FI123529B - Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi - Google Patents
Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi Download PDFInfo
- Publication number
- FI123529B FI123529B FI20105434A FI20105434A FI123529B FI 123529 B FI123529 B FI 123529B FI 20105434 A FI20105434 A FI 20105434A FI 20105434 A FI20105434 A FI 20105434A FI 123529 B FI123529 B FI 123529B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- frequency
- oscillator
- mems
- phase
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims description 2
- 101100350613 Arabidopsis thaliana PLL1 gene Proteins 0.000 claims 2
- 101100082028 Arabidopsis thaliana PLL2 gene Proteins 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/22—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop
- H03L7/23—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop with pulse counters or frequency dividers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/22—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop
- H03L7/23—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop with pulse counters or frequency dividers
- H03L7/235—Nested phase locked loops
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusre-ferenssi
Keksintö liittyy PLL (Phase Locked Loop, vaihelukittu silmukka) järjestelmään, 5 joka käyttää MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) referenssioskillaatto-ria ja elektronisesti ohjattua MEMS-oskillaattoria stabiilin vähäkohinaisen taa-juuslähteen muodostamiseksi.
Taustaa 10 MEMS taajuusreferenssit mahdollistavat edullisen ja monipuolisen taajuusläh-teen erilaisille integroiduille piireille. Tällä hetkellä kalliimmat ja suurikokoi-semmat kvartsireferenssit ovat yleisemmin käytössä. MEMS-oskillaattorien pahin ongelma on niiden suuri lämpötilariippuvuus, joka tuottaa jopa 0,5 % taajuusvirheen tyypillisellä käyttölämpötila-alueella. Ehdotettu keksinnöllinen 15 ratkaisu virheen kompensoimiseksi on yhdistää elektrostaattinen taajuuden ohjaus ja murtoluku-PLL. Jälkimmäinen sisältää hyvin tunnetun PLL-synteesin periaatteen käytön ja murtolukusuhteen säädön jakajassa taajuusreferenssin lämpötilavirheen mukaan. Yleensä tämä tehdään mittaamalla lämpötila ja käyttämällä korjauksen laskentaan jonkin verran digitaalista signaalin käsitte-20 lyä. Murtoluvulla jakamista käytetään myös osana keksintöä uudenlaisen termisen ja kvantinsointikohinan vaimennusratkaisun kanssa lisäämättä merkittävästi tuotantokustannuksia tai monimutkaisuutta.
co Tekniikan taso ° 25 Perinteinen murtoluku-PLL pystyy tuottamaan erilaisia lähtötaajuuksia käy- o tännössä rajoittamattomalla resoluutiolla asettamalla taajuutta jakavan mur- toluvun. Murtolukujako tehdään yleensä vaihtelemalla taajuudenjakosuhdetta | näennäissatunnaisesti siten, että PLL:n keskimääräisellä lähtötaajuudella on ^ haluttu arvo. Taajuuden vaihtelu tuottaa suuren ei-toivotun kohinakompo- g 30 nentin perinteisen integroidun PLL:n lähtöön. MEMS-referenssioskillaattorin ^ lämpötilakompensointi tehdään yleensä säätämällä PLL:n jakajaa kalibroinnin 2 hakutaulukkoa käyttäen. W02006/000611 esittää yhden tekniikan tason so-vellusmuodon, joka kärsii mainitusta kvantinsointikohinasta.
Keksintö 5 Keksinnön tavoitteen on mahdollistaa kvartsioskillaattoria pienikokoisempi ja kustannustehokkaampi taajuusreferenssi, jolla on hyvä kohinasuorituskyky ja hyvä pitkäaikainen stabiilisuus. Lähin tekniikan taso syntetisaattorin lähtötaa-juuden kompensoimiseksi on PLL:n jakosuhteen muuttelu MEMS-referenssin taajuusvirheen kompensoimiseksi. Tämä johtaa suureen määrään kvantin-10 sointikohinaa, joka on suodatettava pois. Usein tämä ei ole siedettävää, ja taajuuskohinan vähentäminen suodattamalla ja käyttäen suuren Q-arvon LC-oskillaattoria johtaa hyvin suureen toimintataajuuteen ja suureen tehonkulutukseen integroidun piirin yhteydessä. Integroitu LC-oskillaattori ei voi toimia alle 1 GHz taajuuksilla. Alle 1 GHz taajuudet ovat toteutettavissa vain käyttä-15 en ulkoisia komponentteja. Keksinnön tarkoituksena on myös pienentää toimintataajuutta ja siten tehonkulutusta. Toinen tekniikan tason järjestelmätason ratkaisu sisältää MEMS-oskillaattorin uunistabiloinnin, joka on myös suurikokoinen ja tehoa kuluttava ratkaisu.
