[发明专利]对电子振荡器精调的改善

说明书

技术领域

本发明有关于对电子振荡器精调的改善，其涉及一种产生具有输出频率的输出信号的方法，以及一种产生具有输出频率的输出信号的电子振荡器。

背景技术

电子振荡器为各种电气装置的重要和基本元件，其期望达到的目标当然是电子振荡器的输出频率具有高精度。为了补偿由制造公差和工作环境下的变化，比如电源电压和温度的波动，造成的输出频率的偏差，需要不断地对电子振荡器的频率进行精调。众所周知，这种补偿是通过控制振荡器电路内的一个或多个电容器的值来实现的。使用开关改变连接到振荡器电路的电容量，从而实现这种控制。可通过使用“调谐”机构调整元件值来达到所期望的振荡频率，这通常通过连接或断开集成电路内的并联和/或串联元件来实现。在这些装置中，频率调谐不是连续的，而是包括一系列由频率“阶跃”所分离的离散频率。最好将频率阶跃的大小最小化；然而，该频率阶跃的大小受到电路元件匹配误差的限制。很难可靠地产生非常小的电容，开关会具有即使相关联的电容器断开也会存在的相关电容。而且，名义上相同的电容器之间的失配程度会随着电容的减小而增大。这些因素为可获得的最小频率阶跃设定了下限。

众所周知的克服最小电容/频率阶跃上的这些限制的解决方法为“颤振”技术，其中振荡频率在两个或多个分离的频率值之间变化。通常，对具有合理值的电容的连接进行颤振，以便电容连接振荡器的时间仅为使用该振荡器时所限定的时间部分。这样，平均在时间上，电容器好像具有更小的电容，该值取决于其被连接的时间的比例(此文中称为“颤振-部分”)。这就产生了频率阶跃大小，该频率阶跃大小由颤振-部分的控制精度确定，而非由尺寸最小的电容器确定。

通常，以低于振荡频率的频率进行颤振，即在某些振荡器周期连接额外的电容，在其他的振荡器周期断开这些额外的电容。该方法的优点在于有效电容线性地取决于颤振-部分。当补偿环境改变比如温度波动造成的影响时，通常要确定在几个校准点纠正频率所需要的控制代码，以及通过内插法和外插法为其他条件计算该所需要的控制代码。为了允许容易地进行必要的计算以及允许方便精确地进行频率补偿，如果在有效电容和颤振-部分之间实现线性关系则是极其有利的。

然而，连接或断开额外的电容时，颤振的频率低于振荡频率，这就引起周期对周期的周期变化。相关的输出波形在振荡频率的任一侧具有额外的频率元件以及每个周期内并不恒定的波形周期。这就引起周期对周期的变化，即偏移，该偏移等于分离的离散频率的周期之间的差值，该技术在这些分离的离散频率之间颤振。在具有高品质因数的振荡器，比如晶体振荡器内，该高品质为系统提供了某种程度的“惰性”，该惰性将偏移减小到一定程度，但不会将其消除。具有媒质或低品质因数的振荡器更容易受到这种类型的偏移的影响。

EP 1793488，US 2007/024379以及我们自己先前的国际专利公开号WO 2009/056835提出了解决偏移问题的方法，其中振荡器的运行频率高于所期望的输出频率。分频器用于获得具有低偏移的单频率不变化输出。然而，该技术具有与更高的振荡频率相关的不期望的高功耗。因此，振荡器最好以目标频率运行。然而，如上所述，颤振技术目前使用以目标频率运行的振荡器，该技术具有周期对周期偏移的问题。

发明内容

在至少一些实施例中，本发明解决了上述问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种产生输出信号的方法，包括下列步骤：

提供电子振荡器，该电子振荡器具有切换装置以及用于控制该切换装置的控制装置，该切换装置允许该振荡器在至少第一配置和第二配置之间切换，该第一配置具有相关第一振荡器频率和周期，该第二配置具有相关第二振荡器频率和周期；

在至少第一配置和第二配置之间颤振所述振荡器，以产生输出信号，该输出信号具有中间频率和周期，其中通过在输出信号频率的连续周期上的每个输出信号周期的预定子集进行从第一配置到第二配置的切换而实现颤振。

这样，所述颤振以输出频率或者比该输出频率高的频率进行，比如通过在输出信号的每个周期的限定部分(“颤振-部分”)连接电容。有利地，本发明的方法允许进行不遭受大的偏移的颤振。

电子振荡器的谐振曲线最好基本上为线性的，或者至少降低了非线性。术语“调谐特性”指有效电容和/或输出频率对颤振-部分的依赖性。下面描述本发明优选的实施例，这些实施例减少了调谐特性的非线性。