ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ГЕНЕРАТОР
SEQUENTIAL RESONANCE GENERATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к цепи генератора, способу работы цепи генератора и устройству беспроводной связи, содержащему цепь генератора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Генераторы гармонического сигнала, известные в технике и реализованные на кристалле интегральной схемы, содержат индуктор (катушку индуктивности) и конденсатор, образующие так называемый колебательный контур, работающий на резонансной частоте колебательного контура. Обычно такой генератор вводит импульсную форму волны в колебательный контур, который отфильтровывает более высокие гармоники тока и генерирует синусоидальную форму волны напряжения на своем выходе. Колебательный контур содержит параллельно соединенные индуктор и конденсатор и работает в режиме параллельного резонанса, при котором параллельный импеданс, то есть импеданс параллельно соединенных индуктора и конденсатора, высок, генерируя колебания относительно высокого напряжения из относительно низкого тока смещения.
dd
dd
dd
В некоторых вариантах применения, например, в устройстве беспроводной связи, требуется генератор, имеющий чрезвычайно низкий фазовый шум в сочетании с низким энергопотреблением. Такого сочетания трудно добиться, особенно при наличии низкого напряжения V питания, что часто имеет место в современных процессах нанометровых комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (КМОП). Увеличение размаха напряжения колебаний может снижать фазовый шум генератора. Однако традиционные генераторы могут обеспечивать лишь ограниченный максимальный размах напряжения, с пиковым асимметричным напряжением в пределах 2V до 3V, причем последнее возможно в так называемых генераторах класса D. Снижение индуктивности индуктора и увеличение емкости конденсатора также может снижать фазовый шум. Однако, если необходимая индуктивность очень мала, например, несколько десятков пикогенри, этот подход сталкивается с трудностями, обусловленными паразитными индуктивностями и сопротивлениями интегральной схемы, которые начинают играть преобладающую роль. Кроме того, добротность очень малых индукторов ниже, чем у более крупных индукторов, что приводит к повышению энергопотребления для данного уровня фазового шума.
A
A
A
A
A
A
OUT
B
B
B
B
B
B
A
B
DC
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
BIAS
A
B
OUT
Фиг. 1 иллюстрирует типичный генератор Клаппа, где используется режим параллельного резонанса. Согласно фиг. 1 генератор Клаппа имеет первый колебательный контур T, содержащий первый индуктор L и первый конденсатор C. Первый индуктор L и первый конденсатор C последовательно подключены к стоку первого транзистора Q. Для обеспечения дифференциального напряжения на колебательном контуре V, генератор Клаппа также имеет второй колебательный контур T, содержащий второй индуктор L и второй конденсатор C. Второй индуктор L и второй конденсатор C последовательно подключены к стоку второго транзистора Q. На затворы первого и второго транзисторов Q, Q поступает постоянное напряжение смещения V. Генератор Клаппа является генератором, работающим в режиме тока, и это означает, что первый и второй транзисторы Q, Q действуют как усилители тока, управляемые напряжением, обеспечивающие преобразование напряжения в ток и подающие большой ток на соответствующие первый и второй колебательные контуры T, T, не нагружая колебательные контуры. Таким образом, каждый усилитель тока, управляемый напряжением, должен иметь высокий параллельный импеданс. Хотя первый и второй колебательные контуры T, T имеют последовательно соединенные индукторы и конденсаторы, генератор Клаппа не совершает колебаний на частоте последовательного резонанса последовательно соединенных индукторов и конденсаторов. Напротив, генератор Клаппа совершает колебания на частоте, которая определяется всеми реактивными составляющими в колебательных контурах, включая емкости между стоком и истоком и между истоком и землей, первого и второго транзисторов Q, Q. Эти емкости также представлены на фиг. 1. Для данного тока смещения, подаваемого на истоки первого и второго транзисторов Q, Q, амплитуда колебаний пропорциональна току смещения и эквивалентному параллельному сопротивлению колебательного контура. Таким образом, для генератора Клаппа, работающего в режиме тока с током смещения I, обеспечиваемым первым и вторым источниками тока I, I, проиллюстрированными на фиг. 1, амплитуду напряжения на колебательном контуре V можно выразить как
OUT
BIAS
PEQ
.
.
