專利名稱：頻率可調(diào)振蕩器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一方面涉及一種頻率可調(diào)裝置。例如，該頻率可調(diào)裝置可以是用于接收射頻信號(hào)的接收器，該信號(hào)傳遞音頻形式、視頻形式、或其他數(shù)據(jù)形式或其中任意組合形式的信息。本發(fā)明的其他方面涉及一種調(diào)諧方法、一種用于頻率可調(diào)裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種包括頻率可調(diào)裝置的信息呈現(xiàn)設(shè)備。例如，該信息呈現(xiàn)設(shè)備可以是視頻顯示器。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0146795描述了一種包含開(kāi)關(guān)電容器和變?nèi)荻O管(壓控電容器)的振蕩器。在1到2GHz的頻率范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)電容器提供粗略調(diào)諧，壓控電容器提供精細(xì)調(diào)諧。該振蕩器還包括含有多個(gè)可切換放大單元的放大器。根據(jù)振蕩器振蕩的頻率，打開(kāi)或關(guān)閉每個(gè)放大單元，從而使放大器的跨導(dǎo)維持在某個(gè)限定的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以適中的成本提供滿意的信號(hào)質(zhì)量。獨(dú)立權(quán)利要求限定了本發(fā)明，從屬權(quán)利要求限定了有利的實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，頻率可調(diào)裝置具有如下特征一種頻率可調(diào)裝置，其中包括容性部件可在電容范圍內(nèi)調(diào)諧的諧振電路；多個(gè)放大器與該諧振電路相連，從而形成振蕩環(huán)路；其中至少一個(gè)放大器是可切換放大器，其可以在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換；可切換放大器在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，就導(dǎo)致了與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容的變化；設(shè)置可切換放大器，使得電容的變化量實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
本發(fā)明考慮到如下方面?？烧{(diào)諧振電路典型地包括固定感性部件和可調(diào)容性部件。即，容性部件可在最小和最大值之間調(diào)節(jié)。這些數(shù)值限定了可調(diào)諧振電路可被調(diào)節(jié)的頻率范圍。例如，可調(diào)容性部件可以包括接收調(diào)節(jié)電壓的壓控電容器?？烧{(diào)容性部件還可以包括開(kāi)關(guān)電容器。開(kāi)關(guān)電容器基本是電容器和可控開(kāi)關(guān)串連而成的。開(kāi)關(guān)電容器容許了相對(duì)大的調(diào)節(jié)范圍。上述現(xiàn)有技術(shù)是該方法的一個(gè)示例。
開(kāi)關(guān)電容器能不利地影響(降低)信號(hào)質(zhì)量。當(dāng)可控開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，其具有一定的阻抗，從而引入了噪聲。此外，該阻抗通常在一定程度上與電壓有關(guān)，這就導(dǎo)致了失真。有可能的是，設(shè)計(jì)可控開(kāi)關(guān)以使得噪聲和失真處于可接受的水平。然而，這樣設(shè)計(jì)的可控開(kāi)關(guān)一般是昂貴的，甚至可以證實(shí)的是，通過(guò)設(shè)計(jì)可控開(kāi)關(guān)以使得噪聲和失真處于可接受的水平是不可行的。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，頻率可調(diào)裝置包括可在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換的可切換放大器。當(dāng)可切換放大器在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，就導(dǎo)致了與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容的變化。設(shè)置可切換放大器，使得電容的變化量實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
