具有自動(dòng)數(shù)字振幅控制的低電磁干擾寬頻率范圍振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在集成電路裝置中所使用的振蕩器電路且特定來(lái)說(shuō)用于具有自動(dòng)數(shù)字振幅控制的低電磁干擾(EMI)寬頻率范圍振蕩器的振蕩器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字裝置的時(shí)鐘振蕩器必須取決于其中使用數(shù)字裝置的應(yīng)用在寬頻率范圍內(nèi)工作。振蕩器為其輸出同相地饋送回到其輸入的放大器，從而致使放大器振蕩。如果例如晶體、壓電共振器、電感器-電容器調(diào)諧的電路、電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)等的頻率確定元件在放大器的反饋電路中，那么放大器振蕩頻率將由此頻率確定元件確定。振蕩器的頻率穩(wěn)定性還將由頻率確定元件的頻率穩(wěn)定性確定。
[0003]然而，存在如下問(wèn)題:一個(gè)振蕩器/放大器電路設(shè)計(jì)在寬頻率范圍內(nèi)不具有相同操作特性。針對(duì)數(shù)字裝置的每一可能操作頻率設(shè)計(jì)特定振蕩器/放大器電路并非商業(yè)上可行的。因此，通常針對(duì)最高所預(yù)期使用頻率而實(shí)施最糟情形設(shè)計(jì)。然而，此設(shè)計(jì)哲理在較低操作頻率下形成問(wèn)題，這是因?yàn)檎袷幤?放大器在較低頻率下具有更多增益。在較低操作頻率下振蕩波形的振幅的如此多的增益可大于電力供應(yīng)電壓軌(例如，Vdd及/或V ss)。超出電力供應(yīng)電壓軌的此過(guò)量振蕩振幅導(dǎo)致放大器的輸出電路的飽和，從而導(dǎo)致振蕩器/放大器輸出信號(hào)的削波(限制)及波形失真。當(dāng)振幅大于Vdd及/或小于Vss時(shí)，靜電放電(ESD)保護(hù)電路可經(jīng)觸發(fā)，從而導(dǎo)致不想要的襯底電流及因此噪聲。借此產(chǎn)生可導(dǎo)致可從振蕩器/放大器輻射及/或傳導(dǎo)的較高電磁干擾(EMI)的具有顯著振幅的諧波。另外，過(guò)量振蕩器輸出振幅可導(dǎo)致對(duì)例如(舉例來(lái)說(shuō)但不限于)晶體或壓電共振器的敏感頻率確定電路的經(jīng)增加加熱。頻率確定元件中的此增加的熱耗散可減低其可靠性且縮短其可用操作壽命O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，需要一種振蕩器/放大器，其可在寬操作頻率范圍內(nèi)使用、不具有過(guò)量輸出振幅、也不導(dǎo)致形成EMI問(wèn)題的輸出信號(hào)失真及因在較低頻率下的其發(fā)熱所致的頻率確定元件應(yīng)力，其中過(guò)度放大為振蕩器/放大器的電路設(shè)計(jì)中所固有的。
[0005]根據(jù)實(shí)施例，一種具有自動(dòng)數(shù)字振幅控制的寬頻率范圍振蕩器可包括:振蕩器/放大器，其適于親合到頻率確定元件，其中所述頻率確定元件確定其振蕩頻率；峰值振幅檢測(cè)器，其耦合到所述振蕩器-放大器，其中所述峰值振幅檢測(cè)器提供與來(lái)自所述振蕩器/放大器的振蕩信號(hào)的振幅成比例的直流(DC)電壓；電壓參考產(chǎn)生器，其用于提供參考電壓；電壓比較器，其用于將來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較，其中所述電壓比較器在來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓可小于所述參考電壓時(shí)處于第一邏輯電平且可在來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓可大于所述參考電壓時(shí)處于第二邏輯電平；遞增/遞減計(jì)數(shù)器，其具有時(shí)鐘輸入及耦合到所述電壓比較器的遞增/遞減計(jì)數(shù)控制輸入，其中當(dāng)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)控制輸入可處于所述第一邏輯電平時(shí)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器使計(jì)數(shù)值遞增，且當(dāng)所述計(jì)數(shù)控制輸入可處于所述第二邏輯電平時(shí)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器使所述計(jì)數(shù)值遞減；及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)，其具有耦合到所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器的輸入及耦合到所述振蕩器/放大器的輸出；其中所述振蕩器/放大器的放大增益可通過(guò)可由來(lái)自所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)值控制的來(lái)自所述DAC的所述輸出的模擬電流值確定。
