專利名稱：振蕩頻率的補償方法和裝置及鎖相環(huán)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路補償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及振蕩頻率的補償方法和裝置及鎖相環(huán)電路。
背景技術(shù)：
PLL電路(Phase Locked Loop,鎖相環(huán)電路)是一個環(huán)路控制系統(tǒng)，由基準(zhǔn)頻率和輸出 頻率的相位差產(chǎn)生壓控振蕩器的控制信號，從而調(diào)整輸出頻率，直到輸出頻率達(dá)到預(yù)期值。 在PLL電路中，VCO (Voltage Controlled Oscillator,壓控振蕩器〕是其中的重要組成部分， 一般用來產(chǎn)生時鐘。如圖1所示的一種常用的片內(nèi)集成的VCO電路中，L、 Cl、 C2構(gòu)成諧
振回路，其中C、C2為可變電容。MN1、 MN2、 MP1、 MP2構(gòu)成兩對負(fù)阻管，MP3是電ii
流
源管，其中，MP1、 MP2、 MP3都是PMOS (Positive Metal Oxide Semiconductor,正金屬氧 化物半導(dǎo)體)管，廳l、顧2是NMOS (Negative Metal Oxide Semiconductor,負(fù)金屬氧化 物半導(dǎo)體)管。VCO的信號輸入點VCTRL接在可變電容Cl、 C2之間，L的兩側(cè)輸出VCO 的振蕩信號，VCO的振蕩頻率為j/^;，其中L表示諧振回路的電感，C表示諧振回
/ "V丄L
路的電容。L和C在實際電路中都是電源電壓和溫度的函數(shù)，也即當(dāng)電源電壓和溫度改變時， 對應(yīng)的VCO振蕩頻率也是變化的。
在對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)VCO的振蕩頻率會受實際應(yīng)用環(huán)境中電路的電 壓或溫度的影響而變大或變小。比如系統(tǒng)剛開始工作時的電源電壓或溫度，與工作一段之后 的電壓或溫度不同，在這種情況下，VCO的振蕩頻率也會隨之改變。而PLL是一個閉環(huán)系統(tǒng)， 當(dāng)電源電壓和溫度變化比較劇烈時，引起VCO的振蕩頻率較大范圍改變后會造成PLL失鎖； 當(dāng)電壓和溫度改變的速度不很大時，PLL的負(fù)反饋會自動調(diào)節(jié)VCO的輸入電壓讓其輸出頻率 仍然保持不變，但這樣實際上加大了 VCO的輸入電壓范圍，增加了電路設(shè)計難度。從另一個 角度看，山于電壓或溫度的影響，在VCO輸入電壓范圍不變的情況下，VCO的振蕩頻率范 圍也減小了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了振蕩頻率的補償方法和裝置及鎖相環(huán)電路。所述技術(shù)方案如下一種振蕩頻率的補償方法，應(yīng)用于電感電容LC振蕩回路中，包括以下步驟
在所述LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓控制信號在所述 LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；
獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓；
在所述可變電容的另-一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩 回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。 一種振蕩頻率的補償裝置，包括
產(chǎn)生模塊，用于在所述LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓 控制信號在所述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；
獲取模塊，用于獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓，在所述可變電容的另一端接入
所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變 化。
一種鎖相環(huán)電路，包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器，
鑒相器檢測輸入電壓和輸出電壓的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸 出，所述電壓信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的電壓控制信號，通過所述輸入電壓 對所述壓控振蕩器的輸出的振蕩信號的頻率實施控制；
所述壓控振蕩器具有至少一個可變電容的電感電容LC振蕩回路，在所述LC振蕩回路的 可變電容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓控制信號在所述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信 號；在所述可變電容的另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩 回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。
本發(fā)明實施例通過將反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓加在LC振蕩回路的可變電容一 端，補償了含該LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率的變化，提高了電路振蕩頻率的穩(wěn) 定性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù) 描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一 些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種常用的片內(nèi)集成的VCO電路；圖2是本發(fā)明實施例一提供的提高電路穩(wěn)定性的方法流程圖3是本發(fā)明實施例二提供的片內(nèi)集成的VCO電路；
