各種實施例的方面大體上涉及電容電路，且更具體地說，涉及用于振蕩器應用中的電容電路。

背景技術：

脈沖無線電超寬帶(IR-UWB)是用于射頻(RF)通信的越來越流行的技術。在IR-UWB無線電裝置中，信號可以短脈沖(或由若干背靠背脈沖構成的短突發(fā))的形式傳輸，其中脈沖/突發(fā)持續(xù)時間的數(shù)量級為納秒，而脈沖重復率的數(shù)量級為微秒。數(shù)據可以通過以下操作來編碼：改變脈沖的相位、振幅、頻率或位置，從而對應地實現(xiàn)眾所周知的相移鍵控(PSK)、幅移鍵控(ASK)(例如脈沖幅度調制(PAM)或開關鍵控(OOK))、頻移鍵控(FSK)或脈沖位置調制(PPM)的調制方案。IR-UWB發(fā)射器和/或接收器可以通過使振蕩器和/或在發(fā)射器和/或接收器中的其它組件循環(huán)工作來減少能量使用。循環(huán)工作使振蕩器或其它組件在使用中的時間(例如，在所發(fā)射的脈沖之間)的相當大的部分上處于非活動或斷電狀態(tài)。然而，在所產生的信號可以用于需要高精確度的應用之前，振蕩器電路需要特定的時間段來啟動。在使包括振蕩器的電路循環(huán)工作的應用中，此啟動時間變成電力系統(tǒng)的總功耗中的重要組成部分。在一些應用中，啟動時間決定芯片是可以完全斷電，還是保持通電以便對中斷或其它事件快速作出響應。

使振蕩器循環(huán)工作的應用通常利用環(huán)形振蕩器。已知環(huán)形振蕩器不如LC振蕩器高效節(jié)能，因為環(huán)形振蕩器需要用于給定相位噪聲電平的更多功率。然而，可以使得環(huán)形振蕩器適合瞬時啟動的方式來制造環(huán)形振蕩器。盡管LC振蕩器是高效節(jié)能的，但LC振蕩器通常從隨機相位啟動且需要許多周期來達到穩(wěn)態(tài)振幅和頻率。

這些和其它事項已經向用于多種應用的頻率合成器實施方案的效率提出挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

各種實例實施例涉及用于產生振蕩信號的設備和方法。根據實例實施例，一種設備包括LC電路，該LC電路具有連接在環(huán)路中的電容電路和電感電路。電感電路包括一個或多個電感元件和開關電路。在第一模式中，開關電路提供跨越LC電路的直流(DC)充電電壓，且通過斷開LC諧振電路的環(huán)路中的開關來防止電容電路和電感電路之間的能量振蕩。在第二模式中，開關電路通過閉合環(huán)路中的開關來啟用電容電路和電感電路之間的能量振蕩?？烧{整電容電路包括電容分支電路。每一電容分支電路具有一組對應的電容器，且被配置成在啟用時造成第一量的電容。對于電容分支電路中的每一電容分支電路，響應于該電容分支電路被停用且開關電路在第一模式中工作，初始化電路將該組電容器耦合到對應的參考電壓。

根據另一實例實施例，可調整電容電路包括耦合到第一和第二節(jié)點的多個電容分支電路。每一電容分支電路包括一組對應的電容器。當電容分支電路中的一個電容分支電路在啟用模式中工作時，電容分支電路的該組電容器被配置成造成第一和第二節(jié)點之間的第一量的電容。當電容分支電路在停用模式中工作時，電容分支電路的該組電容器被配置成造成第一和第二節(jié)點之間的第二較小量的電容。在第一模式中，初始化電路將被停用的每一電容分支電路的電容器耦合到對應的參考電壓。在第二模式中，初始化電路將被停用的每一電容分支電路的電容器從對應的參考電壓去耦。

根據另一實例實施例，提供一種用于操作振蕩器電路的方法，該振蕩器電路包括連接在環(huán)路中的可調整電容電路和電感電路。啟用可調整電容電路中的多個電容器分支電路的子組，且停用的電容器分支電路中的其它電容器分支電路。多個電容器分支電路中的每一個電容器分支電路包括一組對應的電容器，且被配置并布置成在啟用時提供在第一和第二節(jié)點之間的第一電容，且在停用時提供在第一和第二節(jié)點之間的第二較小電容。在第一模式中，通過斷開LC電路的環(huán)路中的開關來防止LC電路的振蕩。對于每一停用的電容分支電路，初始化電路還將電容分支電路中的電容器耦合到對應的參考電壓。在第一模式中，通過提供跨越LC電路的充電電壓，還給電容電路充電。在第二模式中，初始化電路將停用的電容分支電路的電容器從對應的參考電壓去耦，且通過閉合環(huán)路中的開關來啟用LC電路的振蕩。電容電路的啟用的分支電路上的電荷使得LC電路在啟用振蕩之后幾乎立即以等于電容電路的充電電壓的單端峰-峰振幅振蕩。

以上論述/概述并非意圖描述本發(fā)明的每個實施例或每個實施方案。以下圖式和詳細描述還舉例說明了各種實施例。

附圖說明

結合附圖考慮以下詳細描述，可以更加完全地理解各種實例實施例，在附圖中：

圖1示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的振蕩器電路的方塊圖；

圖2示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的包括放大器電路的振蕩器電路的方塊圖；

圖3示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的用于操作可配置振蕩器電路的流程圖；

圖4示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的振蕩器電路；

圖5示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的實例開關電容電路；

圖6示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的另一實例開關電容電路；

圖7示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的被配置成用于電容的微調的可調整電容電路

圖8-1示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在不初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第一節(jié)點處的電壓的波形；

