用于振荡器的电容器布置的制作方法

各种实施例的方面大体上涉及电容电路，且更具体地说，涉及用于振荡器应用中的电容电路。

背景技术：

脉冲无线电超宽带(IR-UWB)是用于射频(RF)通信的越来越流行的技术。在IR-UWB无线电装置中，信号可以短脉冲(或由若干背靠背脉冲构成的短突发)的形式传输，其中脉冲/突发持续时间的数量级为纳秒，而脉冲重复率的数量级为微秒。数据可以通过以下操作来编码：改变脉冲的相位、振幅、频率或位置，从而对应地实现众所周知的相移键控(PSK)、幅移键控(ASK)(例如脉冲幅度调制(PAM)或开关键控(OOK))、频移键控(FSK)或脉冲位置调制(PPM)的调制方案。IR-UWB发射器和/或接收器可以通过使振荡器和/或在发射器和/或接收器中的其它组件循环工作来减少能量使用。循环工作使振荡器或其它组件在使用中的时间(例如，在所发射的脉冲之间)的相当大的部分上处于非活动或断电状态。然而，在所产生的信号可以用于需要高精确度的应用之前，振荡器电路需要特定的时间段来启动。在使包括振荡器的电路循环工作的应用中，此启动时间变成电力系统的总功耗中的重要组成部分。在一些应用中，启动时间决定芯片是可以完全断电，还是保持通电以便对中断或其它事件快速作出响应。

使振荡器循环工作的应用通常利用环形振荡器。已知环形振荡器不如LC振荡器高效节能，因为环形振荡器需要用于给定相位噪声电平的更多功率。然而，可以使得环形振荡器适合瞬时启动的方式来制造环形振荡器。尽管LC振荡器是高效节能的，但LC振荡器通常从随机相位启动且需要许多周期来达到稳态振幅和频率。

这些和其它事项已经向用于多种应用的频率合成器实施方案的效率提出挑战。

技术实现要素：

各种实例实施例涉及用于产生振荡信号的设备和方法。根据实例实施例，一种设备包括LC电路，该LC电路具有连接在环路中的电容电路和电感电路。电感电路包括一个或多个电感元件和开关电路。在第一模式中，开关电路提供跨越LC电路的直流(DC)充电电压，且通过断开LC谐振电路的环路中的开关来防止电容电路和电感电路之间的能量振荡。在第二模式中，开关电路通过闭合环路中的开关来启用电容电路和电感电路之间的能量振荡。可调整电容电路包括电容分支电路。每一电容分支电路具有一组对应的电容器，且被配置成在启用时造成第一量的电容。对于电容分支电路中的每一电容分支电路，响应于该电容分支电路被停用且开关电路在第一模式中工作，初始化电路将该组电容器耦合到对应的参考电压。

根据另一实例实施例，可调整电容电路包括耦合到第一和第二节点的多个电容分支电路。每一电容分支电路包括一组对应的电容器。当电容分支电路中的一个电容分支电路在启用模式中工作时，电容分支电路的该组电容器被配置成造成第一和第二节点之间的第一量的电容。当电容分支电路在停用模式中工作时，电容分支电路的该组电容器被配置成造成第一和第二节点之间的第二较小量的电容。在第一模式中，初始化电路将被停用的每一电容分支电路的电容器耦合到对应的参考电压。在第二模式中，初始化电路将被停用的每一电容分支电路的电容器从对应的参考电压去耦。

根据另一实例实施例，提供一种用于操作振荡器电路的方法，该振荡器电路包括连接在环路中的可调整电容电路和电感电路。启用可调整电容电路中的多个电容器分支电路的子组，且停用的电容器分支电路中的其它电容器分支电路。多个电容器分支电路中的每一个电容器分支电路包括一组对应的电容器，且被配置并布置成在启用时提供在第一和第二节点之间的第一电容，且在停用时提供在第一和第二节点之间的第二较小电容。在第一模式中，通过断开LC电路的环路中的开关来防止LC电路的振荡。对于每一停用的电容分支电路，初始化电路还将电容分支电路中的电容器耦合到对应的参考电压。在第一模式中，通过提供跨越LC电路的充电电压，还给电容电路充电。在第二模式中，初始化电路将停用的电容分支电路的电容器从对应的参考电压去耦，且通过闭合环路中的开关来启用LC电路的振荡。电容电路的启用的分支电路上的电荷使得LC电路在启用振荡之后几乎立即以等于电容电路的充电电压的单端峰-峰振幅振荡。

以上论述/概述并非意图描述本发明的每个实施例或每个实施方案。以下图式和详细描述还举例说明了各种实施例。

附图说明

结合附图考虑以下详细描述，可以更加完全地理解各种实例实施例，在附图中：

图1示出根据本发明的一个或多个实施例的振荡器电路的方块图；

图2示出根据本发明的一个或多个实施例的包括放大器电路的振荡器电路的方块图；

图3示出根据本发明的一个或多个实施例的用于操作可配置振荡器电路的流程图；

图4示出根据本发明的一个或多个实施例的振荡器电路；

图5示出根据本发明的一个或多个实施例的实例开关电容电路；

图6示出根据本发明的一个或多个实施例的另一实例开关电容电路；

图7示出根据本发明的一个或多个实施例的被配置成用于电容的微调的可调整电容电路

图8-1示出图示在振荡器电路的启动期间在不初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第一节点处的电压的波形；