圖4是本發(fā)明實施例二提供的獲取偏置電壓的流程示意圖5是本發(fā)明實施例二提供的對溫度敏感的偏置電壓產(chǎn)斗:電路示意圖6是本發(fā)明實施例二提供的產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一 電流的方法流程圖;
圖7是本發(fā)明實施例二提供的振蕩頻率的補償方法流程圖8是本發(fā)明實施例三提供的對電源電壓敏感的偏.覽電壓產(chǎn)生電路示意圖9是本發(fā)明實施例四提供的振蕩頻率的補償裝置示意圖
圖IO是本發(fā)明實施例四提供的獲取模塊示意圖11是本發(fā)明實施例五提供的獲取模塊示意圖12是本發(fā)明實施例六提供的鎖相環(huán)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描 述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明
中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提"F所獲得的所有其他實施例， 都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例一提供了一種振蕩頻率的補償方法，應(yīng)用于電感電
容LC振蕩回路屮，如圖2所示，包括以下步驟
210:在LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過電壓控制信號在LC振蕩 回路中產(chǎn)生振蕩信號；
220:獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓；
230:在可變電容的另一端接入可變偏置電壓，通過可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生
的振蕩信號的振蕩頻率變化。
本發(fā)明實施例通過將反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓加在LC振蕩回路的可變電容一 端，補償了含該LC振蕩回路的電路的振蕩頻率的變化，提高了電路振蕩頻率的穩(wěn)定性。
實施例二是在實施例一的基礎(chǔ)上以補償VCO電路的振蕩頻率為例，詳細(xì)敘述。 VCO的振蕩頻率會受外界參數(shù)影響，如實際應(yīng)用環(huán)境中電路的電壓或溫度的影響，而變 大或變小。當(dāng)電壓和溫度改變的速度不很大時，PLL的負(fù)反饋會自動調(diào)節(jié)VCO的輸入電壓讓 其輸出頻率仍然保持不變，但這樣實際上加大了 VCO的輸入電壓范,；當(dāng)電源電/E和溫度變
9化比較劇烈時，容易引起PLL失鎖，因此有必要對VCO的振蕩頻率進(jìn)行補償。
為了對VCO的振蕩頻率進(jìn)行補償，如圖3 (a)所示，本發(fā)明實施例VCO電路中，L、 Cl、 C2、 C3和C4構(gòu)成LC諧振回路，其中C1、 C2為固定電容；C3、 C4為可變電容；MN1、 MN2和MP1 、 MP2分別構(gòu)成兩對負(fù)阻管。該LC諧振回路分別與MN1 、 MN2構(gòu)成的負(fù)阻管 和MP1、 MP2構(gòu)成的負(fù)阻管并聯(lián)。MP3用作電流源管，其源極接VCO的工作電源，漏極接 MP1和MP2的源極；MN]和MN2的源極接地。U。為VCO的輸出；VCO的輸入VCTRL 接在Cl和C2之間，VBIAS用來接一個反應(yīng)外界參數(shù)變化的補償振蕩頻率變化的可變偏置電 壓。
當(dāng)然本實施例中也可以去掉可變電容C4，如圖3 (b)中，本發(fā)明實施例中在可變電容 C3 —端接入電壓控制信號VCTRL，通過所述電壓控制信號在所述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩 信號；可變電容C3另一端接入反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓VBIAS，通過該可變偏置 電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化，即可以對VCO的振蕩頻率進(jìn)行補償。
參見圖4，實施例一中的歩驟220獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓可以具體包括 以下歩驟
410:產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一電流。
420:使第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻。
430:將該電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出。
其中，第一溫度系數(shù)可以是正溫系數(shù)也可以是負(fù)溫系數(shù)。 一個lH溫系數(shù)的電阻，其阻值 會隨著溫度的升高而增大，反映一個正溫系數(shù)的電流，其電流強度會隨著溫度的升高而增大； 一個負(fù)溫系數(shù)的電阻，其阻值會隨著溫度的升高而減小，反映一個負(fù)溫系數(shù)的電流，其電流 強度會隨著溫度的升高而減小。
獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓可以通過圖5所示的電路來實現(xiàn)。圖5所示的電 路包括-個運算放大器502，與運算放大器502輸出端相連的第二場效應(yīng)管501和第一場 效應(yīng)管503。第二場效應(yīng)管501和第一場效應(yīng)管503的源極分別接直流電源VDD，漏極分別 接第二電阻和第一電阻。第二場效應(yīng)管501的漏極還接運算放大器502的一個輸入端。
如圖6所示，步驟410可以具體包括以下幾個歩驟-
