[发明专利]一种频率自调节振荡器电路及方法

权利要求书

1.一种频率自调节振荡器电路，其特征在于，它主要由振荡器电路、伪反相器、模数转换器、数字信号处理器和数模转换器依次相连组成；数模转换器的输出端与振荡器电路相连。

2.根据权利要求1所述频率自调节振荡器电路，其特征在于，所述振荡器电路包括：五个MOS管M1-M5（M1、M2为PMOS管，M3、M4、M5为NMOS管），两个电感L1、L2，两个可变电容C1、C2，三个开关S1、S2、S3等；其中，所述PMOS管M1的漏端与NMOS管M3的漏端相连，PMOS管M1的栅极与PMOS管M2的栅极相连，PMOS管M1的漏端和自身栅极相连，PMOS管M1和PMOS管M2的源端均与直流电压源相连；NMOS管M3的栅极接直流电压源；NMOS管M4的栅极与NMOS管M5的漏端相连，NMOS管M5的栅极接NMOS管M4的漏端；PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M5的体端均与自身的源端相连；NMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M5的源端相连，连接处为检测信号输入端口P3；NMOS管M4和NMOS管M5的漏端为振荡器电路的输出端；开关S1的1端与开关S3的1端相连、开关S1的2端与开关S2的1端相连；开关S2的2端分别与电容C1和电感L1相连，电感L1的另一端分别与PMOS管M2的漏端和电感L2相连，电容C1与电容C2相连，电容C2的另一端与电感L2的另一端分别与开关S3的2端相连，电容C1与电容C2的连接处为频率调节节点K1，与数模转换器的输出端相连；开关S2的0端与NMOS管M4的漏端相连，开关S3的0端与NMOS管M5管的漏端相连。

3.根据权利要求1所述频率自调节振荡器电路，其特征在于，所述伪反相器包括一个PMOS管M6、一个NMOS管M7、一个电流表A1和一个固定电容C3等，它们的连接关系是：PMOS管M6和NMOS管M7的体端均与自身的源端相连，PMOS管M6的漏端分别与固定电容C3和NMOS管M7的漏端相连；电流表A1的正端与直流电压源相连，负端与PMOS管M6的源端相连；NMOS管M7的源端接地；固定电容C0的另一端与开关S1的0端相接；PMOS管M6的栅极为检测信号输入端口P1，NMOS管M7的栅极为检测信号输入端口P2。

4.一种权利要求1所述振荡器电路的频率自调节方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将振荡器电路中的开关S2和开关S3均打到1端，此时振荡器电路进入检测模式；

（2）开关S1用于选择分别对NMOS管M4、NMOS管M5的寄生电容进行检测：开关S1置于1端，对NMOS管M5的寄生电容进行检测；开关S1置于2端对NMOS管M4的寄生电容进行检测；通过以下子步骤对NMOS管M4、NMOS管M5的寄生电容进行检测：

（2.1）检测过程分为两步：第一步，从检测信号输入端口P1输入第一周期脉冲信号，检测信号输入端口P2输入第二周期脉冲信号，检测信号输入端口P3接地；第二步，从检测信号输入端口P1输入第一周期脉冲信号，检测信号输入端口P2输入第二周期脉冲信号，检测信号输入端口P3输入第三周期脉冲信号；其中，第二周期脉冲信号上升前第三周期脉冲信号已经下降到地电平，且第一周期脉冲信号下降前第三周期脉冲信号已经上升到电源电压值；

（2.2）在上述步骤2.1中，流过伪反相器中电流表A1的瞬时电流被模数转换器转换为数字信号，并记录在数字信号处理器中；

（2.3）数字信号处理器由记录的瞬时电流值分别计算得到NMOS管M4和NMOS管M5的寄生电容值：数字信号处理器首先分别对记录的瞬时电流值求其一周期内的平均电流值，得到                                                、（分别对应于步骤2.1中的两个步骤），再由公式求得电容的值，即NMOS管M5的寄生电容和NMOS管M4的寄生电容，式中，为直流电压源的电压值，为固定电容C3的电容值，为检测信号的频率；

（3）在数字信号处理器中，将NMOS管M4的寄生电容与NMOS管M5的寄生电容串联，便得到NMOS管M4和NMOS管M5总的寄生电容在LC谐振回路中实际引入的电容偏差值；则可变电容C1和可变电容C2串联后总的电容值应设置为理论电容值减去电容偏差值，以使得LC谐振回路中的实际电容值为理论电容值C；最后由可变电容C1、C2的电容与极板电压方程计算得到电压，从而求得实际应加在节点K1上的电压值，式中， 为可变电容C1，C2在两极板电压差为0时的电容值；为可变电容C1，C2的势垒电压；n为可变电容C1，C2的电容变化指数（由工艺决定）；数字信号处理器输出该数字电压到数模转换器中，转换为模拟电压信号，最终加到节点K1上；

（4）节点K1上的电压调整好后，将开关S2和开关S3置于2端，且检测信号输入端口P3接地，结束对NMOS管M4和NMOS管M5的寄生电容的检测，并使振荡器电路重新由NMOS管M4和NMOS管M5的漏端开始输出振荡信号。