補(bǔ)償裝置和基于電感的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上設(shè)及補(bǔ)償裝置和基于電感的裝置，更具體地，設(shè)及具有溫度補(bǔ)償功 能的補(bǔ)償裝置和基于電感的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎖相環(huán)（Phase-locked loop,化L)電路廣泛用于微處理器、數(shù)字信號(hào)處 理器（digital si即al processor, DSFO、現(xiàn)場(chǎng)可編程 口陣列（field programm油Ie gate array,FPGA)等的時(shí)鐘分配。在化L電路中，壓控振蕩器（voltage-controlled oscillator, VC0)是確定頻率穩(wěn)定性和抖動(dòng)性能的關(guān)鍵模擬區(qū)塊。
[0003] 在當(dāng)前技術(shù)下，對(duì)于基于CMOS的VCO的設(shè)計(jì)，電感電容化OVCO是廣泛使用的方 案。LC VCO的振蕩頻率由諧振器電感器和電容器確定。然而，LC VCO的振蕩頻率依賴于溫 度。諸如電感系數(shù)的變化、電感Q因子的變化、VCO本身的擺動(dòng)幅度或者非線性電容值等因 素會(huì)導(dǎo)致LC VCO的振蕩頻率隨溫度變化。因此，應(yīng)當(dāng)使用溫度補(bǔ)償技術(shù)來提高振蕩頻率的 準(zhǔn)確性。
[0004] 已發(fā)展出了補(bǔ)償溫度變化對(duì)VCO頻率的影響的技術(shù)。傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償電路利用變 容器提供負(fù)溫度系數(shù)（temperature coefficient, TC)至LC VC0。利用負(fù)溫度系數(shù)，能消除 溫度變化引起的頻率漂移。然而，變?nèi)萜鲿?huì)占據(jù)大量的娃面積。因此，需要更經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn) 行TC補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種補(bǔ)償裝置和基于電感的裝置W補(bǔ)償輸入信號(hào)的頻率。
[0006] 依據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種補(bǔ)償裝置。該補(bǔ)償裝置包括主電路和補(bǔ)償電路。 主電路提供第一電壓、第二電壓和流經(jīng)第一電感的第一電流。主電路包括第一電感和用于 生成輸入信號(hào)的功能電路。第一電感禪接在具有第一電壓的第一端和具有第二電壓的第二 端之間。補(bǔ)償電路包括第二電感和電流源電路。第二電感禪接在具有第=電壓的第=端和 具有第四電壓的第四端之間。電流源電路用于輸出流經(jīng)第二電感的第二電流。電流源電路 調(diào)整功能電路的溫度系數(shù)進(jìn)而調(diào)整輸入信號(hào)的頻率。主電路和補(bǔ)償電路經(jīng)由第一電感和第 二電感禪接。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于電感的裝置，用于調(diào)整輸入信號(hào)的頻率。 該基于電感的裝置包括第一電感、第二電感和電流源電路。第一電感禪接在具有第一電壓 的第一端和具有第二電壓的第二端之間。第一電流流經(jīng)所述第一電感。第二電感禪接在具 有第=電壓的第=端和具有第四電壓的第四端之間。電流源電路輸出流經(jīng)所述第二電感的 第二電流，W調(diào)整所述輸入信號(hào)的頻率。
[000引上述補(bǔ)償裝置W及基于電感的裝置，可W通過通過電流源電路輸出的第二電流W 及通過流經(jīng)功能電路的電流來改變功能電路的溫度系數(shù)，W調(diào)整功能電路生成的輸入信號(hào) 的頻率。
[0009] 在閱讀各個(gè)附圖中例示的優(yōu)選實(shí)施例的如下詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的運(yùn)些和其他 目的對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說無疑將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置的示意圖。
[0011] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置的示意圖。
[0012] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置的示意圖。
[0013] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置的示意圖。
[0014] 圖5是例示隨著-20至80°C的溫度漂移圖4中VCO電路的頻率變化的示意圖。
[0015] 圖6是示例包括DCO的功能電路的應(yīng)用的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明直接改善了振蕩器（諸如LC VC0、DCO等）的輸出的振蕩頻率的穩(wěn)定性。 根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償電路通過減小振蕩頻率的偏差來縮?。╯hrink)溫度系數(shù)的值，而不是 提供具有負(fù)溫度系數(shù)的補(bǔ)償電路。
[0017] 圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置1的示意圖。補(bǔ)償裝置1包括主電 路11和補(bǔ)償電路13。主電路11和補(bǔ)償電路13通過變壓器10禪接，變壓器10包括初級(jí)電 感Ll和補(bǔ)償電感L2。主電路11包括初級(jí)電感Ll和功能電路11a。功能電路Ila包括負(fù) 電阻器R和電容器C。初級(jí)電感Ll通過第一端Sl和第二端s2禪接至功能電路11a。第一 端Sl具有第一電壓，第二端s2具有第二電壓。第一端Sl和第二端s2之間的電壓差定義 為第一電壓差Vi。第一電流Ii流經(jīng)該初級(jí)電感L1。
