CN108886342B - 控制无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容器组 - Google Patents

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Abstract

在一些方面中，无线传感器装置包括电压控制振荡器。电压控制振荡器包括谐振器电路、多路复用器和控制逻辑。谐振器电路包括能够操作以调谐谐振器电路的开关电容器组。多路复用器通信连接至开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择电容器组元件的组合。多路复用器包括：第一多位输入，其被配置为接收表示电容器组元件的第一组合的第一组值；第二多位输入，其被配置为接收表示电容器组元件的不同的第二组合的第二组值；以及多位输出，其被配置为将第一组值或第二组值通信至开关电容器组。控制逻辑被配置为针对各数字电容水平生成第一组值和第二组值。

Description

控制无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容 器组
优先权要求
本申请要求2016年2月9日提交的、标题为“Controlling a Switched CapacitorBank in a Voltage Controlled Oscillator for Wireless Sensor Devices” 的美国申请15/019,518的优先权，其通过引用而并入于此。
背景技术
以下说明涉及对无线传感器装置所用的电压控制振荡器中的开关电容 器组进行控制。
许多无线装置检测射频(RF)信号并将这些射频(RF)信号降频转换为低 频以进行信号处理。许多无线装置还可以将基带信号升频转换为较高的频率 以进行信号传输。可以通过使用来自本地振荡器的参考信号的混合器来对信 号进行升频转换或降频转换。本地振荡器可以包括生成参考信号的电压控制 振荡器。
附图说明
图1是示例性无线传感器装置的框图。
图2是示例性电压控制振荡器(VCO)的电路图。
图3是示例性反相器的电路图。
图4是图3的示例性反相器的小信号电路表示。
图5是示例性VCO的电路图。
图6是具有两个输入节点的示例性反相器的小信号电路表示。
图7是具有两个输入节点的示例性反相器的电路图。
图8是具有两个输入节点的另一示例性反相器的电路图。
图9是示例性粗调谐***的示意图。
图10是另一示例性粗调谐***的示意图。
图11是示出示例性开关电容器组(SCB)的示意图。
图12是示例性电容器组元件的电路图。
图13是示例性VCO的集成电路布局。
图14是示例性VCO输出频率的曲线图。
图14A是图14中所示的曲线图的一部分的放大视图。
具体实施方式
以下说明总体涉及电压控制振荡器(VCO)。这里所述的示例性VCO例如 可用在无线传感器装置的本地振荡器中、或者用于其它背景中。在一些实现 中，这里所述的主题提供了诸如更大的频率调谐范围、更好的调谐特征或者 其它优点。
在这里所述的一些示例性VCO中，LC(电感器-电容器)槽路(tank)振荡器 设置VCO所产生的参考信号的频率，并且放大器电路补偿LC槽路中的信号 损耗。可以例如使用锁相环(PLL)来保持VCO所生成的信号的频率和相位， 其中将VCO所输出的信号的相位和频率与外部参考信号进行比较。可以例如 经由控制LC槽路的电容的调谐***利用PLL来发起对VCO的相位或频率的 调整。在信号被放大器电路放大并被LC槽路滤波的情况下，正弦振荡能够以 LC槽路的谐振频率增长。例如在放大器特征(以跨导为单位的增益)和LC槽路 阻抗产生大于1的增益的情况下，振荡可以以稳定状态持续。
图1是示出示例性无线传感器装置100的框图。如图1所示，无线传感器 装置100包括天线***102、射频(RF)处理器***104、以及电源103。无线传 感器装置可以包括附加的或不同的特征和组件，并且这些组件可以如图所示 地布置或者以其它方式布置。
在操作中，无线传感器装置100可以检测并分析无线信号。在一些实现 中，无线传感器装置100可以检测根据(例如，蜂窝网络的)无线通信标准进行 交换的信号，但该无线传感器装置本身可以不是蜂窝网络的一部分。在一些 实例中，无线传感器装置100通过在宽频率范围上“收听”或“观察”RF信 号并处理其检测到的RF信号来监测RF信号。可能存在没有检测到RF信号的 时间，并且在无线传感器装置100的本地环境中检测到RF信号时，该无线传 感器装置100可以(例如，间或地或连续地)处理这些RF信号。
示例性天线***102例如通过导线、引线、触点、或者用于使得天线系 统102和RF处理器***104能够交换RF信号的其它类型的连接，来与RF处理 器***104通信连接。在一些情况下，天线***102无线地接收来自无线传感 器装置100的电磁环境的RF信号，并将该RF信号传送至RF处理器***104以 待处理(例如，数字化、分析、存储、再发射等)。在一些实例中，天线*** 102接收来自RF处理器***104的RF信号，并将该RF信号从无线传感器装置100无线地发出。
示例性RF处理器***104可以包括用于将基带信号升频转换为RF信号 的电路、用于将RF信号降频转换为基带信号的电路、或这两者。这样的电路 可以包括利用本地振荡器所提供的参考信号的混合器，其中本地振荡器可以 包括电压控制振荡器(VCO)。例如，在一些实现中，RF处理器***包括图2 所示的示例性VCO 200、图5所示的示例性VCO 500、或其它类型的VCO。 在一些示例中，基带信号可被输入至混合器中，其中该混合器还接收来自本地振荡器的RF参考信号。混合器可以将基带信号升频转换为RF信号。在一 些示例中，RF信号可被输入至混合器中，其中该混合器还接收来自本地振荡 器的RF参考信号。混合器可以将RF信号降频转换为基带信号。
示例性RF处理器***104可以包括一个或多个芯片、芯片组、或者被配 置为处理RF信号的其它类型的装置。例如，RF处理器***104可以包括一个 或多个处理器装置，所述一个或多个处理器装置被配置为通过对根据各种无 线通信标准发射的RF信号进行解调和解码来识别和分析RF信号中所编码的 数据。在一些情况下，RF处理器***104可以包括一个或多个数字信号处理 器(DSP)装置、前向纠错(FEC)装置、以及可能的其它类型的处理器装置。
在一些实现中，RF处理器***104被配置为监测并分析根据如下的一个 或多个通信标准或协议格式化的信号：诸如全球移动***(GSM)和GSM演进 的增强数据率(EDGE)或EGPRS等的2G标准；诸如码分多址(CDMA)、通用 移动电信***(UMTS)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)等的3G标准；诸如 长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)等的4G标准；诸如IEEE802.11、蓝牙、近 场通信(NFC)、毫米通信等的无线局域网(WLAN)或WiFi标准；以及这些或其 它类型的无线通信标准中的多个。在一些情况下，RF处理器***104能够提 取所有可用的特征、同步信息、小区和服务标识符、RF的质量度量、无线通 信标准的物理层、以及其它信息。在一些实现中，RF处理器***104被配置 为处理其它类型的无线通信(例如，非标准化信号和通信协议)。
在一些实现中，RF处理器***104可以在频域、时域或两者中进行各种 类型的分析。在一些情况下，RF处理器***104被配置为确定检测到的信号 的带宽、功率谱密度或其它频率属性。在一些情况下，RF处理器***104被 配置为进行解调或其它操作以从时域中的无线信号提取内容，例如无线信号 中所包括的信令信息(例如，前导码、同步信息、信道条件指示、WiFi网络 的SSID/MAC地址)。RF处理器***104和天线***102可以基于电源103所提 供的电力来进行操作。例如，电源103可以包括电池或者用于向RF处理器系 统104提供AC或DC电压的其它类型的组件。
在一些情况下，无线传感器装置100被实现为可用于感测无线信号并分 析无线频谱使用的紧凑的便携式装置。在一些实现中，无线传感器装置100 被设计为以低功耗(例如，平均约为0.1至0.2瓦或更低)进行操作。在一些实现 中，无线传感器装置100可以小于典型的个人计算机或膝上型计算机，并且 可以在各种环境下进行操作。在一些实例中，无线传感器装置100可以在无 线传感器网络或者用于分析并聚合地理区域内的无线频谱使用的其它类型 的分布式***中进行操作。例如，在一些实现中，无线传感器装置100可以如标题为“Wireless Spectrum Monitoring and Analysis”的美国专利9,143,168 所述地使用，或者无线传感器装置100可以在其它类型的环境中使用或以其 它方式进行操作。
图2是示例性电压控制振荡器(VCO)200的电路图。示例性VCO 200例如 可以被包括在无线传感器装置或其它类型的无线装置的本地振荡器中。示例 性VCO 200包括谐振器电路201，其中在该示例中，谐振器电路201是电感器 (L)-电容器(C)振荡器(“LC振荡器”)。示例性VCO 200包括电感部分、增益 部分202和电容部分203。VCO可以包括附加的或不同的特征，并且VCO的组 件可以如图所示地布置或者以其它方式布置。
在图2所示的示例中，电感部分包括变压器209。示例性变压器209具有 一个或多个绕组(或线圈)结构，其中这些绕组(或线圈)结构包括形成初级电 感器L的初级绕组部分210、形成第一次级电感器Lsl的第一次级绕组部分 212A、以及形成第二次级电感器Lsr的第二次级绕组部分212B。初级绕组部 分210连接至第一节点N1和第二节点N2之间。第一次级绕组部分212A连接至 第一节点N1和第三节点N3之间。第二次级绕组部分212B连接至第二节点N2 和第四节点N4之间。
在所示的示例中，变压器的初级绕组部分210感应耦合至第一次级绕组 部分212A和第二次级绕组部分212B中的各次级绕组部分。在一些实现中， 变压器209可以是自耦变压器，其中单个绕组(或线圈)结构既用作初级绕组部 分又用作次级绕组部分。例如，初级绕组部分210以及第一次级绕组部分212A 和第二次级绕组部分212B可以都由单个绕组结构来实现。在一些实现中，变 压器209可被实现为其它类型的变压器，例如，初级绕组部分210以及第一次 级绕组部分212A和第二次级绕组部分212B各自被实现为不同的绕组结构。
在图2所示的示例中，耦合系数k描述了初级绕组部分210和第一次级绕 组部分212A之间的感应关系，并且相等的耦合系数k描述了初级绕组部分210 和第二次级绕组部分212B之间的感应关系。在初级绕组部分210的连接至第 二节点N2的一侧示出该初级绕组部分210的极性。在第一次级绕组部分212A 的连接至第一节点N1的一侧示出该第一次级绕组部分212A的极性。在第二 次级绕组部分212B的连接至第四节点N4的一侧示出该第二次级绕组部分 212B的极性。