因此，可切換放大器的切換就導(dǎo)致了相對(duì)大的電容變化，由此產(chǎn)生的重要的頻移與由開(kāi)關(guān)電容器可達(dá)到的頻移相當(dāng)。因而，在實(shí)施例中，本發(fā)明沒(méi)有使用開(kāi)關(guān)電容器，而達(dá)到了相對(duì)大的調(diào)諧范圍。因此，本發(fā)明在中等成本的情況下，達(dá)到了滿意的信號(hào)質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)與如下方面相關(guān)。通常，諧振電路會(huì)引入信號(hào)損耗，而且隨著頻率的降低，損耗會(huì)增加。由于與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容被切換，可切換放大器從空閑狀態(tài)到激活狀態(tài)的切換，導(dǎo)致了頻率的降低。此外，可切換放大器的這種切換還導(dǎo)致了由諧振電路和可切換放大器形成的振蕩環(huán)路中增益的增加。這就補(bǔ)償了由于頻率降低導(dǎo)致的信號(hào)損耗的增加。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以獲得振幅與頻率基本無(wú)關(guān)的振蕩信號(hào)。一般而言，本發(fā)明的實(shí)施例一舉兩得達(dá)到了相對(duì)大的調(diào)諧范圍，并補(bǔ)償了信號(hào)損耗的頻率相關(guān)性，這就實(shí)現(xiàn)了基本恒定的振蕩信號(hào)振幅。另外值得注意的是，當(dāng)頻率可調(diào)裝置工作在相對(duì)高頻時(shí)，由于一個(gè)或多個(gè)可切換放大器被關(guān)閉，本發(fā)明的實(shí)施例減少了功耗。
后文將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他方面。


圖1是示出了視頻顯示器的方框圖。
圖2是示出了構(gòu)成視頻顯示器一部分的振蕩器電路的電路圖。
圖3是示出了調(diào)諧諧振電路中容性部件的圖表，該諧振電路是振蕩器電路的一部分。
圖4是示出了通過(guò)可切換放大器獲得的振蕩器的不同工作模式的圖表。
圖5是示出了振蕩器電路調(diào)諧情況的圖表。
圖6是振蕩器電路集成電路方案的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了視頻顯示器VDS，其包括接收器REC和顯示器件DPL。接收器REC接收射頻譜RF，并響應(yīng)于此提供視頻信號(hào)VID。顯示器件DPL顯示視頻信號(hào)VID。接收器REC可與遙控器RCD相互作用，例如，通過(guò)遙控器，接收器REC可以被調(diào)諧到要求的頻道。
接收器REC包括前端電路FEC、混頻器電路MIX和后端電路BEC。上述的組件構(gòu)成了信號(hào)處理鏈，其從射頻譜想要的頻道中獲得視頻信號(hào)VID。接收器REC還包括控制電路CTRL、鎖相環(huán)電路PLL、振蕩器電路OSC和混頻器-振蕩器接口電路MOI。這些組件構(gòu)成了調(diào)諧系統(tǒng)，其調(diào)諧接收器到要求的頻道。振蕩器電路OSC是該調(diào)諧系統(tǒng)的核心。
接收器的工作如下。前端電路FEC對(duì)射頻譜RF進(jìn)行濾波并放大，從而獲得處理后的射頻譜RFP?；祛l器電路MIX接收處理后的射頻譜RFP，并進(jìn)行頻移。因此，混頻器電路MIX提供了中頻譜IF，其是處理后的射頻譜RFP的頻移版本?；祛l器電路MIX接收確定頻移的混頻器-振蕩器信號(hào)MS?；祛l器電路MIX進(jìn)行的頻移使得要求的頻道頻移到中頻通帶。后端電路BEC接收中頻譜IF，并抑制中頻通帶外的任意信號(hào)。后端電路BEC還進(jìn)行解調(diào)，并且如果需要，還進(jìn)行解碼，以便生成要求頻道的視頻信號(hào)VID。
調(diào)諧系統(tǒng)以如下的方式調(diào)諧接收器到要求的頻道。振蕩器電路OSC提供振蕩器信號(hào)OS，其頻率確定混頻器電路MIX進(jìn)行的頻移。鎖相環(huán)電路PLL接收振蕩器信號(hào)OS和來(lái)自控制電路CTRL的調(diào)諧命令CT。調(diào)諧命令CT表示目標(biāo)頻率。鎖相環(huán)電路PLL將調(diào)諧信號(hào)ST施加到振蕩器電路OSC。調(diào)諧信號(hào)ST使振蕩器信號(hào)OS的頻率與調(diào)諧命令CT表示的目標(biāo)頻率相一致?；祛l器-振蕩器接口電路MOI從振蕩器信號(hào)OS中獲取混頻器振蕩器信號(hào)MS?；祛l器-振蕩器接口電路MOI典型地包括一個(gè)或多個(gè)緩沖放大器?；祛l器-振蕩器接口電路MOI還包括分頻器或倍頻器，以縮放振蕩器信號(hào)OS的頻率。
圖2圖示了振蕩器電路OSC。振蕩器電路OSC包括諧振電路RS、三個(gè)可切換放大器AS1、AS2、AS3和基本放大器AB。諧振電路RS包括兩個(gè)電感器L1和L2、兩個(gè)固定電容器C1和C2、以及兩個(gè)壓控電容器Cv1和Cv2。兩個(gè)固定電容器C1、C2和兩個(gè)壓控電容器Cv1、Cv2構(gòu)成了諧振電路RS的容性部件。三個(gè)可切換放大器AS1、AS2、AS3和基本放大器AB每個(gè)都包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)型放大晶體管T和尾電流電阻器Rt。每個(gè)可切換放大器AS還包括與尾電流電阻器Rt串連連接的開(kāi)關(guān)晶體管TS。振蕩器電路OSC還包括用于耦合、退耦以及偏置的電阻器和電容器兩個(gè)接地耦合電阻器Rg1和Rg2、退耦電容器Cx以及偏置電阻Rx。
振蕩器電路OSC的工作如下?；痉糯笃鰽B和諧振電路RS構(gòu)成了生成振蕩信號(hào)OS的振蕩環(huán)路?；痉糯笃鰽B提供的跨導(dǎo)增益過(guò)補(bǔ)償了諧振電路RS中的信號(hào)損耗。即，振蕩環(huán)路的增益大于+1，形成了正反饋。