圖8-2示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在不初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第二節(jié)點處的電壓的波形；

圖8-3示出在振蕩器電路的啟動期間在不初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下所產生的振蕩信號；

圖8-4示出在啟動期間在不初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下的振蕩器電路的振蕩頻率；

圖9-1示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第一節(jié)點處的電壓的波形；

圖9-2示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第二節(jié)點處的電壓的波形；

圖9-3示出在振蕩器電路的啟動期間在初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下所產生的振蕩信號；

圖9-4示出在啟動期間在初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下的振蕩器電路的振蕩頻率；

圖10示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的具有輔助電路的振蕩器電路；以及

圖11示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的被配置成用于循環(huán)工作操作的通信系統(tǒng)。

盡管本文中所論述的各種實施例能夠經受各種修改及替代形式，但在圖式中借助于實例已經示出了這些實施例的多個方面，且將詳細描述這些方面。然而，應理解，并不意圖將本發(fā)明限于所描述的特定實施例。相反，意圖涵蓋落入本發(fā)明的范圍內的包括權利要求書中限定的各方面的所有修改、等效物和替代方案。另外，如貫穿本申請案所使用的術語“實例”僅作為說明而非限制。

具體實施方式

本發(fā)明的各方面被認為適用于多種不同類型的設備、系統(tǒng)和方法，包括具有可調整電容電路的振蕩器電路。在某些實施方案中，已示出本發(fā)明的各方面在用于包括振蕩器電路的循環(huán)工作操作的應用的情形中時是有益的。盡管未必如此受到限制，但是通過使用此類示例性情況的實例的論述可了解各種方面。

一些實例實施例涉及高效節(jié)能的振蕩器電路，這些振蕩器電路顯示出近瞬時啟動。根據實例實施例，振蕩器電路包括LC電路，該LC電路具有連接在環(huán)路中的電感電路和可調整電容電路。LC電路在第一和第二節(jié)點處產生振蕩信號。振蕩信號的頻率主要通過由電感電路和可調整電容電路提供的電感和電容確定?？烧{整電容電路允許通過調整LC電路的電容來配置振蕩頻率。能夠調整振蕩頻率允許振蕩器用于更大數(shù)目的應用。在一些實施方案中，放大器電路被配置成加強LC電路的振蕩。

在一些實施方案中，電感電路包括一個或多個電感元件和開關電路。在第一模式中，開關電路防止LC電路的振蕩且提供跨越LC電路的充電電壓，由此給可調整電容電路充電。在第二模式中，開關電路啟用LC電路的振蕩。通過在第一模式中給可調整電容電路充電，LC電路在啟用振蕩之后幾乎立即以等于電容電路的充電電壓的單端峰-峰振幅振蕩。然而，在第一模式中提供跨越LC電路的充電電壓可能對許多可調整電容電路造成問題?？烧{整電容電路通常包括若干電容器的網絡，這些電容器可配置以模擬具有各種量的電容的真正電容器。例如，可調整電容器可以包括多個電容分支電路，這些電容分支電路可以被個別地啟用或停用以調整電容的總量。如參考圖示更詳細地解釋，在停用的電容分支電路中的電容器可以附帶地存儲一些量的電荷。在停用的電容分支中的充電電容器可能將電路中的一個或多個節(jié)點的電壓推出用于給振蕩器供電的軌對軌電源電壓(例如，在Vdd和Ground之間)的電壓范圍外。具有在軌對軌電源電壓范圍外的電壓的節(jié)點可以使得被設計成斷開的開關和寄生PN結被接通，從而防止晶體管正確地工作。

在一個或多個實施例中，LC電路包括可調整電容器，該可調整電容器包括多個電容器分支電路和初始化電路，該初始化電路被配置成限制在停用分支電路中的電容器的充電，同時在第一操作模式中給可調整電容電路預充電。電容器的充電可以通過將電容器耦合到參考電壓來限制，該參考電壓近似等于用于給可調整電容電路充電的充電電壓。各種電路布置可以用于限制在停用的電容分支電路中的電容器的充電。例如，初始化電路可以通過將電容器的一端耦合到參考電壓來限制在停用的電容分支電路中的電容器的充電，該參考電壓近似等于在給可調整電容電路充電時提供給電容器的另一端的電壓。以此方式，跨越電容器的電壓降可以限于較小值。

LC電路還可以使用各種電感電路布置來實施。在一些實施例中，電感電路包括開關電路、第一和第二以磁性方式耦合的電感器線圈。第一電感器線圈具有耦合到第一輸出節(jié)點的第一端，以及耦合到開關電路的第二端。第二電感器線圈具有耦合到第二輸出節(jié)點的第一端，以及耦合到開關電路的第二端。

在第一模式中，開關電路將第一電感器線圈的第二端從第二電感器線圈的第二端去耦，由此斷開LC電路的環(huán)路且停用振蕩。在第一模式中，開關電路還將第一電感器線圈的第二端耦合到第一電源端(例如，提供電源電壓的節(jié)點)，且將第二電感器線圈的第二端耦合到第二電源端(例如，提供接地的節(jié)點)。在初始充電周期之后，電感器線圈充當閉合電路，由此將第一輸出節(jié)點耦合到電源電壓且將第二輸出節(jié)點耦合到地面。因此，提供跨越電容電路的電壓差。在第二模式中，開關電路將第一電感器線圈從第一電源端去耦，且將第二電感器線圈從第二電源端去耦。開關電路還將第一電感器線圈的第二端耦合到第二電感器線圈的第二端，由此閉合LC電路的環(huán)路且啟用振蕩。