示例性变压器209提供谐振电路201的电感部分，并且变压器209对VCO 200的偏置部分202的电压输入进行变换。在该示例中，自耦变压器使反相器 214A、214B的驱动电压升高，从而使反相器214A、214B的输出电流增加。
在图2所示的示例中，电容部分203包括模拟控制电容元件204和数字控 制电容元件206，其各自连接至第一节点N1和第二节点N2之间。如此，在该 示例中，模拟控制电容元件204和数字控制电容元件206彼此并联，并且它们 与变压器209的初级绕组部分210并联。模拟控制电容元件204和数字控制电 容元件206被配置为调谐VCO 200所输出的参考信号的频率。示例性模拟控 制电容元件204可以包括模拟可调谐电容器，并且提供连续的模拟频率调谐。 示例性数字控制电容元件206可以包括离散控制电容器，并且提供离散的(或数字的)频率粗调谐。在一些情况下，模拟控制电容元件204和数字控制电容 元件206一起操作以提供线性频率调谐能力。
在图2所示的示例中，模拟控制电容元件204可以包括一起具有图2所示 的电容CANALOG的一个或多个模拟可调谐电容器。例如，模拟控制电容元件 204可以包括多个并联的可调谐元件，其中各可调谐元件连接至第一节点N1 和第二节点N2之间。各可调谐元件可以例如具有一个或多个可变电容器或变 容器。
在一些示例中，模拟控制电容元件204中的各可调谐元件具有用于调谐 可调谐元件的电容值的电压输入节点。各可调谐元件的电压输入节点可以连 接至用于选择性地将正电源电压(VDD)、负电源电压(VSS)或调谐电压连接 至电压输入节点的一个或多个开关。各可调谐元件的一个或多个开关可以由 控制码K_vco的一个或多个相应位来控制。另外，可以利用诸如因子2N-1来 对可调谐元件的最大电容值进行加权，其中N是各个可调谐元件在这些可调 谐元件的顺序中的放置位置。例如，在存在六个可调谐元件的情况下，最小(例如，最低有效)的可调谐元件可以具有最大电容值20C＝C，并且最大(例 如，最高有效)的可调谐元件可以具有最大电容值25C＝32C。
在一些示例中，模拟控制电容元件204中的各可调谐元件可以包括具有 加权最大电容值的单个变容器或者并联以实现加权最大电容值的多个变容 器。在模拟控制电容元件204包括六个可调谐元件的示例中，第一(例如，最 低有效的)可调谐元件可以是具有最大电容值20C＝C的单个变容器；第二可 调谐元件可以是具有最大电容值21C＝2C的单个变容器；第三可调谐元件可 以是具有最大电容值22C＝4C的单个变容器；第四可调谐元件可以是具有最 大电容值23C＝8C的单个变容器；第五可调谐元件可以是两个并联的变容器，其中各变容器具有最大电容值23C＝8C，使得第五可调谐元件具有最大电容 值16C；以及第六(例如，最高有效的)可调谐元件可以是四个并联的变容器， 其中各变容器具有最大电容值23C＝8C，使得第六可调谐元件具有最大电容 值32C。另一可调谐电容布置可以用于模拟控制电容元件204中。
此外在所示的示例中，数字控制电容元件206可以包括一起具有图2所示 的电容CDISCRETE的一个或多个离散电容器。离散电容器能够例如使用一个或 多个可控开关以闭环配置连接至谐振器电路。例如，数字控制电容元件206 可以包括多个电容元件，其中各电容元件连接在第一节点N1和第二节点N2 之间。在该示例中，数字控制电容元件206中的各电容元件具有固定电容， 该固定电容在谐振电路201中可以被单独地启用或停用以增加或减少电容 CDISCRETE。如此，在该示例中，数字控制电容元件206中的电容元件并非被 单独地调谐，相反，例如如参考图9、图10、图11和图12所述，数字控制电 容元件206中的电容元件被单独地接通或断开。
在一些示例中，数字控制电容元件206中的各电容元件可以包括一个或 多个电容器，并且电容元件中的开关可以选择性地将一个或多个电容器连接 至其它元件。例如，开关可被布置为选择性地将电容器连接至第一节点N1 和第二节点N2、连接至第一节点N1和电源节点(例如，VSS)、或者连接至第 二节点N2和电源节点(例如，VSS)等。在所示的示例中，各电容元件的开关 可以由多单元控制码控制。
在一些实现中，利用一因子来对数字控制电容元件206中的电容元件各 自的电容值进行加权。例如，可以利用因子2N-1来对电容值进行加权，其中 N是各电容元件在阵列中的放置位置。在一些实现中，各电容元件包括具有 加权电容值的单个电容器，或者各电容元件包括并联以实现加权电容值的多 个电容器。参考图9至图12来描述数字控制电容元件中的电容元件的示例性 布置。离散电容器的这些或其它布置可以用于示例性数字控制电容元件206 中。
在图2所示的示例中，VCO 200的增益部分202包括第一反相器214A和第 二反相器214B。第一反相器214A的输入(标记为“IN”)连接至第三节点N3，并 且第一反相器214A的输出(标记为“OUT”)连接至第二节点N2。第二反相器 214B的输入(标记为“IN”)连接至第四节点N4，并且第二反相器214B的输出 (标记为“OUT”)连接至第一节点N1。可以根据图3所示的示例性反相器300来 实现图2中的第一反相器214A和第二反相器214B，或者可以使用其它类型的 反相器。
在图2所示的示例中，具有电阻R的电阻元件208被示出为连接至第一节 点N1和第二节点N2之间。在所示的示例中，电阻元件208表示VCO 200的各 个组件中的固有电阻。如图2所示，增益部分202在VCO 200中提供有效负电 阻RNEGATIVE以抵消电阻R。有效负电阻RNEGATIVE由示例性增益部分202的跨导 Gm＝1/R产生。
在操作的一些方面中，第一反相器214A和第二反相器214B各自实现输 出电流，所述输出电流等于反相器所接收到的输入电压乘以反相器的跨导。 例如，各反相器可以产生输出电流iout＝gmvin，其中iout表示反相器的输出电 流，gm表示反相器的跨导，以及vin表示反相器的输入电压。使用图2中的第 一反相器214A作为示例，在一些情况下，输入电压vin等于第三节点(N3)电压 vN3(例如，vin＝vN3)，并且由于变压器209的存在，第三节点(N3)电压vN3等 于第一节点(N1)电压vN1乘以比例系数b(例如vN3＝bvN1)。第一节点(N1)电 压vN1还可被称为槽路电压vtank。
在一些实现中，可以例如通过变压器209上的分压来估计比例系数b、即 第三节点(N3)电压vN3与第一节点(N1)电压vN1的比。例如，在一些情况下， 可以如下估计比例系数b：
Figure GDA0001912815990000091
根据该估计，比例系数b大于1。通过替换为iout＝gmvin，iout＝bgmvN1(或 者iout＝bgmvtank)，对于LC槽路的有效跨导(例如，(iout/vtank)＝bgm)比反相 器的输入直接连接至第一节点(N1)处的槽路电压的情况下大(比例系数b的因 子)。
在一些实例中，通过具有对于LC槽路的增加的有效跨导，LC槽路中的 附加损耗可以由VCO 200的增益部分202补偿，这可以提供更大的VCO 200 的调谐范围。例如，通过补偿附加损耗，LC槽路中可以包括更多电容器，这 可以增加VCO 200的振荡频率调谐范围。由于电容器的固有电阻，LC槽路中 的更多电容器可能导致更多的损耗；并且在损耗大于增益部分202(通过对于 LC槽路的有效跨导)所能够提供的补偿的情况下，LC槽路可能不会在稳定状 态下振荡。但是在一些情况下，更大的有效跨导可以补偿损耗并且使得LC 槽路能够在稳定状态下振荡。
图3是示例性反相器300的电路图。图3所示的反相器300是可用于实现图 2中的第一反相器214A和第二反相器214B中的各反相器的互补场效应晶体 管(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS))反相器的示例。例如，图3中标记 为“IN”和“OUT”的节点可以与图2中所示的任一反相器中的标记为“IN” 和“OUT”的节点相对应。
图3所示的示例性反相器300包括p型晶体管(例如，p型金属氧化物半导 体场效应晶体管(MOSFET))304A和n型晶体管(例如，n型MOSFET)304B。p 型晶体管304A和n型晶体管304B的栅极连接在一起并且形成输入节点308 (标记为“IN”)。p型晶体管304A的源极连接至正电源节点302(例如，VDD)， 并且n型晶体管304B的源极连接至负电源节点306(例如，地或VSS)。p型晶 体管304A和n型晶体管304B的漏极连接在一起并且形成输出节点310(标记为“OUT”)。
图4是图3的示例性反相器300的小信号电路表示400。在一些情况下，示 例性小信号电路表示400可以表示图2所示的第一反相器214A或第二反相器 214B。例如，图4中标记为“IN”和“OUT”的节点可以与图2中所示的任一 反相器中的标记为“IN”和“OUT”的节点相对应。
如图4所示，第一输入电阻器404A的第一节点连接至输入节点402(标记 为“IN”)。第一输入电阻器404A的(与第一节点相对的)第二节点连接至输入 电容器406的第一节点和第一延迟电阻器407A的第一节点。第一延迟电阻器 407A的(与第一节点相对的)第二节点连接至延迟电容器409的第一节点。延 迟电容器409的(与第一节点相对的)第二节点连接至第二延迟电阻器407B的 第一节点。第二延迟电阻器407B的(与第一节点相对的)第二节点连接至输入 电容器406的(与第一节点相对的)第二节点和第二输入电阻器404B的第一节 点。第二输入电阻器404B的(与第一节点相对的)第二节点连接至地(或VSS) 418A。如图4所示，跨导410、输出电阻器412和输出电容器414并联连接在输 出节点416(标记为“OUT”)和地(或VSS)418B之间。
在图4所示的示例中，第一输入电阻器404A和第二输入电阻器404B各自 具有电阻RIN/2。第一延迟电阻器407A和第二延迟电阻器407B各自具有电阻 RDELAY/2。输入电容器406具有电容CIN，并且延迟电容器409具有电容CDELAY。 第一延迟电阻器407A、延迟电容器409和第二延迟电阻器407B构成示例性输 入输出延迟元件408。示例性输入输出延迟元件408的输入节点是第一延迟电 阻器407A的第一节点和第二延迟电阻器407B的第二节点。示例性输入输出 延迟元件408的输出节点是延迟电容器409的第一节点(也是第一延迟电阻器407A的第二节点)和延迟电容器409的第二节点(也是第二延迟电阻器407B的 第一节点)。跨导410具有基于延迟电容器409上的负电压的电流值，使得该 电流可被表示为(-gmvc)，其中vc表示延迟电容器409上的压降。输出电阻器 412具有电阻ROUT，并且输出电容器414具有电容COUT。
图5是示例性VCO 500的电路图。示例性VCO 500例如可以被包括在无线 传感器装置或其它类型的无线装置的本地振荡器中。示例性VCO 500包括谐 振器电路501，其中在该示例中，谐振器电路501是LC振荡器。示例性VCO 500 包括电感部分、增益部分502和电容部分503。VCO可以包括附加的或不同的 特征，并且VCO的组件可以如图所示地布置或者以其它方式布置。