20 Keksinnön mukainen ratkaisu on käyttää MEMS-oskillaattoria PLL-silmukan sisällä jänniteohjattuna oskillaattorina (VCO). Tämä on edullista, koska kahden MEMS-oskillaattorin toteuttaminen on kustannustehokasta, koska ne voidaan valmistaa samalle aihiolle samoilla prosessiaskelilla. MEMS-pohjainen co VCO ei tarvitse keloja LC-oskillaattorin tapaan, ja sillä on tyypillisesti suuri Q- ° 25 arvo, joka johtaa hyvin pieniin lähtötaajuuden häiriöihin kunhan taajuuskont- o ralli on hidas, eikä siinä ole kohinaa suurilla taajuuksilla. Tämä on suoravii- c\j vaisesti toteutettavissa rajoittamalla PLL:n kaistanleveyttä. MEMS-pohjaisen | VCO:n käyttäminen PLL:ssä mahdollistaa rakentaa taajuusreferenssi, joka on halvempi, pienempi ja energiatehokkaampi kuin kvartsioskillaattori. Keksintö g 30 mahdollistaa hyvän pitkäaikaisen stabiliteetin, koska kriittiset vanhenevat ^ osat toimivat suljetun elektromekaanisen PLL-silmukan sisällä, kun taas refe- 3 renssi MEMS-oskillaattori ja lämpötilan mittaus voidaan toteuttaa pienellä ryöminnällä ajan oloon.
MEMS-oskillaattori VCO:ssa tarvitsee toimiakseen vain rajoitetun säätöalu-5 een, koska vain sen oma lämpötilasta johtuva virhe pitää pystyä kompensoimaan. Riittää, että VCO:n säätöalue mahdollistaa saman toimintataajuuden annetulla lämpötila-alueella. Taajuuden säätöalueen pitää kattaa myös val-mistustoleransseja. VCO:n taajuuden vähimmäissäätöalue on vain prosentin luokkaa, joka on saavutettavissa tunnettujen MEMS-oskillaattorien elektro-10 staattisella kontrollilla, tai vähemmän edullisesti lämmittämällä resonaattorin osaa.
Seuraavassa keksintöä kuvataan viitaten kaaviokuviin.
15 Kuvio 1 esittää PLL silmukkaoskillaattoria käytettäväksi taajuusreferenssinä Kuvio 2 esittää keksinnön toisen suoritusmuodon
Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen PLL-järjestelmän yksinkertaistettua lohkokaaviota. Keksinnön mukainen järjestelmä käsittää kaksi MEMS-pohjaista 20 oskillaattoria, referenssioskillaattorin REF ja PLL-ohjatun oskillaattorin VCO.
Referenssioskillaattori REF käsittää ensimmäisen MEMS-pohjaisen oskillaattorin MEMS1. Referenssioskillaattori tuottaa ensimmäistä lämpötilariippuvaa co taajuutta F(t), ja referenssioskillaattorin lämpötilaa mitataan kompensointia ° 25 varten. Lämpötilakompensointi tehdään säätämällä jakajan DIV murtolukuja- o kosuhdetta, ja VCO:n taajuussuhdetta säädetään siten lämpötilan funktiona, cv MX on kertoja (vaiheilmaisin) tai vaihe-taajuusilmaisin, LF on silmukkasuo- | datin. PLL:n toimintaperiaate on hyvin tunnettu, eikä sitä käsitellä tässä yksi- ^ tyiskohtaisesti. Keksintö on käyttökelpoinen usean tunnetun PLL-variantin g 30 yhteydessä, sekä analogisen että digitaalisen VCO kontrollin ja erilaisten mur- ^ tolukutaajuusjakajien DIV sovellusmuotojen yhteydessä, mukaan lukien sigma-delta-moduloitu kontrolli.
