[发明专利]具有高精度的数字可控振荡器

说明书

本发明提供了一种振荡器(10)。所述振荡器(10)用于产生锁相到输入信号(20)的输出信号(24)。所述振荡器(10)包括受控振荡器(15)，用于基于振荡器输入信号(23、22i)产生所述输出信号(24)。此外，所述振荡器(10)包括分频器(16)，用于划分所述输出信号(24)的频率，从而产生分频反馈信号(26)。另外，所述振荡器(10)包括检相器(12)，用于基于所述分频反馈信号(26)和所述输入信号(20)产生误差信号(21)。并且，所述振荡器(10)包括误差信号脉冲串调制器(14)，用于通过基于所述输入信号(20)执行所述误差信号(21)的或来源于所述误差信号的信号(22)的脉冲串调制来产生所述振荡器输入信号(23、22i)。

技术领域

本发明涉及一种数字可控振荡器，其可以以非常小的频率步长和高精度调谐到特定频率。

背景技术

用于频率合成器的数字可控振荡器(Digitally Controllable Oscillator，DCO)需要在DCO输出处进行精细的频率步进。振荡器包括变抗器(可变电抗器)，变抗器可以实施为压敏电容器，该压敏电容器的电容取决于控制电压。在高级CMOS光刻中可行的最佳变抗器步长大小是大约数十个attofarad。可惜该值对于射频(Radio Frequency，RF)标准来说仍然太粗糙。

在一种示例性方案中，使用Sigma-Delta调制技术和/或复杂模拟电容分压器结构来提高分辨率、降低量化噪声并增强DCO中的时均频率分辨率Δf_DCO。

图1示出了示例性振荡器1。振荡器1包括可控振荡器2，其连接到分频器4和Sigma-Delta调制器3。可控振荡器2具有输入码N_i和差信号N_x。Sigma-Delta调制器3具有输入频率N_f和已分频率信号f_Δ∑，f_Δ∑由分频器4基于可控振荡器2提供的输出信号f_DCO产生。

在图2中，示出了Sigma-Delta调制器1的调制时序。

频率分辨率可通过高速SD抖动增强。输入码N_i以参考时钟频率f_ref更新，并且在整个周期T_ref中都是活动的。可控振荡器2的频率分辨率是Δf_DCO。该频率步长产生了量化相位噪声，通过以下方程式给出：

其中，Δf_DCO是DCO的频率分辨率，Δf是偏移频率，f_REF是DCO码更新频率，其甚至具有最佳变抗器分辨率，产生的相位噪声对于无线应用来说通常会太高。

使用SD抖动会使分辨率如下提高：

其中f_dither是抖动频率，通过f_diher＝1/T_ΔΣ给出。f_diher比f_REF＝1/T_REF高得多，如从图2所见，并且

ΣΔ变抗器抖动将变抗器量化噪声能量移至RF输出处的高频偏移。典型ΣΔ调制器的实现达成了需要充分的抖动随机化与不违背DCO相位噪声频谱之间的平衡。为了获得这种结果，具有多位输入码的二阶或更高阶多级噪声整形(multistage noise shaping，MASH)sigma-delta调制器(sigma-delta modulator，SDM)可以产生足够好的分辨率。但是实施这种抖动方案会在DCO输出频谱中产生不良杂波。这些杂波因变抗器和DCO中的时序失配而进一步削减。