在图5所示的示例中，电感部分包括变压器509，其中在该示例中，变压 器509是自耦变压器。示例性变压器509具有绕组(或线圈)结构，其中该绕组 (或线圈)结构包括形成初级电感器L的初级绕组部分510、形成第一次级电感 器Lsl的第一次级绕组部分512A、以及形成第二次级电感器Lsr的第二次级绕 组部分512B。初级绕组部分510连接至第一节点N1和第二节点N2之间。初级 绕组部分510还连接至第三节点N3和第四节点N4之间。第一次级绕组部分 512A连接至第一节点N1和第三节点N3之间。第二次级绕组部分512B连接至 第二节点N2和第四节点N4之间。
在所示的示例中，变压器的初级绕组部分510感性耦合至第一次级绕组 部分512A和第二次级绕组部分512B中的各次级绕组部分。在一些实现中， 变压器509可以是自耦变压器，其中单个绕组(或线圈)既用作初级绕组部分又 用作次级绕组部分。例如，初级绕组部分510以及第一次级绕组部分512A和 第二次级绕组部分512B全部可以被实现为单个绕组结构。在一些实现中，变 压器509可被实现为其它类型的变压器，例如，初级绕组部分510以及第一次 级绕组部分512A和第二次级绕组部分512B各自被实现为不同的绕组结构。
在图5所示的示例中，耦合系数k描述了初级绕组部分510和第一次级绕 组部分512A之间的感应关系，并且相等的耦合系数k描述了初级绕组部分 510和第二次级绕组部分512B之间的感应关系。在初级绕组部分510的连接至 第二节点N2的一侧示出该初级绕组部分510的极性。在第一次级绕组部分 512A的连接至第一节点N1的一侧示出该第一次级绕组部分512A的极性。在 第二次级绕组部分512B的连接至第四节点N4的一侧示出该第二次级绕组部 分512B的极性。
示例性变压器509提供谐振电路501的电感部分，并且变压器509对VCO 500的偏置部分502的电压输入进行变换。在该示例中，自耦变压器使反相器 514A、514B的驱动电压升高，从而使反相器514A、514B的输出电流增加。
在图5所示的示例中，电容部分503包括模拟控制电容元件504和数字控 制电容元件506，其各自连接至第一节点N1和第二节点N2之间。如此，在该 示例中，模拟控制电容元件504和数字控制电容元件506彼此并联，并且它们 与变压器509的初级绕组部分510并联。模拟控制电容元件504和数字控制电 容元件506被配置为调谐VCO 500所输出的参考信号的频率。示例性模拟控 制电容元件504可以包括模拟可调谐电容器，并且提供连续的模拟频率调谐。 示例性数字控制电容元件506可以包括离散控制电容器，并且提供离散的(或数字的)频率粗调谐。在一些情况下，模拟控制电容元件504和数字控制电容 元件506一起操作以提供线性频率调谐能力。模拟控制电容元件504和数字控 制电容元件506分别可被配置并且可以作为图2中的模拟控制电容元件204和 数字控制电容元件206来进行操作。
在图5所示的示例中，VCO 500的增益部分502包括第一反相器514A和第 二反相器514B；反相器514A、514B各自具有两个输入。第一反相器514A的 第一输入(标记为“IN1”)连接至第一节点N1，并且第一反相器514A的第二输 入(标记为“IN2”)连接至第三节点N3。第一反相器514A的输出(标记为“OUT”) 连接至第二节点N2。第二反相器514B的第一输入(标记为“IN1”)连接至第二 节点N2，并且第二反相器514B的第二输入(标记为“IN2”)连接至第四节点N4。 第二反相器514B的输出(标记为“OUT”)连接至第一节点N1。可以根据图7所 示的示例性反相器700或者根据图8所示的示例性反相器800来实现图5中的 第一反相器514A和第二反相器514B，或者可以使用其它类型的反相器。
在图5所示的示例中，具有电阻R的电阻元件508被示出为连接至第一节 点N1和第二节点N2之间。在所示的示例中，电阻元件508表示VCO 500的各 个组件中的固有电阻。如图5所示，增益部分502在VCO 500中提供有效负电 阻RNEGATIVE以抵消电阻R。有效负电阻RNEGATIVE由示例性增益部分502的跨 导Gm＝1/R产生。
在一些实现中，如图5所示，将反相器514A、514B配置为接收两个输入 信号可以在示例性VCO 500中提供优点。例如，在具有两个输入节点的反相 器中，可以使用较小的晶体管而不会显著不利地影响反相器的有效跨导。通 过使用较小的晶体管，可以减少小信号输入电容值，这转而可以降低VCO的 振荡频率调谐范围的低端。在一些情况下，这可以增加输出振荡信号频率可 被调谐至的总调谐范围。
图6是具有两个输入节点的示例性反相器的小信号电路表示600。在一些 情况下，示例性小信号电路表示600可以表示第一反相器514A或第二反相器 514B。例如，图6中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点可以与图5中所示的 任一反相器中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点相对应。
如图6所示，通过具有分割输入，将反相器的输入电容分割在这些输入 之间。在该示例中，第一输入节点602A(标记为“IN1”)连接至第一输入电容 器604A的第一节点和第一输入输出延迟元件606A的第一输入节点。第一输 入电容器604A的(与第一节点相对的)第二节点和第一输入输出延迟元件 606A的第二输入节点连接至地(或VSS)。第二输入节点602B(标记为“IN2”) 连接至第二输入电容器604B的第一节点和第二输入输出延迟元件606B的第 一输入节点。第二输入电容器604B的(与第一节点相对的)第二节点和第二输 入输出延迟元件606B的第二输入节点连接至地(或VSS)。图6所示的示例性输 入输出延迟元件606A、606B可以被实现为如图4所示的示例性输入输出延迟 元件408或者以其它方式实现。
在图6所示的示例中，第一跨导608A、第二跨导608B、输出电阻器612 和输出电容器614并联连接在输出节点610(标记为“OUT”)和地(或VSS)之间。 第一跨导608A与第一输入输出延迟元件606A中的电压相联系，并且第二跨 导608B与第二输入输出延迟元件606B中的电压相联系。在所示的示例中， 与第一输入602A相关或相联系的组件的值通过缩放因子a进行缩放，并且与 第二输入602B相关或相联系的组件的值通过反缩放因子(1-a)进行缩放。 缩放因子a可以是0到1之间的数字，例如0<a<1。
如图6所示，第一输入电容器604A具有电容aCIN，并且第二输入电容器604B具有电容(1-a)CIN。第一跨导608A具有基于第一输入输出延迟元件 606A的延迟电容器上的负电压的电流值，以使得该电流可以表示为 (-agmvc)，并且第二跨导608B具有基于第二输入输出延迟元件606B的延迟 电容器上的负电压的电流值，以使得该电流可以表示为(-(1-a)gmvc)。输 出电阻器612具有电阻ROUT，并且输出电容器614具有电容COUT。
图7是具有两个输入节点的示例性反相器700的电路图。在一些情况下， 示例性反相器700可以用于实现图5中的第一反相器514A和第二反相器514B 中的各反相器。例如，图7中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点可以与图5 中所示的任一反相器中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点相对应。
示例性反相器700包括p型晶体管704A(例如，p型MOSFET)和n型晶体管 704B(例如，n型MOSFET)。p型晶体管704A的栅极连接至第一输入节点708A (标记为“IN1”)，并且n型晶体管704B的栅极连接至第二输入节点708B(标记 为“IN2”)。p型晶体管704A的源极连接至正电源节点702(例如，VDD)，并且 n型晶体管704B的源极连接至负电源节点706(例如，地或VSS)。p型晶体管 704A和n型晶体管704B的漏极连接在一起并且形成输出节点710(标记为 “OUT”)。
图8是具有两个输入节点的示例性反相器800的电路图。在一些实例中， 示例性反相器800可以用于实现图5中的第一反相器514A和第二反相器514B 中的各反相器。例如，图8中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点可以与图5 中所示的任一反相器中标记为“IN1”、“IN2”和“OUT”的节点相对应。
示例性反相器800包括第一p型晶体管804A(例如，p型MOSFET)、第二p 型晶体管804B(例如，p型MOSFET)、第一n型晶体管808A(例如，n型 MOSFET)、以及第二n型晶体管808B(例如，n型MOSFET)。第一p型晶体管 804A和第一n型晶体管804B的栅极连接在一起并且形成第一输入节点806A (标记为“IN1”)。第一p型晶体管804A的源极连接至正电源节点802(例如，VDD)，并且第一n型晶体管808A的源极连接至负电源节点812B(例如，地或 VSS)。第二p型晶体管804B和第二n型晶体管804B的栅极连接在一起并且形 成第二输入节点806B(标记为“IN2”)。第二p型晶体管804B的源极连接至正电 源节点802(例如，VDD)，并且第二n型晶体管808B的源极连接至负电源节点 812A(例如，地或VSS)。第一p型晶体管804A、第一n型晶体管808A、第二p 型晶体管804B、以及第二n型晶体管808B的漏极连接在一起并且形成输出节 点810(标记为“OUT”)。
图9是示例性粗调谐***900的图。图9所示的示例性粗调谐***900包括 开关电容器组(SCB)904以及用于控制SCB 904的控制逻辑902。控制逻辑902 包括二进制到温度计(BtT)解码器906、查找表(LUT)908和多路复用器910。 粗调谐***可以包括附加的或不同的特征，并且组件可以如图9所示地配置 或者以其它方式配置。
在一些实现中，电压控制振荡器(VCO)中可以包括粗调谐***900，以 例如调谐VCO中的谐振器电路。例如，粗调谐***900的全部或部分可以包 括在图2所示的示例性VCO200、图5所示的示例性VCO 500或其它类型的 VCO中，或者与这些VCO相结合地进行操作。在一些情况下，粗调谐***900 能够操作以通过控制谐振器电路的电容部分来调谐该谐振器电路。例如，在 一些实例中，可以通过修改(增加或减少)谐振器电路中的数字控制电容元件 来调谐谐振器电路。
在一些实现中，粗调谐***900包括在VCO中被连接作为谐振器电路的 数字控制电容元件的电容元件。例如，SCB 904中的电容元件可以在谐振器 电路中被连接作为图2所示的示例性VCO 200中的数字控制电容元件206、或 者图5所示的示例性VCO 500中的数字控制电容元件506。在一些情况下，图 9所示的K位输入信号920与图2或图5所示的多位控制码相对应，并且SCB 904中的电容元件被配置为分别在谐振器电路201或501中提供电容CDISCRETE。
