專利名稱:可調(diào)諧跟蹤濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明通常涉及例如在電視和收音機(jī)中使用的集成調(diào)諧器電路,更加具體而言,涉及調(diào)諧器濾波器與任意振蕩器的跟蹤。
背景技術(shù):
調(diào)諧器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到這樣的程度用于電視機(jī)信號(hào)接收機(jī)和收音機(jī)等的調(diào)諧器現(xiàn)在能被形成在單個(gè)集成電路上。目前,可利用的集成調(diào)諧器通常是特定的應(yīng)用,例如,使用特定的振蕩器和中頻(IF)頻率設(shè)計(jì)調(diào)諧器用于操作。因此,對(duì)于不同的射頻應(yīng)用需要不同的集成調(diào)諧器。
本發(fā)明提供集成調(diào)諧器電路一個(gè)任意的中頻輸出。調(diào)諧器包含集成電路(IC)控制回路和匹配的外部可變電容Ct,以實(shí)現(xiàn)與任意振蕩器的跟蹤。
從結(jié)合附圖的本發(fā)明多方面的以下詳細(xì)的描述可以比較容易地理解本發(fā)明的這些和那些特性。
圖1描述了含可變電容Ct和固定電感L的調(diào)諧LC帶通濾波器。
圖2描述了可變外部負(fù)載電容Ct和圖1的調(diào)諧LC帶通濾波器。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的集成調(diào)諧器電路的一個(gè)方塊圖。集成調(diào)諧器電路包含用于濾波器跟蹤的固定頻率控制回路。
應(yīng)當(dāng)指出的是這些圖僅僅是示意性表示,并不意味著描述本發(fā)明的特定參數(shù)。這些圖僅僅想要描述本發(fā)明的典型方面,因此,這些圖不應(yīng)該被認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍。
具體實(shí)施例方式
在圖1中說明了調(diào)諧LC帶通濾波器10。帶通濾波器10包含可變總電容Ct和感應(yīng)線圈L,它們是并聯(lián)設(shè)置的。通過可調(diào)諧電壓VTUN調(diào)諧帶通濾波器10,可調(diào)諧電壓VTUN被應(yīng)用于與帶通濾波器10耦合的變?nèi)荻?jí)管(未顯示)。當(dāng)L被固定時(shí),帶通濾波器10的諧振頻率ωtank可由下面等式給出ωtank=ωLO±ωIF(等式1)或者ωtank2=1/LCt. (等式2)這意味著ωtank2Ct=1/L=常數(shù), (等式3)等式3可導(dǎo)出Ct::ωtank-2=(ωLO±ωIF)-2,(等式4)這是跟蹤所需要的頻率相關(guān)關(guān)系。
在包含這樣一個(gè)帶通濾波器10的頻率合成調(diào)諧器中,被應(yīng)用在混頻器上的調(diào)諧器的本機(jī)振蕩器頻率ωLO通過等式5與參考晶體(X-tal)振蕩器頻率ωxtal相關(guān)ωLO=Ndiv/Mdivωxtal(等式5)在等式5中,Mdiv是固定分頻比,Ndiv是可編程序分頻器。給定一個(gè)固定的參考X-tal振蕩器頻率ωxtal,那末等式5意味著ωLO::Ndiv, (等式6)這也意味著,根據(jù)等式1,對(duì)于零中頻或者低中頻來說ωtank=(ωLO±ωIF)::Ndiv(等式7)對(duì)于零中頻調(diào)諧器的概念,帶通濾波器10的諧振頻率ωtank等于調(diào)諧器的本機(jī)振蕩器頻率ωLO,用于適當(dāng)?shù)母櫋?duì)于接近零的中頻概念ωtank≈ωLO,因此,從等式4得到Ct::ωLO-2, (等式8)從等式7中,可以導(dǎo)出Ct::Ndiv-2. (等式9)對(duì)于低中頻集成電路(例如,接近零或零中頻)的概念,例如通過電流源能提供振蕩器或者被分開的(divided)振蕩器頻率給一個(gè)外部負(fù)載電容Ct,它與帶通濾波器10中的電容Ct相匹配。