4
Yksi edullinen sovellusmuoto käyttää kertojaa MX:nä, perinteisen vaihe-taajuus-ilmaisimen tilalla. Kertoja ei merkittävästi laskosta referenssin kohinaa, eikä siten ole tarvetta taajuusreferenssin kohinan takia kaistanrajoitta-miseen. Murtolukujakajan vaihekohinan vaimentamiseksi silmukkasuodatin 5 on kapeakaistainen, joka indikoi myös PLL:n kapeaa kaistaa. Murtolukujaka-ja-PLL:n VCO on siksi ollut perinteisesti LC-oskiIlaattori, jolla on suuri Q-arvo, ja jolla on siksi pieni kohina myös ilman laajakaistaista takaisinkytkentää. LC-oskillaattoria on vaikea integroida, koska induktanssit ovat kömpelöitä erityistesti matalilla taajuuksilla (<GHz). Säädettävän MEMS2:n käyttäminen 10 VCO:ssa perinteisen LC-oskillaattorin tilalla mahdollistaa pienikokoisen integroidun lämpötilakompensoidun taajuusreferenssin MEMSl:n toteutuksen pienellä vaihekohinalla, matalalla käyttötaajuudella ja pienellä virrankulutuksella.
MEMS VCO-pohjaisen PLL:n taajuuskaistasta muodostuu matala, mikä kui-15 tenkaan ei ole merkittävä tekijä harkittaessa PLL:n käyttöä taajuusreferenssi-nä, ja lämpötilaperäiset virheet muodostuvat hitaasti ja ne voidaan kompensoida. PLL:n ulostulo toimii sarjaan kytketyn CMOS PLL2:n referenssinä kuviossa 1. PLL2:n VCO:sta johtuvan vaihekohinan ja 1/F-kohinan tehokkaaksi vaimentamiseksi PLL2 edullisesti ei ole murtolukujakajallinen ja sen taajuus-20 kaista on suurempi. Verrattuna julkaisun W02006/000611 kuvaamaan tekniikan tason ratkaisuun, keksinnön mukainen ratkaisu tarvitsee yhden PLL:n ja yhden MEMS-oskillaattorin lisää. Silti keksinnön mukaisen taajuusreferenssin sisältävä PLL-syntetisaattori on mahdollista toteuttaa vähemmän virtaa kulut-co tavana kuin tekniikan tason mukainen matalakohinainen syntetisaattori, jossa ° 25 on joko kvartsioskillaattori tai W02006/000611:ssa kuvattu MEMS-referenssi.
δ i
Kuvio 2 esittää toisen edullisen sovellusmuodon, joka sisältää toisen PLL:n | (PLL2) ensimmäisen keksinnönmukaisen PLL:n (PLL1) sisällä. Tämä toteute- taan sisällyttämällä kuvion 1 PLL2 kontrollilupin sisäpuolelle. Toinen PLL pi-g 30 täisi toimia kokonaislukujakajalla ja laajalla säätösilmukan taajuuskaistalla.
^ Toinen PLL2 ensimmäisen PLLl:n sisällä voi olla perinteinen CMOS-PLL, joka on riippuvainen pienikohinaisesta referenssistä. Kokonaislukujakaja ei lisää 5 kvantisointikohinaa, joten PLL2 voi olla laajakaistainen. PLL2 sallii suuremman taajuuden käytön murtolukujakajassa. Suurempi taajuus parantaa mur-tolukujakajan toimintaa ja helpottaa sen optimointia. Edelleen PLL2 voi sallia lähtötaajuuden askelittaisen virittämisen, sallien täten valmistustoleranssien 5 kompensoinnin siten, että MEMS-oskillaattorin säädettävä taajuusalue voidaan hyödyntää tehokkaammin. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi kertomalla MEMS2:n taajuus kokonaisluvulla, joka valitaan väliltä 190-210, jotta mahdollistetaan 10 % säätöalue 0,5 % askelin. Tällä tavoin MEMS-oskillaattorin valmistustoleransseja voidaan kompensoida erikseen lämpötilasta riippumatta 10 lisäämättä kvantisointikohinaa. Tämä mahdollistaa MEMS2:n kapeamman säätöalueen tai suuremmat valmistustoleranssit vaarantamatta laitteen kokona issuorituskykyä.
VCO:n taajuutta kontrolloidaan edullisesti elektrostaattisilla voimilla, jotka 15 efektiivisesti muuttavat oskillaattorin mekaanisen MEMS-resonaattorin jousivakiota. VCO voi olla digitaalisesti kontrolloitu, joka voi olla etu kokonaan digitaalisissa sovellusmuodoissa.