在一些实现中，SCB 904可以根据图11所示的示例性SCB 1100来实现， 或者SCB904可以以其它方式实现。示例性SCB 904包括两组电容元件，其各 自可以由SCB 904根据SCB 904所接收到的控制信号来选择性地启用。在图9 所示的示例中，SCB 904具有可以各自单独地根据控制信号CTRL_A而启用 的第一组电容元件，并且SCB 904具有可以各自单独地根据控制信号 CTRL_B而启用的第二组电容元件。在一些实现中，第一组中的电容器组元件各自具有不同的额定阻抗，并且第二组中的电容器组元件各自具有大致相 同的额定阻抗。作为示例，SCB 904可被配置为图11所示的示例性SCB 1100， 其中(利用CTRL_A控制的)第一组中的电容器组元件以有效性顺序进行布置， 其各自具有额定电抗的2n-1倍，其中n表示有效性顺序中的位置。
如图9所示，利用粗调谐***900接收K位输入信号920。在一些情况下， 可以从VCO的其它组件(诸如锁相环(PLL)等)或者从其它源接收K位输入信 号920。在图9所示的示例中，K位输入信号920包括N位第一部分922、L位第 二部分924、以及1位的第三部分926。K位输入信号920可以以其它方式配置。 在一些实现中，K位输入信号920包括表示谐振器电路的数字控制部分的数字 电容水平的输入值。例如，K位输入信号920可以包括图14所示的可变D_tune 的值。
在图9所示的示例中，N位第一部分922作为第一组电容器组元件的控制 信号CTRL_A被输入至SCB 904中。响应于接收到N位第一部分922，SCB 904 启用(或禁用)例如VCO的谐振器电路中的第一组电容器组元件中的一个或多 个电容器组元件。L位第二部分924由控制逻辑902处理以产生M位控制信号 932，并且M位控制信号932作为第二组电容器组元件的控制信号CTRL_B被 输入至SCB 904中。响应于接收到M位控制信号932，SCB 904启用(或禁用) 例如VCO的谐振器电路中的第二组电容器组元件中的一个或多个电容器组 元件。
在图9所示的示例性控制逻辑902中，L位第二部分924被输入至BtT解码 器906和LUT 908中。BtT解码器906和LUT 908各自接收相同的L位第二部分 924，并且生成路由至多路复用器910的各输入的不同输出值。多路复用器910 的第一个M位输入929接收基于BtT解码器906所生成的输出的第一组值，并 且多路复用器910的第二个M位输入931接收基于LUT908所生成的输出的第 二组值。多路复用器910在两组不同值之间进行选择并将所选择的一组值(所 述第一组值或所述第二组值)路由至多路复用器910的M位输出933，并且所选择的一组值变成被通信至SCB 904的M位控制信号932(M)。
示例性BtT解码器906将输入值从二进制码格式解码为温度计码格式。例 如，BtT解码器906可以包括被配置为进行二进制到温度计解码操作的数字电 子电路。在图9所示的示例中，L位第二部分924被输入至BtT解码器906中， 并且BtT解码器906将二进制L位第二部分924转换为温度计编码的M位输出 (包含位值O1～OM)。温度计编码的M位输出值通过连接928而被通信至多路复 用器910的第一个M位输入929。
在所示的示例中，连接928是用于使BtT解码器906所输出的位值的顺序 反向的反向连接。例如，来自温度计编码的M位输出的最低有效位(O1)被路 由至第一个M位输入929的最高有效位(AM)，并且温度计编码的M位输出的最 高有效位(OM)被路由至第一个M位输入929的最低有效位(A1)。
因此，多路复用器910的第一个M位输入929接收来自BtT解码器906的第 一组值(包含位值A1～AM)。在多路复用器910的第一个M位输入929处接收到 的第一组值表示第二组中的电容器组元件(即利用CTRL_B进行控制的那一 组电容器组元件)的第一组合。例如，第一组值中的各位值(A1～AM)可以指示 是否要启用第二组电容器组元件中的相应电容器组元件。
示例性LUT 908是可编程查找表，用于存储计算机可读映射数据、并且 使用计算机可读映射数据来将输入值(例如，各个L位第二部分924)映射到相 应的输出值。例如可以由被输入至LUT 908的数据输入端口(Din)中的程序码 936(P)、以及用于实现该程序码936(P)相对于LUT 908的读取或写入的表写 入控制位934(T_Write)对LUT 908进行编程。在图9所示的示例中，L位第二 部分924被输入至LUT 908中，并且LUT 908将二进制L位第二部分924映射到 所存储的M位输出(包含位值O1～OM)。所存储的M位输出通过连接930而被通 信至多路复用器910的第二个M位输入931。
在所示的示例中，连接930是用于保持LUT 908所输出的位值的顺序的非 反向连接。例如，来自LUT输出的最低有效位(O1)被路由至第二个M位输入 931的最低有效位(B1)，并且来自LUT输出的最高有效位(OM)被路由至第二个 M位输入931的最高有效位(BM)。
因此，多路复用器910的第二个M位输入931接收来自LUT 908的第二组 值(包含位值B1～BM)。在多路复用器910的第二个M位输入931处接收到的第 二组值表示(利用CTRL_B进行控制的)第二组中的电容器组元件的不同的第 二组合。例如，第二组值中的各位值(B1～BM)可以指示是否要启用第二组中 的电容器组元件中的相应电容器组元件。
在图9所示的示例中，1位的第三部分926是控制输入，其用于控制是将 (在第一个M位输入929处接收到的)第一组输入值还是将(在第二个M位输入 931处接收到的)第二组输入值作为第二组电容器组元件的控制信号CTRL_B 输入到SCB 904中。1位的第三部分926被通信至多路复用器910的选择输入 927(Sel)。响应于控制输入，多路复用器910生成用于选择(根据在M位输入 929处接收到的第一输入值的)电容器组元件的第一组合或(根据在M位输入 931处接收到的第二输入值的)电容器组元件的第二组合的M位控制信号932。 M位控制信号932作为第二电容器组元件区段控制信号CTRL_B被输入至 SCB 904中，以启用所选择的电容器组元件的组合。
图10是示例性粗调谐***1000的图。图10所示的示例性粗调谐***1000 包括开关电容器组(SCB)1004以及用于控制SCB 1004的控制逻辑1002。控制 逻辑1002包括二进制到温度计(BtT)解码器1006和多路复用器1010。粗调谐系 统可以包括附加的或不同的特征，并且组件可以如图10所示地配置或者以其 它方式配置。
在一些实现中，电压控制振荡器(VCO)中可以包括粗调谐***1000，以 例如调谐VCO中的谐振器电路。例如，粗调谐***1000的全部或部分可以包 括在图2所示的示例性VCO 200、图5所示的示例性VCO 500或其它类型的 VCO中。在一些情况下，粗调谐***1000能够操作以通过控制谐振器电路的 电容部分(例如，通过修改数字控制电容元件或者以其它方式)来调谐该谐振 器电路。
在一些实现中，粗调谐***1000包括在VCO中被连接作为谐振器电路的 数字控制电容元件的电容元件。例如，SCB 1004中的电容元件可以在谐振器 电路中被连接作为图2所示的示例性VCO 200中的数字控制电容元件206、或 者图5所示的示例性VCO 500中的数字控制电容元件506。在一些情况下，图 10所示的K位输入信号1020与图2或图5所示的多位控制码相对应，并且SCB 1004中的电容元件被配置为分别在谐振器电路201或501中提供电容 CDISCRETE。
在一些实现中，SCB 1004可以根据图11所示的示例性SCB 1100来实现， 或者SCB1004可以以其它方式实现。示例性SCB 1004包括两组电容元件，其 各自可以由SCB 1004根据SCB 1004所接收到的控制信号来选择性地启用。在 图10所示的示例中，SCB 1004具有可以各自单独地根据控制信号CTRL_A而 启用的第一组电容元件，并且SCB 1004具有可以各自单独地根据控制信号 CTRL_B而启用的第二组电容元件。在一些实现中，第一组中的电容器组元 件各自具有不同的额定阻抗，并且第二组中的电容器组元件各自具有大致相 同的额定阻抗。
如图10所示，利用粗调谐***1000接收K位输入信号1020。在一些情况 下，可以从VCO的其它组件(诸如锁相环(PLL)等)或者从其它源接收K位输入 信号1020。在图10所示的示例中，K位输入信号1020包括N位第一部分1022、 L位第二部分1024、以及1位的第三部分1026。K位输入信号1020可以以其它 方式配置。在一些实现中，K位输入信号1020包括表示谐振器电路的数字控 制部分的数字电容水平的输入值。例如，K位输入信号1020可以包括图14所 示的可变D_tune的值。
在图10所示的示例中，N位第一部分1022作为第一组电容器组元件的控 制信号CTRL_A被输入至SCB 1004中。响应于接收到N位第一部分1022，SCB 1004启用(或禁用)例如VCO的谐振器电路中的第一组电容器组元件中的一个 或多个电容器组元件。L位第二部分1024由控制逻辑1002处理以产生M位控 制信号1032，并且M位控制信号1032作为第二组电容器组元件的控制信号 CTRL_B被输入至SCB 1004中。响应于接收到M位控制信号1032，SCB1004 启用(或禁用)例如VCO的谐振器电路中的第二组电容器组元件中的一个或多 个电容器组元件。
在图10所示的示例性控制逻辑1002中，L位第二部分1024被输入至BtT 解码器1006中。多路复用器1010的第一个M位输入1029接收基于BtT解码器 1006所生成的输出的第一组值，并且多路复用器1010的第二个M位输入1031 接收基于BtT解码器1006所生成的输出的第二组值。在图10所示的示例中， 第一组输入值是第二组输入值的反向。多路复用器1010在两组不同值之间进 行选择并将所选择的一组值(所述第一组值或所述第二组值)路由至多路复用 器1010的M位输出1033，并且所得到的M位控制信号1032(M)被通信至SCB1004。
图10所示的示例性BtT解码器1006与图9所示的BtT解码器906相似。在图 10所示的示例中，BtT解码器1006将二进制L位第二部分1024转换为温度计编 码的M位输出(包含位值O1～OM)。温度计编码的M位输出通过第一组连接 1028被通信至多路复用器1010的第一个M位输入1029，并且温度计编码的M 位输出通过不同的第二组连接1030被通信至多路复用器1010的第二个M位 输入1031。
在所示的示例中，第一组连接1028是用于保持BtT解码器1006所输出的 位值的顺序的直接(非反向)连接，并且第二组连接1030是用于使BtT解码器 1006所输出的位值的顺序反向的反向连接。例如，来自温度计编码的M位输 出的最低有效位(O1)被路由至第二个M位输入1031的最高有效位(AM)，并且 来自温度计编码的M位输出的最高有效位(OM)被路由至第二个M位输入1031 的最低有效位(A1)。与之相对，来自温度计编码的M位输出的最低有效位(O1) 被路由至第一个M位输入1029的最低有效位(B1)，并且来自温度计编码的M 位输出的最高有效位(OM)被路由至第一个M位输入1029的最高有效位(BM)。