V=kIR (1)
PEQ
где R - эквивалентное параллельное сопротивление каждого из колебательных контуров, которое пропорционально добротности Q каждого из колебательных контуров, и k - коэффициент пропорциональности. В генераторе Клаппа параллельное сопротивление каждого из колебательных контуров снижается за счет обратной связи на истоке транзистора через емкостное ответвление между стоком и истоком и истоком и землей.
Требуется усовершенствованный генератор.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту предусмотрена цепь генератора, содержащая:
первую цепь колебательного контура, содержащую индуктивный элемент и емкостной элемент, подключенные последовательно между шиной напряжения и первым узлом возбуждения; и
каскад обратной связи, подключенный к первому выходу колебательного контура первой цепи колебательного контура и к первому узлу возбуждения;
причем каскад обратной связи выполнен с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, присутствующим на первом выходе колебательного контура, первое осциллирующее напряжение возбуждения на первом узле возбуждения, синфазное с осциллирующим током колебательного контура, текущим в индуктивном элементе и емкостном элементе, что вынуждает цепь генератора совершать колебания в режиме последовательного резонанса индуктивного элемента и емкостного элемента.
Согласно второму аспекту предусмотрен способ работы цепи генератора, причем цепь генератора содержит первую цепь колебательного контура, содержащую индуктивный элемент и емкостной элемент, подключенные последовательно между шиной напряжения и первым узлом возбуждения, причем способ содержит генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, присутствующим на первом выходе колебательного контура, первого осциллирующего напряжения возбуждения на первом узле возбуждения, причем первое осциллирующее напряжение возбуждения синфазно с осциллирующим током колебательного контура, текущим в индуктивном элементе и емкостном элементе, что вынуждает генератор совершать колебания в режиме последовательного резонанса индуктивного элемента и емкостного элемента.
Таким образом, цепь генератора возбуждается напряжением и совершает колебания в режиме последовательного резонанса. Это обеспечивает высокую амплитуду колебаний только при низком напряжении питания, что допускает низкий фазовый шум.
Нижеследующие варианты осуществления предусматривают различные несложные решения для реализации цепи генератора и способа работы цепи генератора.
Каскад обратной связи может быть выполнен с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения, имеющее, по существу, прямоугольную форму волны. Эта особенность позволяет использовать переключающее устройство, что обеспечивает низкое энергопотребление.
В первом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, синфазное с первым осциллирующим напряжением возбуждения, и каскад обратной связи может содержать первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре. Аналогично, первый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать генерирование первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, синфазного с первым осциллирующим напряжением возбуждения, и генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре. Первый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать асимметричный осциллирующий сигнал.
Согласно разновидности первого предпочтительного варианта осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, сдвинутое по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре. Аналогично, разновидность первого предпочтительного варианта осуществления способа может содержать генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, сдвинутого по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения, и генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, сдвинутого по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре. Эта разновидность позволяет без труда генерировать асимметричный осциллирующий сигнал.
Во втором предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, синфазное с первым осциллирующим напряжением возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, синфазное со вторым осциллирующим напряжением возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Аналогично, второй предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, синфазного с первым осциллирующим напряжением возбуждения,
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, синфазного со вторым осциллирующим напряжением возбуждения; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Второй предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал. Использование первой и второй цепей колебательного контура позволяет без труда обеспечивать точную разность фаз.
В первой разновидности второго предпочтительного варианта осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, синфазное со вторым осциллирующим напряжением возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, первая разновидность второго предпочтительного варианта осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, сдвинутого по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, синфазного со вторым осциллирующим напряжением возбуждения; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Эта первая разновидность позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал, и без труда обеспечивать точную разность фаз.
Во второй разновидности второго предпочтительного варианта осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второе осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на сто восемьдесят градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, вторая разновидность второго предпочтительного варианта осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, сдвинутого по фазе на сто восемьдесят градусов относительно первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второго осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, сдвинутого по фазе на сто восемьдесят градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Эта вторая разновидность позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал, и без труда обеспечивать точную разность фаз.
В первом и втором предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора, и их разновидностях, первая цепь колебательного контура может содержать устройство датчика, выполненное с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре в соответствии с первым осциллирующим током колебательного контура. Аналогично, первый и второй предпочтительные варианты осуществления способа, и их разновидности, могут содержать генерирование в устройстве датчика первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре в соответствии с первым осциллирующим током колебательного контура. Устройство датчика может содержать один из резистивного элемента и трансформатора, последовательно соединенного с первым индуктивным элементом и первым емкостным элементом между шиной напряжения и первым узлом возбуждения. Альтернативно, устройство датчика может быть магнитно связано с первым индуктивным элементом для генерирования, посредством магнитной индукции, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре в соответствии с первым осциллирующим током колебательного контура. Эти особенности позволяют без труда обеспечивать обратную связь.