圖1中圖示的調(diào)諧信號(hào)ST包括在圖2中圖示的調(diào)諧電壓Vt和三個(gè)切換電壓Vs1、Vs2和Vs3。調(diào)諧電壓Vt施加于兩個(gè)壓控電容器，這兩個(gè)壓控電容器構(gòu)成了諧振電路RS的一部分。三個(gè)切換電壓Vs1、Vs2和Vs3分別確定三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3是處于激活狀態(tài)還是空閑狀態(tài)。
假定切換電壓Vs1具有高值，此時(shí)，開(kāi)關(guān)晶體管TS1形成相對(duì)低阻抗。尾電流流過(guò)放大晶體管T1a和T1b。尾電流電阻器Rt基本上確定了尾電流?？汕袚Q放大器AS1處于激活狀態(tài)。
假定切換電壓Vs1具有低值，此時(shí)，開(kāi)關(guān)晶體管TS1形成相對(duì)高阻抗?；旧蠜](méi)有電流流過(guò)放大晶體管T1a和T1b。可切換放大器處于空閑狀態(tài)。對(duì)于切換電壓Vs2和Vs3與可切換放大器AS2和AS3同樣如此。
在激活狀態(tài)，可切換放大器AS1構(gòu)成了振蕩環(huán)路的一部分，并增進(jìn)振蕩環(huán)路的增益。此外，可切換放大器AS1還提供了與諧振電路RS的容性部件并聯(lián)的電容。該電容基本上取決于可切換放大器AS1中的每個(gè)放大晶體管柵-源間電容。對(duì)于可切換放大器AS2和AS3同樣如此。
在空閑狀態(tài)，可切換放大器AS1不能增進(jìn)振蕩環(huán)路的增益。可切換放大器AS1可能提供與諧振電路RS的容性部件并聯(lián)的電容，然而，該電容相對(duì)較小，甚至可以忽略不計(jì)。對(duì)于可切換放大器AS2和AS3同樣如此。
圖3圖示了諧振電路RS中容性部件的電容Cres隨著調(diào)諧電壓Vt的變化而改變。橫坐標(biāo)表示調(diào)諧電壓Vt，縱坐標(biāo)表示諧振電路RS中容性部件的電容值Cres。調(diào)諧電壓Vt可以在最小調(diào)諧電壓Vmin和最大調(diào)諧電壓Vmax的范圍內(nèi)改變。如果調(diào)諧電壓Vt升高，容性部件的電容值Cres就減小。在最小調(diào)諧電壓Vmin時(shí)，電容的最大值接近130飛法(fF)。在最大調(diào)諧電壓Vmax時(shí)，電容的最小值接近80fF。因此，諧振電路RS中容性部件可以在接近50fF的電容范圍ΔCres內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。
圖4圖示了在振蕩電路OSC四種工作模式S0、S1、S2和S3中的每一種工作模式下的總放大器電容Camp?？偡糯笃麟娙軨amp是基本放大器AB和三個(gè)可切換放大器AS1、AS2、AS3所形成的電容，其與諧振電路RS中的容性部件是并聯(lián)的。圖4的表包括四個(gè)行，每一行表示一種不同工作模式，三個(gè)標(biāo)題為″Vs1″，″Vs2″和″Vs3″的列分別表示切換電壓Vs1、Vs2和Vs3。數(shù)字0表示切換電壓Vs具有相對(duì)低值，數(shù)字1表示切換電壓Vs具有相對(duì)高值。標(biāo)題為“Camp”的列表示總放大器電容Camp。標(biāo)題為“ΔCamp”的列表示當(dāng)跳轉(zhuǎn)到下一行時(shí)，總放大器電容Camp的變化量。兩個(gè)括號(hào)之間標(biāo)出了導(dǎo)致這種變化的可切換放大器。
在基本工作模式S0下，三個(gè)切換電壓具有相對(duì)低值。因此，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2、AS3處于空閑狀態(tài)。僅有基本放大器AB對(duì)總放大器電容Camp起有效作用，其值為170fF。
在單切換(one-swithed)工作模式S1下，切換電壓Vs1具有相對(duì)高值，而切換電壓Vs2和Vs3具有相對(duì)低值。因此，可切換放大器AS1處于激活狀態(tài)，而可切換放大器AS2和AS3處于空閑狀態(tài)。在單切換工作模式S1下，可切換放大器AS1對(duì)總放大器電容Camp起作用，其值為220fF。
在雙切換(two-swithed)工作模式S2下，切換電壓Vs1和Vs2具有相對(duì)高值，而切換電壓Vs3具有相對(duì)低值。因此，可切換放大器AS1和AS2處于激活狀態(tài)，而可切換放大器AS3處于空閑狀態(tài)。在雙切換工作模式S2下，可切換放大器AS1和AS2對(duì)總放大器電容Camp起作用，其值為270fF。
在三切換(three-swithed)工作模式S3下，三個(gè)切換電壓Vs1、Vs2和Vs3都具有相對(duì)高值，因此，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3處于激活狀態(tài)。三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3都對(duì)總放大器電容Camp起作用，其值為320fF。
