本實用新型總的來說涉及電路，更具體地涉及對具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)的值的電容器的控制。本實用新型更具體地應(yīng)用于 BST(鋇-鍶-鈦)電容器的控制。

背景技術(shù)：

BST電容器主要被開發(fā)用于無線電應(yīng)用，具體用于移動電話。使電容器具有類推可調(diào)電容顯著提高了性能，因為這使得能夠?qū)ㄟ@種電容器的設(shè)備適用于外部環(huán)境。

BST電容器通常以包括至少三個端子的集成電路的形式出現(xiàn)，其中兩個端子對應(yīng)于電容器電極(用于連接至射頻應(yīng)用)，一個端子施加DS偏置電位。電容器的電容由施加至其的DC偏置電位的值來設(shè)置，該偏置電位通常在幾伏特到幾十伏特的范圍內(nèi)，典型地在2 伏特和20伏特之間。

BST電容器的偏置電壓通常通過專用控制電路來提供，其執(zhí)行高電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換，即，將數(shù)字配置字(通常為字節(jié))轉(zhuǎn)換為DC模擬電壓，該模擬電壓被施加給電容器以設(shè)置其電容。

現(xiàn)在，BST電容器的控制或配置是不精確的，這是由于制造容限和溫度相關(guān)的變化以及與電容器滯后相關(guān)的變化而引起。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，實施例提供了一種控制設(shè)備，包括：第一電容器，具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)為設(shè)置點值的電容；第二電容器，具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)為設(shè)置點值的電容，第二電容器被配置為接收與第一電容器相同的偏置電壓；以及控制電路，能夠接收所述設(shè)置點值，并在考慮表示第二電容器的電容的量的情況下生成所述偏置電壓。

根據(jù)實施例，第一電容器和第二電容器被匹配以基本具有相同的溫度變化。

根據(jù)實施例，第一電容器和第二電容器在制造差量 (manufacturing dispersion)內(nèi)相同。

根據(jù)實施例，控制電路包括：第一電路，第一電路與第二電容器一起形成能夠生成第一頻率的振蕩器，第一頻率根據(jù)第二電容器的電容而變化；以及反饋環(huán)路，能夠調(diào)節(jié)偏置電壓，以利用第二頻率控制第一頻率。

根據(jù)實施例，第一電路包括可調(diào)電阻器，第一頻率的值還取決于可調(diào)電阻器的值。

根據(jù)實施例，可調(diào)電阻器的值根據(jù)設(shè)置點值來設(shè)置。

根據(jù)實施例，控制電路包括第二電路，第二電路與設(shè)備的第三固定電容器一起形成能夠生成第二頻率的振蕩器。

根據(jù)實施例，第三固定電容器是金屬-陶瓷-金屬電容器。

根據(jù)實施例，第二電路包括不可調(diào)電阻器，第二頻率的值還取決于不可調(diào)電阻器的值。

根據(jù)實施例，可調(diào)電阻器和不可調(diào)電阻器被匹配以基本具有相同的溫度變化。

根據(jù)實施例，第一電容器和第二電容器被集成在第一芯片中，第一芯片包括：第一端子和第二端子，耦合至第一電容器的電極；第三端子，施加偏置電壓；以及第四端子，耦合至第二電容器的電極。

根據(jù)實施例，控制電路被集成在不同于第一芯片的第二芯片中。

以下將結(jié)合附圖在具體實施例的非限制性描述中詳細討論前述和其他的特征和優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是包括可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)電容的電容器和用于控制電容器的電路的設(shè)備的實施例的電路圖；以及

圖2是進一步詳細示出圖1的設(shè)備的實施例的電路圖。

具體實施方式

在不同的附圖中，利用相同的參考標號來表示相同的元件。為了清楚，僅描述和示出對理解實施例有用的那些元件。具體地，BST 電容器的形成不會詳細描述，所描述的實施例與可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)的常用電容器(例如，BST電容器)兼容。此外，BST電容器的不同的可能應(yīng)用也不會詳細描述，所描述的實施例同樣與常用應(yīng)用兼容。在以下描述中，表述“近似”、“大約”和“約”表示在 10％以內(nèi)，優(yōu)選在5％以內(nèi)。在本說明書中，術(shù)語“連接”用于表示直接電連接而沒有中間的電部件，例如通過一個或多個導電跡線，術(shù)語“耦合”或術(shù)語“鏈接”用于表示直接的電連接(表示“連接”) 或者間接的電連接(即，經(jīng)由一個或多個中間部件)。

圖1是具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)電容的電容器和用于控制電容器的電路的設(shè)備的實施例的電路圖。