應認識到，PLL中的功耗的相當大的組成部分可來自RF振蕩器電路。本發(fā)明的實施例涉及LC振蕩器電路的使用，相比于其它振蕩器電路，例如基于反相器的環(huán)形振蕩器電路，LC振蕩器電路可需要用于給定相位噪聲電平的較少功率。各種方面還認識到，LC振蕩器可以從隨機的相位啟動，且可能需要許多周期來達到穩(wěn)態(tài)振幅和頻率。相對于具有相當?shù)墓牡沫h(huán)形振蕩器，各種實施例允許相位噪聲減少一個或甚至超過兩個數(shù)量級，且允許對電源變化的較低靈敏度。根據實施例且除振蕩器電路自身的減少的功率之外，在從振蕩器電路接收RF信號的隨后的電路中可以節(jié)約功率。

振蕩的頻率主要通過由電感和電容電路提供的電感和電容確定。在各種實施方案中，電容電路可以在第一和第二輸出節(jié)點之間提供固定電容，或可以可編程以調整電容且由此調節(jié)LC電路的自諧振頻率。類似地，在各種實施方案中，電感電路可以提供固定電感或可以被配置成提供可編程電感。

所公開的振蕩器電路可以適合于用于各種循環(huán)工作應用中。作為說明性實例，在一些應用中，振蕩器電路可以用于脈沖RF信號的無線傳輸。舉例來說，來自振蕩器電路的RF信號可以啟用狀態(tài)選擇性地提供給天線以產生脈沖。振蕩器電路可以在脈沖之間從啟用狀態(tài)轉變到停用狀態(tài)以節(jié)約功率。根據一個或多個所公開的實施例，特定實施例涉及IR-UWB通信系統(tǒng)(例如，發(fā)射器或接收器)，該IR-UWB通信系統(tǒng)可以包括振蕩器電路，該振蕩器電路被配置成用于快速啟動以與IR-UWB通信的脈沖的循環(huán)工作相對應。IR-UWB發(fā)射器或接收器可以包括循環(huán)工作控制電路，該循環(huán)工作控制電路被配置成在所傳送的RF信號的脈沖之間停用振蕩器電路或使振蕩器電路斷電。根據本文中論述的各種實施例，在啟用振蕩器電路之前，循環(huán)工作控制電路可以使用開關電路來對電容電路預充電。參考圖11更詳細地描述IR-UWB通信系統(tǒng)的實例。

轉向圖式，圖1示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的振蕩器電路的方塊圖。在此實例中，振蕩器電路包括電容電路102和電感電路104，該電容電路102和該電感電路104連接在環(huán)路中以形成LC電路。當閉合環(huán)路時，能量在可調整電容電路102和電感電路104之間來回轉移，由此在輸出RF+和RF-處產生振蕩信號。電感電路104包括一個或多個電感元件108和開關電路106。在第一模式中，開關電路106通過斷開LC電路的環(huán)路中的開關(未示出)，來防止電容電路102和電感電路104之間的能量的振蕩。在第一模式中，開關電路106還通過提供跨越LC電路的DC充電電壓來給電容電路102充電。在第二模式中，開關電路106閉合環(huán)路中的開關以啟用電容電路和電感電路之間的能量振蕩。

如先前論述，LC電路的振蕩的頻率主要通過由電感電路和可調整電容電路提供的電感和電容來確定。更具體地說，LC電路的以赫茲為單位的振蕩頻率f₀通過下式給出：

其中L是由電感電路提供的電感且C是由電容電路提供的電容。振蕩頻率可以通過調整L、C或這兩者來調整。在此實例中，振蕩器電路包括可調整電容電路102，該可調整電容電路102可以被編程以提供各種電容值，例如通過使用開關電容庫。以此方式，可調整電容電路102可以被調整成配置振蕩器電路以使其在各種振蕩頻率下工作。另外，振蕩器電路可以包括可變電感電路，該可變電感電路還可以被編程以提供各種量的電感。

根據一個或多個實施例，可調整電容電路102包括一組電容分支電路110，這些電容分支電路各自被配置成在啟用時在節(jié)點RF+和RF-之間提供對應的電容。可調整電容電路102還包括初始化電路112，該初始化電路112被配置成限制在電容分支電路110中的停用的電容分支電路中的電容器的充電。電容分支電路110可以使用各種電容電路布置來實施。在一些實施方案中，電容分支電路110中的每一個電容分支電路包括兩個單獨的電容器(未在圖1中示出)，這兩個電容器各自具有耦合到節(jié)點RF+和RF-中的對應節(jié)點的第一端。電容分支電路110中的每一個電容分支電路還包括對應的開關電路(圖1中未示出)，該開關電路被配置成在啟用該電容分支電路時，將兩個電容電路的第二端連接到彼此。在一些實施方案中，每一電容分支電路中的對應的開關電路另外被配置成在啟用該電容分支電路時，將兩個電容器的第二端耦合到參考電壓(例如，Ground)。

圖2示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的包括交叉耦合的反相器的振蕩器電路的方塊圖。振蕩器電路包括連接在環(huán)路中的電容電路102和電感電路104，如參考圖1所描述。在此實例中，振蕩器還包括放大器電路202，該放大器電路202被配置成加強且控制LC電路的振蕩，使得可以維持振蕩。在一些實施方案中，放大器包括一對交叉耦合的反相器。該對反相器中的每一反相器的輸入耦合到另一個反相器的輸出。通過反相器進行的開關防止振蕩信號的阻尼。根據實施例，開關電路106可以被配置成斷開在通過可調整電容電路102和電感電路104形成的LC電路中的環(huán)路，使得防止振蕩且將可調整電容電路102預充電至穩(wěn)態(tài)電壓。