圖4圖示了三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的任一個(gè)從空閑狀態(tài)切換到激活狀態(tài)時(shí)，都會(huì)使總放大器電容Camp增加50fF。相反，可切換放大器AS從激活狀態(tài)切換到空閑狀態(tài)時(shí)，會(huì)使總放大器電容Camp減小50fF。回想到總放大器電容Camp與圖3中圖示的諧振電路中容性部件是并聯(lián)的。進(jìn)而回想到，容性部件可被調(diào)諧的整個(gè)電容范圍ΔCres近似為50fF。因而，可切換放大器的切換就導(dǎo)致了與諧振電路RS中容性部件并聯(lián)的電容的變化，其變化量基本上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)諧的整個(gè)電容范圍ΔCres。
圖5圖示了在振蕩器電路OSC不同的工作模式下，振蕩器信號(hào)OS的頻率與調(diào)諧電壓Vt的關(guān)系。橫坐標(biāo)表示調(diào)諧電壓Vt，縱坐標(biāo)表示振蕩器信號(hào)OS的頻率。諧振電路RS含有12.5納亨(nH)的感性部件兩個(gè)電感器L1、L2分別為6.25nH。諧振電路RS中容性部件的電容Cres如圖3中所示。圖4中所示的總放大器電容Camp并聯(lián)連接諧振電路RS中的容性部件。
圖5圖示了在四種工作模式S0、S1、S2和S3中的每一種工作模式下，振蕩器信號(hào)OS的頻率可在某一特定的頻帶內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。各個(gè)頻帶的總和就構(gòu)成了振蕩器電路OSC中振蕩器可被調(diào)諧的整個(gè)范圍。優(yōu)選地，各個(gè)頻帶略微交迭，以在振蕩器調(diào)諧范圍內(nèi)避免所謂的調(diào)諧空洞。圖5所示的振蕩器調(diào)諧范圍近乎在6.7GHz到9.0GHz之間。
振蕩器信號(hào)OS的頻率可以以如下的方式進(jìn)行調(diào)諧。參見(jiàn)圖1，假定用戶按了遙控裝置RCD上的節(jié)目號(hào)鍵，相應(yīng)地，控制電路CTRL接收到用于切換到與該節(jié)目號(hào)相關(guān)的頻道的命令。為了調(diào)諧接收器REC到用戶請(qǐng)求的頻道，控制電路CTRL計(jì)算振蕩器信號(hào)OS應(yīng)具有的頻率。此外，控制電路CTRL確定振蕩器電路OSC應(yīng)具有四種工作模式S0、S1、S2和S3中的哪一種模式?？刂齐娐稢TRL可以通過(guò)圖2中所示的三個(gè)切換電壓Vs1、Vs2和Vs3，直接設(shè)置振蕩器電路OSC處于適當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ?。例如，控制電路CTRL可以是這樣的形式可編程電路，其中載入了可以使接收器REC執(zhí)行上述操作的一套指令。
鎖相環(huán)電路PLL可以提供調(diào)諧電壓VT。如果需要，鎖相環(huán)電路PLL也可以改變?nèi)齻€(gè)切換電壓Vs1、Vs2和Vs3中任意一個(gè)。參照?qǐng)D5給出一示例，假定調(diào)諧電壓Vt等于最小調(diào)諧電壓Vmin，且需要較低的頻率。在這種情況下，鎖相環(huán)電路PLL就引起了向較低曲線的跳躍，例如，從標(biāo)號(hào)S1的曲線跳躍到標(biāo)號(hào)S2的曲線。相反，如果調(diào)諧電壓Vt等于最大調(diào)諧電壓Vmax，且需要較高的頻率，鎖相環(huán)電路PLL會(huì)引起向較高曲線的跳躍。鎖相環(huán)電路PLL至少部分地也可是適當(dāng)編程的電路的形式。
圖5所示的振蕩器的調(diào)諧范圍利用具有如下特性的基本放大器AB和三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3來(lái)實(shí)現(xiàn)?；痉糯笃鰽B中的放大晶體管T4a、T4b每個(gè)是0.25微米(μm)寬、30μm長(zhǎng)。尾電流電阻器Rt4為基本放大器AB中的兩個(gè)放大晶體管T4a、T4b提供6.57毫安(mA)的尾電流。可切換放大器AS1中的兩個(gè)放大晶體管T1a、T1b每個(gè)是2μm寬、12μm長(zhǎng)，尾電流電阻器Rt1為可切換放大器AS1中的兩個(gè)放大器晶體管T1a、T1b提供130微安(μA)的尾電流?？汕袚Q放大器AS2和AS3同樣如此。
上述以示例方式給出的特性，是基于如下的設(shè)計(jì)考慮。當(dāng)在空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)之間切換時(shí)，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的每一個(gè)優(yōu)選地應(yīng)該引起電容的切實(shí)變化。與諧振電路RS中容性部件并聯(lián)的電容變化量，對(duì)振蕩器信號(hào)OS的頻率有重要影響。在有電流流過(guò)時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有柵-源電容，其與溝道的寬度和溝道的長(zhǎng)度是的乘積成比例的溝道的寬度乘以溝道的長(zhǎng)度。如果沒(méi)有電流流過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，柵-源電容是相對(duì)小的。在這種情況下，柵極和源極之間連接的交迭情況基本上確定于柵-源電容。通常，這種交迭是相對(duì)小的。