610:設(shè)置一個第二場效應(yīng)管501，使第二場效應(yīng)管501的漏極電位具有溫度無關(guān)性。 參見圖5，將第二場效應(yīng)管501的柵極接一個運算放大器502的輸出，源極接直流電源 VDD，漏極接運算放大器502的一個輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋回路；將運算放大器502的另 一個輸入端接具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓VBG (其電壓值為某一常數(shù))。其中，VDD可以是VCO 電路的工作電源。具休在本實施例中，第二場效應(yīng)管501是P型場效應(yīng)管(正型場效應(yīng)管)， 為使圖5具有負(fù)反饋問路，第二場效應(yīng)管501的漏極需要接運算放人器502的正輸入端。由 于該負(fù)反饋回路的存在，運算放大器502的正輸入端與負(fù)輸入端的電位近似相等。同時，運 算放大器502的正輸入端與第二場效應(yīng)管501的漏極直接相連，因此第二場效應(yīng)管501的漏 極電位認(rèn)為與運算放大器502的負(fù)輸入端的電位相等。山于運算放大器502的負(fù)輸入端接的 是具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓VBG，所以第二場效應(yīng)管的漏極電位具有溫度無關(guān)性。需要說 明的是，如果第二場效應(yīng)管501是N型場效應(yīng)管(負(fù)型場效應(yīng)管)(圖未示)，為使該N型場 效應(yīng)管與運算放大器502構(gòu)成負(fù)反饋回路，第二場效應(yīng)管501的漏極需要接運算放大器502 的負(fù)輸入端，原理同上，不在此贅述。
620:第二場效應(yīng)管501的漏極通過一個第二溫度系數(shù)的電阻R2接地，獲取流經(jīng)電阻R2 的反映第一溫度系數(shù)的第二電流。其中若第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)，則第二溫度系數(shù)是負(fù)溫 系數(shù)；若第-溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)，則第二溫度系數(shù)是JH溫系數(shù)。
參見圖5，將第二場效應(yīng)管501的漏極通過一個第二溫度系數(shù)的電阻R2接地，另外第二 場效應(yīng)管501的漏極直接連接到運算放大器502的正輸入端，因運算放大器502的正輸入端 與負(fù)輸入端的屯位近似相等，R2兩端的電壓大小是VBG，與溫度的變化無關(guān)。本實施例以 R2是正溫系數(shù)(即第二溫度系數(shù)是JF.溫系數(shù))的電阻為例說明。正溫系數(shù)的電阻指的是，該 電阻的阻值隨著溫度的升高而增大。由于R2兩端的電壓VBG是一個常數(shù)，所以流經(jīng)R2兩 端的第二電流I2大小與R2的阻值成反比。當(dāng)工作一段時間之后，電路中的溫度上升時，正 溫系數(shù)的電阻R2的阻值也會隨之增大，因此第二電流I2就會減小。即隨著電路中溫度的上 升，第二電流I2會減小，所以第二電流I2具有第二溫度系數(shù)，即負(fù)溫系數(shù)。
同理，如果R2是負(fù)溫系數(shù)的電阻，那么就會獲得反映正溫系數(shù)的第二電流[2。
630:第一場效應(yīng)管503通過其源極接直流電源VDD，其柵極和第二場效應(yīng)管501的柵 極相連，使第一場效應(yīng)管503的漏極獲取反映第一溫度系數(shù)的第一電流，其中第一電流與第 二電流成.iH比。
參見圖5,將第一場效應(yīng)管503通過其源極接直流電源VDD，其柵極和第二場效應(yīng)管501 的柵極相連。由于第一場效應(yīng)管503的柵極和第二場效應(yīng)管501的柵極相連，接在了冋一電 位，根據(jù)電路原理可知，第一場效應(yīng)管503的漏極獲取的第一電流Il與第二電流I2成正比， 且II與12之比為第 -場效應(yīng)管503與第二場效應(yīng)管501的尺寸之比。這里所指的場效應(yīng)管 的尺寸是值場效應(yīng)管導(dǎo)電溝道的寬度/K:度(W/L)的比值，設(shè)第一場效應(yīng)管503的尺寸為
11W!/L!，設(shè)第二場效應(yīng)管501的尺寸為W2/L2，則這里的尺寸之比為W, L2/L! W2。由于第二 電流I2是第一溫度系數(shù)的，即正溫系數(shù)的，所以第一電流Il也是第一溫度系數(shù)的。 同理，若第二電流I2是負(fù)溫系數(shù)的，則第一電流n也是負(fù)溫系數(shù)的。
步驟420:使第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻具體為
參見圖5，將第一場效應(yīng)管503的漏極通過第一溫度系數(shù)即正溫系數(shù)的電阻R2接地，因 此第 -電流11將流經(jīng)第--溫度系數(shù)，即正溫系數(shù)的屯阻R2。
歩驟430:將該電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出可以包括
參見圖5，將第一溫度系數(shù)的電阻R2兩端的電壓VOUT作為可變偏置電壓輸出。由于 第一電流11和電阻R2都是第一溫度系數(shù)即正溫系數(shù)的，所以R2兩端的電壓VOUT也是第 一溫度系數(shù)即.iH溫系數(shù)的。
在獲取上述反映外界溫度變化的可變偏置電壓后，用上述偏置電壓對VCO電路進(jìn)行溫度 補償。
將圖5所示的輸出電壓VOUT作為偏置電壓加在圖3所示的VCO電路的VBIAS輸入端 上。以圖3 (a)為例，該圖中的可變電容C3、 C4兩端的電壓VCTRL如果是正溫系數(shù)的， 那么輸入一個也是正溫系數(shù)的電壓VBIAS，可以使得可變電容C3兩端的電壓、C4兩端的電 壓基本不變，從而減小VCO電路因為溫度的影響而導(dǎo)致的輸出頻率的變化。同理，如果可變 電容C3、 C4兩端的電壓VCTRL是負(fù)溫系數(shù)的，就補償一個是負(fù)溫系數(shù)的VBIAS輸入。