В третьем предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать фазосдвигающий каскад, выполненный с возможностью генерировать первое промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре, и первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому промежуточному осциллирующему напряжению.
Аналогично, третий предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование первого промежуточного осциллирующего напряжения путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому промежуточному осциллирующему напряжению.
Третий предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сигналы с квадратурным соотношением.
В четвертом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения, и каскад обратной связи может содержать фазосдвигающий каскад, выполненный с возможностью генерировать первое промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре, и первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения в соответствии с, и в фазе с, первым промежуточным осциллирующим напряжением.
Аналогично, четвертый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения;
генерирование первого промежуточного осциллирующего напряжения путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения в соответствии с, и в фазе с, первым промежуточным осциллирующим напряжением.
Четвертый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сигналы с квадратурным соотношением.
В пятом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
первую фазосдвигающую цепь, выполненную с возможностью генерировать первое промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым промежуточным осциллирующим напряжением, второе осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым промежуточным осциллирующим напряжением,
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
вторую фазосдвигающую цепь, выполненную с возможностью генерировать второе промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым промежуточным осциллирующим напряжением, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым промежуточным осциллирующим напряжением.
Аналогично, пятый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование первого промежуточного осциллирующего напряжения путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с первым промежуточным осциллирующим напряжением, второго осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым промежуточным осциллирующим напряжением,
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование второго промежуточного осциллирующего напряжения путем применения отставания по фазе на девяносто градусов ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
генерирование, в соответствии со вторым промежуточным осциллирующим напряжением, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым промежуточным осциллирующим напряжением.
Пятый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал.
В шестом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
первую фазосдвигающую цепь, выполненную с возможностью генерировать первое промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому промежуточному осциллирующему напряжению;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
вторую фазосдвигающую цепь, выполненную с возможностью генерировать второе промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым промежуточным осциллирующим напряжением, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым промежуточным осциллирующим напряжением.
Аналогично, шестой предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
первый фазовращатель, выполненный с возможностью генерировать первое промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому промежуточному осциллирующему напряжению;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
второй фазовращатель, выполненный с возможностью генерировать второе промежуточное осциллирующее напряжение путем применения отставания по фазе на девяносто градусов ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым промежуточным осциллирующим напряжением, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым промежуточным осциллирующим напряжением.
Шестой предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал.
В седьмом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, седьмой предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Седьмой предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированный осциллирующий сигнал.
В восьмом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, восьмой предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения;
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Восьмой предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сигналы с квадратурным соотношением.
В девятом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второе осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, девятый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения;
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второго осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Девятый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
В десятом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второе осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
третий формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, третье осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
третью цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третье осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
четвертый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре, четвертое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
четвертую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, десятый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второго осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, третьего осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третьего осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре, четвертого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Десятый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
В одиннадцатом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второе осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
третий формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, третье осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
третью цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третье осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
четвертый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре, четвертое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
четвертую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение возбуждения, синфазное с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Аналогично, одиннадцатый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения;
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, второго осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, третьего осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного со вторым осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третьего осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре, четвертого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с третьим осциллирующим напряжением на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, первого осциллирующего напряжения возбуждения, синфазного с четвертым осциллирующим напряжением на колебательном контуре.
Одиннадцатый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
В десятом и одиннадцатом предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора, первый формирователь может содержать:
первый транзистор, сток которого подключен к первой шине питания, исток подключен к выходу первого формирователя, и затвор подключен к входу первого формирователя через первый разделительный конденсатор, и второй транзистор, сток которого подключен к выходу первого формирователя, исток подключен ко второй шине питания, и затвор подключен к первой шине питания через первый резистор;
и третий формирователь может содержать:
третий транзистор, сток которого подключен к первой шине питания, исток подключен к выходу третьего формирователя, и затвор подключен к входу третьего формирователя через второй разделительный конденсатор, и четвертый транзистор, сток которого подключен к выходу третьего формирователя, и исток подключен к первой шине питания через второй резистор;
причем затвор первого транзистора подключен к затвору четвертого транзистора, и затвор третьего транзистора подключен к затвору второго транзистора; и
первый, второй, третий и четвертый транзисторы являются n-канальными транзисторами на комплементарных структурах металл-оксид-полупроводник, КМОП.