三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的放大晶體管具有相對(duì)長(zhǎng)的溝道2μm。因此，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，這些晶體管具有相對(duì)大的柵-源電容，其完全可以引起圖4中所示的50fF的電容變化量。該電容變化量與圖3中所示的諧振電路RS中容性部件所能調(diào)諧的整個(gè)電容范圍ΔCres基本上對(duì)應(yīng)。
基本放大器AB應(yīng)該提供足夠的增益，以補(bǔ)償在諧振電路RS中的信號(hào)損耗?；痉糯笃鰽B的增益與兩個(gè)放大晶體管T4a、T4b的溝道寬度對(duì)長(zhǎng)度的比率，以及流過(guò)這些放大晶體管的尾電流是成比例的?；痉糯笃鰽B的兩個(gè)放大晶體管T4a、T4b具有相對(duì)短的溝道0.25μm，而且尾電流相對(duì)的大6.57mA。基本放大器AB提供的跨導(dǎo)增益接近4.0毫西門(mén)子(mS)，這足夠補(bǔ)償諧振電路RS中相當(dāng)于大致2.0mS導(dǎo)納的信號(hào)損耗，因而，振蕩環(huán)路有接近4.0/2.0＝2的增益。
理想的情況是，當(dāng)振蕩器電路OSC在整個(gè)振蕩器調(diào)諧范圍內(nèi)調(diào)諧時(shí)，振蕩環(huán)路增益應(yīng)該保持不變。然而，在振蕩器調(diào)諧范圍較低端時(shí)的諧振電路RS中的信號(hào)損耗要大于在較高端時(shí)的損耗。三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3用于補(bǔ)償信號(hào)損耗的變化。在振蕩器調(diào)諧范圍較低端時(shí)，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3都處于激活狀態(tài)，因此都增進(jìn)振蕩環(huán)路增益。在振蕩器調(diào)諧范圍較高端時(shí)，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3都處于空閑狀態(tài)，因此都不增進(jìn)振蕩環(huán)路增益。
三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3提供的增益補(bǔ)償優(yōu)選地應(yīng)該匹配諧振電路RS中信號(hào)損耗的變化。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置每個(gè)單獨(dú)的可切換放大器AS的增益，可以實(shí)現(xiàn)令人滿意的匹配。三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的每個(gè)優(yōu)選地應(yīng)該提供比基本放大器AB的增益明顯地低的增益。否則，可能出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償。增益與放大晶體管TS溝道寬度對(duì)長(zhǎng)度的比率，以及流過(guò)這些放大器晶體管的尾電流是成比例的。
三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的放大晶體管具有相對(duì)長(zhǎng)的溝道2μm，而且尾電流相對(duì)小130μA。三個(gè)可切換放大器中的每一個(gè)提供的跨導(dǎo)增益近乎為200微西門(mén)子(μS)。這就對(duì)如圖5所示的，在四種工作模式S0、S1、S2和S3中的每一種模式的頻帶內(nèi)，諧振電路RS中近乎100μS的信號(hào)損耗變化提供了滿意的補(bǔ)償。
應(yīng)當(dāng)注意的是，基本放大器AB中兩個(gè)放大晶體管T4a、T4b的溝道寬度對(duì)長(zhǎng)度的比率相對(duì)大30/0.25＝120。與之形成對(duì)比的是，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中放大晶體管的溝道寬度對(duì)長(zhǎng)度的比率相對(duì)小12/2＝6。因此，基本放大器AB中的放大晶體管提供了相對(duì)高的跨導(dǎo)增益，具有相對(duì)低的柵-源電容。基本放大器AB中兩個(gè)放大晶體管T4a、T4b各自的柵-源電容越低，振蕩器調(diào)諧的范圍就越寬。相反，三個(gè)可切換放大器AS1、AS2和AS3中的放大晶體管提供了相對(duì)低的跨導(dǎo)增益，具有相對(duì)高的柵-源電容。
圖6圖示了振蕩器電路OSC的集成電路實(shí)施方式。例如，通過(guò)刻蝕、沉積技術(shù)，在集成電路基板SUB上形成振蕩器電路OSC。環(huán)狀形式的導(dǎo)電通路構(gòu)成了如圖2中所示的兩個(gè)電感L1、L2。例如，可以在集成電路基板SUB上形成的導(dǎo)電互連層中，形成導(dǎo)電通路。圖2中所示的所有其他組件也可以形成在集成電路基板SUB上。這樣，圖2中所示的具有如圖5所示相對(duì)大的振蕩器調(diào)節(jié)范圍的振蕩器電路OSC，就可以完全集成，這是非常經(jīng)濟(jì)的。