Lämmittäminen on esimerkki toisesta mahdollisesta MEMS2:n kontrolIitäväs-20 ta. Lämmittämistä kontrolloidaan mieluiten silmukkasuodattimella niin, että lämpöä tuotetaan vain osaan MEMS2:ta. Koska MEMS2 toimii tyhjiössä ja lämmön poistuminen MEMS2:sta tapahtuu vain säteilemällä ja joutumalla jousen ankkuroinnin pienen leikkauspinta-alan tai MEMS2:n resonaattorin co tukirakenteen kautta. MEMS2:n lämpötilaa ei tarvitse mitata, ja voidaan ° 25 lämmittää vain osaa MEMS:stä.
δ i MEMS-oskillaattoreilla voi olla erilaiset lämpötila riippuvat ominaisuudet, ja | vain MEMS1 pitää olla ajan suhteen stabiili. MEMS2 voidaan siksi rakentaa geometrialtaan optimoimaan säädettävyys ja kontrolloitava taajuusalue riittä- g 30 vän suurella Q-arvolla.
δ c\j 6
Referenssioskillaattorin REF (käsittäen MEMSl:n) ei tarvitse olla säätyvä, eikä sitä tarvitse virittää tarkasti valmistuksen aikana, koska PLL murtolukujakaja voidaan asettaa säätämään MEMS2:n taajuus. MEMSl:n pitää olla vain ikääntymistä vastaan stabiili ja sen referenssioskillaattorin lämpötilaominaisuudet 5 pitää olla helposti ennustettavissa ja helposti mitattavissa. Esimerkiksi saattaa riittää, että mitataan resonanssitaajuus ja lämpöanturin lukema yhdessä tai useammassa lämpötilassa valmistuksen aikana kompensointihakutaulukon laskemiseksi.
10 Referenssioskillaattorin taajuus valitaan niin, että referenssioskillaattori voidaan valmistaa helposti samassa prosessissa ominaisuuksiltaan sopivaksi. Referenssioskillaattori voi toimia suuremmalla tai pienemmällä taajuudella kuin VCO. Taajuuksien valinta ei keksinnön mukaisen taajuusreferenssin yleisluonteinen rajoittava tekijä. VCO:n pitää toimia taajuudella, joka sallii 15 riittävän säätöalueen CMOS:n käyttöjännitteellä. On myös mahdollista käyttää varauspumppaamista jännitteen nostamiseksi nimellisen käyttöjännitteen yläpuolelle. Riittävällä säädettävyydellä voidaan toteuttaa resonanssitaajuuk-sia muutamasta megahertsistä aina 14 MHz saakka. Suurempi toimintataajuus edellyttää joko pienempää kondensaattorin rakoa, suurempaa aluetta, 20 suurempaa säätöjännitettä tai pienempää seismistä resonaattorin massaa. Käytettävissä olevia MEMS2:n taajuuksia rajoittaa saantoja valmistuksen epätarkkuudet, koska on vaikeaa valmistaa laitteeseen kapeaa elektrostaatti-sen säädön kondensaattorin rakoa, ja ohuita rakenteita massan pienentämi-co seksi ja itse resonaattorin pientä massaa. Referenssioskillaattori voi toimia w 25 esimerkiksi 1 MHz taajuudella. Kontrolli toteutetaan muuttamalla bias-jänni- 0 tettä, eli muuttamalla jousivakiota kapasitiivisellä kytkennällä seismisen mas-san ja paikoillaan pysyvän alustan välillä.
CC
CL
* Kontrolli voi käyttää sigma-delta-modulaatiota, joka tuottaa suuren määrän g 30 kva nti soi nti kohinaa ennen silmukkasuodatinta. Kuitenkin, koska MEMS VCO:n ^ Q-arvo voi olla paljon yli 1000 suuruusluokkaa, vaihekohina vaimenee luon nollisesti itse oskillaattorissa ja silmukkasuodattimen suunnittelukriteerit voi- 7 vat olla väljiä, kunhan kulmapistetaajuus ja kohinataso ovat riittävän alhaalla. Silmukkasuodatin on edullisesti kapeakaistainen, jolloin kvantisointikohina vaimenee. Taajuutta säädetään vain lämpötilan mukaan, siksi hyvin hidas PLL-kontrolli on itse asiassa hyödyllinen. MEMS VCO ei itsessään rajoita PLL:n 5 nopeutta, mutta VCO:n kontrolli on edullisesti hyvin hidas, koska lämpötila on hitaasti muuttuva parametri, kun taas kohinansuodatus hyötyy hitaasta silmukasta. Yksi mahdollinen sovellusmuoto käsittää signaalin summaamisen MEMSVCO:n kontrollijännitteeseen MEMS VCO:n lähdön moduloimiseksi.
