可調(diào)諧頻率-電壓受控振蕩的制作方法
【專利說明】可調(diào)諧頻率-電壓受控振蕩
【背景技術(shù)】
[0001] 使用日益變小的設(shè)計特征來設(shè)計電子電路，以便獲得增加的集成度和減小的功 耗。這種電子電路的示例包括數(shù)字受控振蕩器，該振蕩器使用用于控制，例如，日益集成的 電路上形成的模擬組件的邏輯電路系統(tǒng)形成。經(jīng)常，除滿足專用要求（例如頻率范圍和穩(wěn) 定性）之外，各種應(yīng)用需要成本有效的方案來滿足設(shè)計參數(shù)（例如最小化的布局區(qū)域和功 耗）。隨著集成電路的設(shè)計特征日益變得更小，電于電路的增加的集成度日益需要使用能夠 滿足并超過日益嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)的振蕩器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 通過數(shù)字受控振蕩系統(tǒng)和方法能夠很大部分地解決上述問題。例如，可調(diào)諧 DCO(數(shù)字受控振蕩器）包括時鐘發(fā)生器，該時鐘發(fā)生器被布置為提供轉(zhuǎn)換器時鐘信號用于 驅(qū)動頻率-電壓（F2V)轉(zhuǎn)換器。例如，F(xiàn)2V轉(zhuǎn)換器包括頻率目標(biāo)控制輸入，其用于選擇目標(biāo) 工作頻率，并作為響應(yīng)使用DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換器）生成頻率控制信號。時鐘發(fā)生器被布置為響 應(yīng)于頻率控制信號生成轉(zhuǎn)換器時鐘信號。
[0003] 需要理解的是，提交本
【發(fā)明內(nèi)容】
不是用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。此 外，本
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在指出要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在用于協(xié)助確 定要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說明】
[0004] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種說明性電子設(shè)備。
[0005] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種可調(diào)諧數(shù)字受控振蕩器的示意圖。
[0006] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種雙頻率范圍可調(diào)諧數(shù)字受控振蕩器 的示意圖。
[0007] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種可調(diào)諧數(shù)字受控振蕩器的穩(wěn)定性分 析的邏輯圖。
[0008] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種可調(diào)諧數(shù)字受控振蕩器的電壓-頻率 轉(zhuǎn)換器的示意圖。
【具體實施方式】
[0009] 下面的討論針對本發(fā)明的各種實施例。盡管這些實施例中的一個或更多個可以是 優(yōu)選的，所公開的實施例不應(yīng)當(dāng)被解釋為或者以其他方式用于限制本公開的范圍（包括權(quán) 利要求）。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，下面的說明書具有廣泛的應(yīng)用，任何實施例的 討論僅僅是該實施例的示例，不旨在暗示本公開的范圍（包括權(quán)利要求書）被限制到該實 施例。
[0010] 某些術(shù)語在整個下面的說明書和權(quán)利要求書中用于指代特定系統(tǒng)組件。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解的是，各種名稱可以用于指代組件或系統(tǒng)。因此，本文沒有必要在名稱不同 而非功能不同的組件之間做出區(qū)分。此外，系統(tǒng)能夠是另一個系統(tǒng)的子系統(tǒng)。在下面的討 論和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"和"包含"以開放式方式使用，而且相應(yīng)地被解釋為意味著 "包括但不限于"。此外，術(shù)語"耦合至"或"與...耦合"（等等）旨在描述間接或直接電連 接。因此，如果第一設(shè)備耦合至第二設(shè)備，該連接能夠通過直接電連接或通過經(jīng)由其他設(shè)備 和連接的間接電連接實現(xiàn)。術(shù)語"部分"能夠意味著整體部分或小于整體部分的部分。術(shù) 語"校準(zhǔn)"能夠包括詞語"測試"的意思。術(shù)語"輸入端"能夠意指PMOS (P型金屬氧化物半 導(dǎo)體）或NMOS (N型金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管的源極或漏極（甚至是上下文指示的控制 輸入端，例如柵極）。
[0011] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種說明性計算設(shè)備1〇〇。例如，計算設(shè)備 100是或并入電子系統(tǒng)129,例如，計算機(jī)、電子控制"盒"或顯示器、通信儀器（包括發(fā)射器） 或被布置為生成射頻信號的任何其他類型的電子系統(tǒng)。
[0012] 在一些實施例中，計算設(shè)備100包含巨型單元或片上系統(tǒng)（SoC)，其包括控制邏 輯，例如CPU 112(中央處理器）、存儲裝置114(例如，隨機(jī)存取存儲器（RAM))和電源110。 CPU 112能夠是例如CISC-型（復(fù)雜指令集計算機(jī)）CPU，RISC-型CPU(精簡指令集計算 機(jī)），MCU-型（微控制器單元）或數(shù)字信號處理器（DSP)。存儲裝置114(其能夠是存儲 器，例如處理器上的高速緩沖存儲器、處理器外的高速緩沖存儲器、RAM、閃存或磁盤存儲裝 置）存儲一個或更多個軟件應(yīng)用程序130 (例如嵌入式應(yīng)用程序），當(dāng)該應(yīng)用程序130被CPU 112執(zhí)行時，其執(zhí)行與計算設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的任何合適的功能。
