[發明專利]用于減少振蕩器的功率消耗的系統和方法

有效

• 申請號: 201080022034.0
• 申請日: 2010-05-05
• 公開（公告）號: CN102428642A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 豪爾赫·A·加西亞;托德·莫耶
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H03B5/36
• 分類號: H03B5/36
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發明大體來說涉及通信系統，且更具體來說涉及一種用于減少振蕩器的功能消耗的系統和方法。

背景技術

在許多通信系統中，使用振蕩器產生參考振蕩信號，從所述參考振蕩信號產生其它信號和/或時鐘。舉例來說，可使用參考振蕩信號產生用于驅動數字和模擬電路的一個或一個以上時鐘。另外，可在本機振蕩器(LO)中使用參考振蕩信號，用于將射頻(RF)、中頻(IF)或其它信號降頻轉換到較低或基帶頻率，和/或用于將基帶信號升頻轉換到IF、RF或其它較高頻率。

這些通信系統中的許多系統為便攜式系統，例如蜂窩式電話、個人數字助理(PDA)、手持式裝置和其它便攜式通信裝置。這些便攜式通信系統通常依賴于有限電源(例如，電池)來執行各種所希望的操作。有限電源通常具有視便攜式裝置所汲取的功率量而定的連續使用壽命。通常需要盡可能多地延長所述連續使用壽命。因此，便攜式通信系統更頻繁地被設計成消耗越來越少的功率。

關于振蕩器，其功率消耗通常視正在產生的振蕩信號的頻率調諧范圍而定。舉例來說，如果使用非常昂貴且精確的晶體(Xtal)設計振蕩器，那么頻率調諧范圍不需要那么大。因此，可將振蕩器的功率消耗維持在相對低。另一方面，如果使用便宜且不那么精確的Xtal設計振蕩器，那么頻率調諧范圍通常需要為較大，以便確保將振蕩信號的頻率維持在規范內。不幸的是，頻率調諧范圍較寬時，振蕩器的功率消耗通常較大。參考以下實例更好地對此作出解釋。

圖1A說明用于產生振蕩信號的常規設備100的框圖/示意圖。常規設備100通常包含負電阻電路102和按反饋配置與所述負電阻電路耦合的諧振器。在此實例中，所述諧振器包括Xtal?104和一對可變電容器C_P(在相關技術中通常被稱作皮耳士(Pierce)電容器)。可變電容器C_P用以提供對設備100所產生的振蕩信號的頻率的外部調諧。

圖1B說明常規設備100的諧振器的阻抗與頻率的曲線圖。舉例來說，如果移除常規振蕩器100的皮耳士電容器C_P，那么振蕩信號的頻率實質上由Xtal?104確定。在此情況下，如曲線圖中所指示，振蕩信號的頻率實質上遇上Xtal?104的并聯諧振。在并聯諧振的情況下，因為諧振器的阻抗實質上最大化，所以負電阻電路102所汲取的功率實質上最小化。

如果Xtal?104的不同批次均非常精確，那么Xtal的并聯諧振在不同批次間不會顯著改變。如果并聯諧振的容限在振蕩器100的頻率偏差規范內，那么不需要皮耳士電容器C_P，且可以節省功率的方式來操作振蕩器。然而，此種精確的Xtal?104通常非常昂貴。因此，為了降低振蕩器100的成本，可使用較不精確且較便宜的Xtal?104。此可能會造成如下不利后果：Xtal?104的并聯諧振在不同批次間的變化大于振蕩器100的頻率偏差規范。在此情況下，可能需要頻率調諧，借此強制使用一個或一個以上可變電容器C_P。

將電容器C_P添加到振蕩器100的諧振器的作用是減小振蕩信號的頻率。此會造成如下后果：使諧振器的阻抗從與Xtal?104的并聯諧振相關聯的阻抗朝向與Xtal的串聯諧振相關聯的阻抗降低，如曲線圖中的振蕩器可調諧范圍所指示。隨著諧振器的阻抗移動為較靠近Xtal?104的串聯諧振，負電阻電路102消耗更多功率。

功率消耗與Xtal?104的并聯諧振與串聯諧振之間的可調性(pullability)或頻率差有關。針對振蕩信號的給定頻率，如果可調性較大，那么振蕩器100的功率消耗較少。或者，相反，針對振蕩信號的給定頻率，如果可調性較小，那么振蕩器100的功率消耗較多。因此，需要增加振蕩器100的可調性以便以更節省功率的方式來操作振蕩器100。

發明內容

本發明的一方面涉及一種用于產生振蕩信號的設備，其包含負電阻電路、晶體和適于修改所述晶體的串聯諧振以減少在產生所述振蕩信號的過程中所述負電阻電路的功率消耗的組件。在另一方面中，所述組件包含正電抗電路。在又一方面中，所述組件包含一個或一個以上電感元件。在再一方面中，所述組件包含分別耦合到所述晶體的兩側的一對電感元件。

在本發明的另一方面中，所述用于產生振蕩信號的設備進一步包含用于調整所述振蕩信號的頻率的頻率調諧組件。在又一方面中，所述頻率調諧組件適于將所述振蕩信號的所述頻率調整成在經定義的頻率的±百萬分之10(±10ppm)內。在再一方面中，所述頻率調諧組件包含一個或一個以上耦合到所述晶體的可變電容元件。