本發(fā)明實施例的振蕩頻率的補償方法可以補償溫度變化對VCO振蕩頻率的影響，使VCO 能在輸入電壓范圍一定的情況下，得到更大的輸出頻率范圍，提高了振蕩頻率的穩(wěn)定性。
本實施例的方法不僅適用于VCO電路，也適用于其它具有偏置電壓輸入的受電路溫度變 化影響的電路，可以提高這些電路的穩(wěn)定性。
實施例三
本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上以補償VCO電路的振蕩頻率為例，詳細(xì)敘述。
如圖7所示，本發(fā)明實施例中，外界參數(shù)變化為電源電壓參數(shù)變化，歩驟220獲取反映
外界參數(shù)變化的可變偏置電壓包括
710:通過分壓電路獲取一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓。
圖8是對電源電壓敏感的偏置電壓產(chǎn)生電路示意圖。圖8中，直流電源VDD通過電阻 R3和R4接地，電阻R3和R4構(gòu)成分壓電路。因此，可以得出電阻R3和R4之間的電位VP、EF=- F朋,是一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓。本發(fā)明實施例中，VDD也是VCO
電路的工作電源。
720:將上述電壓放大后作為可變偏置電壓輸出。
參見圖8，將上述電壓VREF接入運算放大器801的正輸入端，運算放人器801的負(fù)輸
入端通過第一電阻R5接她；運算放大器801的輸出端通過第二巾j阻R6反接回負(fù)輸入端，構(gòu)
成負(fù)反饋回路。A運算放大器的工作原理可知，圖8中的運算放大器801將對其輸入電壓
VREF進(jìn)行放大后輸出。
記第々tl阻R5與第二電阻R6中間的電位為VO，即運算放大器801的負(fù)輸入端電位為
VO。由于運算放大器801的負(fù)反饋回路的存在，使得VO-VREF以及負(fù)輸入端的輸入電流近 似為O。故第一電阻R5與第二電阻R6上流經(jīng)的電流大小相等，為^。所以運算放大器801
的輸出電壓VOUT=^(i 5 + W6) = = ^^[>~^raZ)。通過恰當(dāng)設(shè)置R3、
i 5 i 5 i 5i 3 + i 4
R4、 R5、 R6的值就可以使得VOUT跟隨VDD變化，而且變化的比例可以根據(jù)實際需要靈
活設(shè)置。將VOUT作為偏置電壓輸出。
730:用上述可變偏置電壓對VCO電路進(jìn)行電源電壓補償。
將圖8所示的輸出電壓VOUT作為偏置電壓加在圖3所示的VCO電路的VBIAS輸入端 上。當(dāng)VCO電路的工作電源VDD變化AF時，VOUT變化量為^^D^i—AF，由于
VCO電路的輸出頻率是VBIAS的函數(shù)，所以恰當(dāng)補償VBIAS輸入，可以補償電源電壓變化 對VCO頻率的影響。
本發(fā)明實施例的方法可以補償VCO電路因電源電壓變化造成的振蕩頻率的變化，使VCO 在輸入電壓范圍一定的情況下，得到更大的輸出頻率范圍，增加了 VCO系統(tǒng)的振蕩頻率的穩(wěn)定性。
本發(fā)明實施例的方法還可以應(yīng)用在工作過程中電源電壓會發(fā)生變化的具有偏置電壓輸入 端的其它電路系統(tǒng)中，本發(fā)明實施例的裝置可以提高這些電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
實施例四
本發(fā)明實施例提供了一種振蕩頻率的補償裝置，如圖9所示，包括 產(chǎn)生模塊卯l，包括至少具有一個可變電容的LC振蕩回路，用于在LC振蕩回路的可變 電容一端接入電壓控制信號，通過電壓控制信號在LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；
13獲取模塊902，用于獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓；在可變電容的另-一端接入 上述可變偏置電壓，通過上述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變 化。
其中，LC振蕩回路具有至少一個可變電容。Voutl和Vcmt2為LC振蕩回路的兩個輸出
端o
本發(fā)明實施例的裝置通過將反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓加在LC振蕩回路的可變 電容一端，補償了含該LC振蕩回路的電路的振蕩頻率的變化，提高了電路振蕩頻率的穩(wěn)定 性。
如圖10所示，獲取模塊902可以包括
第-一電流產(chǎn)生單元1001，用于產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一電流。 偏置電壓產(chǎn)生單元1002，用于使第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻。 偏置電壓輸出單元1003，用于將上述電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出；在可變電
容的另一端接入上述可變偏置電壓，通過上述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信
號的振蕩頻率變化。
參見圖5,獲取模塊902具體包括至少具有TH輸入端和負(fù)輸入端的運算放大器502，與 運算放大器502輸出端分別相連的第一場效應(yīng)管503的柵極和第二場效應(yīng)管501的柵極。第 一場效應(yīng)管503的源極和第二場效應(yīng)管501的源極分別連接等電壓值的直流電源VDD。第一 場效應(yīng)管503的漏極通過第一電阻R1與參考電壓接地線連接。第二場效應(yīng)管501的漏極通 過第二電阻R2與參考電壓接地線連接。運算放大器502的一個輸入端接第二場效應(yīng)管501 的漏極，運算放大器502的另一個輸入端接的是具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓VBG (其電壓值 為某一常數(shù))，其中，VDD可以是VCO電路的工作電源。第一電阻R1上的電壓作為可變偏 置電壓輸出。需要說明的是，為使該場效應(yīng)管501與運算放大器502構(gòu)成負(fù)反饋回路，如果 第二場效應(yīng)管501是P型場效應(yīng)管，則第二場效應(yīng)管501的漏極需要接運算放大器502的正 輸入端；如果第二場效應(yīng)管501是N型場效應(yīng)管(負(fù)型場效應(yīng)管)(圖未示)，為使該N型場 效應(yīng)管與運算放大器502構(gòu)成負(fù)反饋回路，第二場效應(yīng)管501的漏極需要接運算放大器502 的負(fù)輸入端。