在多路复用器1010的第一个M位输入1029处接收到的第一组值表示(利 用CTRL_B进行控制的)第二组中的电容器组元件的第一组合。例如，第一组 值中的各位值(A1～AM)可以指示是否要启用第二组电容器组元件中的相应电 容器组元件。在多路复用器1010的第二个M位输入1031处接收到的第二组值 表示(利用CTRL_B进行控制的)第二组中的电容器组元件的不同的第二组合。 例如，第二组值中的各位值(B1～BM)可以指示是否要启用第二组电容器组元 件中的相应电容器组元件。
在图10所示的示例中，1位的第三部分1026是控制输入，其用于控制是 将(在第一个M位输入1029处接收到的)第一组输入值还是将(在第二个M位输 入1031处接收到的)第二组输入值作为第二组电容器组元件的控制信号 CTRL_B输入到SCB 1004中。1位的第三部分1026被通信至多路复用器1010 的选择输入1027(Sel)。响应于1位的第三部分1026，多路复用器1010生成用 于选择(根据在第一个M位输入1029处接收到的第一输入值的)电容器组元件的第一组合或(根据在第二个M位输入1031处接收到的第二输入值的)电容器组元件的第二组合的M位控制信号1032。M位控制信号1032作为第二电容器组元件区段控制信号CTRL_B被输入至SCB 1004中，以启用所选择的电容器组元件的组合。
图11是示出示例性开关电容器组(SCB)1100的图。示例性SCB 1100包括 包含多个(N个)第一电容器组元件1104A～N的第一电容器组元件区段，其中 多个第一电容器组元件1104A～N各自具有不同的额定电抗值。第一电容器组 元件包括元件A1 1104A、元件A21104B到元件AN 1104N。示例性SCB 1100还 包括包含多个(M个)第二电容器组元件1106的第二电容器组元件区段，其中 多个第二电容器组元件1106都具有共同的额定电抗值。第二电容器组元件 1106包括元件B1、元件B2到元件BM。第一电容器组元件1104A～N和第二电容 器组元件1106并联连接在第一节点1102(标记为“On”)和第二节点1103(标记 为“Op”)之间。开关电容器组可以包括附加的或不同的特征，并且这些组件可 以如图所示地布置或者以其它方式布置。
在一些情况下，示例性SCB 1100可以用于粗调谐***，以例如提供电压 控制振荡器电路中的数字控制电容元件。例如，在一些情况下，图11所示的 示例性SCB 1100可以用作图9所示的SCB 904或图10所示的SCB 1004。在这 样的情况下，图11中标记为“On”和“Op”的节点可以与图9和图10所示的任一 开关电容器组中的标记为“On”和“Op”的节点相对应；并且图9和图10所示的 控制信号“CTRL_A”和“CTRL_B”可以包括图11所示的位值(例如，CtrlA1、 CtrlA2、CtrlAN、CtrlB1、CtrlB2、CtrlBM等)。SCB 1100可以用于其它类型的系 统或环境。
在图11所示的示例中，第一电容器组元件1104A～N各自由针对第一电容器组元件区段的控制信号CTRL_A的各个位值(标记为CtrlA1、CtrlA2和CtrlAN) 来控制，并且第二电容器组元件1106各自由针对第二电容器组元件区段的控制信号CTRL_B的各个位值(标记为CtrlB1、CtrlB2和CtrlBM)来控制。控制信号 (CTRL_A和CTRL_B)的各位控制是否将相应的电容器组元件连接至SCB 1100的第一节点1102和第二节点1103。在一些情况下，示例性SCB1100中的 电容器组元件可以根据图12所示的示例来实现，或者示例性SCB 1100中的电 容器组元件可以以其它方式实现。
在图11所示的示例中，第一电容器组元件1104A～N定义一系列不同的额 定电抗值。该系列电抗值可以是指数加权的系列或其它类型的系列。例如， 第一电容器组元件1104A～N的电抗可以定义一系列Xn＝2n-1X0，其中X0是 额定基本电抗值，n是给定的第一电容器组元件1104A～N在有序阵列内的位 置，并且Xn是给定的第一电容器组元件的电抗。在该示例中，如果第一电容 器组元件区段包括七个元件(N＝7)，则电容器组元件1104A的电抗值是 X1＝X0；第二个电容器组元件1104B的电抗值是X2＝2X0；以及电容器组元 件1104N的电抗值是X7＝64X0。在一些情况下，第一电容器组元件1104A～N 的额定电抗值以其它方式布置。
在图11所示的示例中，第二电容器组元件1106都具有相同的额定电抗值， 该相同的额定电抗值是电容器组元件1104N的额定电抗的两倍。在上述的示 例中，第二电容器组元件1106各自的电抗值是Xm＝128X0。在一些情况下， 第二电容器组元件1106的额定电抗值以其它方式布置。
在SCB 1100在粗调谐***(诸如图9和图10中所示的粗调谐***900、 1000等)中进行操作时，可以在谐振器电路(例如，图2和图5中分别所示的示 例性VCO 200和500中的谐振器电路)中选择性地启用各第一电容器组元件 1104A～N和第二电容器组元件1106。例如，可以根据位值CTRLAN而将电容 器组元件1104N连接到VCO的谐振器电路中。在启动谐振器电路中的电容器 组元件时，该电容器组元件的附加的电抗修改谐振器电路的谐振频率。在一 些情况下，第一电容器组元件1104A～N或第二电容器组元件1106的给定元件k的(对于谐振器电路的)电抗Xk可以表示为：
Figure GDA0001912815990000251
其中，Ck表示给定元件k的电容，ω表示谐振器电路的频率，以及
Figure GDA0001912815990000252
表 示给定元件k的连通性寄生电感。在一些实例中，从On(或Op)到第k个元件的 长度产生了寄生电感，并且
Figure GDA0001912815990000253
的值针对各元件k而不同，这是因为各元 件相对于On(或Op)位于不同的位置处。
在VCO(例如，图2和图5中分别所示的示例性VCO 200和500)的背景下 使用SCB1100的情况下，SCB 1100的电容器组元件可以提供VCO中的数字 控制电容元件(例如，图2和图5中分别所示的数字控制电容元件206和506)。 在这样的情况下，可以基于通过调谐VCO中的模拟控制电容元件(例如，图2 和图5中分别所示的模拟控制电容元件204和504)所获得的有效频率调谐范 围来选择SCB 1100的电容器组元件的基本额定电抗值X0。在一些情况下，通 过调谐模拟控制电容元件所获得的有效频率调谐范围考虑了VCO所输出的 信号的线性频率响应区域以及VCO的温度响应。例如，在考虑给定温度范围 (例如，-40℃～+80℃)内的线性频率范围时，有效频率调谐范围可以从线性范 围的最高低端延伸到线性范围的最低高端。然后可以选择基本额定电抗值X0以利用与通过调谐模拟控制电容元件所获得的有效频率调谐范围相对应地 调谐数字控制电容元件来实现VCO的输出信号的离散频率增加或减少。在一 些情况下，选择额定电抗值X0以允许有效频率调谐范围的端点处的一些重叠， 从而防止频率响应中的间隙，否则这种间隙可能由于制造工艺变化、调谐模 拟控制电容元件时的数模转换误差等而发生。
在一些实现中，在VCO的背景下使用SCB 1100的情况下，由于调谐VCO 的数字控制电容元件而产生的相邻离散调谐点(例如，图14中的D_tune所表示 的数字电容水平)处的VCO输出信号的频率之间的差异通常等于或小于通过 调谐模拟控制电容元件所获得的有效频率调谐范围。通过调谐VCO中的数字 控制电容元件所产生的频率之间的差异受额定电抗值X0影响，并且通常与具 有最低电抗值的第一电容器组元件1104A的电抗成比例。
图12是示例性电容器组元件1200的电路图。在一些情况下，图11所示的 第一电容器组元件1104A～N和第二电容器组元件1106可以具有图12中的示 例性电容器组元件1200的结构。在这种情况下，图12中标记为“On”和“Op”的 节点可以与图11中所示的开关电容器组中的标记为“On”和“Op”的节点相对 应。图12所示的示例性电容器组元件1200包括开关SW、第一p型晶体管Mp1、 第二p型晶体管Mp2、第一n型晶体管Mn1、第二n型晶体管Mn2、第一电容器 Cn、以及第二电容器Cp。在所示的示例中，开关SW是n型晶体管(例如，n 型MOSFET)。第一p型晶体管Mp1和第二p型晶体管Mp2可以是p型MOSFET， 并且第一n型晶体管Mn1和第二n型晶体管Mn2可以是n型MOSFET。
在图12所示的示例中，开关SW、第一p型晶体管Mp1、第二p型晶体管 Mp2、第一n型晶体管Mn1以及第二n型晶体管Mn2各自的栅极连接至可以输 入位值(例如，CtrlA1...CtrlAN、CtrlB1...CtrlBM等)的控制节点Ctrl。第一电容 器Cn的第一节点以及第二p型晶体管Mp2的第一源极/漏极连接至第一输入 节点(在图12中标记为“On”)。第一电容器Cn的(与第一节点相对的)第二节点、 第二p型晶体管Mp2的(与第一源极/漏极相对的)第二源极/漏极、开关SW的第 一源极/漏极、以及第二n型晶体管Mn2的第一源极/漏极连接在一起。第二n 型晶体管Mn2的(与第一源极/漏极相对的)第二源极/漏极连接至地(或VSS)。 第二电容器Cp的第一节点以及第一p型晶体管Mp1的第一源极/漏极可以连 接至第二输入节点(在图12中标记为“Op”)。第二电容器Cp的(与第一节点相对 的)第二节点、第一p型晶体管Mp1的(与第一源极/漏极相对的)第二源极/漏极、 开关SW的(与第一源极/漏极相对的)第二源极/漏极、以及第一n型晶体管Mn1 的第一源极/漏极连接在一起。第一n型晶体管Mn1的(与第一源极/漏极相对的) 第二源极/漏极连接至地(或VSS)。
在一些实现中，开关SW是具有基于Con/Coff≥4和Q≥14而选择的最小 设计规则沟道长度和宽度的n型MOSFET，其中Con表示处于“开启”状态的开 关SW的电容，Coff表示处于“关闭”状态的开关SW的电容，以及Q是Con的品质 因数。从噪声角度来看，较高的Q可以是有益的，但是较高的Q可能需要较 大的开关SW，这可能增加寄生漏极-源极电容，从而增加Coff并减小Con/Coff。 在一些实现中，第一n型晶体管Mn1和第二n型晶体管Mn2的沟道长度和宽度是最小设计规则量。此外，在一些实现中，第一p型晶体管Mp1和第二p型晶 体管Mp2的宽度是最小设计规则量，并且第一p型晶体管Mp1和第二p型晶体 管Mp2的沟道长度增加，使得第一p型晶体管Mp1和第二p型晶体管Mp2的电 阻比1/(ωCn)大得多。在一些实现中，可以使用开关SW和晶体管Mn1、Mn2、 Mp1和Mp2的不同值和尺寸。