圖1的設(shè)備包括集成電路101，集成電路101包括電容器CV，電容器CV具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)的電容，例如BST電容器。集成電路101包括兩個端子103和105，它們對應(yīng)于電容器CV的電極，用于連接至射頻應(yīng)用(RF_in、RF_out)。集成電路101還包括端子 107，該端子107限定設(shè)置電容器CV的電容的偏置電位VBIAS的施加端子。從電的角度來看，經(jīng)由電阻器R施加該偏置電位。

圖1的設(shè)備還包括第二電容器CV’，該電容器CV’具有可通過施加偏置電壓調(diào)節(jié)的電容，被集成在與電容器CV相同的電路101中。電容器CV和CV’匹配以具有基本相同的溫度變化(以每度百分比為單位)。電容器CV’例如在制造差量內(nèi)與電容器CV相同。集成電路 101包括兩個端子109和111，它們對應(yīng)于電容器CV’的電極。端子 109用于耦合至施加參考電位的施加節(jié)點GND，例如地。端子111 用于耦合至控制電路121(以下將進行描述)。電容器CV’被配置為接收與電容器CV相同的偏置電位VBIAS。在所示實例中，經(jīng)由電阻器R’向電容器CV’施加偏置電位VBIAS。電容器R’被選擇為具有與電阻器R基本相同的值。

電容器CV和CV’被配置在同一芯片101中，它們的與制造差量和/或溫度變化相關(guān)的特性差異非常小。此外，由于電容器CV和CV’在任何時候都接收相同的變化電位VBIAS，所以由于滯后(通過偏置電壓應(yīng)用于可調(diào)電容的電容器的設(shè)置點電壓被轉(zhuǎn)換為電容電壓取決于電容器的使用歷史的現(xiàn)象)所引起的它們的特性差異也非常小。結(jié)果，不管使用電路101的條件如何，電容器CV’或參考電容器在任何時候都具有與電容器CV的電容相匹配的電容，例如基本等于電容器CV的電容。

圖1的設(shè)備還包括控制電路121，控制電路121能夠接收輸入 CFG(例如，數(shù)字輸入)上的設(shè)置點值并且生成將施加至電路101 的端子107以將電容器CV的電容調(diào)節(jié)為設(shè)置點值的偏置電位 VBIAS。電路121例如為與電路101分離的集成電路。電路121包括端子123，用于提供偏置電位VBIAS，耦合至電路101的端子107。電路121還包括端子125，耦合至電路101的端子111，即耦合至電路101的參考電容器CV’的電極。電路121還包括端子127，耦合至電路121外部的設(shè)備的參考電容器CREF的電極。在該實例中，電容器CREF的與端子127相對的電極接地(節(jié)點GND)。電路121 可以包括其他端子(未示出)，具體為電源端子。實際上，電路121 可以接收兩個不同的電源電壓：第一電壓VDD，例如在2伏特至6 伏特的范圍內(nèi)，能夠為用于將施加至電路121的輸入CFG的設(shè)置點值轉(zhuǎn)換為模擬電壓(其是將施加至電路101的端子107的電壓VBIAS 的縮小圖像)的電路供電；以及第二電壓VHV，高于電壓VDD，例如在10V至30V的范圍內(nèi)，能夠為電路121的輸出放大級供電，提供將被施加至電路101的端子107的偏置電位VBIAS。

電路121能夠生成將被施加給電路101的端子107的偏置電位VBIS，同時不僅考慮施加給輸入CFG的設(shè)置點值，而且還考慮表示通過電路101的端子111和電路121的端子125耦合至電路121的電容器CV’的電容的量。因此，在考慮電容器CV’的有效電容(其基本與電容器CV的電容相同)的情況下生成偏置電位VBIAS。這使得能夠精確地控制電容器CV。此外，經(jīng)由電路101的端子111獲取表示電容器CV的電容的量對于射頻應(yīng)用來說不是侵略性的，并且電路101的端子111不連接至射頻應(yīng)用。

更具體地，在所示實例中，控制電路121能夠?qū)⒆鳛殡娙萜鰿V’的電容和施加至輸入CFG的設(shè)置點值的函數(shù)的第一量與作為電容器 CREF的電容的函數(shù)的第二量進行比較并且以封閉環(huán)路控制電位 VBIAS的值以使兩個量之間的差異最小化。

電容器CREF不可調(diào)并且被選擇為具有溫度穩(wěn)定的電容，例如在 -25℃和+85℃的溫度范圍內(nèi)具有溫度變化小于+/-0.4％的電容。例如，電容器CREF是金屬-陶瓷-金屬類型的電容器。

圖2是進一步詳細示出圖1的設(shè)備的電路圖。更具體地，圖2 是示出圖1的示圖的元件的電路圖，其中詳細示出控制電路121的實施例。

在圖2的實例中，電路121包括第一電路201，第一電路201耦合至與電容器CREF連接的端子127，并且與電容器CREF一起形成能夠在電路201的輸出節(jié)點203上生成振蕩信號的振蕩器，振蕩信號的頻率通過乘積RREF*CREF來設(shè)置，其中RREF是電路201內(nèi)部的電阻器。