在圖2中說明了包含帶通濾波器10和外部負(fù)載電容Ct的集成調(diào)諧器電路20。集成調(diào)諧器電路20包含集成電路22,它有一個(gè)用于產(chǎn)生可調(diào)諧電壓VTUN的控制回路(未示出)。通過可調(diào)諧的電壓VTUN調(diào)諧外部負(fù)載電容Ct,可調(diào)諧的電壓VTUN被應(yīng)用于變?nèi)荻?jí)管(圖中未示出),該變?nèi)荻?jí)管是外部負(fù)載電容Ct的部分(元件)。定義加在外部電容Ct上的電壓為ut(t)=Ndiv2Utcosωxtalt, (等式10)等式10遵守下面等式it(t)=-ωxtalCtNdiv2Utsinωxtalt.(等式11)通過使it(t)振幅獨(dú)立于Ndiv和Ct,然后Ct::Ndiv-2(等式12)因而,在帶通濾波器10中的外部負(fù)載電容Ct和電容器Ct的電容都與Ndiv-2成比例。同樣地,在零或低中頻頻率概念的振蕩器和含固定L和可變的Ct的變?nèi)荻?jí)管調(diào)諧LC帶通濾波器10之間跟蹤的情況下,集成調(diào)諧器電路20能在匹配的負(fù)載電容器Ct上產(chǎn)生被很好定義的振蕩器頻率的相關(guān)的電壓。相反地,在沒有跟蹤的情況下,電壓將偏離預(yù)測(cè)的振蕩器頻率相關(guān)的運(yùn)行特性。如果,在此情況下,集成調(diào)諧器電路20產(chǎn)生用于帶通濾波器10的電容器Ct和外部負(fù)載電容器Ct的可調(diào)諧電壓VTUN,則限定控制回路使在Ct上的(分頻)的振蕩器電壓運(yùn)行是跟蹤所需要的。控制回路將確保用于振蕩器和帶通濾波器10的頻率相關(guān)運(yùn)行特性是一樣的。這將意味著帶通濾波器10和振蕩器將始終用同一因數(shù)進(jìn)行解調(diào)。
在上面所描述的方案中,假設(shè)外部負(fù)載電容器Ct對(duì)集成調(diào)諧器電路20是唯一的外部負(fù)載。然而,集成調(diào)諧器電路20將增加額外的電容負(fù)載,該額外的電容負(fù)載將導(dǎo)致跟蹤錯(cuò)誤,特別是在頻帶的較高端,在頻帶的較高端,Ct變小。由集成調(diào)諧器電路20組件和芯片上的電容確定附加的電容(例如,寄生電容Cp)。由于在集成調(diào)諧器電路的設(shè)計(jì)期間,可以預(yù)先估計(jì)Cp的值,所以能考慮到在控制回路30中的補(bǔ)償。
本發(fā)明提供了固定頻率控制回路30(圖3),用于調(diào)諧帶通濾波器10的電容Ct以便在一個(gè)頻率點(diǎn)校準(zhǔn)(如果必需的話)之后,帶通濾波器10保持與實(shí)際可變的振蕩器頻率(例如,在集成調(diào)諧器電路20中不必出現(xiàn)的頻率)的跟蹤??刂苹芈?0位于集成調(diào)諧器電路20之內(nèi),而帶通濾波器10和外部負(fù)載電容器Ct位于集成調(diào)諧器電路20之外。帶通濾波器10的諧振頻率ωtank大約等于ωLO±ωIF。
根據(jù)以上分析,設(shè)計(jì)控制回路30以產(chǎn)生具有相關(guān)分量的信號(hào),該相關(guān)分量通過下面表達(dá)式給出1-(αωxtal2R2C)N2Ct. (等式13)其中α是可變?cè)鲆?,ωxtal是x-tal振蕩器32頻率,R是電阻,C是電容,和N是可編程的值,該值與Ndiv成一定比例,用于調(diào)整ωLO的值。Ndiv可被轉(zhuǎn)換為N,因?yàn)镹div通常是15比特的數(shù)字,這些數(shù)字能啟動(dòng)小振蕩器的步長(zhǎng)(steps),但是使帶通濾波器10的步長(zhǎng)(steps)要大很多,因此,限制N例如為7比特字,該字與Ndiv成比例。從等式7,從而得到ωLO≈ωtankNdiv≈N. (等式14)先前的等式(ωLO::Ndiv(等式6)和ωtank=(ωLO±ωIF)::N(等式7))是有效的,并且隱含地在N和Ndiv之間的ωLO和ωIF相關(guān)關(guān)系跟隨。因此,通過編程N(yùn)和Ndiv,獲得跟蹤。在零或低中頻的情況下,對(duì)于跟蹤,Ndiv≈N是足夠的。