图8-2示出图示在振荡器电路的启动期间在不初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第二节点处的电压的波形；

图8-3示出在振荡器电路的启动期间在不初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下所产生的振荡信号；

图8-4示出在启动期间在不初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下的振荡器电路的振荡频率；

图9-1示出图示在振荡器电路的启动期间在初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第一节点处的电压的波形；

图9-2示出图示在振荡器电路的启动期间在初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第二节点处的电压的波形；

图9-3示出在振荡器电路的启动期间在初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下所产生的振荡信号；

图9-4示出在启动期间在初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下的振荡器电路的振荡频率；

图10示出根据本发明的一个或多个实施例的具有辅助电路的振荡器电路；以及

图11示出根据本发明的一个或多个实施例的被配置成用于循环工作操作的通信系统。

尽管本文中所论述的各种实施例能够经受各种修改及替代形式，但在图式中借助于实例已经示出了这些实施例的多个方面，且将详细描述这些方面。然而，应理解，并不意图将本发明限于所描述的特定实施例。相反，意图涵盖落入本发明的范围内的包括权利要求书中限定的各方面的所有修改、等效物和替代方案。另外，如贯穿本申请案所使用的术语“实例”仅作为说明而非限制。

具体实施方式

本发明的各方面被认为适用于多种不同类型的设备、系统和方法，包括具有可调整电容电路的振荡器电路。在某些实施方案中，已示出本发明的各方面在用于包括振荡器电路的循环工作操作的应用的情形中时是有益的。尽管未必如此受到限制，但是通过使用此类示例性情况的实例的论述可了解各种方面。

一些实例实施例涉及高效节能的振荡器电路，这些振荡器电路显示出近瞬时启动。根据实例实施例，振荡器电路包括LC电路，该LC电路具有连接在环路中的电感电路和可调整电容电路。LC电路在第一和第二节点处产生振荡信号。振荡信号的频率主要通过由电感电路和可调整电容电路提供的电感和电容确定。可调整电容电路允许通过调整LC电路的电容来配置振荡频率。能够调整振荡频率允许振荡器用于更大数目的应用。在一些实施方案中，放大器电路被配置成加强LC电路的振荡。

在一些实施方案中，电感电路包括一个或多个电感元件和开关电路。在第一模式中，开关电路防止LC电路的振荡且提供跨越LC电路的充电电压，由此给可调整电容电路充电。在第二模式中，开关电路启用LC电路的振荡。通过在第一模式中给可调整电容电路充电，LC电路在启用振荡之后几乎立即以等于电容电路的充电电压的单端峰-峰振幅振荡。然而，在第一模式中提供跨越LC电路的充电电压可能对许多可调整电容电路造成问题。可调整电容电路通常包括若干电容器的网络，这些电容器可配置以模拟具有各种量的电容的真正电容器。例如，可调整电容器可以包括多个电容分支电路，这些电容分支电路可以被个别地启用或停用以调整电容的总量。如参考图示更详细地解释，在停用的电容分支电路中的电容器可以附带地存储一些量的电荷。在停用的电容分支中的充电电容器可能将电路中的一个或多个节点的电压推出用于给振荡器供电的轨对轨电源电压(例如，在Vdd和Ground之间)的电压范围外。具有在轨对轨电源电压范围外的电压的节点可以使得被设计成断开的开关和寄生PN结被接通，从而防止晶体管正确地工作。

在一个或多个实施例中，LC电路包括可调整电容器，该可调整电容器包括多个电容器分支电路和初始化电路，该初始化电路被配置成限制在停用分支电路中的电容器的充电，同时在第一操作模式中给可调整电容电路预充电。电容器的充电可以通过将电容器耦合到参考电压来限制，该参考电压近似等于用于给可调整电容电路充电的充电电压。各种电路布置可以用于限制在停用的电容分支电路中的电容器的充电。例如，初始化电路可以通过将电容器的一端耦合到参考电压来限制在停用的电容分支电路中的电容器的充电，该参考电压近似等于在给可调整电容电路充电时提供给电容器的另一端的电压。以此方式，跨越电容器的电压降可以限于较小值。

LC电路还可以使用各种电感电路布置来实施。在一些实施例中，电感电路包括开关电路、第一和第二以磁性方式耦合的电感器线圈。第一电感器线圈具有耦合到第一输出节点的第一端，以及耦合到开关电路的第二端。第二电感器线圈具有耦合到第二输出节点的第一端，以及耦合到开关电路的第二端。

在第一模式中，开关电路将第一电感器线圈的第二端从第二电感器线圈的第二端去耦，由此断开LC电路的环路且停用振荡。在第一模式中，开关电路还将第一电感器线圈的第二端耦合到第一电源端(例如，提供电源电压的节点)，且将第二电感器线圈的第二端耦合到第二电源端(例如，提供接地的节点)。在初始充电周期之后，电感器线圈充当闭合电路，由此将第一输出节点耦合到电源电压且将第二输出节点耦合到地面。因此，提供跨越电容电路的电压差。在第二模式中，开关电路将第一电感器线圈从第一电源端去耦，且将第二电感器线圈从第二电源端去耦。开关电路还将第一电感器线圈的第二端耦合到第二电感器线圈的第二端，由此闭合LC电路的环路且启用振荡。