圖3示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的用于操作振蕩器電路的流程圖。在系統(tǒng)啟動時，振蕩器進入在方塊302處開始的非活動模式中。在方塊302處，開關電路被配置成防止LC電路的振蕩，例如，通過斷開LC電路中的環(huán)路來防止。如參考圖4更詳細描述，環(huán)路可以響應于將啟用信號(例如，EN)設定成邏輯0而通過開關斷開，且響應于將啟用信號設定成邏輯1而通過開關閉合。還在方塊302處，開始LC電路中的電容電路的充電。

在方塊304處，通過啟用電容電路中的電容器分支電路的子組且停用其它電容分支電路來調節(jié)LC電路的電容。如參考圖4更詳細描述，電容器分支電路可以通過將對應的控制信號(例如，D_cap)設定成邏輯1來啟用，且通過將對應的控制信號設定成邏輯0來停用。還在方塊304處，初始化電路被接合以限制在振蕩之前對停用的電容分支電路的充電(例如，通過將對應的電容器的各端耦合到參考電壓節(jié)點)。

在一些實施方案中，電源可以在方塊306處啟用(如果先前停用的話)。例如，當振蕩器是非活動的時，用于給振蕩器供電的電源可以斷電或停用。在一些其它實施例中，當振蕩器是非活動的時，電源可以保持通電和/或啟用。電源可能需要較少的斜升時間來從停用/斷電狀態(tài)轉變成啟用/通電狀態(tài)(例如，將電源端從0伏驅動到Vdd)。在電源的斜升期間，在方塊302處的開關電路的配置使得呈現(xiàn)跨越LC電路的可調整電容電路的充電電壓。

響應于以活動模式操作振蕩器的命令，判定塊308將該過程引導到方塊310。在方塊310處，開關電路被配置成引起LC電路的振蕩且使初始化電路斷開。振蕩可以通過閉合LC電路的環(huán)路(例如，通過將啟用信號EN設定成邏輯1)來引起。由于在非活動模式中提供的在電容電路上的電荷，幾乎立即在LC電路中引起全振幅振蕩(例如，在一個振蕩周期內)。振蕩繼續(xù)，直到接收到在非活動模式中操作振蕩器的命令。響應于在非活動模式中操作振蕩器的命令，判定塊312將該過程引導回到方塊302。在一些實施例中，該過程可以在前進到方塊302之前在方塊314處停用電源。

圖4示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的振蕩器電路。振蕩器包括電容電路446和電感電路，該電感電路包括電感元件442和444以及開關電路430，該電容電路446和該電感電路如參考圖1和2中示出的電容電路102和電感電路104所論述而配置。在此實例中，振蕩器還包括具有一對交叉耦合的反相器410和420的放大器，如參考圖2中示出的放大器202所描述。在此實例中，反相器410和420中的每一個反相器包括P型上拉晶體管412和422，該P型上拉晶體管具有耦合到第一電源端(Vdd)的源極，以及耦合到輸出節(jié)點RF+和RF-中的對應輸出節(jié)點的漏極。反相器410和420中的每一個反相器還包括N型下拉晶體管414和424，該N型下拉晶體管具有耦合到第二電源端(Ground)的源極，以及耦合到振蕩器電路的輸出節(jié)點(通過節(jié)點RF+和RF-指示)中的對應輸出節(jié)點的漏極。節(jié)點RF+連接到反相器410的輸出，且RF-連接到反相器420的輸出。反相器410的輸入連接到晶體管412和414的柵極。反相器410的輸入耦合到輸出節(jié)點(RF-)。晶體管422和424的柵極形成反相器420的輸入節(jié)點，該輸入節(jié)點耦合到反相器410的輸出節(jié)點(RF+)。

如先前描述，反相器410和420被配置成維持LC電路的振蕩。舉例來說，當節(jié)點RF+處的電壓升高到第一閾值電壓之上時，晶體管424通過將節(jié)點RF-下拉至第二電源端的電壓(Ground)來加強振蕩信號，這使得晶體管412將節(jié)點RF+上拉至第一電源端的電壓(Vdd)。相反，當節(jié)點RF-的電壓升高至第一閾值電壓之上時，晶體管414通過將節(jié)點RF+下拉至第二電源端的電壓(Ground)來加強振蕩信號，這使得晶體管422將節(jié)點RF-上拉至第一電源端的電壓(Vdd)。

如先前論述，振蕩器電路可以使用各種電感和電容電路來實施。在此實例中，電感電路包括兩個以磁性方式耦合的電感器線圈442和444。電感器線圈442和444的磁耦合使用圖4中的點符號示出。電感器442中的第一電感器具有耦合到第一輸出節(jié)點RF+的第一端，以及耦合到開關電路430的第二端。電感器線圈444中的第二電感器線圈具有耦合到第二輸出節(jié)點RF-的第一端，以及耦合到開關電路430的第二端。

開關電路430包括開關434，該開關434被配置成在閉合時將電感器線圈442的第二端耦合到電感器線圈444的第二端。第二開關432被配置成在閉合時將電感器線圈442耦合到第一電源端(Vdd)。第三開關436被配置成在閉合時將電感器線圈444耦合到第二電源端(Ground)。

在此實例中，開關電路430響應于第一控制信號(例如，)而在第一模式中工作，且響應于第二控制信號(例如，En)而在第二模式中工作?？刂菩盘柺荅n控制信號的邏輯非。在第一模式中，開關434斷開，且通過電感電路442和444以及電容電路446形成的LC環(huán)路斷開。因此，防止在電感電路442和444與電容電路446之間的能量振蕩。在第一模式中，開關432和436閉合，由此將電感器442的第二端耦合到第一電源端(Vdd)且將電感器444的第二端耦合到第二電源端(Ground)。當將電壓差(例如，Vdd-Ground)施加到電源端時，電流流動通過電感器線圈，這將輸出節(jié)點RF+上拉至Vdd且將輸出節(jié)點RF-下拉至Ground。因此，反相器410和420被設定成將輸出節(jié)點RF+和RF-對應地保持在Vdd和Ground，且給電容電路446充電。