[0013] CPU 112包含存儲器和邏輯，它們存儲頻繁從存儲裝置114存取的信息。計算設(shè) 備100通常由用戶使用UI (用戶接口）116控制，UI在執(zhí)行軟件應(yīng)用程序130期間提供輸 出到用戶并接收來自用戶的輸入。使用顯示器118、指示器燈、揚聲器、振動等提供輸出。使 用音頻和/或視頻輸入（例如使用語音或圖像識別）以及電子和/或機(jī)械設(shè)備（如鍵盤、 開關(guān)、近程檢測器、陀螺儀、加速度計等）接收輸入。CPU 112和電源110耦合至1/0(輸入 /輸出）端口 128,所述I/O端口 128提供被配置為從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備131接收輸入（和/或提供 輸出至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備131)的接口。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備131能夠包括能夠與計算設(shè)備100進(jìn)行點到點和/ 或網(wǎng)絡(luò)通信的任何設(shè)備（包括測試儀器）。計算設(shè)備100還能夠耦合至外圍設(shè)備和/或計 算設(shè)備，包括有形非臨時介質(zhì)（例如閃存）和/或電纜或無線介質(zhì)。通過外部設(shè)備使用無 線或電纜連接，這些以及其他輸入和輸出設(shè)備選擇性地耦合至計算設(shè)備100。存儲裝置114 能夠通過，例如，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備131存取。
[0014] 測試器110包含支持校準(zhǔn)、測試和調(diào)試執(zhí)行軟件應(yīng)用程序130的計算設(shè)備100的 邏輯。例如，測試器110能夠用于仿真計算設(shè)備100的有缺陷的或不可用組件（一個或更多 個），以便允許驗證如果該組件（一個或更多個）實際存在于計算設(shè)備100上，該組件（一 個或更多個）將如何在各種條件下執(zhí)行（例如，組件（一個或更多個）將如何與軟件應(yīng)用 程序130交互）。以這種方式，軟件應(yīng)用程序130能夠在類似于后期制作操作的環(huán)境中調(diào) 試。
[0015] 例如，測試器110包括DCO (數(shù)字受控振蕩器）138,其包括F2V (頻率-電壓）轉(zhuǎn)換 器140。盡管F2V轉(zhuǎn)換器140被示出為包括在測試器110內(nèi)，F(xiàn)2V轉(zhuǎn)換器140能夠被包括在 與DCO 138相同的（例如，如半導(dǎo)體中生產(chǎn)的管芯（die)提供的）襯底或不同的襯底內(nèi)。
[0016] CPU 112和測試器110耦合至I/O (輸入/輸出）端口 128,該端口提供被配置為 從外圍設(shè)備和/或計算設(shè)備131接收輸入（和/或提供輸出至外圍設(shè)備和/或計算設(shè)備 131)的接口，該接口包括有形（例如，"非臨時"）介質(zhì)（例如閃存）和/或電纜或無線介 質(zhì)（例如聯(lián)合測試工作組（JTAG)接口）。通過外部設(shè)備使用無線或電纜連接件，這些和其 他輸入和輸出設(shè)備選擇性地耦合至計算設(shè)備100。CPU 112、存儲裝置114和測試器110還 耦合至電源（未示出），電源被配置為從電力源（例如蓄電池、太陽能電池、"有電（live)" 電源線、電感場、燃料電池等）接收電力。
[0017] 如下面參考下面的附圖討論的，例如，DCO 138被布置為提供可調(diào)諧頻率輸出，該 調(diào)諧頻率輸出能夠從IMHz到48MHz以0. 1 %步長調(diào)諧?？烧{(diào)諧頻率輸出的調(diào)諧在例如調(diào)諧 碼的最低有效位內(nèi)是線性的，以便用戶能夠容易地預(yù)測實際DCO 138頻率，該頻率響應(yīng)于 給定調(diào)諧碼被輸出。為了滿足低功率目標(biāo)和大的頻率范圍，DCO 138能夠被布置為具有更 小的子范圍，其中每個范圍具有以約1.5、3、6、12、24和48MHz頻率為中心的中心頻率。各 種子范圍能夠重疊鄰近的子范圍，以便幫助確保子范圍之間的"無縫"重疊。
[0018] 能夠通過處理器（例如CPU 112)選擇調(diào)諧碼并將其發(fā)射至DC0。調(diào)諧碼用于在重 疊區(qū)域內(nèi)選擇頻率，在重疊區(qū)域內(nèi)調(diào)諧碼能夠被映射或以其他方式被修改以選擇兩個鄰近 子范圍中的任何一個的控制信息。如下面討論的，控制信息包括以下信息：例如，電容器組 中的哪一個或更多個單獨的電容器被選擇、放電晶體管（和/或哪個放電晶體管）的值被 用于對電容器組中選擇的晶體管放電，以及用于驅(qū)動DCO 138的振蕩器單元的電流。
[0019] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的一種可調(diào)諧數(shù)字受控振蕩器的示意圖。如 通常描述的，DCO系統(tǒng)200被布置為DC0,例如DCO 138。例如，DCO系統(tǒng)200包括F2V(頻 率-電壓）轉(zhuǎn)換器210、基準(zhǔn)電壓發(fā)生器212、積分器220、振蕩器230、信號調(diào)節(jié)器250和 V2F轉(zhuǎn)換器時鐘發(fā)生器（CLKGEN) 270。
[0020] F2V轉(zhuǎn)換器210被布置為接收用于編程電容器&的電容值的頻率目標(biāo)控制輸入 (例如，調(diào)諧碼）。電容器&通常體現(xiàn)為可編程分裂電容器（split capacit〇r)DAC(例如， 下面參考圖5描述的）。開關(guān)(其為PMOS晶體管）和開關(guān):紛_ (其為NMOS晶體管） 分別響應(yīng)于時鐘發(fā)生器270輸出的信號，?和工作。電容器Cf通常包括一組電容器，響 應(yīng)于頻率目標(biāo)控制輸入從該組電容器中選擇一個或更多個單獨的電容器，以便&的電容是 選擇性可編程的。
[0021] 開關(guān)的輸出是頻率控制信號，其由電容器Cw和電阻器Rf的布置形成的濾波 器低通