Использование n-канальных КМОП-транзисторов вместо p-канальных КМОП-транзисторов для подключения первой и третьей цепей колебательного контура к третьей шине питания позволяет реализовать транзисторы с меньшей площадью кристалла интегральной схемы и меньшей паразитной емкостью.
В двенадцатом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
третий формирователь, выполненный с возможностью генерировать третье осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
третью цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третье осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
четвертый формирователь, выполненный с возможностью генерировать четвертое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к третьему осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
четвертую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, отстающее по фазе на девяносто градусов от четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к четвертому осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Аналогично, двенадцатый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от первого осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от второго осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование третьего осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третьего осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование четвертого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к третьему осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, отстающего по фазе на девяносто градусов от четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к четвертому осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Двенадцатый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
В тринадцатом предпочтительном варианте осуществления цепи генератора, первая цепь колебательного контура может быть выполнена с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения, и каскад обратной связи может содержать:
второй формирователь, выполненный с возможностью генерировать второе осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
вторую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второе осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
третий формирователь, выполненный с возможностью генерировать третье осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
третью цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третье осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
четвертый формирователь, выполненный с возможностью генерировать четвертое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к третьему осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
четвертую цепь колебательного контура, выполненную с возможностью генерировать, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертое осциллирующее напряжение на колебательном контуре, опережающее по фазе на девяносто градусов относительно четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
первый формирователь, выполненный с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение возбуждения путем применения инверсии сигнала к четвертому осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Аналогично, тринадцатый предпочтительный вариант осуществления способа может содержать:
генерирование, в соответствии с первым осциллирующим напряжением возбуждения, первого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов первое осциллирующее напряжение возбуждения;
генерирование второго осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением возбуждения, второго осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно второго осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование третьего осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с третьим осциллирующим напряжением возбуждения, третьего осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно третьего осциллирующего напряжения возбуждения;
генерирование четвертого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к третьему осциллирующему напряжению на колебательном контуре;
генерирование, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением возбуждения, четвертого осциллирующего напряжения на колебательном контуре, опережающего по фазе на девяносто градусов относительно четвертого осциллирующего напряжения возбуждения; и
генерирование первого осциллирующего напряжения возбуждения путем применения инверсии сигнала к четвертому осциллирующему напряжению на колебательном контуре.
Тринадцатый предпочтительный вариант осуществления позволяет без труда генерировать сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
В третьем, пятом, шестом, седьмом, десятом и двенадцатом предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора, емкостной элемент может быть подключен между первым узлом возбуждения и первым выходом колебательного контура, и индуктивный элемент может быть подключен между первым выходом колебательного контура и первой шиной напряжения.
В первом, втором, четвертом, восьмом, девятом, одиннадцатом и тринадцатом предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора, индуктивный элемент может быть подключен между первым узлом возбуждения и первым выходом колебательного контура, и емкостной элемент может быть подключен между первым выходом колебательного контура и первой шиной напряжения.
Предпочтительные варианты осуществления с третьего по девятый могут содержать элемент переменной емкости, подключенный между первым выходом колебательного контура и вторым выходом колебательного контура. Эта особенность позволяет изменять частоту колебаний.
В десятом и одиннадцатом предпочтительных вариантах осуществления, второй формирователь может содержать:
пятый транзистор, сток которого подключен к третьей шине питания, исток подключен к выходу второго формирователя, и затвор подключен к входу второго формирователя через третий разделительный конденсатор; и
шестой транзистор, сток которого подключен к выходу второго формирователя, исток подключен к четвертой шине питания, и затвор подключен к третьей шине питания через третий резистор;
четвертый формирователь может содержать:
седьмой транзистор, сток которого подключен к третьей шине питания, исток подключен к выходу четвертого формирователя, и затвор подключен к входу четвертого формирователя через четвертый разделительный конденсатор, и
восьмой транзистор, сток которого подключен к выходу четвертого формирователя, исток подключен к четвертой шине питания, и затвор подключен к третьей шине питания через четвертый резистор;
причем затвор пятого транзистора может быть подключен к затвору восьмого транзистора, и затвор седьмого транзистора может быть подключен к затвору шестого транзистора; и
пятый, шестой, седьмой и восьмой транзисторы могут быть n-канальными КМОП-транзисторами.
