[发明专利]一种频率自调节振荡器电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振荡器电路，尤其涉及一种用于减小MOS管寄生电容对振荡器电路输出频率影响的频率自调节振荡器电路及方法。

背景技术

目前，为了提高振荡器的频率精确度和稳定度，主要是利用自动频率控制电路（Automatic Frequency Control）与振荡器构成闭合回路，通过频率负反馈作用，在经过AFC环多次循环调节后 ，最终使振荡器输出频率达到平衡。但是由于该方法主要是基于直接对电路输出进行补偿，并没有深入研究误差源的物理机制，因此传统方法在应用于对稳定性要求较高，频率在10GHz以上的高频电路时有一定的局限性。

发明内容

为了克服现有电路难以从底层物理机制上减小MOS管寄生电容对振荡器电路频率稳定性的影响，本发明提供一种针对MOS管寄生电容的振荡器电路的频率自调节装置及方法，本发明能够补偿MOS管寄生电容对振荡器电路输出频率的影响，从而实现电路的频率自调节，提高振荡器电路的频率精确度和稳定度。

本发明所采用的技术方案是：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。

进一步地，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。

进一步地，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。

一种上述振荡器电路的频率自调节方法，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；