進(jìn)一歩地，第一電流產(chǎn)生單元1001包括第一場效應(yīng)管503、第二場效應(yīng)管501和具有 第二溫度系數(shù)的電阻R2，
第二場效應(yīng)管501的漏極通過第二溫度系數(shù)的電阻R2接地，獲取反映第一溫度系數(shù)的 第二電流I2;
14第一場效應(yīng)管503通過其源極接直流電源VDD，其柵極和第二場效應(yīng)管501的柵極相連， 使第一場效應(yīng)管503的漏極獲取反映第一溫度系數(shù)的第一電流Il，其中第一電流Il與第二電 流I2成正比；
其中第二場效應(yīng)管501的漏極電位具有溫度無關(guān)性；若第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)，則第 二溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)；若第----溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)，則第二溫度系數(shù)是正溫系數(shù)。
具體地，在本實施例中，第二場效應(yīng)管501是P型場效應(yīng)管，為使圖5具有負(fù)反饋回路， 第二場效應(yīng)管501的漏極需要接運算放大器502的正輸入端。由于該負(fù)反饋回路的存在，運 算放大器502的正輸入端與負(fù)輸入端的電位近似相等。同時，運算放大器502的正輸入端與 第二場效應(yīng)管501的漏極直接相連，因此第二場效應(yīng)管501的漏極rtl位認(rèn)為與運算放大器502 的負(fù)輸入端的電位相等。由于運算放大器502的負(fù)輸入端接的是具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓 VBG，所以第二場效應(yīng)管的漏極電位具有溫度無關(guān)性。
參見圖5，由于第一場效應(yīng)管503的柵極和第二場效應(yīng)管501的柵極相連，接在了同一 電位，根據(jù)電路原理可知，第一場效應(yīng)管503的漏極獲取的第一電流II與第二電流12成正 比，且Il與E之比為第一場效應(yīng)管503與第二場效應(yīng)管501的尺寸之比。由于第二電流I2 是反映第一溫度系數(shù)的，即正溫系數(shù)的，所以第一電流I1也是反映第一溫度系數(shù)的。
同理，若第二電流I2是負(fù)溫系數(shù)的，則第一電流Il也是負(fù)溫系數(shù)的。
偏置電壓產(chǎn)生單元1002，用于使第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻。 參見圖5，將第一場效應(yīng)管503的漏極通過第一溫度系數(shù)即正溫系數(shù)的電阻R2接地，因 此第一電流Il將流經(jīng)第一溫度系數(shù)，即正溫系數(shù)的電阻R2。
偏置電壓輸出單元1003，用于將上述電阻兩端的電壓作為偏置電壓輸出；在可變電容的 另一端接入上述可變偏置電壓，通過上述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的 振蕩頻率變化。
參見圖5，將第一溫度系數(shù)的電阻R2兩端的電壓VOUT作為偏置電壓輸出。由于第一 電流II和電阻R2都是第一溫度系數(shù)即正溫系數(shù)的，所以R2兩端的電壓VOUT也是第一溫 度系數(shù)即正溫系數(shù)的。
然后，通過獲取模塊902，將圖5所示的輸出電壓VOUT作為偏置電壓加在圖3所示的 VCO電路的VBIAS輸入端上。以圖3(a)為例，該圖中的可變電容C3、C4兩端的電壓VCTRL 如果是正溫系數(shù)的，那么輸入一個也是正溫系數(shù)的電壓VBIAS，可以使得可變電容C3兩端的電壓、C4兩端的電壓基本不變，從而減小VCO電路因為溫度的影響而導(dǎo)致的輸出頻率的 變化。同理，如果可變電容C3、 C4兩端的電壓VCTRL是負(fù)溫系數(shù)的，就補償一個是負(fù)溫系 數(shù)的VBIAS輸入。
本發(fā)明實施例的振蕩頻率的補償裝置可以補償溫度變化對vco振蕩頻率的影響，使vco
能在輸入電壓范圍一定的情況下，得到更大的輸出頻率范圍，提高/振蕩頻率的穩(wěn)定性。
本實施例的裝置不僅適用于vco電路，也適用于其它具有偏置電壓輸入的受電路溫度變
化影響的電路。
實施例五
本發(fā)明實施例另外提供了一種振蕩頻率的補償裝置，其中，產(chǎn)生模塊901與實施例四相
似，獲取模塊902如圖11所示。獲取模塊902可以具體包括
相關(guān)電壓獲取單元1101，用于通過分壓電路獲取一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓。 參見圖8，直流電源VDD通過電阻R3和R4接地，電阻R3和R4構(gòu)成分壓電路。因此，
可以得出電阻R3和R4之間的電位VREF- " KDD ，是一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓。
本發(fā)明實施例中，VDD也是VCO電路的工作電源。
偏置電壓輸出單元1102，用于將上述電壓放大后作為偏置電壓輸出；在可變電容的另--端接入上述可變偏置電壓，通過上述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩 頻率變化。
參見圖8，將上述電壓VREF接入運算放大器801的正輸入端，運算放大器801的負(fù)輸
入端通過第一電阻R5接地；運算放大器801的輸出端通過第二電阻R6反接回負(fù)輸入端，構(gòu)
成負(fù)反饋回路。由運算放大器的工作原理可知，圖8中的運算放大器801將對其輸入電壓