在第二模式中，開關432和436斷開，且開關434閉合。因此，通過電感電路442和444以及電容電路446形成的LC環(huán)路閉合。當LC環(huán)路閉合時，在電感電路442和444與電容電路446之間引起能量振蕩，由此在輸出節(jié)點RF+和RF-處產生振蕩信號。由于在第一模式中時存儲在電容電路中的能量，振蕩信號幾乎立即以全振幅振蕩(例如，在第一振蕩周期內)。

當使用單端峰值振幅時，振蕩器的理想振幅可以等于電源電壓的一半，該電源電壓用于驅動振蕩器電路。如果使用差分峰值振幅或單端峰-峰振幅，那么理想振幅可以等于全電源電壓。對于差分峰-峰振幅，理想振幅可以等于全電源電壓的兩倍。應認識到，振蕩的精確振幅可以略微小于理想振幅。

可調整電容電路446可以使用各種電容電路布置來實施。在此實例中，可調整電容電路446包括多個電容分支電路450。每一電容分支電路450被配置成在通過用于電容分支電路的對應的控制信號(D_cap)啟用時，在節(jié)點RF+和RF-之間提供對應的電容。用于每一電容分支電路450的D_cap控制信號可以提供為控制字的對應的位，其中每一位與不同的電容分支電路450相對應。

在此實例中，每一電容分支電路450包括第一電容器452，該第一電容器452具有耦合到節(jié)點RF+的第一端和耦合到開關電路460的第二端。每一電容分支電路450還包括第二電容器454，該第二電容器454具有耦合到節(jié)點RF-的第一端和耦合到開關電路460的第二端。當啟用電容分支電路450時，開關電路460的開關466將電容器452的第二端耦合到電容器454的第二端。當開關電路460將電容器452的第二端耦合到電容器454的第二端時，完成在節(jié)點RF+和RF-之間包括電容器452和454的電路路徑。當啟用電容分支電路450時，開關462和464還將電容器452和454的第二端耦合到電源端(例如，提供接地電壓)。當停用電容分支電路450時，開關電路460將電容器452從電容器454去耦，由此經由電容器452和454斷開在節(jié)點RF+和RF-之間的電路路徑。當停用電容分支電路450時，開關462和464還將電容器452和454的第二端從電源端去耦(例如，提供接地電壓)。

當開關電路430在第一模式中工作時，節(jié)點RF+保持在Vdd處，節(jié)點RF-保持在接地處。替代地，在一些實施例中，如果初始化電路水平地翻轉，那么當開關電路430在第一模式中工作時，節(jié)點RF-保持在Vdd處且節(jié)點RF+保持在接地處。在沒有初始化電路的情況下，當開關電路430在第一模式中時，節(jié)點A和B將在停用的電容分支450(即，具有設定成邏輯0的D_cap的分支)中的每一個電容分支中自由浮動。

當振蕩器轉變成第二模式時，在節(jié)點RF+和RF-處的電壓開始振蕩，從而幾乎立即將節(jié)點RF+下拉至Ground。因為RF+和RF-可以近似軌對軌振蕩(例如，在Vdd和Ground之間)，所以如果在振蕩之前在電容器中存儲有電荷，那么具有連接到節(jié)點RF+和RF-的第一端的電容器452和454可以使得電容器的第二端(節(jié)點A和B)超出Vdd或降至低于Gnd。當這種情況發(fā)生時，開關446的寄生PN結，例如從P型襯底到開關446的源極/漏極(例如節(jié)點A)，可以被接通且造成電路故障。

可調整電容電路446包括初始化電路，該初始化電路在停用時被配置成限制電容分支電路450中的電容器的充電。如先前描述，電容器的充電可以通過將電容器耦合到參考電壓來限制，該參考電壓近似等于用于給可調整電容電路充電的充電電壓。在此實例中，初始化電路包括用于每一電容分支電路的一組對應的開關472和474。開關472和474被配置成響應于與電容分支電路450相對應的對應的控制信號(Init_Ctrl)，限制在對應的電容分支電路450中的電容器的充電。用于電容分支電路450的對應的Init_Ctrl控制信號可以例如通過執(zhí)行用于電容分支電路450的和控制信號的邏輯與來產生。

如先前指示，當開關電路430在第一模式中工作時，節(jié)點RF+保持在Vdd處，且RF-保持在Ground處。如果在第一模式中停用電容分支電路450，那么Init_Ctrl信號使得初始化電路的開關472將節(jié)點A耦合到Vdd，由此使電容器452放電。Init_Ctrl信號還使得電感電路的開關474還將節(jié)點B耦合到Ground，由此使電容器454放電。

圖4中所描繪的電路是根據互補B類LC振蕩器。然而，各種實施例未必限于圖4中所描繪的具體配置。例如，涵蓋不同實施例，其中可以對被配置以提供跨導以加強振蕩的電路(例如，反相器電路410和420)的具體配置作出改變。

可調整電容電路可以使用除圖4中示出的可調整電容電路布置446之外或代替該可調整電容電路布置446的各種電路布置來實施。例如，圖5示出可以用于實施可調整電容電路中的一個或多個電容分支電路的實例開關電容電路500。開關電容電路500在功能上等效于在圖4中通過元件452、454、462、464、466、472和474形成的電容電路。在此實例中，開關電容電路500包括開關502，該開關502執(zhí)行圖4中的兩個開關464和474的開關操作。開關502響應于從D_cap和Init_Ctrl控制信號的邏輯或得出的控制信號而將節(jié)點B耦合到Ground。