10 MEMS oskillaattorin amplitudin pitää olla kontrolloitu tai rajoitettu, tämä on MEMS-oskillaattorien yleinen vaatimus. Elektrostaattinen kontrolli asettaa lisävaatimuksia amplitudikontrollille.
Kontrolloidun oskillaattorin VCO voi olla kontrolloitu myös lämmittämällä osaa 15 MEMS2 rakenteesta, ja siten muuttamalla resonaattorin jousivakiota. Tämä vaatii vähemmän energiaa kuin tavallinen uunistabilointi, koska vain hyvin pieni osa resonaattorista pitää lämmittää, ja resonaattori on yleensä tyhjiössä. Lämpötilan ei tarvitse olla tasaisesti jakautunut, eikä oskillaattorin lämpötilaa tarvitse mitata kuten uunistabiloinnin yhteydessä. On riittävää lämmittää 20 resonaattorin jousta ja käyttää silmukkasuodattimen lähtöä kontrolloimaan kontrolloitavan oskillaattorin resonaattorin MEMS2 lämmitystä. Tarvittava lämmitysteho on pieni, koska vain osaa oskillaattorista lämmitetään. Lämmitettävä osa voi olla muotoiltu niin, että suhteellisen pieni lämmitys muuttaa co harmonisen oskillaattorin jousen biasta, tai lämmitettävä osa voi olla muotoil- ° 25 tu niin, että pois johtuva lämpömäärä on pieni. Lämmitys voidaan tehdä o käyttämällä jousta itseään tai sen osaa vastuksena tai järjestämällä lämmi- tysvastus lähelle jousta ja lämmittämällä säteilyllä tai johtuvalla lämmöllä.
| Vastus voi olla esimerkiksi seostettu alue tai NP-liitos.
00 ln o δ
CVJ
Claims (10)
1. Lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi, joka käsittää taajuusreferenssi-oskillaattorina (REF) käytettävän ensimmäisen MEMS-oskillaattorin (MEMS1) 5 vaihelukittua silmukkaa varten, ja välineet vaihelukitun silmukan lähtötaajuu-den (Fout) lämpötilakompensoimiseksi, tunnettu siitä, että vaihelukittu silmukka käsittää toisen MEMS-oskillaattorin, jota käytetään elektronisesti kontrolloituna vaihelukitun silmukan oskillaattorina (VCO).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi, jossa lämpötilakompensointivälineet käsittävät välineet vaihelukitun silmukan taajuusjakajan (DIV) murtolukujakosuhteen kontrolloimiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämpötilakompensoitu taajuusrefe-15 renssi, jossa elektronisesti kontrolloidussa oskillaattorissa oleva toinen MEMS- resonaattori (MEMS2) on kontrolloitu sähköstaattisilla tai lämmitysvälineillä.
4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi, jossa ensimmäinen ja toinen MEMS-oskillaattori (MEMS1,
20 MEMS2) on muodostettu samalle aihiolle.
5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi, toisen MEMS-oskillaattorin (MEMS2) lähtöä käytetään tulo- co na toiselle vaihelukitulle laitteelle (PLL2), joka on ensimmäisen vaihelukitun ° 25 silmukan (PLL1) sisällä. i δ i cv 6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-5 mukainen lämpötilakompensoi- | tu taajuusreferenssi, jossa toisen MEMS-resonaattorin lähtöä käytetään tulo- na ainakin yhdelle muulle taajuuslukitulle silmukkalaitteelle (PLL2), joka on g 30 ensimmäisen taajuuslukitun silmukan (PLL1) ulkopuolella, δ c\j
7. Taajuussynteesilaite, joka käsittää jokin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisen taajuusreferenssin.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen taajuussynteesilaite, tunnettu siitä, että 5 elektronisesti kontrolloidun oskillaattorin lähtötaajuutta voidaan kontrolloida lähtötaajuuden virittämiseksi tai moduloimiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen integroitu taajuussynteesilaite, jossa laite käsittää lämpötilakompensoidun taajuusreferenssin ja ainakin yhden tai 10 useamman taajuuslukitun silmukan taajuussynteesiä varten integroituna ainakin osin samalle sirulle.