应认识到，PLL中的功耗的相当大的组成部分可来自RF振荡器电路。本发明的实施例涉及LC振荡器电路的使用，相比于其它振荡器电路，例如基于反相器的环形振荡器电路，LC振荡器电路可需要用于给定相位噪声电平的较少功率。各种方面还认识到，LC振荡器可以从随机的相位启动，且可能需要许多周期来达到稳态振幅和频率。相对于具有相当的功耗的环形振荡器，各种实施例允许相位噪声减少一个或甚至超过两个数量级，且允许对电源变化的较低灵敏度。根据实施例且除振荡器电路自身的减少的功率之外，在从振荡器电路接收RF信号的随后的电路中可以节约功率。

振荡的频率主要通过由电感和电容电路提供的电感和电容确定。在各种实施方案中，电容电路可以在第一和第二输出节点之间提供固定电容，或可以可编程以调整电容且由此调节LC电路的自谐振频率。类似地，在各种实施方案中，电感电路可以提供固定电感或可以被配置成提供可编程电感。

所公开的振荡器电路可以适合于用于各种循环工作应用中。作为说明性实例，在一些应用中，振荡器电路可以用于脉冲RF信号的无线传输。举例来说，来自振荡器电路的RF信号可以启用状态选择性地提供给天线以产生脉冲。振荡器电路可以在脉冲之间从启用状态转变到停用状态以节约功率。根据一个或多个所公开的实施例，特定实施例涉及IR-UWB通信系统(例如，发射器或接收器)，该IR-UWB通信系统可以包括振荡器电路，该振荡器电路被配置成用于快速启动以与IR-UWB通信的脉冲的循环工作相对应。IR-UWB发射器或接收器可以包括循环工作控制电路，该循环工作控制电路被配置成在所传送的RF信号的脉冲之间停用振荡器电路或使振荡器电路断电。根据本文中论述的各种实施例，在启用振荡器电路之前，循环工作控制电路可以使用开关电路来对电容电路预充电。参考图11更详细地描述IR-UWB通信系统的实例。

转向图式，图1示出根据本发明的一个或多个实施例的振荡器电路的方块图。在此实例中，振荡器电路包括电容电路102和电感电路104，该电容电路102和该电感电路104连接在环路中以形成LC电路。当闭合环路时，能量在可调整电容电路102和电感电路104之间来回转移，由此在输出RF+和RF-处产生振荡信号。电感电路104包括一个或多个电感元件108和开关电路106。在第一模式中，开关电路106通过断开LC电路的环路中的开关(未示出)，来防止电容电路102和电感电路104之间的能量的振荡。在第一模式中，开关电路106还通过提供跨越LC电路的DC充电电压来给电容电路102充电。在第二模式中，开关电路106闭合环路中的开关以启用电容电路和电感电路之间的能量振荡。

如先前论述，LC电路的振荡的频率主要通过由电感电路和可调整电容电路提供的电感和电容来确定。更具体地说，LC电路的以赫兹为单位的振荡频率f₀通过下式给出：

其中L是由电感电路提供的电感且C是由电容电路提供的电容。振荡频率可以通过调整L、C或这两者来调整。在此实例中，振荡器电路包括可调整电容电路102，该可调整电容电路102可以被编程以提供各种电容值，例如通过使用开关电容库。以此方式，可调整电容电路102可以被调整成配置振荡器电路以使其在各种振荡频率下工作。另外，振荡器电路可以包括可变电感电路，该可变电感电路还可以被编程以提供各种量的电感。

根据一个或多个实施例，可调整电容电路102包括一组电容分支电路110，这些电容分支电路各自被配置成在启用时在节点RF+和RF-之间提供对应的电容。可调整电容电路102还包括初始化电路112，该初始化电路112被配置成限制在电容分支电路110中的停用的电容分支电路中的电容器的充电。电容分支电路110可以使用各种电容电路布置来实施。在一些实施方案中，电容分支电路110中的每一个电容分支电路包括两个单独的电容器(未在图1中示出)，这两个电容器各自具有耦合到节点RF+和RF-中的对应节点的第一端。电容分支电路110中的每一个电容分支电路还包括对应的开关电路(图1中未示出)，该开关电路被配置成在启用该电容分支电路时，将两个电容电路的第二端连接到彼此。在一些实施方案中，每一电容分支电路中的对应的开关电路另外被配置成在启用该电容分支电路时，将两个电容器的第二端耦合到参考电压(例如，Ground)。

图2示出根据本发明的一个或多个实施例的包括交叉耦合的反相器的振荡器电路的方块图。振荡器电路包括连接在环路中的电容电路102和电感电路104，如参考图1所描述。在此实例中，振荡器还包括放大器电路202，该放大器电路202被配置成加强且控制LC电路的振荡，使得可以维持振荡。在一些实施方案中，放大器包括一对交叉耦合的反相器。该对反相器中的每一反相器的输入耦合到另一个反相器的输出。通过反相器进行的开关防止振荡信号的阻尼。根据实施例，开关电路106可以被配置成断开在通过可调整电容电路102和电感电路104形成的LC电路中的环路，使得防止振荡且将可调整电容电路102预充电至稳态电压。