[001引補(bǔ)償電路13包括補(bǔ)償電感L2和電流源電路13曰，電流源電路13a輸出流經(jīng)補(bǔ)償電 感L2的等于
的電流。Gm表示大信號(hào)跨導(dǎo)并且表示第一放大參數(shù)。補(bǔ)償電感 L2禪接在具有第=電壓的第=端S3和具有第四電壓的第四端s4之間。第=端S3和第四 端s4之間的電壓差定義為第二電壓差V2。流經(jīng)補(bǔ)償電感L2的電流定義為第二電流12。初 級(jí)電感Ll和補(bǔ)償電感L2之間的相對(duì)位置被定義為間距S，初級(jí)電感Ll和補(bǔ)償電感L2之間 的互感系數(shù)定義為M。
[001引在圖1中，可W W如下公式（1)表示第一電壓差Vi和第二電壓差V 2。 (V, =SLL +sMh
[0020] 1 1; ;公式（1) F三='s'Wi +'s-左二/三
[0021] 由于第一電流Ii流經(jīng)初級(jí)電感LI,第一電流Ii的變化在補(bǔ)償電感（次級(jí)電感）L2 產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)導(dǎo)致第二電流12變化。此外，第一電流I 1取決于第一電壓差 V因此，第二電流12與第一電壓差Vi有關(guān)，并且可W表示為如公式似所示。在公式似 中，《是振蕩頻率，P表示第二放大參數(shù)，Gm表示大信號(hào)跨導(dǎo)，j是虛數(shù)單位。
[0023] 根據(jù)公式（1)和公式似，第一電壓差Vi可W進(jìn)一步表示為如公式（3)所示。
[00巧]如果z?l，則簡(jiǎn)化的公式X = y ? (1+z) y ? (I-Z)有效。由于在公式（3)中 (0 公式（3)中的可W簡(jiǎn)化為公式（4)中所示。
[0026] V產(chǎn) S ? L 1 (1+ P ? M ? Gm) ? I 公式（4)
[0027] 根據(jù)公式（4)，初級(jí)電感Ll的有效電感系數(shù)可W定義為L(zhǎng)i(l+P ? M ? Gm)。
[0028] 由于S ? Li (1+ 0 ? M ? Gm)是虛數(shù)W及跨導(dǎo)Gm隨溫度改變，因此初級(jí)電感Ll的有 效電感可W用于補(bǔ)償依據(jù)溫度變化的頻率漂移。
[0029] 此外，通過改變第二電流12,從電流Ii的方向看進(jìn)去主電路11，其阻抗將據(jù)此改 變。主電路11的阻抗可W表示為公式巧）。在公式巧）中，《是振蕩頻率。
[0030] Vi= j O 化 1 ? Ii+M . 12)公式巧）
[0031] 可W W第一電壓差Vi為參數(shù)表示第二電流12。旨P，12= 丫 - Vd- K - Vi。第一 電壓差Vi的系數(shù)被定義為跨導(dǎo)丫和互納K。因此，公式（5)可W表示為公式化）的形式。
[0032] Vi= jo 化1 ? Ii+M ? Iz)
[0033] = j O ? Li ? Ii+j W ? M ?(丫 ? Vi_j ? K ? Vi)公式巧）
[0034] = j O ? Li ? Ii+j O ? M ?丫 ? Vi+o ? M ? K ? Vi
[0035] 并且，第一電壓差Vi可W表示為公式（7)的形式。
[0037] 假定，? M ?丫《1并且《 ? M ? K ?1。因此，第一電壓差Vi與第一電流I 1之 間的關(guān)系可W進(jìn)一步簡(jiǎn)化為公式（8)。
[0038] V產(chǎn) jo .Li'Iilil+Ou .M?丫+ ? .M. K)]
[0039] = j O ? Li ? Ii_ ?2 . Li ? Ii ? M ?丫 +j ?2 . Li ? Ii ? M ?丫 公式做
[0040] = j O ? Li (1+ W ? M ?丫）? Ii_ W 2 ? M ?丫 ? Li ? Ii
[0041] 根據(jù)公式做，第一電流Ii的虛部的系數(shù)，即Li(l+? -M?丫），可W認(rèn)為是從電 流Ii的方向看主電路11，初級(jí)電感Ll的電感系數(shù)。類似的，第一電流I 1的實(shí)部的系數(shù)，即 (-CO2?丫 'Ll),可W認(rèn)為是從電流Ii的方向看主電路11，初級(jí)電感Ll的負(fù)電阻值。
[0042] 因此，補(bǔ)償電路13能夠通過上述的電感系數(shù)和負(fù)電阻值影響第一電壓差Vi。負(fù)電 阻值和電感系數(shù)進(jìn)一步用于補(bǔ)償晶振中的損耗和非線性電容值。
[0043] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的補(bǔ)償裝置2的示意圖。補(bǔ)償裝置2可W視為是功 能電路22和基于電感的裝置20的組合。功能電路22生成在第一端Sl和第二端s2輸出 的輸入信號(hào)。基于電感的裝置20包括初級(jí)電感11、補(bǔ)償電感L2和電流源電路230。
[0044] 此外，補(bǔ)償裝置2可W視為補(bǔ)償電路23和主電路21的組合。補(bǔ)償電路23能夠通 過初級(jí)電感Ll和補(bǔ)償電感L2調(diào)整主電路21的負(fù)電阻值和電感系數(shù)。補(bǔ)償電路23包括電 流源電路230和補(bǔ)償電感L2。
[004引在一個(gè)實(shí)施方式中，電流源電路230只包括電感感應(yīng)電路（in化Cing circuit) 233和電阻感應(yīng)電路231。電感感應(yīng)電路233會(huì)導(dǎo)致主電路21的電感變化，電阻 感應(yīng)電路231會(huì)導(dǎo)致主電路21的電阻變化。目P，電感感應(yīng)電路233或電阻感應(yīng)電路231將 相應(yīng)地并且獨(dú)立地導(dǎo)致主電路21的電氣特性的變化。此外，補(bǔ)償電路23還可W包括多個(gè) 電感感應(yīng)電路233和/或多個(gè)電阻感應(yīng)電