10. Menetelmä tuottaa lämpötilavakaa taajuus, tunnettu vaiheista: -järjestetään vaihelukittu silmukka, jolla on MEMS-referenssioskillaattori 15. järjestetään vaihelukittu silmukka, jolla on kontrolloitavataajuuksinen MEMS-referenssioskillaattori, - kontrolloidaan vaihelukitun silmukan jakosuhdetta lämpötilan tai minkä tahansa lämpöriippuvan suureen funktiona referenssioskillaattorin lämpötila-riippuvan virheen kompensoimiseksi. 20 CO δ c\j i δ i CD C\l X cc CL 00 LO O δ CM
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105434A FI123529B (fi) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi |
| US13/642,388 US20130113533A1 (en) | 2010-04-22 | 2011-04-20 | Temperature compensated frequency reference comprising two mems oscillators |
| PCT/FI2011/050360 WO2011131839A1 (en) | 2010-04-22 | 2011-04-20 | A temperature compensated frequency reference comprising two mems oscillators |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105434A FI123529B (fi) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi |
| FI20105434 | 2010-04-22 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20105434A0 FI20105434A0 (fi) | 2010-04-22 |
| FI20105434A FI20105434A (fi) | 2011-10-23 |
| FI123529B true FI123529B (fi) | 2013-06-28 |
Family
ID=42133275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20105434A FI123529B (fi) | 2010-04-22 | 2010-04-22 | Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130113533A1 (fi) |
| FI (1) | FI123529B (fi) |
| WO (1) | WO2011131839A1 (fi) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120224865A1 (en) * | 2009-11-26 | 2012-09-06 | University Of New Brunswick | Phase locked loop |
| CN103281074B (zh) * | 2013-06-19 | 2015-07-29 | 东南大学 | 一种基于微机械间接热电式功率传感器的锁相环及制法 |
| US9621170B2 (en) * | 2013-08-13 | 2017-04-11 | Silicon Laboratories Inc. | Accurate frequency control using a MEMS-based oscillator |
| TWI558096B (zh) * | 2014-01-24 | 2016-11-11 | 加高電子股份有限公司 | 溫度補償微機電振盪器 |
| US9160347B1 (en) * | 2014-08-07 | 2015-10-13 | Symbol Technologies, Llc | System and method for countering the effects of microphonics in a phase locked loop |
| CN105375921A (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-02 | 硅谷实验室公司 | 使用基于mems的振荡器的准确频率控制 |
| US10030976B2 (en) * | 2015-05-13 | 2018-07-24 | Kionix, Inc. | Phase-based measurement and control of a gyroscope |
| US10386385B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-08-20 | Epack, Inc. | System with oven control and compensation for detecting motion and/or orientation |
| TR201614871A2 (tr) * | 2016-10-20 | 2019-01-21 | Haluk Kuelah | Elektrostati̇k mems rezonatörlerde kali̇te faktörünü yükselten ve kaçak akimini düşüren i̇ki̇nci̇ harmoni̇k okumaya dayali bi̇r karakteri̇zasyon/sürüş yöntemi̇ |
| BR112019018221A2 (pt) * | 2017-03-03 | 2020-06-23 | Schlumberger Technology B.V. | Sistema de sensor sísmico com relógio oscilador de sistemas microeletromecânicos ("mems") |
| TWI755289B (zh) | 2017-08-21 | 2022-02-11 | 荷蘭商耐克創新有限合夥公司 | 包括流體填充囊室的可調節足部支撐系統及鞋類物品 |
| FI128195B (fi) | 2017-09-05 | 2019-12-13 | Tikitin Oy | Taajuusreferenssioskillaattorilaite ja menetelmä taajuusreferenssisignaalin stabiloimiseksi |
| US10291386B2 (en) * | 2017-09-29 | 2019-05-14 | Cavium, Llc | Serializer/deserializer (SerDes) lanes with lane-by-lane datarate independence |
| US11469761B1 (en) | 2020-09-11 | 2022-10-11 | Mixed-Signal Devices Inc. | CMOS frequency reference circuit with temperature coefficient cancellation |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7176732B2 (en) * | 2003-08-28 | 2007-02-13 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (IMEC) vzw) | Device and method for increasing the operating range of an electrical circuit |
| WO2006000611A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-01-05 | Nokia Corporation | Frequency synthesizer |