图3示出根据本发明的一个或多个实施例的用于操作振荡器电路的流程图。在系统启动时，振荡器进入在方块302处开始的非活动模式中。在方块302处，开关电路被配置成防止LC电路的振荡，例如，通过断开LC电路中的环路来防止。如参考图4更详细描述，环路可以响应于将启用信号(例如，EN)设定成逻辑0而通过开关断开，且响应于将启用信号设定成逻辑1而通过开关闭合。还在方块302处，开始LC电路中的电容电路的充电。

在方块304处，通过启用电容电路中的电容器分支电路的子组且停用其它电容分支电路来调节LC电路的电容。如参考图4更详细描述，电容器分支电路可以通过将对应的控制信号(例如，D_cap)设定成逻辑1来启用，且通过将对应的控制信号设定成逻辑0来停用。还在方块304处，初始化电路被接合以限制在振荡之前对停用的电容分支电路的充电(例如，通过将对应的电容器的各端耦合到参考电压节点)。

在一些实施方案中，电源可以在方块306处启用(如果先前停用的话)。例如，当振荡器是非活动的时，用于给振荡器供电的电源可以断电或停用。在一些其它实施例中，当振荡器是非活动的时，电源可以保持通电和/或启用。电源可能需要较少的斜升时间来从停用/断电状态转变成启用/通电状态(例如，将电源端从0伏驱动到Vdd)。在电源的斜升期间，在方块302处的开关电路的配置使得呈现跨越LC电路的可调整电容电路的充电电压。

响应于以活动模式操作振荡器的命令，判定块308将该过程引导到方块310。在方块310处，开关电路被配置成引起LC电路的振荡且使初始化电路断开。振荡可以通过闭合LC电路的环路(例如，通过将启用信号EN设定成逻辑1)来引起。由于在非活动模式中提供的在电容电路上的电荷，几乎立即在LC电路中引起全振幅振荡(例如，在一个振荡周期内)。振荡继续，直到接收到在非活动模式中操作振荡器的命令。响应于在非活动模式中操作振荡器的命令，判定块312将该过程引导回到方块302。在一些实施例中，该过程可以在前进到方块302之前在方块314处停用电源。

图4示出根据本发明的一个或多个实施例的振荡器电路。振荡器包括电容电路446和电感电路，该电感电路包括电感元件442和444以及开关电路430，该电容电路446和该电感电路如参考图1和2中示出的电容电路102和电感电路104所论述而配置。在此实例中，振荡器还包括具有一对交叉耦合的反相器410和420的放大器，如参考图2中示出的放大器202所描述。在此实例中，反相器410和420中的每一个反相器包括P型上拉晶体管412和422，该P型上拉晶体管具有耦合到第一电源端(Vdd)的源极，以及耦合到输出节点RF+和RF-中的对应输出节点的漏极。反相器410和420中的每一个反相器还包括N型下拉晶体管414和424，该N型下拉晶体管具有耦合到第二电源端(Ground)的源极，以及耦合到振荡器电路的输出节点(通过节点RF+和RF-指示)中的对应输出节点的漏极。节点RF+连接到反相器410的输出，且RF-连接到反相器420的输出。反相器410的输入连接到晶体管412和414的栅极。反相器410的输入耦合到输出节点(RF-)。晶体管422和424的栅极形成反相器420的输入节点，该输入节点耦合到反相器410的输出节点(RF+)。

如先前描述，反相器410和420被配置成维持LC电路的振荡。举例来说，当节点RF+处的电压升高到第一阈值电压之上时，晶体管424通过将节点RF-下拉至第二电源端的电压(Ground)来加强振荡信号，这使得晶体管412将节点RF+上拉至第一电源端的电压(Vdd)。相反，当节点RF-的电压升高至第一阈值电压之上时，晶体管414通过将节点RF+下拉至第二电源端的电压(Ground)来加强振荡信号，这使得晶体管422将节点RF-上拉至第一电源端的电压(Vdd)。

如先前论述，振荡器电路可以使用各种电感和电容电路来实施。在此实例中，电感电路包括两个以磁性方式耦合的电感器线圈442和444。电感器线圈442和444的磁耦合使用图4中的点符号示出。电感器442中的第一电感器具有耦合到第一输出节点RF+的第一端，以及耦合到开关电路430的第二端。电感器线圈444中的第二电感器线圈具有耦合到第二输出节点RF-的第一端，以及耦合到开关电路430的第二端。

开关电路430包括开关434，该开关434被配置成在闭合时将电感器线圈442的第二端耦合到电感器线圈444的第二端。第二开关432被配置成在闭合时将电感器线圈442耦合到第一电源端(Vdd)。第三开关436被配置成在闭合时将电感器线圈444耦合到第二电源端(Ground)。

