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] 使用日益變小的設計特征來設計電子電路，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，各種應用需要成本有效的方案來滿足設計參數(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 滿足并超過日益嚴格的標準的振蕩器。

【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)換器包括頻率目標控制輸入，其用于選擇目標 工作頻率，并作為響應使用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當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，如果第一設備耦合至第二設備，該連接能夠通過直接電連接或通過經(jīng)由其他設備 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"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 導體）或NMOS (N型金屬氧化物半導體）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備1〇〇。例如，計算設備 100是或并入電子系統(tǒng)129,例如，計算機、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，隨機存取存儲器（RAM))和電源110。 CPU 112能夠是例如CISC-型（復雜指令集計算機）CPU，RISC-型CPU(精簡指令集計算 機），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用程序130 (例如嵌入式應用程序），當該應用程序130被CPU 112執(zhí)行時，其執(zhí)行與計算設備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 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/或機械設備（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)絡設備131接收輸入（和/或提供 輸出至網(wǎng)絡設備131)的接口。網(wǎng)絡設備131能夠包括能夠與計算設備100進行點到點和/ 或網(wǎng)絡通信的任何設備（包括測試儀器）。計算設備100還能夠耦合至外圍設備和/或計 算設備，包括有形非臨時介質(zhì)（例如閃存）和/或電纜或無線介質(zhì)。通過外部設備使用無 線或電纜連接，這些以及其他輸入和輸出設備選擇性地耦合至計算設備100。存儲裝置114 能夠通過，例如，網(wǎng)絡設備131存取。
[0014] 測試器110包含支持校準、測試和調(diào)試執(zhí)行軟件應用程序130的計算設備100的 邏輯。例如，測試器110能夠用于仿真計算設備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）將如何與軟件應用 程序130交互）。以這種方式，軟件應用程序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 從外圍設備和/或計算設備131接收輸入（和/或提供輸出至外圍設備和/或計算設備 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）。通過外部設備使用無線或電纜連接件，這些和其 他輸入和輸出設備選擇性地耦合至計算設備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測實際DCO 138頻率，該頻率響應于 給定調(diào)諧碼被輸出。為了滿足低功率目標和大的頻率范圍，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 應于頻率目標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