在操作中，在控制信号Ctrl使得开关SW、第一n型晶体管Mn1以及第二n 型晶体管闭合、而第一p型晶体管Mp1和第二p型晶体管Mp2开启的情况下， 第一电容器Cn以闭环配置连接在第一输入节点On和地(或VSS)之间，并且第 二电容器Cp以闭环配置连接在第二输入节点Op和地(或VSS)之间。在控制信 号Ctrl使得开关SW、第一n型晶体管Mn1以及第二n型晶体管开启、而第一p 型晶体管Mp1和第二p型晶体管Mp2闭合的情况下，第一电容器Cn和第二电 容器Cp处于开环中并且有效地断开连接，并且第一p型晶体管Mp1和第二p 型晶体管Mp2可以分别允许第二电容器Cp和第一电容器Cn的漏电或短路。
以下讨论考虑了如下的示例，其中图11所示的SCB 1100被用作图9和图 10分别所示的示例性粗调谐***900和1000中用作SCB 904或SCB 1004。在操 作的一些方面中，K位输入信号920/1020的N位第一部分922/1022作为第一电 容器组元件区段控制信号CTRL_A被输入至SCB 904/1004中。N位第一部分 922/1022的最低有效位可以是第一电容器组元件区段控制信号CTRL_A的位 值(CTRLA1)，N位第一部分922/1022的最高有效位可以是第一电容器组元件 区段控制信号CTRL_A的最高有效位(CTRLAN)，并且相同的对应关系可以适 用于N位第一部分922/1022的中间位与第一电容器组元件区段控制信号 CTRL_A的相应中间位值。因此，N位第一部分922/1022的最低有效位可以控 制最低有效的第一电容器组元件1104A中的一个或多个电容器(例如，图12所 示的第一电容器Cn和第二电容器Cp)是以闭环配置连接在VCO的谐振器电路 中还是处于开环配置；N位第一部分922/1022的下一有效位可以控制下一有 效的第一电容器组元件1104B中的一个或多个电容器是以闭环配置连接在 VCO的谐振器电路中还是处于开环配置；等等。
在操作的一些方面中，从多路复用器910/1010输出的M位控制信号 932/1032作为第二电容器组元件区段控制信号CTRL_B被输入至SCB 904 /1004中。M位控制信号932/1032的最低有效位可以是第二电容器组元件区段 控制信号CTRL_B的位值(CTRLB1)，M位控制信号932/1032的最高有效位可 以是第二电容器组元件区段控制信号CTRL_B的位值(CTRLBN)，并且相同的 对应关系可以适用于M位控制信号932/1032的中间位与第二电容器组元件区段控制信号CTRL_B的相应中间位值。因此，M位控制信号932/1032的最低 有效位可以控制元件B1中的一个或多个电容器(例如，图12所示的第一电容器 Cn和第二电容器Cp)是以闭环配置连接在VCO的谐振器电路中还是处于开环 配置，M位控制信号932/1032的下一有效位可以控制元件B2中的一个或多个 电容器是以闭环配置连接在VCO的谐振器电路中还是处于开环配置；等等。
在操作的一些方面中，多路复用器910/1010通过在第一个M位输入 929/1029或第二个M位输入931/1031之间进行选择来生成M位控制信号 932/1032。因此，第一个M位输入929/1029所接收到的第一组值或第二个M 位输入931/1031所接收到的第二组值控制第二电容器组元件1106中的哪个具 有闭环连接的电容器。在电容器组元件的两个不同组合之间进行选择的能力 可以例如在适应VCO的频率输出的线性时允许更大的灵活性。
在图9和图10所示的示例性粗调谐***900和1000中，一组输入值是K位 输入信号920/1020的二进制L位第二部分924/1024的倒序温度计码；该组输入 值通过BtT解码器906/1006的操作和连接928/1030提供。如果多路复用器910 /1010选择该组值，则第二电容器组元件1106将根据其在SCB 1100中的物理 顺序而启用。例如，在选择第二电容器组元件1106中的单个电容器组元件的 情况下，将启用(或“开启”)最后一个或“底部”位置的电容器组元件(元件BM)； 在选择第二电容器组元件1106中的两个电容器组元件的情况下，将启用最后 一个和倒数第二个位置的电容器组元件(元件BM、元件B(M-1))；等等，使得仅 在启用所有第二电容器组元件1106的情况下才启用第一个或“顶部”位置的 电容器组元件(元件B1)。第二电容器组元件1106的这种选择处理可被称为“底 部到顶部”(“B2T”)选择。
在图9的示例性粗调谐***900中，多路复用器910中的第二个M位输入 931所接收到的一组输入值可以是LUT 908基于K位输入信号920的L位第二 部分924而被编程以进行输出的任何码。因此，LUT 908的编程允许选择第二 电容器组元件1106的任何任意组合。例如，在选择第二电容器组元件1106中 的单个电容器组元件的情况下，基于LUT 908中所存储的映射数据，可以潜 在地启用(或“开启”)任何位置中的电容器组元件(元件BM)；在选择第二电容器 组元件1106中的两个电容器组元件的情况下，基于LUT 908中所存储的映射数据，可以潜在地启用(或“开启”)电容器组元件中的任意两个电容器组元件； 等等。
在图10的示例性粗调谐***1000中，第一个M位输入1029所接收到的一 组输入值是K位输入信号1020的二进制L位第二部分1024的非倒序温度计码； 该组输入值通过BtT解码器1006的操作和连接1028生成。如果多路复用器 1010选择该组值，则第二电容器组元件1106将基于其在SCB 1100中的物理顺 序而启用。这里以与利用第二个M位输入1031所接收到的一组输入值来选择 第二电容器组元件1106的顺序不同的顺序选择第二电容器组元件1106。例如， 在选择第二电容器组元件1106中的单个电容器组元件的情况下，将启用(或“开启”)第一个或“顶部”位置的电容器组元件(元件B1)；在选择第二电容器组 元件1106中的两个电容器组元件的情况下，将启用第一个和第二个位置的电 容器组元件(元件B1、元件B2)；等等，使得仅在启用所有第二电容器组元件1106 的情况下才启用最后一个或“底部”位置的电容器组元件(元件BM)。第二电容 器组元件1106的这种选择处理可被称为“顶部到底部”(T2B)选择，这与上述的 “底部到顶部”选择顺序相反。
图13是示例性VCO的示例性集成电路布局1300。在一些实现中，可以使 用示例性集成电路布局1300来实现图5所示的、具有图11所示的SCB 1100的 示例性VCO 500。在一些情况下，示例性VCO 500可以根据其它类型的布局 而实现。用于控制SCB的控制逻辑(例如，图9和图10分别所示的类型的控制 逻辑)可以在图13所示的布局1300的区域以外实现。
示例性布局1300包括半导体(例如，硅)衬底中的部分以及嵌入在半导体 衬底上的一个或多个介电层中的相应的一个或多个金属层中的部分。布局 1300包括变压器(例如，变压器509)的初级绕组部分1302、变压器的第一次级 绕组部分1304A、以及变压器的第二次级绕组部分1304B。初级绕组部分1302 在半导体衬底上的第一金属层中。第一次级绕组部分1304A部分得位于第一 金属层中，并且部分地位于第一金属之上或之下的第二金属层中，至少在所 述第二金属层中第一次级绕组部分1304A与初级绕组部分1302相重叠。同样， 第二次级绕组部分1304B部分地位于第一金属层中，并且部分地位于第二金 属层中，至少在所述第二金属层中第二次级绕组部分1304B与初级绕组部分 1302和/或第一次级绕组部分1304A相重叠。
示例性布局1300包括如下的SCB，其中该SCB包括具有第一电容器组元 件(SCB元件A1～A7)的第一电容器组元件区段1306以及具有第二电容器组元 件(SCB元件B1～B8)的第二电容器组元件区段1308。图13中的第一电容器组 元件可以与图11所示的第一电容器组元件1104A、1104B至1104N相同，并且
图13所示的第二电容器组元件可以与图11所示的第二电容器组元件1106相 同。图13所示的电容器组元件各自可以在半导体衬底以及一个或多个金属层 中实现。在所示的示例中，初级绕组部分1302和第一次级绕组部分1304A之 间的第一金属层的第一部分(例如，第一节点)连接至电容器组元件的各个输 入节点，并且初级绕组部分1302和第二次级绕组部分1304B之间的第一金属 层的第二部分(例如，第二节点)连接至电容器组元件的各个其它输入节点。
示例性布局1300还包括第一反相器1312A和第二反相器1312B。第一反 相器1312A和第二反相器1312B各自可以在半导体衬底以及一个或多个金属 层中实现。第一反相器1312A的第一输入连接至第一金属层的第一节点，并 且第一反相器1312A的第二输入连接至第一金属层的第三部分(例如，第三节 点)，其中该第三部分连接至与初级绕组部分1302相对的第一次级绕组部分 1304A。第一反相器1312A的输出连接至第一金属层的第二节点。第二反相 器1312B的第一输入连接至第一金属层的第二节点，并且第二反相器1312B 的第二输入连接至第一金属层的第四部分(例如，第四节点)，其中该第四部 分连接至与初级绕组部分1302相对的第二次级绕组部分1304B。第二反相器 1312B的输出连接至第一金属层的第一节点。
布局1300包括模拟电容调谐区域1314，其包括(例如，用于模拟控制电 容元件504的)变容器。变容器可以在半导体衬底以及一个或多个金属层中实 现。变容器连接在第一反相器1312A和第二反相器1312B的输出之间(例如， 在第一金属层的第一节点和第二节点之间)。
图14是示例性VCO输出频率的曲线图1400。曲线图1400示出在利用图10 所示的示例性粗调谐***1000在数字电容水平的范围内调谐开关电容器组 的情况下，根据图13所示的布局1300而制成的示例性VCO的输出频率。y轴 1402以兆赫兹(MHz)为单位表示VCO的输出频率。x轴1404表示数字电容水 平(D_tune)、即调谐数字控制电容元件时可用的增量阶跃。D_tune的各值与 利用控制逻辑(例如，根据K位控制信号)所选择的电容器组元件的不同组合 相对应。在图13所示的示例中，A组中存在七个电容器组元件(N＝7)，并且 B组中存在八个电容器组元件(N＝8)。像图11所示的示例那样，A组中的电 容器组元件的额定电抗值定义了各个值是其之前的值的两倍的有序序列，并 且B组中的电容器组元件都具有相同的额定电抗值。特别地，在该示例中， B组电容器组元件各自的额定电抗值是XM＝2NX0＝128X0，并且离散阶跃 的可用数量是1151(例如，(1+M)2N-1)。
图14示出第一输出频率数据1406、第二输出频率数据1408和第三输出频 率数据1410。第一输出频率数据1406表示针对第二组电容器组元件(B组)的 使用底部到顶部选择处理的模拟。第二输出频率数据1408表示针对第二组电 容器组元件的使用底部到顶部选择处理的物理实现的测量。第三输出频率数 据1410表示针对第二组电容器组元件的使用顶部到底部选择处理的物理实 现的测量。