在此实例中，开关电路430响应于第一控制信号(例如，)而在第一模式中工作，且响应于第二控制信号(例如，En)而在第二模式中工作。控制信号是En控制信号的逻辑非。在第一模式中，开关434断开，且通过电感电路442和444以及电容电路446形成的LC环路断开。因此，防止在电感电路442和444与电容电路446之间的能量振荡。在第一模式中，开关432和436闭合，由此将电感器442的第二端耦合到第一电源端(Vdd)且将电感器444的第二端耦合到第二电源端(Ground)。当将电压差(例如，Vdd-Ground)施加到电源端时，电流流动通过电感器线圈，这将输出节点RF+上拉至Vdd且将输出节点RF-下拉至Ground。因此，反相器410和420被设定成将输出节点RF+和RF-对应地保持在Vdd和Ground，且给电容电路446充电。

在第二模式中，开关432和436断开，且开关434闭合。因此，通过电感电路442和444以及电容电路446形成的LC环路闭合。当LC环路闭合时，在电感电路442和444与电容电路446之间引起能量振荡，由此在输出节点RF+和RF-处产生振荡信号。由于在第一模式中时存储在电容电路中的能量，振荡信号几乎立即以全振幅振荡(例如，在第一振荡周期内)。

当使用单端峰值振幅时，振荡器的理想振幅可以等于电源电压的一半，该电源电压用于驱动振荡器电路。如果使用差分峰值振幅或单端峰-峰振幅，那么理想振幅可以等于全电源电压。对于差分峰-峰振幅，理想振幅可以等于全电源电压的两倍。应认识到，振荡的精确振幅可以略微小于理想振幅。

可调整电容电路446可以使用各种电容电路布置来实施。在此实例中，可调整电容电路446包括多个电容分支电路450。每一电容分支电路450被配置成在通过用于电容分支电路的对应的控制信号(D_cap)启用时，在节点RF+和RF-之间提供对应的电容。用于每一电容分支电路450的D_cap控制信号可以提供为控制字的对应的位，其中每一位与不同的电容分支电路450相对应。

在此实例中，每一电容分支电路450包括第一电容器452，该第一电容器452具有耦合到节点RF+的第一端和耦合到开关电路460的第二端。每一电容分支电路450还包括第二电容器454，该第二电容器454具有耦合到节点RF-的第一端和耦合到开关电路460的第二端。当启用电容分支电路450时，开关电路460的开关466将电容器452的第二端耦合到电容器454的第二端。当开关电路460将电容器452的第二端耦合到电容器454的第二端时，完成在节点RF+和RF-之间包括电容器452和454的电路路径。当启用电容分支电路450时，开关462和464还将电容器452和454的第二端耦合到电源端(例如，提供接地电压)。当停用电容分支电路450时，开关电路460将电容器452从电容器454去耦，由此经由电容器452和454断开在节点RF+和RF-之间的电路路径。当停用电容分支电路450时，开关462和464还将电容器452和454的第二端从电源端去耦(例如，提供接地电压)。

当开关电路430在第一模式中工作时，节点RF+保持在Vdd处，节点RF-保持在接地处。替代地，在一些实施例中，如果初始化电路水平地翻转，那么当开关电路430在第一模式中工作时，节点RF-保持在Vdd处且节点RF+保持在接地处。在没有初始化电路的情况下，当开关电路430在第一模式中时，节点A和B将在停用的电容分支450(即，具有设定成逻辑0的D_cap的分支)中的每一个电容分支中自由浮动。

当振荡器转变成第二模式时，在节点RF+和RF-处的电压开始振荡，从而几乎立即将节点RF+下拉至Ground。因为RF+和RF-可以近似轨对轨振荡(例如，在Vdd和Ground之间)，所以如果在振荡之前在电容器中存储有电荷，那么具有连接到节点RF+和RF-的第一端的电容器452和454可以使得电容器的第二端(节点A和B)超出Vdd或降至低于Gnd。当这种情况发生时，开关446的寄生PN结，例如从P型衬底到开关446的源极/漏极(例如节点A)，可以被接通且造成电路故障。

可调整电容电路446包括初始化电路，该初始化电路在停用时被配置成限制电容分支电路450中的电容器的充电。如先前描述，电容器的充电可以通过将电容器耦合到参考电压来限制，该参考电压近似等于用于给可调整电容电路充电的充电电压。在此实例中，初始化电路包括用于每一电容分支电路的一组对应的开关472和474。开关472和474被配置成响应于与电容分支电路450相对应的对应的控制信号(Init_Ctrl)，限制在对应的电容分支电路450中的电容器的充电。用于电容分支电路450的对应的Init_Ctrl控制信号可以例如通过执行用于电容分支电路450的和控制信号的逻辑与来产生。

如先前指示，当开关电路430在第一模式中工作时，节点RF+保持在Vdd处，且RF-保持在Ground处。如果在第一模式中停用电容分支电路450，那么Init_Ctrl信号使得初始化电路的开关472将节点A耦合到Vdd，由此使电容器452放电。Init_Ctrl信号还使得电感电路的开关474还将节点B耦合到Ground，由此使电容器454放电。

图4中所描绘的电路是根据互补B类LC振荡器。然而，各种实施例未必限于图4中所描绘的具体配置。例如，涵盖不同实施例，其中可以对被配置以提供跨导以加强振荡的电路(例如，反相器电路410和420)的具体配置作出改变。