在等式13中,N和Ct是唯一的振蕩器頻率相關(guān)的分量。同樣地,只要ωLO::Ndiv≈N,則將調(diào)諧電容Ct以便1-(αωxtal2R2C)N2Ct→0 (等式15)以保證帶通濾波器10保持跟蹤所期望的振蕩器頻率。
在控制回路30中,通過現(xiàn)有技術(shù)中已知類型的模擬乘法電路34傳遞振蕩器32的輸出U0以產(chǎn)生信號(hào)U0N2。例如,正如圖3所示的,模擬乘法電路34可以包含具有可編程增益的兩個(gè)相同的級(jí)聯(lián)放大器。應(yīng)當(dāng)指出的是,還用計(jì)數(shù)法提供N和U0N2。通過軟件或者硬件控制提供對(duì)應(yīng)于帶通濾波器10的所期望的可調(diào)諧振蕩器頻率ωLO的值N給乘法電路34。通過可調(diào)整的增益電路36傳送信號(hào)U0N2進(jìn)入級(jí)38,設(shè)計(jì)該級(jí)38以產(chǎn)生信號(hào)40,信號(hào)40由下列等式給出-U0{1-αN2{jω0RC-ωxtal2R2CCp)}. (等式16)提供反饋級(jí)42以產(chǎn)生信號(hào)44,信號(hào)44由下列等式給出-αN2U0{jωxtalRC-ωxtal2R2C(Ct+Cp)}(等式17)在方塊圖中,假設(shè)在集成電路設(shè)計(jì)階段的期間,提供用于集成電路20的寄生電容Cp的補(bǔ)償。同樣,Cp出現(xiàn)在級(jí)38中并且與外部負(fù)載電容Ct是并聯(lián)的。
分別用于從級(jí)38和40分別得到用等式16和17所表示的表達(dá)式的電路分析被假定在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的范圍之內(nèi),并且在這里將不詳細(xì)介紹該電路分析。而且,應(yīng)當(dāng)理解的是,除了這里所公開的電路和在圖3中所示出的電路,還使用模擬和/或者數(shù)字電路提供用等式16和17所表示的表達(dá)式。
分別在加法器46中組合用等式16和17所表示的信號(hào)40,44,產(chǎn)生信號(hào)48,信號(hào)48由下列等式給出-U0{t-(αωxtal2R2C)N2Ct}, (等式18)將信號(hào)38與振蕩器32信號(hào)混合50和積分為可調(diào)諧電壓VTUN52之后,控制Ct以便實(shí)現(xiàn)等式13所表示的表達(dá)式,也就是,1-(αωxtal2R2C)N2Ct→0。因而,Ct::(ωLO±ωIF)-2或Ct::ωLO-2用于零和低中頻,它們是跟蹤時(shí)所需要的頻率相關(guān)關(guān)系。
在本發(fā)明中,固定頻率控制回路30使用值N,N大約等于分頻比Ndiv,在不使用實(shí)際振蕩器頻率ωLO本身的情況下,值N用于振蕩器的調(diào)諧。在高中頻的情況下,用于調(diào)諧帶通濾波器10跟蹤所使用的比率N與Ndiv不一致(例如,Ndiv≠N),帶通濾波器10被調(diào)諧為一個(gè)頻率,該頻率不同于所期望的振蕩器頻率ωLO。在這種情況下,需要為Ndiv和N單獨(dú)的編程。然而,單獨(dú)的校準(zhǔn)(alignment)之后,帶通濾波器10被調(diào)諧到的頻率對(duì)于每個(gè)N值是精確地知道的。通過由可調(diào)整增益電路36提供的可變?cè)鲆姒梁?或者通過在帶通濾波器10中調(diào)整感應(yīng)器L的固定值可以完成該校準(zhǔn)。作為替換方案,或附加地,對(duì)于帶通濾波器10和振蕩器頻率ωLO之間的小頻率偏移,在帶通濾波器10中,給外部負(fù)載電容Ct提供相對(duì)于電容Ct的某一失配。因而,通過獨(dú)立地訪問對(duì)于N的值,帶通濾波器10被調(diào)諧為每個(gè)想要的中頻,該中頻離所期望的振蕩器頻率ωLO有距離。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于非零概念,通過外部負(fù)載電容Ct的電壓相關(guān)性的適應(yīng)也可以實(shí)現(xiàn)頻率偏移。