圖6示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的另一實例開關電容電路。開關電容電路600類似于圖5中示出的開關電容電路500，但包括在節(jié)點B和Vdd之間的另一開關602。開關602通過停用信號配置為一直斷開。當開關使用基于晶體管的開關來實施時，將開關602添加到開關472、462以及502提供在開關466與節(jié)點RF+和RF-之間的對稱寄生電容。例如，MOSFET晶體管顯示出在源極端和漏極端之間的一些量的電容。如果將MOSFET用于實施圖5中的開關462、464、466和472，那么節(jié)點A與節(jié)點B相比具有到AC接地的更大的寄生電容。當啟用開關電容電路500且節(jié)點A和節(jié)點B都接地時，在節(jié)點A處的過多的寄生電容不具有效果。然而，當停用電容電路500時，在節(jié)點A處的過多的電容導致從RF+到AC接地的電容比從RF-到AC接地的電容更大。開關602的添加平衡了電容電路600中的電容，而不會改變開關功能性。

為便于解釋和說明，這些實例主要參考具有一個可調整電容器的LC電路來描述。然而，實施例不限于此。例如，在一些實施例中，LC電路可以包括多個可調整電容電路。在一些實施方案中，多個可調整電容電路可以被配置成提供不同范圍的電容。舉例來說，可調整電容電路可以包括第一可調整電容電路和第二可調整電容電路，該第一可調整電容電路被配置成以粗略增量調整電容，該第二可調整電容電路被配置成以精細增量調整電容。

圖7示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的被配置成用于電容的微調的可調整電容電路。在此實例中，電容電路700包括串聯(lián)連接在電容元件702和710之間的可調整電容器708。電容電路700還包括具有電容元件704和706的電容電路，電容元件704和706串聯(lián)耦合在可調整電容器708的一端(節(jié)點C)和可調整電容器708的第二端(節(jié)點D)之間。在此布置中，例如與圖5和6中示出的可調整電容器布置相比，以較小增量調整電容。

圖8-1至8-4圖示在不初始化可調整電容電路以在于上文所論述的第一模式中操作振蕩器時限制停用的電容分支電路的充電的情況下的振蕩器電路的性能。圖8-1示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在不初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第一節(jié)點處的電壓的波形。圖8-2示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在不初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第二節(jié)點處的電壓的波形。如果初始化電路472和474并不用于限制在第一工作模式中的停用的電容分支電路中的電容器的充電，那么圖8-1和8-2中示出的波形可以顯示在圖4中示出的振蕩器電路中的節(jié)點A和B處。如先前論述，當振蕩開始時，電容器452上的電荷可以初始地將節(jié)點A推至接地電壓之下。如圖8-1中示出，節(jié)點A初始地在比穩(wěn)定振蕩的電壓范圍更低的電壓范圍中振蕩。從近似10ns到12ns，電荷逐漸被轉移到節(jié)點A且在節(jié)點A處的振蕩的電壓范圍增大。相反，電容器454上的電荷還可以初始地將節(jié)點B推至Vdd之上。如圖8-2中示出，節(jié)點B初始地在比穩(wěn)定振蕩的電壓范圍更高的電壓范圍中振蕩。從近似10ns到12ns，電荷逐漸被轉移到節(jié)點B且在節(jié)點B處的振蕩的電壓范圍減小。

圖8-3示出在振蕩器電路的啟動期間在不初始化可調整電容電路以限制在第一模式中的停用的電容分支電路的充電的情況下所產生的振蕩信號。振蕩信號表示在圖4中的節(jié)點RF+和RF-之間的電壓差。如圖8-3中示出，由于通過停用的電容分支電路施加到LC電路的其余部分的電容負載，差分電壓在振蕩啟用時突然下降，且隨后振幅逐漸增長至穩(wěn)定振幅。在此實例中，在振蕩啟用之后，需要近似1ns來使振蕩信號的振幅穩(wěn)定。

圖8-4示出在啟動期間在不初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下的振蕩器電路的振蕩頻率。如先前描述，當振蕩啟用時，停用的電容分支電路的電荷可以初始地部分負載LC電路。當能量轉移到LC電路時，停用的電容分支電路的電容負載隨時間推移減小。作為電容負載的此變化的結果，振蕩器電路的自諧振頻率隨時間推移而變化。當振蕩啟用時，自諧振頻率在圖8-4中的10ns到12ns之間快速從近似7GHz向下變化至6.97GHz。在圖8-4中從12ns到30ns，振蕩頻率從近似6.97GHz緩慢向上增加到6.9725GHz。

圖9-1至9-4圖示在初始化可調整電容電路以在于上文所論述的第一模式中操作振蕩器時限制停用的電容分支電路的充電的情況下的振蕩器電路的性能。圖9-1示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第一節(jié)點(例如，圖4中的節(jié)點A)處的電壓的波形。當振蕩在10ns處啟用時，節(jié)點A幾乎立即進入到在穩(wěn)定振蕩信號的電壓范圍中的振蕩中。與圖8-1相比，在穩(wěn)定振蕩信號的電壓范圍外的初始振蕩大大減少。圖9-2示出圖示在振蕩器電路的啟動期間在初始化可調整電容電路的情況下在可調整電容電路的第二節(jié)點(例如，圖4中的節(jié)點B)處的電壓的波形。當振蕩在10ns處啟用時，節(jié)點B幾乎立即進入到在穩(wěn)定振蕩信號的電壓范圍中的振蕩中。與圖8-2相比，在穩(wěn)定振蕩信號的電壓范圍外的初始振蕩大大減少。