在模拟的第一输出频率数据1406中，反转间隙(随着D_tune递增的频率 增加)出现在127至128、255至256之间等的D_tune阶跃处。这些是启用B组中 的电容器组元件时的阶跃。在测得的第二输出频率数据1408和第三输出频率 数据1410中，非反转间隙(随着D_tune递增的频率显著减小)出现在127至128 之间、255至256之间等的D_tune阶跃处。这些是启用B组中的电容器组元件 时的阶跃。输出频率数据1406、1408和1410中的反转间隙和非反转间隙之间 的差异可能是模拟中未考虑到寄生阻抗的结果。
图14A是如图14中的插图所示的、图14所示的曲线图1400的一部分的放 大视图1400A。第二输出频率数据部分1408A和第三输出频率数据部分1410A 分别是曲线图1400的插图中的第二输出频率数据1408和第三输出频率数据 1410的部分。根据电容元件的额定电容值，由于B组中的电容器组元件都具 有相同的额定电抗，因此第二输出频率数据部分1408A和第三输出频率数据 部分1410A在各D_tune值处都将是相等的。然而，实际上，第二组中的电容 器组元件通常不具有相同的有效电抗，而是电抗可能(例如，由于不同的互 连长度、制造工艺变化等因而)针对各电容器组元件而变化。例如，B组中的 电容器组元件由于距谐振器电路的电感部分的不同距离因而可能具有不同 的寄生电感。因此，通过选择B组中的电容器组元件的不同组合，有效电抗 可以不同，从而即使在启用相同数量的B组元件的情况下也可能导致不同的 频率输出。如曲线图1400的放大视图1400A所示，在该示例中，在相同的 D_tune阶跃处，顶部到底部选择处理一般产生比底部到顶部选择处理更低的频率信号。
在图14A所示的示例中，第二输出频率数据部分1408A在D_tune阶跃255 和256之间具有20MHz非反转间隙。在使用第二输出频率数据部分1408A中 所使用的底部到顶部选择处理时，VCO可能不能够生成频率在该20MHz非 反转间隙内的信号，并且使用VCO的PLL可能不能够锁定这样的频率。然而， VCO可以利用底部到顶部选择处理的不同频率响应来生成第二输出频率数 据部分1408A中的该20MHz非反转间隙内的信号。如放大视图1400A所示， 第三输出频率数据部分1410A在D_tune＝243～248处实现频率在第二输出频率 数据部分1408A中的该20MHz非反转间隙内的信号。因此，在VCO要输出这 样的频率时，K位输入信号1020可以具有1位的第三部分1026，其中该1位的 第三部分1026控制多路复用器1010以向SCB 1004输出用于使用 D_tune＝243～248来实现顶部到底部选择的位值。
在示例性粗调谐***900和1000中，控制逻辑902和1002分别使用两个选 择处理，并且这两个选则处理可以例如以互补方式一起使用。例如，在使用 图10的粗调谐***1000时，除了在底部到顶部选择处理创建非反转间隙的频 率处，可以使用底部到顶部选择处理；并且可以使用顶部到底部选择处理以 实现频率在底部到顶部选择处理的非反转间隙内的输出信号。或者可以切换 顶部到底部选择处理和底部到顶部选择处理的使用。作为另一示例，在使用 图9的粗调谐***900时，VCO可以选择底部到顶部选择处理、或者被编程到LUT 908中的任何选择处理。因此，图9的粗调谐***900也提供指定VCO的 频率输出的灵活性。通过允许在不同选择处理之间进行选择以恢复非反转间 隙处的频率，集成电路VCO能够以较大的范围或灵活性进行操作。在一些情 况下，在不同选择处理之间进行选择使得能够在无需减小VCO的调谐范围的 情况下实现期望的频率分辨率(或间隔)。
在一般方面中，已经描述了电压控制振荡器。在一些示例中，电压控制 振荡器包括用于提供如上所述的一个或多个优点的特征或组件。
在第一示例中，无线传感器装置包括电压控制振荡器。电压控制振荡器 包括第一反相器、第二反相器和变压器。第一反相器包括第一反相器输入节 点和第一反相器输出节点。第二反相器包括第二反相器输入节点和第二反相 器输出节点。变压器连接在第一反相器和第二反相器之间，并且包括初级绕 组部分和两个次级绕组部分。初级绕组部分连接在第一反相器输出节点和第 二反相器输出节点之间，并且感性耦合至第一次级绕组部分和第二次级绕组 部分。第一次级绕组部分连接在初级绕组部分和第一反相器输入节点之间，并且第二次级绕组部分连接在初级绕组部分和第二反相器输入节点之间。
在一些情况下，第一示例的实现包括以下特征中的一个或多个。第一反 相器包括第三反相器输入节点，第二反相器包括第四反相器输入节点，并且 初级绕组部分连接在第三反相器输入节点和第四反相器输入节点之间。第一 反相器包括n型MOSFET和p型MOSFET，并且第二反相器包括n型MOSFET 和p型MOSFET。第一反相器包括两个n型MOSFET和两个p型MOSFET，并 且第二反相器包括两个n型MOSFET和两个p型MOSFET。
在一些情况下，第一示例的实现包括以下特征中的一个或多个。电压控 制振荡器包括连接在第一反相器和第二反相器之间的电容部分。该电容部分 包括数字控制电容器元件。该电容部分包括模拟控制电容器元件。
在第二示例中，电压控制振荡器电路包括变压器、电容部分、第一反相 器和第二反相器。变压器具有连接在第一节点和第二节点之间的初级绕组部 分；连接在第一节点和第三节点之间的第一次级绕组部分；以及连接在第二 节点和第四节点之间的第二次级绕组部分。电容部分连接在第一节点和第二 节点之间。第一反相器具有连接至第三节点的第一反相器输入节点，并且具 有连接至第二节点的第一反相器输出节点。第二反相器具有连接至第四节点 的第二反相器输入节点，并且具有连接至第一节点的第二反相器输出节点。
在一些情况下，第二示例的实现包括以下特征中的一个或多个。第一反 相器包括：第一p型晶体管，其具有连接至第一电源节点的源极；以及第一n 型晶体管，其具有连接至第二电源节点的源极，其中所述第一p型晶体管的 栅极和所述第一n型晶体管的栅极连接在一起作为第一反相器输入节点，所 述第一p型晶体管的漏极和所述第一n型晶体管的漏极连接在一起作为第一 反相器输出节点。第二反相器包括：第二p型晶体管，其具有连接至第一电 源节点的源极；以及第二n型晶体管，其具有连接至第二电源节点的源极， 其中所述第二p型晶体管的栅极和所述第二n型晶体管的栅极连接在一起作 为第二反相器输入节点，所述第二p型晶体管的漏极和所述第二n型晶体管的 漏极连接在一起作为所述第二反相器输出节点。
在一些情况下，第二示例的实现包括以下特征中的一个或多个。第一反 相器包括连接至第一节点的第三反相器输入节点，并且第二反相器具有连接 至第二节点的第四反相器输入节点。第一反相器包括：第一p型晶体管，其 具有连接至第一电源节点的源极，其中该第一p型晶体管的栅极是第一反相 器输入节点；以及第一n型晶体管，其具有连接至第二电源节点的源极，其 中该第一n型晶体管的栅极是第三反相器输入节点，所述第一p型晶体管的漏 极和所述第一n型晶体管的漏极连接在一起作为第一反相器输出节点。第二 反相器包括：第二p型晶体管，其具有连接至第一电源节点的源极，其中该 第二p型晶体管的栅极是第二反相器输入节点；以及第二n型晶体管，其具有 连接至第二电源节点的源极，其中该第二n型晶体管的栅极是第四反相器输 入节点，所述第二p型晶体管的漏极和所述第二n型晶体管的漏极连接在一起 作为第二反相器输出节点。第一反相器包括：第一p型晶体管，其具有连接 至第一电源节点的源极；第一n型晶体管，其具有连接至第二电源节点的源极，其中所述第一p型晶体管的栅极和所述第一n型晶体管的栅极连接在一起 作为第一反相器输入节点；第二p型晶体管，其具有连接至第一电源节点的 源极；以及第二n型晶体管，其具有连接至第二电源节点的源极，其中所述 第二p型晶体管的栅极和所述第二n型晶体管的栅极连接在一起作为第三反 相器输入节点，第一p型晶体管、第一n型晶体管、第二p型晶体管和第二n型 晶体管各自的漏极连接在一起作为第一反相器输出节点。第二反相器包括： 第三p型晶体管，其具有连接至第一电源节点的源极；第三n型晶体管，其具 有连接至第二电源节点的源极，其中所述第三p型晶体管的栅极和所述第三n 型晶体管的栅极连接在一起作为第二输入节点；第四p型晶体管，其具有连 接至第一电源节点的源极；以及第四n型晶体管，其具有连接至第二电源节 点的源极，其中所述第四p型晶体管的栅极和所述第四n型晶体管的栅极连接 在一起作为第三反相器输入节点，第三p型晶体管、第三n型晶体管、第四p 型晶体管和第四n型晶体管各自的漏极连接在一起作为第二反相器输出节点。
在一些情况下，第二示例的实现包括以下特征中的一个或多个。变压器 是自耦变压器。电容元件包括第一电容器组和第二电容器组；第一电容器组 包括模拟可调谐电容器，并且第二电容器组包括离散控制电容器。
在第三示例中，来自第一反相器的第一电压被输出至电感电容(LC)槽路 的第一节点。LC槽路包括电容部分以及变压器的初级绕组部分，其中电容部 分连接在LC槽路的第一节点和第二节点之间，初级绕组部分被连接在第一节 点和第二节点之间。来自第三节点的第二电压被输入至第一反相器的第一输 入节点。变压器的第一次级绕组部分连接在第二节点和第三节点之间。
在一些情况下，第三示例的实现包括以下特征中的一个或多个。来自第 二节点的第三电压被输入至第一反相器的第二输入节点。第一电压振荡。在 变压器中的初级绕组部分和第一次级绕组部分之间对电压进行变换。LC槽路 的谐振频率是通过控制电容部分中的开关以选择性地将电容器连接至LC槽 路、通过调谐电容部分中的模拟可调谐电容器、或通过这两者来控制的。
在一些情况下，第三示例的实现包括以下特征中的一个或多个。来自第 二反相器的第三电压被输入至第二节点。来自第四节点的第四电压被输入至 第二反相器的第二输入节点。变压器的第二次级绕组部分连接在第一节点和 第四节点之间。在变压器中的初级绕组部分和第一次级绕组部分之间对电压 进行变换。在变压器中的初级绕组部分和第二次级绕组部分之间对电压进行 变换。变压器是包括初级绕组部分、第一次级绕组部分和第二次级绕组部分 的自耦变压器。
在第四示例中，无线传感器装置包括电压控制振荡器。电压控制振荡器 包括谐振器电路、多路复用器和控制逻辑。谐振器电路包括能够操作以调谐 谐振器电路的开关电容器组。开关电容器组包括电容器组元件。多路复用器 通信连接至开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择电容器 组元件的组合。多路复用器包括第一多位输入、第二多位输入、以及多位输 出。第一多位输入被配置为接收表示电容器组元件的第一组合的第一组值。 第二多位输入被配置为接收表示电容器组元件的不同的第二组合的第二组 值。多位输出被配置为将第一组值或第二组值通信至开关电容器组，以选择 第一组合或第二组合。控制逻辑被配置为针对各数字电容水平生成第一组值 和第二组值。
在一些情况下，第四示例的实现包括以下特征中的一个或多个。输入值 包括第一部分和第二部分。控制逻辑包括：解码器，其被配置为接收输入值 的第二部分并且通过对输入值的该第二部分进行解码来生成第一组值；以及 查找表，其被配置为接收输入值的第二部分并且根据该查找表中所存储的计 算机可读映射数据来生成第二组值。控制逻辑包括：解码器，其被配置为接 收输入值的第二部分并且通过对输入值的该第二部分进行解码来生成第一 组值；以及电路，其被配置为从解码器接收第一组值并且通过对第一组值改变顺序来生成第二组值。