結(jié)束語(yǔ)上述參照附圖的詳細(xì)描述說(shuō)明了如下特征。一種頻率可調(diào)裝置(接收器REC)包括含有可在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧的容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)的諧振電路(RS)。多個(gè)放大器(基本放大器AB和可切換放大器AS1、AS2、AS3)與該諧振電路相連，從而形成振蕩環(huán)路。至少其中一個(gè)放大器是可切換放大器(例如AS1)，其可以在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換。當(dāng)可切換放大器在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，就導(dǎo)致了與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容的變化(ΔCamp)。設(shè)置可切換放大器，使得電容的變化量基本上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
上述詳細(xì)描述還說(shuō)明了如下可選特性。
當(dāng)可切換放大器(AS1)在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，就導(dǎo)致了振蕩環(huán)路中增益的變化。設(shè)置可切換放大器，使得增益的變化基本上補(bǔ)償當(dāng)容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧時(shí)諧振電路(RS)中的信號(hào)損耗變化。由于相對(duì)穩(wěn)定的振蕩環(huán)路增益，使得在整個(gè)振蕩器調(diào)諧范圍內(nèi)獲得相對(duì)低的噪聲和相對(duì)低的失真，因此這些特性還有助于得到滿意的信號(hào)質(zhì)量。
頻率可調(diào)裝置(REC)包括多個(gè)可切換放大器(AS1、AS2、AS3)，其中每一個(gè)在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，都能導(dǎo)致振蕩環(huán)路中增益的變化，設(shè)置每個(gè)可切換放大器，使得增益的變化基本上補(bǔ)償當(dāng)容性部件在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧時(shí)諧振電路(RS)中的信號(hào)損耗變化。由于諧振電路中的信號(hào)的損耗變化被多個(gè)可切換放大器更好地補(bǔ)償，所以這些特性還有助于得到滿意的信號(hào)質(zhì)量。
上述特性可以以多種不同的方式實(shí)現(xiàn)，為了對(duì)此說(shuō)明，簡(jiǎn)要描述一些可選方案。含有可調(diào)電容部件的諧振電路有不同類型，例如，包含晶體諧振器的諧振電路。盡管使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管是有利的，但是可以使用雙極型的放大晶體管代替場(chǎng)效應(yīng)晶體管。也可以混合使用雙極型晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以是NMOS型或PMOS型。NMOS型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的優(yōu)點(diǎn)是其可以提供相對(duì)高的跨導(dǎo)增益。盡管晶體管的差分對(duì)是很有利的，但是放大器可能只包含一個(gè)單獨(dú)的晶體管，以取代晶體管的差分對(duì)。放大器也可能包含兩個(gè)以上的晶體管。
上述的放大晶體管的尺寸和尾電流的大小僅是舉例，還有多個(gè)不同的數(shù)值同樣可以提供滿意的結(jié)果。甚至，每個(gè)不同的應(yīng)用都有可以提供滿意結(jié)果的一套不同的數(shù)值。技術(shù)人員閱讀本說(shuō)明書(shū)后，能夠容易地為具體設(shè)計(jì)確定合適的數(shù)值。例如，假定基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)，技術(shù)人員可以針對(duì)一套給定的振蕩器規(guī)格，計(jì)算放大器應(yīng)該提供的目標(biāo)電容和目標(biāo)增益。然后，技術(shù)人員計(jì)算構(gòu)成放大器部件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管合適的尺寸和流過(guò)該場(chǎng)效應(yīng)晶體管電流的大小，以便放大器提供目標(biāo)電容和目標(biāo)增益。
還應(yīng)注意的是，要求保護(hù)的發(fā)明允許當(dāng)可切換放大器在空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)間切換時(shí)引起的電容的變化量，不一定精確對(duì)應(yīng)于諧振電路中容性部件可被調(diào)諧的全部電容范圍。例如，可以如此實(shí)現(xiàn)圖2所示的振蕩器電路，使得可切換放大器中電容的變化量為25fF，是圖3中所示的電容變化范圍ΔCres的一半，但是仍落在要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在這種情況下，不同工作模式下的各個(gè)調(diào)諧范圍將明顯的交迭。圖5中所示的各條曲線彼此更加接近，振蕩器調(diào)諧范圍將更小。然后可以修改圖2中所示的振蕩器電路，使其包含更多的可切換放大器，例如6個(gè)可切換放大器。此時(shí)，振蕩器的調(diào)諧范圍可與圖5中所示的相近。