可调整电容电路可以使用除图4中示出的可调整电容电路布置446之外或代替该可调整电容电路布置446的各种电路布置来实施。例如，图5示出可以用于实施可调整电容电路中的一个或多个电容分支电路的实例开关电容电路500。开关电容电路500在功能上等效于在图4中通过元件452、454、462、464、466、472和474形成的电容电路。在此实例中，开关电容电路500包括开关502，该开关502执行图4中的两个开关464和474的开关操作。开关502响应于从D_cap和Init_Ctrl控制信号的逻辑或得出的控制信号而将节点B耦合到Ground。

图6示出根据本发明的一个或多个实施例的另一实例开关电容电路。开关电容电路600类似于图5中示出的开关电容电路500，但包括在节点B和Vdd之间的另一开关602。开关602通过停用信号配置为一直断开。当开关使用基于晶体管的开关来实施时，将开关602添加到开关472、462以及502提供在开关466与节点RF+和RF-之间的对称寄生电容。例如，MOSFET晶体管显示出在源极端和漏极端之间的一些量的电容。如果将MOSFET用于实施图5中的开关462、464、466和472，那么节点A与节点B相比具有到AC接地的更大的寄生电容。当启用开关电容电路500且节点A和节点B都接地时，在节点A处的过多的寄生电容不具有效果。然而，当停用电容电路500时，在节点A处的过多的电容导致从RF+到AC接地的电容比从RF-到AC接地的电容更大。开关602的添加平衡了电容电路600中的电容，而不会改变开关功能性。

为便于解释和说明，这些实例主要参考具有一个可调整电容器的LC电路来描述。然而，实施例不限于此。例如，在一些实施例中，LC电路可以包括多个可调整电容电路。在一些实施方案中，多个可调整电容电路可以被配置成提供不同范围的电容。举例来说，可调整电容电路可以包括第一可调整电容电路和第二可调整电容电路，该第一可调整电容电路被配置成以粗略增量调整电容，该第二可调整电容电路被配置成以精细增量调整电容。

图7示出根据本发明的一个或多个实施例的被配置成用于电容的微调的可调整电容电路。在此实例中，电容电路700包括串联连接在电容元件702和710之间的可调整电容器708。电容电路700还包括具有电容元件704和706的电容电路，电容元件704和706串联耦合在可调整电容器708的一端(节点C)和可调整电容器708的第二端(节点D)之间。在此布置中，例如与图5和6中示出的可调整电容器布置相比，以较小增量调整电容。

图8-1至8-4图示在不初始化可调整电容电路以在于上文所论述的第一模式中操作振荡器时限制停用的电容分支电路的充电的情况下的振荡器电路的性能。图8-1示出图示在振荡器电路的启动期间在不初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第一节点处的电压的波形。图8-2示出图示在振荡器电路的启动期间在不初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第二节点处的电压的波形。如果初始化电路472和474并不用于限制在第一工作模式中的停用的电容分支电路中的电容器的充电，那么图8-1和8-2中示出的波形可以显示在图4中示出的振荡器电路中的节点A和B处。如先前论述，当振荡开始时，电容器452上的电荷可以初始地将节点A推至接地电压之下。如图8-1中示出，节点A初始地在比稳定振荡的电压范围更低的电压范围中振荡。从近似10ns到12ns，电荷逐渐被转移到节点A且在节点A处的振荡的电压范围增大。相反，电容器454上的电荷还可以初始地将节点B推至Vdd之上。如图8-2中示出，节点B初始地在比稳定振荡的电压范围更高的电压范围中振荡。从近似10ns到12ns，电荷逐渐被转移到节点B且在节点B处的振荡的电压范围减小。

图8-3示出在振荡器电路的启动期间在不初始化可调整电容电路以限制在第一模式中的停用的电容分支电路的充电的情况下所产生的振荡信号。振荡信号表示在图4中的节点RF+和RF-之间的电压差。如图8-3中示出，由于通过停用的电容分支电路施加到LC电路的其余部分的电容负载，差分电压在振荡启用时突然下降，且随后振幅逐渐增长至稳定振幅。在此实例中，在振荡启用之后，需要近似1ns来使振荡信号的振幅稳定。

图8-4示出在启动期间在不初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下的振荡器电路的振荡频率。如先前描述，当振荡启用时，停用的电容分支电路的电荷可以初始地部分负载LC电路。当能量转移到LC电路时，停用的电容分支电路的电容负载随时间推移减小。作为电容负载的此变化的结果，振荡器电路的自谐振频率随时间推移而变化。当振荡启用时，自谐振频率在图8-4中的10ns到12ns之间快速从近似7GHz向下变化至6.97GHz。在图8-4中从12ns到30ns，振荡频率从近似6.97GHz缓慢向上增加到6.9725GHz。

图9-1至9-4图示在初始化可调整电容电路以在于上文所论述的第一模式中操作振荡器时限制停用的电容分支电路的充电的情况下的振荡器电路的性能。图9-1示出图示在振荡器电路的启动期间在初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第一节点(例如，图4中的节点A)处的电压的波形。当振荡在10ns处启用时，节点A几乎立即进入到在稳定振荡信号的电压范围中的振荡中。与图8-1相比，在稳定振荡信号的电压范围外的初始振荡大大减少。图9-2示出图示在振荡器电路的启动期间在初始化可调整电容电路的情况下在可调整电容电路的第二节点(例如，图4中的节点B)处的电压的波形。当振荡在10ns处启用时，节点B几乎立即进入到在稳定振荡信号的电压范围中的振荡中。与图8-2相比，在稳定振荡信号的电压范围外的初始振荡大大减少。