在一些情况下，第四示例的实现包括以下特征中的一个或多个。输入值 包括第一部分和第二部分。开关电容器组包括第一电容器组元件和第二电容 器组元件。开关电容器组能够操作以根据各输入值的第一部分来启用第一电 容器组元件的组合，并且开关电容器组被配置为根据从多路复用器接收到的 第一组值或第二组值来启用第二电容器组元件的选定的组合。多路复用器通 信连接至开关电容器组以基于输入值的第二部分来选择第二电容器组元件 的组合。控制逻辑被配置为基于所述输入值的第二部分来生成第一组值和第 二组值。第二电容器组元件各自具有相同的额定电抗，以及第一电容器组元 件各自具有不同的额定电抗。
在一些情况下，第四示例的实现包括以下特征中的一个或多个。多路复 用器包括被配置为接收控制值的控制输入，并且多路复用器能够操作以基于 控制值来将第一组值或第二组值路由至多位输出。电压控制振荡器包括连接 至谐振器电路的增益部分。
在第五示例中，电压控制振荡器电路包括谐振器电路和多路复用器。谐 振器电路包括电感部分和电容部分。电容部分包括开关电容器组，其中该开 关电容器组包括电容器组元件。开关电容器组被配置为基于来自多路复用器 的位值来选择性地启用电容器组元件的组合。多路复用器包括第一多位输入、 第二多位输入、以及多位输出。第一多位输入被配置为接收第一组位值。第 二多位输入被配置为接收不同的第二组位值。多位输出通信连接至开关电容 器组并且被配置为将第一组位值或第二组位值通信至开关电容器组。
在一些情况下，第五示例的实现包括以下特征中的一个或多个。多路复 用器包括被配置为接收控制值的控制输入，并且多路复用器能够操作以基于 控制值来将第一组位值或第二组位值路由至多位输出。
在一些情况下，第五示例的实现包括以下特征中的一个或多个。多位输 出是第一多位输出，并且电压控制振荡器包括二进制到温度解码器和查找表。 二进制到温度解码器被配置为生成第一组位值并且具有通信连接至多路复 用器的第一多位输入的第二多位输出。查找表被配置为生成第二组位值并且 具有通信连接至多路复用器的第二多位输入的第三多位输出。
在一些情况下，第五示例的实现包括以下特征中的一个或多个。多位输 出是第一多位输出，并且电压控制振荡器包括二进制到温度解码器。二进制 到温度解码器被配置为生成第一组位值。二进制到温度解码器具有通信连接 至多路复用器的第一多位输入的第二多位输出、以及通信连接至多路复用器 的第二多位输入的第三多位输出。
在一些情况下，第五示例的实现包括以下特征中的一个或多个。电容器 组元件都具有相同的电抗。电容器组元件是第一电容器组元件，并且第一电 容器组元件各自包括第一开关和第一电容器。各第一电容器组元件的第一开 关能够操作以选择性地将第一电容器组元件的第一电容器与谐振器电路以 闭环配置进行连接。多位输出的各个位节点通信连接至第一电容器组元件中 的相应的第一开关并且被配置为控制第一电容器组元件中的相应的第一开 关。开关电容器组还包括第二电容器组元件。第二电容器组元件各自包括第二开关和第二电容器。各第二电容器组元件的第二开关能够操作以选择性地 将第二电容器组元件的第二电容器与谐振器电路以闭环配置进行连接。第二 电容器组元件各自具有不同的电抗。第二电容器组元件以有效性顺序进行布 置。第二电容器组元件各自具有额定电抗的2n-1倍，其中n表示该第二电容 器组元件在有效性顺序中的位置。
在第六示例中，第一输入信号和第二输入信号都被输入至多路复用器。 第一输入信号和第二输入信号基于谐振器电路的数字电容水平。从多路复用 器选择性地输出第一输入信号或第二输入信号作为多路复用器输出信号。根 据多路复用器输出信号选择性地启用谐振器电路中的电容器组元件。
在一些情况下，第六示例的实现包括以下特征中的一个或多个。向二进 制到温度计解码器输入第三输入信号。从二进制到温度计解码器输出的温度 计编码的信号基于第三输入信号。温度计编码的信号作为第一输入信号被输 入至多路复用器中。温度计编码的信号的相反位顺序的信号作为第二输入信 号被输入至多路复用器中。
在一些情况下，第六示例的实现包括以下特征中的一个或多个。向二进 制到温度计解码器输入第三输入信号。向查找表输入第三输入信号。从二进 制到温度计解码器输出的温度计编码的信号基于第三输入信号。温度计编码 的信号作为第一输入信号被输入至多路复用器中。从查找表输出的查找表输 出信号基于第三输入信号。查找表输出信号作为第二输入信号被输入至多路 复用器中。根据多路复用器输出信号来控制各个电容器组元件中的开关，以 采用闭环配置将电容器连接至谐振器电路。电容器组元件各自包括利用多路 复用器输出信号中的相应的位进行控制的至少一个开关。
虽然本说明书包含很多细节，但这些细节不应被解释为对所要求保护的 范围的限制，而应被解释为特定于特定示例的特征描述。还可以组合本说明 书在单独实现的上下文中所描述的某些特征。相反，在单个实现的上下文中 所描述的各种特征还可以单独实现或者以任何合适的子组合实现。
已经描述了很多示例。然而，应当理解，可以进行各种修改。因此，其 它实现在所附权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种无线传感器装置，其包括电压控制振荡器，所述电压控制振荡器包括：
谐振器电路，其包括能够操作以调谐所述谐振器电路的开关电容器组，所述开关电容器组包括电容器组元件；
多路复用器，其通信连接至所述开关电容器组以基于表示数字电容水平的输入值来选择所述电容器组元件的组合，所述输入值包括第一部分和第二部分，所述多路复用器包括：
第一多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的第一组合的第一组值，
第二多位输入，其被配置为接收表示所述电容器组元件的不同的第二组合的第二组值，以及
多位输出，其被配置为将所述第一组值或所述第二组值通信至所述开关电容器组以选择所述第一组合或所述第二组合；以及
控制逻辑，其被配置为针对各数字电容水平生成所述第一组值和所述第二组值，所述控制逻辑包括：
解码器，其被配置为接收所述输入值的所述第二部分并且通过对所述输入值的所述第二部分进行解码来生成所述第一组值，以及
电路，其被配置为从所述解码器接收所述第一组值并且通过对所述第一组值改变顺序来生成所述第二组值。
2.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其中，
所述开关电容器组包括第一电容器组元件和第二电容器组元件，以及
所述多路复用器通信连接至所述开关电容器组以基于所述输入值的所述第二部分来选择所述第二电容器组元件的组合。
3.根据权利要求2所述的无线传感器装置，其中，所述开关电容器组被配置为：
根据各输入值的所述第一部分来启用所述第一电容器组元件的组合；以及
根据从所述多路复用器接收到的所述第一组值或所述第二组值来启用所述第二电容器组元件的选定的组合。
4.根据权利要求2所述的无线传感器装置，其中，所述第二电容器组元件中的各第二电容器组元件具有相同的额定电抗，以及所述第一电容器组元件中的各第一电容器组元件具有不同的额定电抗。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线传感器装置，其中，所述多路复用器包括被配置为接收控制值的控制输入，以及所述多路复用器能够操作以基于所述控制值来将所述第一组值或所述第二组值路由至所述多位输出。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的无线传感器装置，其中，所述电压控制振荡器包括连接至所述谐振器电路的增益部分。
7.一种电压控制振荡器电路，包括：
谐振器电路，其包括电感部分和电容部分，所述电容部分包括开关电容器组，所述开关电容器组包括电容器组元件，所述开关电容器组被配置为基于来自多路复用器的位值来选择性地启用所述电容器组元件的组合；
所述多路复用器，包括：
第一多位输入，其被配置为接收第一组位值，
第二多位输入，其被配置为接收不同的第二组位值，以及
多位输出，其通信连接至所述开关电容器组并且被配置为将所述第一组位值或所述第二组位值通信至所述开关电容器组，所述多位输出包括第一多位输出；以及
二进制到温度解码器，其被配置为生成所述第一组位值，所述二进制到温度解码器具有通信连接至所述多路复用器的所述第一多位输入的第二多位输出、以及通信连接至所述多路复用器的所述第二多位输入的第三多位输出。
8.根据权利要求7所述的电压控制振荡器电路，其中，所述电容器组元件具有相同的电抗。
9.根据权利要求7所述的电压控制振荡器电路，其中，所述电容器组元件包括第一电容器组元件，所述第一电容器组元件中的各第一电容器组元件包括第一开关和第一电容器，各第一电容器组元件的所述第一开关能够操作以选择性地将该第一电容器组元件的所述第一电容器与所述谐振器电路以闭环配置进行连接，以及所述多位输出的各位节点通信连接至所述第一电容器组元件中的相应的第一开关并且被配置为控制所述第一电容器组元件中的相应的第一开关。
10.根据权利要求9所述的电压控制振荡器电路，其中，所述开关电容器组还包括第二电容器组元件，所述第二电容器组元件中的各第二电容器组元件包括第二开关和第二电容器，各第二电容器组元件的所述第二开关能够操作以选择性地将该第二电容器组元件的所述第二电容器与所述谐振器电路以闭环配置进行连接，所述第二电容器组元件各自具有不同的电抗。
11.根据权利要求10所述的电压控制振荡器电路，其中，所述第二电容器组元件以有效性顺序进行布置，所述第二电容器组元件中的各第二电容器组元件具有额定电抗的2n-1倍，其中n表示该第二电容器组元件在所述有效性顺序中的位置。
12.根据权利要求7所述的电压控制振荡器电路，其中，所述多路复用器具有被配置为接收控制值的控制输入，以及所述多路复用器能够操作以基于所述控制值来将所述第一组位值或所述第二组位值路由至所述多位输出。
13.一种电压控制振荡器电路的控制方法，包括：
向电压控制振荡器的多路复用器输入第一输入信号和第二输入信号，所述第一输入信号和所述第二输入信号表示所述电压控制振荡器的谐振器电路的数字电容水平，所述电压控制振荡器是无线传感器装置的一部分；
向二进制到温度计解码器输入第三输入信号；
基于所述第三输入信号从所述二进制到温度计解码器输出温度计编码的信号，所述温度计编码的信号作为所述第一输入信号被输入至所述多路复用器中，所述温度计编码的信号的相反位顺序的信号作为所述第二输入信号被输入至所述多路复用器中；
从所述多路复用器选择性地输出所述第一输入信号或所述第二输入信号作为多路复用器输出信号；以及
根据所述多路复用器输出信号选择性地启用所述谐振器电路中的电容器组元件。
14.根据权利要求13所述的电压控制振荡器电路的控制方法，其中，还包括：
根据所述多路复用器输出信号来控制各个电容器组元件中的开关，以采用闭环配置来将电容器连接至所述谐振器电路，所述电容器组元件中的各电容器组元件包括利用所述多路复用器输出信号中的相应位进行控制的开关。
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