圖9-3示出在振蕩器電路的啟動期間在初始化可調整電容電路以限制在第一模式中的停用的電容分支電路的充電的情況下所產生的振蕩信號。該振蕩信號表示在圖4中的節(jié)點RF+和RF-之間的電壓差。如圖9-3中示出，振蕩的振幅在0.1ns內穩(wěn)定，該0.1ns在1個振蕩周期內。與圖8-3中示出的振蕩信號相比，振蕩信號的差分振幅的穩(wěn)定時間減少。在此實例中，與圖8-3中示出的振蕩信號相比，振蕩信號的差分振幅近似減少因子10。

圖9-4示出在啟動期間在初始化振蕩器電路中包括的可調整電容電路的情況下的振蕩器電路的振蕩頻率。如先前描述，由于通過停用的電容分支電路上的電荷來部分負載LC電路，振蕩器的振蕩頻率可能在突發(fā)期間改變。當停用的電容分支電路的充電在第一模式中受到限制時，頻移減少。如圖4中示出，振蕩電路的諧振頻率從10ns到22ns從近似7.0982400GHz下降到7.0982125GHz(0.0275MHz的差值)。相比而言，圖8-4中示出的諧振頻率在近似2.5MHz的頻率范圍上變化。

圖10示出根據本發(fā)明的一個或多個實施例的第四實例振蕩器電路。振蕩器包括電容電路1046、電感元件1042和1044、開關電路1030以及交叉耦合的反相器電路1010和1020，這些元件如參考圖4中示出的電容電路446、電感元件442和444、開關電路430以及交叉耦合的反相器電路410和420所描述而配置和布置。

如先前描述，通過電容電路1046以及電感元件1042和1044形成的LC電路的自諧振頻率主要通過由電容電路1046提供的電容的量和由電感元件1042和1044提供的電感確定。具體地說，LC電路的以赫茲為單位的自諧振頻率f₀通過下式給出：

其中L是由電感電路提供的電感且C是由電容電路提供的電容。振蕩器的振蕩頻率可以通過調整L、C或這兩者來調整。在此實例中，振蕩器電路包括可變電容電路1046，該可變電容電路1046可以被編程以提供各種不同電容值，例如通過使用開關電容庫。以此方式，可變電容電路1046可以被調整成配置振蕩器電路以使其在各種不同振蕩頻率下工作。另外或替代地，振蕩器電路可以包括可變電感電路，該可變電感電路可以被編程以提供各種量的電感。

如先前描述，通過晶體管1012、1014、1022和1024形成的反相器被配置成遵循且加強LC電路的振蕩。通過反相器加強振蕩信號有助于克服LC電路中的損耗，且維持振蕩和振幅。各種實施例認識到，在穩(wěn)態(tài)的RF信號幅度可能不與電容電路1046的預充電電壓相對應。舉例來說，電壓的不匹配可能是在例如通過開關電容器庫調節(jié)振蕩器的振蕩頻率時的LC電路的阻抗的實部的移動的結果。幅度差可能導致在啟動時的振蕩頻率和在達到RF信號的穩(wěn)態(tài)振幅后的振蕩頻率之間的不匹配。

在一些實施例中，振蕩器電路可以包括一個或多個輔助電路，這些輔助電路被配置成調整提供到LC電路的跨導，使得穩(wěn)態(tài)RF信號幅度匹配電容電路的預充電電壓。此外，LC電路的阻抗的實部可根據RF信號的頻率而改變。在一些實施方案中，輔助電路可以被配置成例如調整提供到LC電路的跨導，以補償在LC電路的阻抗的實部中的改變，以另外維持在較寬頻率范圍上的恒定振幅。各種實施例是基于以下認知：在穩(wěn)定狀態(tài)處用于RF+/-信號的單端峰-峰振幅可能不與電容電路的預充電電壓相對應。舉例來說，假設預充電電壓保持固定，那么對振蕩頻率的改變將導致在不同頻率處在預充電電壓和振蕩的振幅之間的差值。這可能導致在啟動時的振幅和RF信號的穩(wěn)態(tài)振幅之間的差異。因此，可以提供多個輔助電路以通過增加加強電流來補償此不匹配。例如，啟用更多芯具有增加主芯的有效晶體管寬度的效果，因此增加在振蕩期間的電流的加強。這具有與增加用于包括偏置晶體管的設計的偏置電流類似的效果。因此，可以啟用更多輔助芯以補償由于頻率的減小而導致的振蕩器振幅的減小。

在圖10中示出的實例中，電路包括多個輔助電路1050。輔助電路1050中的每一個輔助電路被配置成響應于被啟用(例如，響應于控制信號D_aux)而提供電壓偏置，該電壓偏置調整提供到LC電路的有效跨導。在此實例中，每一輔助電路1050包括一組晶體管1052、1054、1056和1058，該組晶體管被配置成在啟用輔助電路1050時將跨導調整成晶體管1012、1014、1022和1024的跨導。

輔助電路1050包括第一組開關1072、1074、1076和1078，該第一組開關被配置成在啟用輔助電路1050時，并聯(lián)地電連接晶體管1052、1054、1056和1058中的每一個晶體管與對應的晶體管1012、1014、1022和1024。當停用輔助電路1050時，第一組開關1072、1074、1076和1078斷開晶體管1052、1054、1056和1058與晶體管1012、1014、1022和1024。輔助電路1050包括第二組開關1062、1064、1066和1068，該第二組開關被配置成在停用輔助電路1050時，將晶體管1052、1054、1056和1058中的每一個晶體管的源極耦合到這些晶體管中的每一個晶體管的漏極。當啟用輔助電路1050時，開關1062、1064、1066和1068中的每一個開關將晶體管1052、1054、1056和1058中的每一個晶體管中的一個晶體管的源極和漏極彼此去耦。