正如上面所陳述的,本發(fā)明不限于零或低中頻應(yīng)用。在單獨(dú)頻率校準(zhǔn)之后,例如在通過調(diào)整增益值α與可編程的N和ωxtal的單獨(dú)頻率校準(zhǔn)之后,調(diào)諧LC帶通濾波器10被調(diào)諧為每個(gè)想要的頻率。按照這種方法,帶通濾波器10變成“頻率合成”濾波器,該濾波器被鎖定到“實(shí)際振蕩器頻率”Nωxtal,因?yàn)樵诩呻娐分羞@個(gè)頻率不必出現(xiàn)。
選擇對(duì)于N的值的自由度允許本發(fā)明給單獨(dú)的集成調(diào)諧器提供任意的中頻輸出。使用本發(fā)明的跟蹤,可以實(shí)現(xiàn)超外差機(jī)(Supradyne),低外差機(jī)(Infradyne),零中頻,上變換或一個(gè)振蕩器的應(yīng)用。使用同一集成調(diào)諧器電路在軟件控制下一體化提供所有這些應(yīng)用。
還應(yīng)該指出的是,本發(fā)明提供了幾個(gè)其他特性。例如,由集成電路20本身引起的寄生電容Cp在集成電路20內(nèi)能被過渡補(bǔ)償。同樣地,對(duì)于恰當(dāng)?shù)母?,電容器Cp需要被外部地連接到集成電路上。有利地,總是為最小的不想要的并聯(lián)電容設(shè)計(jì)LC帶通濾波器10,因此,得到最大頻率范圍。另外,固定頻率控制回路30在環(huán)路中可以使用X-tal振蕩器頻率ωxtal。這樣可以將干涉的危險(xiǎn)減少到最小,因?yàn)椴灰胄碌念l率。
為了說明和描述,已經(jīng)給出了本發(fā)明各個(gè)方面的上述描述。這并不意味著是窮盡本發(fā)明,或者將本發(fā)明限制為所公開的精確的形式。很顯然,許多修改和變更是可能的。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的修改和變更意味著被包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi),正如所附權(quán)利要求所限定的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)集成調(diào)諧器電路,包含具有可變電容(Ct)和固定電感(L)的調(diào)諧LC帶通濾波器(10);具有可變電容(Ct)的外部負(fù)載電容器;和用于產(chǎn)生電壓(VTUN)的固定頻率控制回路(301),該電壓(VTUN)用于調(diào)整帶通濾波器和外部負(fù)載電容器的可變電容以實(shí)現(xiàn)帶通濾波器與任意振蕩器頻率ωLO的跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求2的集成調(diào)諧器電路,其中,固定頻率控制回路(30)進(jìn)一步包含固定頻率振蕩器(32)和接收可編程值N的電路(34),該值N用于設(shè)置ωLO的值,其中,固定頻率控制回路調(diào)整可變電容Ct以便Ck∷(ωLO±ωIF)-2∷N-2:,其中ωIF是中頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的集成調(diào)諧器電路,其中,通過調(diào)整可編程值N,帶通濾波器(10)被調(diào)諧為與ωLO有一定距離的多個(gè)不同中頻的每一個(gè)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的集成調(diào)諧器電路,其中,固定頻率振蕩器(32)輸出具有頻率ωxtal的信號(hào),和其中,將調(diào)諧LC帶通濾波器(10)調(diào)諧為實(shí)際振蕩器頻率ωLO,由Nωxtal給出ωLO。