電路121包括耦合至與電容器CV’連接的端子的第一電路205，并且與電容器CV’一起形成能夠在電路205的輸出節(jié)點207上生成振蕩信號的振蕩器，振蕩信號的頻率通過乘積RVCO*CV’來設(shè)置，其中RVCO是電路205內(nèi)部的電阻器。

在所示實例中，振蕩電路201的電阻器RREF是固定電阻器(不可調(diào))，并且振蕩電路205的電阻器RVCO是可調(diào)電阻器。在該差異內(nèi)，電路201例如與電路205相同。振蕩電路201(與電容器CREF 一起)和205(與電容器CV’一起)例如是RC偏移振蕩器。電阻器 RREF和RVCO匹配以基本具有相同的溫度變化。

電路121還包括頻率比較電路209，該電路209包括分別耦合至振蕩電路201和205的輸出節(jié)點203和207的兩個輸入節(jié)點211和 213以及一個輸出節(jié)點215。電路209能夠在其輸出節(jié)點215上提供 DC電位，該電位具有與施加至其節(jié)點211和213的兩個輸入信號之間的頻率差成比例的電平。

電路121還包括放大器217，放大器217的輸入可能經(jīng)由用于對電路209的輸出信號進行整形的電路(未示出)耦合至頻率比較電路209的輸出215。放大器217的輸出耦合至用于提供偏置電位 VBIAS的端子123。

圖2的設(shè)備如下進行操作。電阻器RVCO可根據(jù)施加至電路121 的輸入CFG的設(shè)置點信號而調(diào)節(jié)至預(yù)定值。作為實例，施加至電路 121的輸入CFG的設(shè)置點值是數(shù)字值，并且電路121包括查找表(包括針對數(shù)字設(shè)置點信號的每個可能的值包括電阻器RVCO的具體設(shè)置)。電阻器RVCO例如是數(shù)字可調(diào)的電阻器。例如，電阻器RVCO 包括多個基本串聯(lián)的電阻器，每個基本電阻器都可以通過開關(guān)短路。

通過電路205和電容器CV’形成的振蕩器的輸出信號的頻率 fVCO通過電阻RVCO與電容器CV’的有效電容的乘積來設(shè)置。包括頻率比較器209和放大器217的反饋回路作用于電位VBIAS，用于控制電容器CV和CV’以將頻率fVCO鎖定在通過電路201和電容器 CREF形成的振蕩器提供的參考頻率fREF上。因此，對于施加給電路121的輸入CFGE的設(shè)置點信號的每個值，電路121的反饋環(huán)路將電容器CV’的電容(并且由此將電容器CV的電容)設(shè)置為使得通過電路205和電容器CV’形成的振蕩器的輸出頻率與通過電路201 和電容器CREF形成的振蕩器的輸出頻率基本相等的值。

所述實施例的優(yōu)勢在于，它們能夠?qū)崿F(xiàn)電容器CV的電容的精確控制。具體地，所述實施例能夠顯著降低與電容器的介電材料的滯后相關(guān)聯(lián)的控制不精確度?，F(xiàn)在可以設(shè)想實現(xiàn)大約1％的精度。這樣的精度尤其與可經(jīng)由可調(diào)電容的一個或多個電容器調(diào)節(jié)的射頻濾波器頻率的形成相兼容，能夠用于多標準移動電話終端，以形成多頻帶天線匹配電路，該電路具有比基于開關(guān)濾波器的已知電路小得多的體積。

已經(jīng)描述了具體實施例。各種修改、更新和改進對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。具體地，所述實施例不限于結(jié)合圖2描述的控制電路121的具體實施例。具體地，上面描述了控制電路121 的實施例，其中，根據(jù)電容器CV’的電容和施加至輸入CFG的設(shè)置點值而變化的頻率fVCO與通過電容器CREF的電容的值設(shè)置的參考頻率fREF進行比較。然而，用于將電容器CV’的電容的有效值與電容器CREF的電容的值進行比較并且將電容器CV’的電容的有效值鎖定在電容器CREF的電容的值的兩個量可以是除頻率之外的量。更具體地，可以使用分別表示乘積RREF*CREF和RVCO*CV’的任何其他量。

此外，所述實施例不限于上面描述的其中參考電容器CREF被用于生成參考頻率fREF的實例。作為變型，可以根據(jù)設(shè)備中可用于其他功能的信號(例如通過石英振蕩器生成的信號)來生成頻率fREF。

這種更改、修改和改進是本公開的一部分，并且包括在本實用新型的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述僅僅是實例而不用于限制。本實用新型僅通過以下權(quán)利要求及其等同方案來限定。