图9-3示出在振荡器电路的启动期间在初始化可调整电容电路以限制在第一模式中的停用的电容分支电路的充电的情况下所产生的振荡信号。该振荡信号表示在图4中的节点RF+和RF-之间的电压差。如图9-3中示出，振荡的振幅在0.1ns内稳定，该0.1ns在1个振荡周期内。与图8-3中示出的振荡信号相比，振荡信号的差分振幅的稳定时间减少。在此实例中，与图8-3中示出的振荡信号相比，振荡信号的差分振幅近似减少因子10。

图9-4示出在启动期间在初始化振荡器电路中包括的可调整电容电路的情况下的振荡器电路的振荡频率。如先前描述，由于通过停用的电容分支电路上的电荷来部分负载LC电路，振荡器的振荡频率可能在突发期间改变。当停用的电容分支电路的充电在第一模式中受到限制时，频移减少。如图4中示出，振荡电路的谐振频率从10ns到22ns从近似7.0982400GHz下降到7.0982125GHz(0.0275MHz的差值)。相比而言，图8-4中示出的谐振频率在近似2.5MHz的频率范围上变化。

图10示出根据本发明的一个或多个实施例的第四实例振荡器电路。振荡器包括电容电路1046、电感元件1042和1044、开关电路1030以及交叉耦合的反相器电路1010和1020，这些元件如参考图4中示出的电容电路446、电感元件442和444、开关电路430以及交叉耦合的反相器电路410和420所描述而配置和布置。

如先前描述，通过电容电路1046以及电感元件1042和1044形成的LC电路的自谐振频率主要通过由电容电路1046提供的电容的量和由电感元件1042和1044提供的电感确定。具体地说，LC电路的以赫兹为单位的自谐振频率f₀通过下式给出：

其中L是由电感电路提供的电感且C是由电容电路提供的电容。振荡器的振荡频率可以通过调整L、C或这两者来调整。在此实例中，振荡器电路包括可变电容电路1046，该可变电容电路1046可以被编程以提供各种不同电容值，例如通过使用开关电容库。以此方式，可变电容电路1046可以被调整成配置振荡器电路以使其在各种不同振荡频率下工作。另外或替代地，振荡器电路可以包括可变电感电路，该可变电感电路可以被编程以提供各种量的电感。

如先前描述，通过晶体管1012、1014、1022和1024形成的反相器被配置成遵循且加强LC电路的振荡。通过反相器加强振荡信号有助于克服LC电路中的损耗，且维持振荡和振幅。各种实施例认识到，在稳态的RF信号幅度可能不与电容电路1046的预充电电压相对应。举例来说，电压的不匹配可能是在例如通过开关电容器库调节振荡器的振荡频率时的LC电路的阻抗的实部的移动的结果。幅度差可能导致在启动时的振荡频率和在达到RF信号的稳态振幅后的振荡频率之间的不匹配。

在一些实施例中，振荡器电路可以包括一个或多个辅助电路，这些辅助电路被配置成调整提供到LC电路的跨导，使得稳态RF信号幅度匹配电容电路的预充电电压。此外，LC电路的阻抗的实部可根据RF信号的频率而改变。在一些实施方案中，辅助电路可以被配置成例如调整提供到LC电路的跨导，以补偿在LC电路的阻抗的实部中的改变，以另外维持在较宽频率范围上的恒定振幅。各种实施例是基于以下认知：在稳定状态处用于RF+/-信号的单端峰-峰振幅可能不与电容电路的预充电电压相对应。举例来说，假设预充电电压保持固定，那么对振荡频率的改变将导致在不同频率处在预充电电压和振荡的振幅之间的差值。这可能导致在启动时的振幅和RF信号的稳态振幅之间的差异。因此，可以提供多个辅助电路以通过增加加强电流来补偿此不匹配。例如，启用更多芯具有增加主芯的有效晶体管宽度的效果，因此增加在振荡期间的电流的加强。这具有与增加用于包括偏置晶体管的设计的偏置电流类似的效果。因此，可以启用更多辅助芯以补偿由于频率的减小而导致的振荡器振幅的减小。

在图10中示出的实例中，电路包括多个辅助电路1050。辅助电路1050中的每一个辅助电路被配置成响应于被启用(例如，响应于控制信号D_aux)而提供电压偏置，该电压偏置调整提供到LC电路的有效跨导。在此实例中，每一辅助电路1050包括一组晶体管1052、1054、1056和1058，该组晶体管被配置成在启用辅助电路1050时将跨导调整成晶体管1012、1014、1022和1024的跨导。