[0006]根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可為可編程的以用于不同參考電壓的選擇。根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可包括帶隙電壓參考。根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可包括齊納(zener) 二極管電壓參考。根據(jù)另外實(shí)施例，啟動(dòng)寄存器及通電復(fù)位(POR)檢測(cè)器可耦合到所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器，其中當(dāng)啟動(dòng)可發(fā)生時(shí)可以來(lái)自所述啟動(dòng)寄存器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)值加載所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件可包括晶體。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件可選自由以下各項(xiàng)組成的群組:壓電共振器、電感器-電容器調(diào)諧的電路及電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)另外實(shí)施例，所述振蕩器-放大器可使用耦合到所述DAC的電流鏡晶體管來(lái)控制所述振蕩器/放大器的放大電路中的伴隨晶體管的增益。根據(jù)另外實(shí)施例，所述第一邏輯電平可為邏輯高且所述第二邏輯電平可為邏輯低。根據(jù)另外實(shí)施例，所述第一邏輯電平可為邏輯低且所述第二邏輯電平可為邏輯高。根據(jù)另外實(shí)施例，所述振蕩器/放大器、峰值振幅檢測(cè)器、電壓參考產(chǎn)生器、電壓比較器、遞增/遞減計(jì)數(shù)器及DAC可提供于微控制器中。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件可提供于所述微控制器中。
[0007]根據(jù)另一實(shí)施例，一種具有自動(dòng)數(shù)字振幅控制的寬頻率范圍振蕩器可包括:振蕩器/可編程增益放大器(PGA)，其適于耦合到頻率確定元件，其中所述頻率確定元件確定其振蕩頻率；峰值振幅檢測(cè)器，其耦合到所述振蕩器/PGA，其中所述峰值振幅檢測(cè)器提供與來(lái)自所述振蕩器/PGA的振蕩信號(hào)的振幅成比例的直流(DC)電壓；電壓參考產(chǎn)生器，其用于提供參考電壓；電壓比較器，其用于將來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較，其中所述電壓比較器可在來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓可小于所述參考電壓時(shí)處于第一邏輯電平且可在來(lái)自所述峰值振幅檢測(cè)器的所述DC電壓可大于所述參考電壓時(shí)處于第二邏輯電平；及遞增/遞減計(jì)數(shù)器，其具有時(shí)鐘輸入及耦合到所述電壓比較器的遞增/遞減計(jì)數(shù)控制輸入，其中當(dāng)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)控制輸入可處于所述第一邏輯電平時(shí)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器使計(jì)數(shù)值遞增，且當(dāng)所述計(jì)數(shù)控制輸入可處于所述第二邏輯電平時(shí)所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器使所述計(jì)數(shù)值遞減；其中所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器可耦合到所述振蕩器/PGA且所述振蕩器/PGA的放大增益可由來(lái)自所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)值控制。
[0008]根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可為可編程的以用于不同參考電壓的選擇。根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可包括帶隙電壓參考。根據(jù)另外實(shí)施例，所述電壓參考產(chǎn)生器可包括齊納二極管電壓參考。根據(jù)另外實(shí)施例，啟動(dòng)寄存器及通電復(fù)位(POR)檢測(cè)器可耦合到所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器，其中當(dāng)啟動(dòng)可發(fā)生時(shí)可以來(lái)自所述啟動(dòng)寄存器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)值加載所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件包括晶體。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件可選自由以下各項(xiàng)組成的群組:壓電共振器、電感器-電容器調(diào)諧的電路及電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)另外實(shí)施例，所述第一邏輯電平可為邏輯高且所述第二邏輯電平可為邏輯低。根據(jù)另外實(shí)施例，所述第一邏輯電平可為邏輯低且所述第二邏輯電平可為邏輯高。根據(jù)另外實(shí)施例，所述振蕩器/PGA、峰值振幅檢測(cè)器、電壓參考產(chǎn)生器、電壓比較器及遞增/遞減計(jì)數(shù)器可提供于微控制器中。根據(jù)另外實(shí)施例，所述頻率確定元件可提供于所述微控制器中。
[0009]根據(jù)又一實(shí)施例，一種用于以數(shù)字方式控制寬頻率范圍振蕩器的振幅的方法可包括以下步驟:用振蕩器/放大器產(chǎn)生具有振幅的交流(AC)信號(hào)；用峰值檢測(cè)器將來(lái)自所述振蕩器/放大器的所述AC信號(hào)的所述振幅轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓值；用電壓參考產(chǎn)生器產(chǎn)生參考電壓；用電壓比較器將所述DC電壓值與所述參考電壓進(jìn)行比較；當(dāng)