每個(gè)可切換放大器可以是不一樣的。例如，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管方案中，每個(gè)可切換放大器可以有一對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其尺寸可以是不同于其他可切換放大器中的各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)?？梢孕薷膱D2中所示的振蕩器電路OSC，使得基本放大器AB成為可切換的，這將使在空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)之間切換基本放大器AB成為可能。因此，振蕩器電路可以被置于所謂的休眠模式，從而減少功耗。
通過(guò)硬件或軟件或硬件和軟件兩者共同的方式，可以有多種方法實(shí)現(xiàn)功能。在這一方面，附圖是概略圖，每個(gè)僅表示了本發(fā)明一種可能的實(shí)施例。因而，盡管附圖將不同的功能表示為不同的模塊，但是這決不是排除硬件或軟件單獨(dú)實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能的情況，也不排除硬件或軟件或硬件和軟件的組合共同實(shí)現(xiàn)一種功能的情況。
此前的結(jié)束語(yǔ)說(shuō)明參考附圖的詳細(xì)描述舉例說(shuō)明而非限制本發(fā)明。存在多種可選方案，其落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求中的任何參考符號(hào)都不能解釋為對(duì)權(quán)利要求的限制?！鞍ā币辉~并不排除權(quán)利要求中所列之外的其他元件或步驟的存在。單數(shù)形式并不排除多個(gè)元件或步驟的存在。
權(quán)利要求
1.一種頻率可調(diào)裝置(REC)，包括諧振電路(RS)，含有可在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧的容性部件(C1、C2、Cv1、Cv2)；和多個(gè)放大器(AB、AS1、AS2、AS3)，與諧振電路相連從而形成振蕩環(huán)路，其中至少一個(gè)放大器(AS1)是可切換放大器，其可以在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換，從而導(dǎo)致了與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容的變化(ΔCamp)，電容的變化量實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，當(dāng)可切換放大器(AS1)在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，其導(dǎo)致了振蕩環(huán)路中增益的變化，設(shè)置可切換放大器，使得增益的變化實(shí)質(zhì)上補(bǔ)償當(dāng)容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧時(shí)諧振電路(RS)中的信號(hào)損耗變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，所述頻率可調(diào)裝置(REC)包括多個(gè)可切換放大器(AS1、AS2、AS3)，其中每一個(gè)可切換放大器在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，都能導(dǎo)致振蕩環(huán)路中增益的變化，設(shè)置每個(gè)可切換放大器，使得增益的變化實(shí)質(zhì)上補(bǔ)償當(dāng)容性部件在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧時(shí)諧振電路(RS)中的信號(hào)損耗變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，可切換放大器(AS1)包括共源極配置的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T1a)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有與諧振電路(RS)中容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)并聯(lián)的柵極和漏極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，至少一個(gè)放大器是基本放大器(AB)，所述基本放大器(AB)包含共源極配置的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T4a)，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有與諧振電路(RS)中容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)并聯(lián)的柵極和漏極，所述基本放大器的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的寬度長(zhǎng)度比率至少比可切換放大器(AS1)