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的集成調(diào)諧器電路,其中,固定頻率控制回路(30)為寄生電容(Cp)提供補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的集成調(diào)諧器電路,進(jìn)一步包含相應(yīng)于寄生電容Cp的電容器,寄生電容Cp與外部負(fù)載電容器并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的集成調(diào)諧器電路,其中,固定頻率控制回路(30)運(yùn)行以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)1-(αωxtal2R2C)N2Ct→0其中,α是可變?cè)鲆妫豿tal是固定頻率振蕩器的頻率,R是電阻,C是電容,和N是可編程值,該值用于設(shè)置ωLO的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的集成調(diào)諧器電路,其中,N和Ct是僅有的振蕩器頻率相關(guān)變量。
9.一種用于跟蹤LC調(diào)諧帶通濾波器(10)與任意振蕩器ωLO的方法,其中,帶通濾波器包含可變電容Ct和固定電感(L),包含提供用于產(chǎn)生電壓(VTUN)的固定頻率控制回路(30),該電壓(VTUN)用于調(diào)整調(diào)諧帶通濾波器(10)的可變電容Ct和用于調(diào)整負(fù)載電容器的可變電容的Ct;和輸入可編程的值N到固定頻率控制回路(30)中,用于設(shè)置ωLO的值,其中,固定頻率控制回路調(diào)整可變電容Ct以便Ct∷(ωLO±ωIF)-2∷N-2,其中ωIF是中頻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,進(jìn)一步包含通過調(diào)整可編程值N,帶通濾波器(10)被調(diào)諧為與ωLO有一定距離的多個(gè)不同中頻的每一個(gè)頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其中,固定頻率控制回路(30)包括固定頻率振蕩器(32),該振蕩器輸出具有頻率ωxtal的信號(hào),進(jìn)一步包含調(diào)諧帶通濾波器(10)為實(shí)際振蕩器頻率ωLO,由Nωxtal給出ωLO。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其中,固定頻率控制回路(30)為寄生電容(Cp)提供補(bǔ)償。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,進(jìn)一步包含提供相應(yīng)于寄生電容Cp的電容器,寄生電容Cp與負(fù)載電容器并聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其中,固定頻率控制回路(30)運(yùn)行以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)1-(αωxtal2R2C)N2Ct→0其中α是可變?cè)鲆?,ωxtal是固定頻率振蕩器的頻率,R是電阻,C是電容。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中,N和Ct是僅有的振蕩器頻率相關(guān)變量。
全文摘要
具有任意中頻輸出的集成調(diào)諧器電路(20)。調(diào)諧器包含集成電路,該集成電路具有固定頻率控制回路(30)和匹配的外部可變電容C
文檔編號(hào)H03J3/08GK1726640SQ200380106020
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者L·J·M·勒伊滕伯格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司