| US7211926B2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-05-01 | The Regents Of The University Of California | Temperature compensated oscillator including MEMS resonator for frequency control |
| US7417510B2 (en) * | 2006-09-28 | 2008-08-26 | Silicon Laboratories Inc. | Direct digital interpolative synthesis |
| JP4656103B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | 発振器と、これを用いた受信装置及び電子機器 |
| JP2009200888A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Seiko Instruments Inc | Ｍｅｍｓ発振器 |
| US20120043999A1 (en) * | 2008-07-01 | 2012-02-23 | Quevy Emmanuel P | Mems stabilized oscillator |
| US20100073096A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-03-25 | Texas Instruments Incorporated | Micro electro-mechanical system based programmable frequency synthesizer and method of operation thereof |
| US8248175B2 (en) * | 2010-12-30 | 2012-08-21 | Silicon Laboratories Inc. | Oscillator with external voltage control and interpolative divider in the output path |
| US8836392B2 (en) * | 2012-06-04 | 2014-09-16 | Silicon Laboratories Inc. | Digital locked loop for producing a clock having a selected frequency ratio relative to a clock produced by a MEMS-based oscillator |
-
2010
- 2010-04-22 FI FI20105434A patent/FI123529B/fi not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-04-20 US US13/642,388 patent/US20130113533A1/en not_active Abandoned
- 2011-04-20 WO PCT/FI2011/050360 patent/WO2011131839A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20105434A0 (fi) | 2010-04-22 |
| FI20105434A (fi) | 2011-10-23 |
| WO2011131839A1 (en) | 2011-10-27 |
| US20130113533A1 (en) | 2013-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI123529B (fi) | Mikromekaaniseen oskillaattoriin perustuva lämpötilakompensoitu taajuusreferenssi | |
| CN107026646B (zh) | 数字锁相环 | |
| US8022780B2 (en) | Auxiliary varactor for temperature compensation | |
| EP2959587B1 (en) | Single insertion trimming of highly accurate reference oscillators | |
| CN105322960B (zh) | 使用自激振荡器的时钟发生器及其方法 | |
| US7982550B1 (en) | Highly accurate temperature stable clock based on differential frequency discrimination of oscillators | |
| EP1762004B1 (en) | Frequency synthesizer | |
| US6710663B1 (en) | Temperature compensation of a rubidium frequency standard | |
| US7579919B1 (en) | Method and apparatus for compensating temperature changes in an oscillator-based frequency synthesizer | |
| JP5988662B2 (ja) | 周波数変調発振源およびレーダ装置 | |
| JPH104318A (ja) | 温度補償型水晶発振器 | |
| CN107257240B (zh) | 一种晶体振荡器的数字温度补偿方法 | |
| US7911285B2 (en) | Reference frequency control circuit | |
| JP5844795B2 (ja) | 発振周波数調整装置、発振周波数調整方法及び無線通信装置 | |
| GB2463879A (en) | Apparatus and method for the calibration of delta-sigma modulators of the continuous time, band pass, type. | |
| US10326192B2 (en) | Acoustic-wave device with active calibration mechanism | |
| CN107272394A (zh) | 一种备份式集成共振式授时***校准方法 | |
| Chang et al. | A temperature compensated VCO using feed-forward gain multiplication for cellular applications | |
| Salvia et al. | Phase lock loop based temperature compensation for MEMS oscillators | |
| KR20180131017A (ko) | 광대역 fmcw를 지원하는 이중 경로를 가진 주파수 합성기 | |
| Shen et al. | A 24 GHz Self-Calibrated All-Digital FMCW Synthesizer With 0.01% RMS Frequency Error Under 3.2 GHz Chirp Bandwidth and 320 MHz/µs Chirp Slope | |
| JP2016161499A (ja) | 周波数変調回路 | |
| Bai et al. | A novel voltage controlled temperature compensated crystal oscillator for eliminating the trim effect | |
| KR102173075B1 (ko) | 인공지능 기반 주파수 합성 장치 및 이를 위한 자동 조정 회로 | |
| US11601089B1 (en) | BAW oscillators with dual BAW temperature sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123529 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| MM | Patent lapsed |