辅助电路1050包括第一组开关1072、1074、1076和1078，该第一组开关被配置成在启用辅助电路1050时，并联地电连接晶体管1052、1054、1056和1058中的每一个晶体管与对应的晶体管1012、1014、1022和1024。当停用辅助电路1050时，第一组开关1072、1074、1076和1078断开晶体管1052、1054、1056和1058与晶体管1012、1014、1022和1024。辅助电路1050包括第二组开关1062、1064、1066和1068，该第二组开关被配置成在停用辅助电路1050时，将晶体管1052、1054、1056和1058中的每一个晶体管的源极耦合到这些晶体管中的每一个晶体管的漏极。当启用辅助电路1050时，开关1062、1064、1066和1068中的每一个开关将晶体管1052、1054、1056和1058中的每一个晶体管中的一个晶体管的源极和漏极彼此去耦。

所公开的实例和实施例可以适合于用于利用振荡器电路的多种应用。如先前指示，这些实例和实施例可以尤其适用于使振荡器电路循环工作的应用。

作为说明性实例，图11示出被配置成用于循环工作操作的通信系统。通信系统1100包括收发器电路1130，该收发器电路1130被配置成使用从振荡器电路1120得出的振荡信号来发射和接收RF信号。举例来说，收发器电路1130可以利用振荡信号来控制传输媒体的采样，或产生用于经由传输媒体传输的RF信号。振荡器电路可以例如使用图1、2、4到7中示出的电路来实施。在此实例中，振荡信号被描绘为直接地从振荡器电路1120产生。在一些实施方案中，通信系统可以包括各种另外的电路，这些另外的电路用于在将由振荡器电路1120输出的振荡信号提供到收发器1130之前处理该振荡信号。作为一个实例，通信系统1100可以包括锁相环(PLL)(未示出)，该锁相环被配置成防止振荡信号中的相位漂移。作为另一个实例，通信系统1100可以包括分频器，该分频器被配置成产生以较低频率振荡的第二信号。

通信系统1100包括循环工作控制电路1110，该循环工作控制电路1110被配置成在收发器电路1130空闲时使振荡器电路1120循环工作。在一些实施例中，收发器电路1130可以包括基于脉冲的发射器(例如，IR-UWB发射器)，该基于脉冲的发射器被配置成使用短脉冲发射数据。IR-UWB发射器可以使用各种调制方案来对数据编码，这些调制方案包括例如PSK、ASK、FSK或PPM。类似地，收发器电路1130可以包括基于脉冲的接收器(例如，IR-UWB接收器)，该基于脉冲的接收器被配置成接收在RF信号的脉冲中编码的数据。

当基于脉冲的发射器是非活动的(例如，在所发射的脉冲之间)时，循环工作控制电路1110可以被配置成在非活动或断电状态下操作振荡器电路1120。在一些实施例中，循环工作控制电路1110还可以使各种其它电路的操作循环工作，这些其它电路包括例如用于给振荡器电路1120和/或收发器电路1130供电的电源1140。

循环工作控制电路可以在在第一非活动状态中操作振荡器电路1120和在第二活动状态中操作振荡器电路1120之间交替，例如，使用图3中示出的过程。举例来说，循环工作控制电路1110可以在不使用RF信号的时间期间(例如，在RF信号的脉冲之间)使振荡器1120的LC电路和反相器电路断电。循环工作控制电路1110可以通过停用电源1140来使LC电路和反相器电路断电。循环工作控制电路1110可以在RF信号用于产生数据脉冲以供传输的时间期间给振荡器1120的LC电路和反相器电路通电。如参考图3所描述，给LC电路和反相器电路通电可以包括将LC电路的电感电路中包括的开关电路设定成在第一模式中工作，该第一模式防止振荡且在启用电源1140之后给LC电路充电。在启用电源之后，将开关电路设定成在第二模式中工作，其中启用LC电路的振荡。

可以实施各种块、模块或其它电路以执行本文中描述和/或图式中所示的操作和活动中的一个或多个操作和活动。在这些情况中，“块”(有时也称为“逻辑电路”或“模块”)是执行这些或相关操作/活动(例如，启用/防止振荡、给电容电路充电或控制电路的循环工作操作)中的一个或多个操作/活动的电路。例如，在上述实施例中的某些实施例中，一个或多个模块是被配置并布置用于实施这些操作/活动的离散逻辑电路或可编程逻辑电路，如图1到7和10中示出的过程/电路模块。在某些实施例中，此类可编程电路是被编程以执行指令(和/或配置数据)的集合的一个或多个计算机电路。指令(和/或配置数据)可采用存储在存储器(电路)中且可从存储器(电路)中存取的固件或软件的形式。作为实例，第一和第二模块包括基于CPU硬件的电路和采用固件形式的指令集的组合，其中第一模块包括第一CPU硬件电路与一个指令集，并且第二模块包括第二CPU硬件电路与另一指令集。某些实施例涉及计算机程序产品(例如，非易失性存储器装置)，该计算机程序产品包括其上存储指令的机器或计算机可读媒体，这些指令可以由计算机、片上系统、可编程IC或其它电子装置执行以执行这些操作/活动。

基于以上论述和说明，本领域的技术人员将易于认识到，可以对各种实施例作出各种修改和改变而无需严格遵循本文中示出和描述的示例性实施例和应用。举例来说，尽管在一些情况下可以在个别图式中描述各个方面和特征，但是应了解，来自一个图的特征可以与另一图的特征组合，即使组合未被明确示出或未被明确描述为组合。此类修改不脱离本发明的各个方面的真实精神和范围，包括在权利要求书中阐述的方面。