Использование n-канальных КМОП-транзисторов вместо p-канальных КМОП-транзисторов для подключения второй и четвертой цепей колебательного контура к третьей шине питания, и для подключения пятого и седьмого транзисторов к пятой шине питания, позволяет реализовать транзисторы с меньшей площадью кристалла интегральной схемы и меньшей паразитной емкостью.
В предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора номер два и с пятого по девятый и их разновидностях, первая цепь колебательного контура и вторая цепь колебательного контура могут иметь одинаковую резонансную частоту. В предпочтительных вариантах осуществления с десятого по тринадцатый цепей генератора, первая, вторая, третья и четвертая цепи колебательного контура могут иметь одинаковую резонансную частоту. Эти особенности обеспечивают высокий коэффициент полезного действия.
В предпочтительных вариантах осуществления цепи генератора номер два и с пятого по девятый и их разновидностях, первая цепь колебательного контура и вторая цепь колебательного контура могут иметь одинаковую емкость и одинаковую индуктивность. В предпочтительных вариантах осуществления с десятого по тринадцатый цепей генератора, первая, вторая, третья и четвертая цепи колебательного контура могут иметь одинаковую емкость и одинаковую индуктивность. Эти особенности допускают близость резонансных частот.
Предусмотрено также устройство беспроводной связи, содержащее цепь генератора согласно первому аспекту.
Предпочтительные варианты осуществления описаны, исключительно в порядке примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схема традиционного генератора.
Фиг. 2 - схема, демонстрирующая принцип работы генератора с использованием последовательного резонанса, возбуждаемого напряжением.
Фиг. 3 - схема цепи генератора.
Фиг. 4-8 - схемы, демонстрирующие различные конфигурации колебательного контура цепи колебательного контура.
Фиг. 9-18 - схемы цепей генератора.
Фиг. 19 - схема формирователей.
Фиг. 20 - схема цепи генератора, имеющей обеспечение настройки.
Фиг. 21 - график фазового шума как функции частоты для цепи генератора, описанной со ссылкой на фиг. 18.
Фиг. 22 - схема устройства беспроводной связи.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
D
dd
dd
T
dd
T
D
D
T
D
D
.
.
.
В нижеследующем описании раскрыта топология генератора, где используется последовательный резонанс между индуктором и конденсатором, вместо параллельного резонанса традиционных генераторов, и в котором колебательный контур, образованный индуктором и конденсатором, возбуждается напряжением. Принцип работы цепи генератора, использующей возбуждение напряжением или работающей в режиме напряжения, последовательный резонанс описан со ссылкой на фиг. 2. Согласно фиг. 2 индуктор, или индуктивный элемент, L и конденсатор, или емкостной элемент, C соединены последовательно, и, таким образом, образуют цепь T колебательного контура, или резонатор. Индуктивный элемент L подключен между шиной напряжения, имеющей потенциал земли, и узлом 1, и емкостной элемент C подключен между узлом 1 и узлом 2 возбуждения. Таким образом, индуктивный элемент L и емкостной элемент C соединены друг с другом на узле 1. Если синусоидальное напряжение V возбуждения =Vsin(ωt), где V- напряжение, подаваемое узлом 5 питания, ω - резонансная частота в радианах в секунду последовательно соединенных индуктивного элемента L и емкостного элемента C, и t - время, подается на узел 2 возбуждения генератором G напряжения, напряжение V на колебательном контуре =QVsin(ωt-π/2), где Q - добротность последовательно соединенных индуктивного элемента L и емкостного элемента C, генерируется на узле 1. Таким образом, амплитуда напряжения V на колебательном контуре в Q раз больше амплитуды напряжения V возбуждения, и сдвигается, то есть задерживается, по фазе на π/2 радиан, то есть на 90°, относительно напряжения V возбуждения. Обычно, для современных процессов интегральной схемы, добротность Q может быть равна десяти, и, таким образом, напряжение V на колебательном контуре может быть высоким, когда напряжение V возбуждения мало. Не обязательно, чтобы напряжение V возбуждения было синусоидальным, и, альтернативно, оно может иметь, например, квадратную или прямоугольную форму волны, или приблизительно квадратную или прямоугольную форму волны, имеющую конечные времена роста и спада.