VREF進(jìn)行放大后輸出。
記第一電阻R5與第二電阻R6中間的電位為VO，即運算放大器801的負(fù)輸入端電位為
VO。由于運算放大器801的負(fù)反饋回路的存在，使得VO-VREF以及負(fù)輸入端的輸入電流近 似為O。故第一電阻R5與第二電阻R6上流經(jīng)的電流大小相等，為^。所以運算放大器801
的輸出電壓VOUT-:^(W5 +處)=- TO"。通過恰當(dāng)設(shè)置R3、
i 5 i 5 i 3 + A4
R4、 R5、 R6的值就可以使得VOUT跟隨VDD變化，而且變化的比例可以根據(jù)實際需要靈
活設(shè)置。將VOUT作為偏置電壓輸出。
然后通過獲取模塊902，將圖8所示的輸出電壓VOUT作為偏置電壓加在圖3所示的VCO
16電路的VBIAS輸入端上。當(dāng)VCO電路的工作電源VDD變化AF時，VOUT變化量為 ^^口 " W ，山于VCO電路的輸出頻率是VBIAS的函數(shù)，所以恰當(dāng)補償VBIAS輸
入，可以補償電源電壓變化對vco頻率的影響。
本發(fā)明實施例的裝置可以補償vco電路因電源電壓變化造成的振蕩頻率的變化，使vco 在輸入電壓范圍一定的情況下，得到更大的輸出頻率范閨，增加了 vco系統(tǒng)的振蕩頻率穩(wěn)定性。
本發(fā)明實施例的裝置還可以應(yīng)用在工作過程中電源電壓會發(fā)生變化的具有偏置電壓輸入 端的其它電路系統(tǒng)中。
實施例六
本發(fā)明實施例提供了一種鎖相環(huán)電路，如圖12所示，包括包括PD (鑒相器)1201、 LF (低通濾波器)和廠R控振蕩器1202。其中，Vin為鎖相環(huán)電路的輸入電壓，LF的輸出電壓 Vctrl為壓控振蕩器1202的輸入電壓，壓控振蕩器1202的輸出電壓Vout為鎖相壞電路的輸 出電壓。
PD (鑒相器)檢測鎖相環(huán)電路的輸入電壓Vm和輸出電壓Vout的相位差，并將檢測出的 相位差信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，該信號經(jīng)LF (低通濾波器)濾波后形成壓控振蕩器的輸入 的電壓控制信號Vctri,對壓控振蕩器輸出的振蕩信號的頻率實施控制。
其中，壓控振蕩器1202，包括
至少包括一個可變電容的屯感電容LC振蕩回路(即LC振蕩電路)；
產(chǎn)生模塊，用于在上述LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過該電壓控
制信號在上述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；
獲取模塊，用于獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓，在可變電容的另一端接入該可
變偏置電壓，通過該可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。 具體地，外界參數(shù)變化為溫度參數(shù)變化時，獲取模塊可以包括 第一電流產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一電流； 偏置電壓產(chǎn)生單元，用于使所述第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻； 偏寛電壓輸出單元，用下將所述電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出，在可變電容的
另一端接入該可變偏置屯壓，通過該可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩
頻率變化；
其中所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)或者負(fù)溫系數(shù)。該獲取模塊的具體情況詳見實施例四所述，此處不再贅述。 或者，獲取模塊也可以包括
相關(guān)電壓獲取單元，用于通過分壓電路獲取一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓；
偏置電壓輸出單元，用于將所述電壓放大后作為可變偏置電壓輸出，在可變電容的另一
端接入該可變偏覽電壓，通過該可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。
該獲取模塊的具體情況詳見實施例五所述，此處不再贅述。
本發(fā)明實施例通過將反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓加在LC振蕩回路的可變電容一 端，補償了含該LC振蕩M路的電路的振蕩頻率的變化；當(dāng)外界參數(shù)如電源電壓和溫度變化 比較劇烈時，降低了鎖相環(huán)電路的失鎖風(fēng)險；使在VCO輸入電壓范圍一定的情況下，得到更 大的輸出頻率范圍，增加系統(tǒng)的可靠性，從而提高了鎖相環(huán)電路的穩(wěn)定性。
本發(fā)明實施例可以利用軟件實現(xiàn)，相應(yīng)的軟件程序可以存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，例 如，計算機的硬盤、緩存或光盤中。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之 內(nèi)，所作的仃何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種振蕩頻率的補償方法，應(yīng)用于電感電容LC振蕩回路中，其特征在于，包括以下步驟在所述LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓控制信號在所述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓；在所述可變電容的另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。