所公開的實例和實施例可以適合于用于利用振蕩器電路的多種應用。如先前指示，這些實例和實施例可以尤其適用于使振蕩器電路循環(huán)工作的應用。

作為說明性實例，圖11示出被配置成用于循環(huán)工作操作的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)1100包括收發(fā)器電路1130，該收發(fā)器電路1130被配置成使用從振蕩器電路1120得出的振蕩信號來發(fā)射和接收RF信號。舉例來說，收發(fā)器電路1130可以利用振蕩信號來控制傳輸媒體的采樣，或產生用于經由傳輸媒體傳輸?shù)腞F信號。振蕩器電路可以例如使用圖1、2、4到7中示出的電路來實施。在此實例中，振蕩信號被描繪為直接地從振蕩器電路1120產生。在一些實施方案中，通信系統(tǒng)可以包括各種另外的電路，這些另外的電路用于在將由振蕩器電路1120輸出的振蕩信號提供到收發(fā)器1130之前處理該振蕩信號。作為一個實例，通信系統(tǒng)1100可以包括鎖相環(huán)(PLL)(未示出)，該鎖相環(huán)被配置成防止振蕩信號中的相位漂移。作為另一個實例，通信系統(tǒng)1100可以包括分頻器，該分頻器被配置成產生以較低頻率振蕩的第二信號。

通信系統(tǒng)1100包括循環(huán)工作控制電路1110，該循環(huán)工作控制電路1110被配置成在收發(fā)器電路1130空閑時使振蕩器電路1120循環(huán)工作。在一些實施例中，收發(fā)器電路1130可以包括基于脈沖的發(fā)射器(例如，IR-UWB發(fā)射器)，該基于脈沖的發(fā)射器被配置成使用短脈沖發(fā)射數(shù)據。IR-UWB發(fā)射器可以使用各種調制方案來對數(shù)據編碼，這些調制方案包括例如PSK、ASK、FSK或PPM。類似地，收發(fā)器電路1130可以包括基于脈沖的接收器(例如，IR-UWB接收器)，該基于脈沖的接收器被配置成接收在RF信號的脈沖中編碼的數(shù)據。

當基于脈沖的發(fā)射器是非活動的(例如，在所發(fā)射的脈沖之間)時，循環(huán)工作控制電路1110可以被配置成在非活動或斷電狀態(tài)下操作振蕩器電路1120。在一些實施例中，循環(huán)工作控制電路1110還可以使各種其它電路的操作循環(huán)工作，這些其它電路包括例如用于給振蕩器電路1120和/或收發(fā)器電路1130供電的電源1140。

循環(huán)工作控制電路可以在在第一非活動狀態(tài)中操作振蕩器電路1120和在第二活動狀態(tài)中操作振蕩器電路1120之間交替，例如，使用圖3中示出的過程。舉例來說，循環(huán)工作控制電路1110可以在不使用RF信號的時間期間(例如，在RF信號的脈沖之間)使振蕩器1120的LC電路和反相器電路斷電。循環(huán)工作控制電路1110可以通過停用電源1140來使LC電路和反相器電路斷電。循環(huán)工作控制電路1110可以在RF信號用于產生數(shù)據脈沖以供傳輸?shù)臅r間期間給振蕩器1120的LC電路和反相器電路通電。如參考圖3所描述，給LC電路和反相器電路通電可以包括將LC電路的電感電路中包括的開關電路設定成在第一模式中工作，該第一模式防止振蕩且在啟用電源1140之后給LC電路充電。在啟用電源之后，將開關電路設定成在第二模式中工作，其中啟用LC電路的振蕩。

可以實施各種塊、模塊或其它電路以執(zhí)行本文中描述和/或圖式中所示的操作和活動中的一個或多個操作和活動。在這些情況中，“塊”(有時也稱為“邏輯電路”或“模塊”)是執(zhí)行這些或相關操作/活動(例如，啟用/防止振蕩、給電容電路充電或控制電路的循環(huán)工作操作)中的一個或多個操作/活動的電路。例如，在上述實施例中的某些實施例中，一個或多個模塊是被配置并布置用于實施這些操作/活動的離散邏輯電路或可編程邏輯電路，如圖1到7和10中示出的過程/電路模塊。在某些實施例中，此類可編程電路是被編程以執(zhí)行指令(和/或配置數(shù)據)的集合的一個或多個計算機電路。指令(和/或配置數(shù)據)可采用存儲在存儲器(電路)中且可從存儲器(電路)中存取的固件或軟件的形式。作為實例，第一和第二模塊包括基于CPU硬件的電路和采用固件形式的指令集的組合，其中第一模塊包括第一CPU硬件電路與一個指令集，并且第二模塊包括第二CPU硬件電路與另一指令集。某些實施例涉及計算機程序產品(例如，非易失性存儲器裝置)，該計算機程序產品包括其上存儲指令的機器或計算機可讀媒體，這些指令可以由計算機、片上系統(tǒng)、可編程IC或其它電子裝置執(zhí)行以執(zhí)行這些操作/活動。

基于以上論述和說明，本領域的技術人員將易于認識到，可以對各種實施例作出各種修改和改變而無需嚴格遵循本文中示出和描述的示例性實施例和應用。舉例來說，盡管在一些情況下可以在個別圖式中描述各個方面和特征，但是應了解，來自一個圖的特征可以與另一圖的特征組合，即使組合未被明確示出或未被明確描述為組合。此類修改不脫離本發(fā)明的各個方面的真實精神和范圍，包括在權利要求書中闡述的方面。