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(T1a)的寬度長(zhǎng)度比率大一個(gè)數(shù)量級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，可切換放大器(AS1)包括與可切換尾電流源(Rt1、TS1)相連的差分晶體管對(duì)(T1a、T1b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，所述頻率可調(diào)裝置包括調(diào)諧控制電路(CTRL、PLL)，所述調(diào)諧控制電路設(shè)置用于響應(yīng)調(diào)諧命令(TC)，提供確定可切換放大器(AS1)是處于空閑狀態(tài)還是激活狀態(tài)的切換控制信號(hào)(Vs1)、以及調(diào)諧諧振電路(RS)中容性部件(C1，C2，Cv1，Cv2)的電容控制信號(hào)(Vt)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，其中，所述頻率可調(diào)裝置包括信號(hào)處理電路(FEC、MIX、BEC)，該信號(hào)處理電路設(shè)置用于在來(lái)自振蕩環(huán)路的振蕩信號(hào)(OS)的基礎(chǔ)上，從接收到的射頻譜(RF)中選擇信號(hào)。
9.一種調(diào)諧頻率可調(diào)裝置(REC)的方法，所述頻率可調(diào)裝置包括諧振電路(RS)，含有可在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧的容性部件(C1、C2、Cv1、Cv2)；和多個(gè)放大器(AB、AS1、AS2、AS3)，與諧振電路(RS)相連從而形成振蕩環(huán)路，該方法包括切換步驟，其中至少一個(gè)放大器(AS1)在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換，從而導(dǎo)致與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容變化(ΔCamp)，電容的變化量實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
10.一種用于頻率可調(diào)裝置(REC)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述頻率可調(diào)裝置包括諧振電路(RS)，含有可在電容范圍(ΔCres)內(nèi)調(diào)諧的容性部件(C1、C2、Cv1、Cv2)；和多個(gè)放大器(AB、AS1、AS2、AS3)，與諧振電路(RS)相連從而形成振蕩環(huán)路，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括一套指令，當(dāng)其被加載到頻率可調(diào)裝置時(shí)，使得頻率可調(diào)裝置執(zhí)行切換步驟，在切換步驟中，至少一個(gè)放大器(AS1)在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換，從而導(dǎo)致與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容變化(ΔCamp)，電容的變化量實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中切換步驟是調(diào)諧控制步驟，在調(diào)諧控制步驟中，響應(yīng)調(diào)諧命令(TC)，提供確定可切換放大器是處于空閑狀態(tài)還是激活狀態(tài)的切換控制信號(hào)(Vs1)。
12.一種信息呈現(xiàn)設(shè)備(VDS)，包括如權(quán)利要求1中所述的頻率可調(diào)裝置(REC)，信號(hào)處理電路(FEC、MIX、BEC)，用于在來(lái)自振蕩環(huán)路的振蕩信號(hào)(OS)的基礎(chǔ)上，從接收到的射頻譜(RF)中選擇信號(hào)，解調(diào)器(BEC)，用于從選擇的信號(hào)中恢復(fù)信息(VID)，以及呈現(xiàn)設(shè)備(DPL)，用于呈現(xiàn)恢復(fù)的信息。
全文摘要
一種頻率可調(diào)裝置，其中包括容性部件(C1、C2、Cv1、Cv2)可在電容范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的諧振電路(RS)。多個(gè)放大器(AB、AS1、AS2、AS3)與該諧振電路相連，從而形成振蕩環(huán)路。其中至少一個(gè)放大器是可切換放大器(AS1)，其可以在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換?？汕袚Q放大器在激活狀態(tài)和空閑狀態(tài)之間切換時(shí)，就導(dǎo)致了與諧振電路中容性部件并聯(lián)的電容的變化。設(shè)置可切換放大器，使得電容的變化量基本上對(duì)應(yīng)于容性部件可被調(diào)節(jié)的全部電容范圍。
文檔編號(hào)H03B5/12GK101032073SQ200580032881
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者阿諾·赫伯特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司