2. 如權(quán)利要求1所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為溫度參 數(shù)變化，所述獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓包括以下步驟產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第--- 電流； 使所述第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻； 將所述電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出； 其中所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)或者負(fù)溫系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù) 的第一電流包括使第二場效應(yīng)管的漏極電位具有溫度無關(guān)性；所述第二場效應(yīng)管的漏極通過一個第二溫度系數(shù)的電阻接地，獲取反映第一溫度系數(shù)的 第二電流；第一場效應(yīng)管通過其源極接直流電源，其柵極和所述第二場效應(yīng)管的柵極相連，使所述 第一場效應(yīng)管的漏極獲取反映第一溫度系數(shù)的第一電流，其中所述第一電流與所述第二電流 成JH比；其中若所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)，則所述第二溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)；若所述第一溫 度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)，則所述第二溫度系數(shù)是正溫系數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述使第二場效應(yīng)管的漏極 電位具有溫度無關(guān)性具體包括將第二場效應(yīng)管的柵極接運算放大器的輸出，源極接直流電源，漏極接所述運算放大器 的一個輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋回路；將所述運算放大器的另一個輸入端接具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為電源電 壓參數(shù)變化，所述獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓包括通過分壓電路獲取一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓；將所述電壓放大后作為可變偏置電壓輸出。
6. 如權(quán)利要求5所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述將所述電壓放大后作為 可變偏置電壓輸出具體包括將所述電壓接入運算放大器的正輸入端，所述運算放大器的負(fù)輸入端通過第一電阻接地； 所述運算放大器的輸出端通過第二電阻反接回負(fù)輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋回路； 將所述運算放大器的輸出作為可變偏置電壓輸出。
7. 如權(quán)利要求1所述的振蕩頻率的補償方法，其特征在于，所述LC振蕩回路是壓控振 蕩器的LC振蕩回路。
8. —種振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，包括產(chǎn)生模塊，包括至少具有一個可變電容的電感電容LC振蕩回路，LC振蕩回路的可變電 容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓控制信號在所述LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；獲取模塊，用于獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓，在所述可變電容的另一端接入 所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變 化。
9. 如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為溫度參 數(shù)變化，所述獲取模塊包括第一電流產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一電流； 偏置電壓產(chǎn)生單元，用于使所述第一電流流經(jīng)第-'溫度系數(shù)的電阻； 偏置電壓輸出單元，用于將所述電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出，在所述可變電容的另一端接入所述B」'變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信 號的振蕩頻率變化；其中，所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)或者負(fù)溫系數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，所述第一電流產(chǎn)生單元包括 第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管和第二溫度系數(shù)的電阻，所述第二場效應(yīng)管的漏極通過所述第二溫度系數(shù)的電阻接地，獲取反映第一溫度系數(shù)的 第二電流；所述第--場效應(yīng)管通過其源極接直流電源，其柵極和所述第二場效應(yīng)管的柵極相連，使 所述第一場效應(yīng)管的漏極獲取反映第一溫度系數(shù)的第一電流，其中所述第一電流與所述第二 電流成正比；其中所述第二場效應(yīng)管的漏極電位具有溫度無關(guān)性；若所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)， 則所述第二溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)；若所述第 -溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)，則所述第二溫度系數(shù)是 正溫系數(shù)。
