫度變動及基於該等已獲得之溫度變動產生一溫度感測電壓。
  19. 如請求項13之方法,其中產生該參考信號包括:相對於溫度變動提供一實質上恆定參考電壓。
  20. 如請求項13之方法,其進一步包括:提供一第二信號,該第二信號與溫度變動成一線性關係;及基於該第一信號及該第二信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一控制信號。
  21. 如請求項20之方法,其中該振盪器係一壓控振盪器。
  22. 一種用於控制一壓控振盪器之頻率之系統,該系統包括:三個或三個以上溫度感測電路,其等經組態以產生對應於由該三個或三個以上溫度感測電路獲得之溫度之溫度感測電壓;一參考信號產生電路,其經組態以產生一參考電壓;一第一曲線函數產生電路,其電耦合至該三個或三個以上溫度感測電路及該參考信號產生電路,該第一曲線函數產生電路經組態以:基於該等溫度感測電壓及該參考電壓提供三個或三個以上曲線產生信號,其中該三個或三個以上曲線產生信號具有不同信號位準及不同曲線,及 提供用於控制該振盪器之該頻率之一第一信號,其中該第一信號對應於該三個或三個以上曲線產生信號之總和;一第二曲線函數產生電路,其經組態以提供一第二信號,該第二信號與溫度變動成一線性關係;及一加法器,其經組態以基於該第一信號及該第二信號產生用於控制該振盪器之該頻率之一控制電壓。
TW102136850A 2012-10-12 2013-10-11 振盪器補償電路 TW201421897A (zh)

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