11. 如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，所述獲取模塊包括運算放大 器、第一場效應(yīng)管、第一場效應(yīng)管、第一溫度系數(shù)的電阻和第二溫度系數(shù)的電阻，第二場效應(yīng)管的柵極接運算放大器的輸出，第二場效應(yīng)管的源極接直流電源，第二場效 應(yīng)管的漏極接所述運算放大器的一個輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋回路，且第二場效應(yīng)管的漏極通過 所述第二溫度系數(shù)的電阻接地；所述運算放大器的一個輸入端接第二場效應(yīng)管的漏極，所述運算放大器的的另一個輸入 端接具有溫度無關(guān)性的基準(zhǔn)電壓；所述第一場效應(yīng)管的源極接直流電源，第一場效應(yīng)管的柵極和所述第二場效應(yīng)管的柵極 相連，其中，若所述第一溫度系數(shù)是TF溫系數(shù)，則所述第二溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)；若所述第一 溫度系數(shù)是負(fù)溫系數(shù)，則所述第二溫度系數(shù)是正溫系數(shù)。
12. 如權(quán)利要求8所述的振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為電源電壓參數(shù)變化，所述獲取模塊包括相關(guān)電壓獲取單元，用于通過分壓電路獲取一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓；偏置電壓輸出單元，用丁將所述電壓放大后作為口j.變偏置電壓輸出，在所述可變電容的 另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的 振蕩頻率變化。
13. 如權(quán)利要求12所述的振蕩頻率的補償裝置，其特征在于，所述偏置電壓輸出單元具 體包括運算放大器、第一電阻和第二電阻；所述與工作電源電壓相關(guān)的電壓接入運算放大器的正輸入端，所述運算放大器的負(fù)輸入 端通過第一電阻接地；所述運算放大器的輸出端通過第二電阻反接回負(fù)輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋回路； 將所述運算放大器的輸出作為偏置電壓輸出。
14. 一種鎖相環(huán)電路，包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器，鑒相器檢測輸入電壓和輸出電壓的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸 出，所述電壓信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的電壓控制信號，通過所述輸入電壓 對所述壓控振蕩器的輸出的振蕩信號的頻率實施控制；其特征在于所述壓控振蕩器具有至少一個可變電容的電感電容LC振蕩回路，在所述LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過所述電壓控制信號在所述LC振蕩回路 中產(chǎn)生振蕩信號；在所述可變電容的另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓 補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。
15. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為溫度參數(shù)變化， 所述壓控振蕩器還包括第一電流產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生反映第一溫度系數(shù)的第一電流； 偏置電fli產(chǎn)生單元，用于使所述第一電流流經(jīng)第一溫度系數(shù)的電阻；偏置電壓輸出單元，用于將所述電阻兩端的電壓作為可變偏置電壓輸出，在所述可變電 容的另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信 號的振蕩頻率變化；其中所述第一溫度系數(shù)是正溫系數(shù)或者負(fù)溫系數(shù)。
16. 如權(quán)利要求14所述的鎖相環(huán)電路，其特征在于，所述外界參數(shù)變化為電源電壓參數(shù) 變化，所述獲取模塊具體包括相關(guān)電壓獲取單元，用于通過分壓電路獲取 一個與工作電源電壓相關(guān)的電壓； 偏置電壓輸出單元，用于將所述電壓放大后作為偏置電壓輸出，在所述可變電容的另一端接入所述可變偏置電壓，通過所述可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了振蕩頻率的補償方法和裝置及鎖相環(huán)電路，屬于電路補償技術(shù)領(lǐng)域。該方法應(yīng)用于LC振蕩回路中，包括在LC振蕩回路的可變電容一端接入電壓控制信號，通過電壓控制信號在LC振蕩回路中產(chǎn)生振蕩信號；獲取反映外界參數(shù)變化的可變偏置電壓；在可變電容的另一端接入可變偏置電壓，通過可變偏置電壓補償LC振蕩回路產(chǎn)生的振蕩信號的振蕩頻率變化。該裝置包括產(chǎn)生模塊、獲取模塊和補償模塊。該電路包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器，壓控振蕩器包括至少具有一個可變電容的LC振蕩回路，產(chǎn)生模塊和獲取模塊。本發(fā)明實施例通過將偏置電壓加在LC振蕩回路的可變電容一端，補償了含該LC振蕩回路的電路的振蕩頻率的變化，提高了電路振蕩頻率的穩(wěn)定性。
文檔編號H03L1/00GK101488750SQ200910008298
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者孫宏全 申請人:華為技術(shù)有限公司