T
Для последовательного резонансного генератора, работающего в режиме напряжения, проиллюстрированного на фиг. 2, амплитуду напряжения V на колебательном контуре, можно выразить как
.
.
.
.
dd
SEQ
BIAS
k ωLV/R=kQV (2)
dd
D
SEQ
где ωL - импеданс индуктивного элемента L на резонансной частоте ω, V - амплитуда, определяемая узлом 5 питания, напряжения V возбуждения, возбуждающего последовательный резонанс, R - эквивалентное последовательное сопротивление колебательного контура, Q - добротность колебательного контура, содержащего индуктивный элемент L и емкостной элемент C, и k - коэффициент пропорциональности.
BIAS
BIAS
dd
Сравнение уравнений (1) и (2) выявляют значительные различия между последовательным резонансным генератором, работающим в режиме напряжения, и параллельным резонансным генератором, работающим в режиме тока. В параллельном резонансном генераторе, работающем в режиме тока, амплитуда колебаний пропорциональна току смещения I, и в случае высокой добротности Q колебательного контура, то есть высокого параллельного сопротивления колебательного контура, ток смещения I мал. Кроме того, напряжение питания параллельного резонансного генератора, работающего в режиме тока, ограничивает максимальную амплитуду колебаний. В последовательном резонансном генераторе, работающем в режиме напряжения, при высокой добротности Q колебательного контура, то есть низкого последовательного сопротивления колебательного контура, ток, выдаваемый источником питания, высок, и амплитуда колебаний также высока, при этом добротность Q колебательного контура обратно пропорциональна последовательному сопротивлению колебательного контура. Кроме того, в последовательном резонансном генераторе, работающем в режиме напряжения, значение напряжения V питания не налагает прямого ограничения на амплитуду колебаний, что допускает очень высокую амплитуду колебаний при наличии очень низкого напряжения питания, при достаточно высокой добротности Q колебательного контура. Это может обеспечивать очень низкий фазовый шум генератора, хотя и с большим током от источника питания.
D
T
D
T
D
T
D
T
D
D
T
dd
D
T
T
D
Согласно фиг. 2, напряжение V возбуждения и напряжение V на колебательном контуре имеют квадратное фазовое соотношение, или, выражаясь более лаконично, находятся в квадратуре. В частности, фаза напряжения V возбуждения опережает фазу напряжения V на колебательном контуре на 90°. Другими словами, фаза напряжения V возбуждения отстает от фазы напряжения V на колебательном контуре на 90°. Однако можно использовать альтернативные конфигурации колебательного контура, как описано ниже, в которых между напряжением V возбуждения и напряжением V на колебательном контуре применяются другие фазовые соотношения. В практическом варианте осуществления цепи генератора, использующей последовательный резонанс колебательного контура, сама цепь генератора может обеспечивать напряжение V возбуждения. Например, напряжение V возбуждения может генерироваться из напряжения V на колебательном контуре, или генерироваться путем включения и отключения напряжения V питания. Когда напряжение V возбуждения генерируется из напряжения V на колебательном контуре, необходимо гарантировать необходимое фазовое соотношение между напряжением V на колебательном контуре и напряжением V возбуждения для обеспечения положительной обратной связи для поддержания колебаний.
D1
T1
T1
D1
T1
D1
T
Согласно фиг. 3, цепь 100 генератора содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратная связь (FB). Первая цепь T1 колебательного контура имеет первый узел 12 возбуждения, на котором первое осциллирующее напряжение V возбуждения подается на первую цепь T1 колебательного контура, и первый выход 13 колебательного контура, на котором первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре поступает из первой цепи T1 колебательного контура. Первая цепь T1 колебательного контура, показанная на фиг. 3, может иметь одну из нескольких альтернативных конфигураций колебательного контура, которые описаны ниже, индуктивного элемента L и емкостного элемента C, подключенных последовательно между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения. Каскад F обратной связи имеет вход 17, подключенный к первому выходу 13 колебательного контура для приема первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и выход 18, подключенный к первому узлу 12 возбуждения для подачи первого осциллирующего напряжения V возбуждения на первый узел 12 возбуждения. Каскад F обратной связи имеет одну из нескольких различных конфигураций обратной связи, как описано ниже, и выполнен с возможностью генерировать, в соответствии с первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, первое осциллирующее напряжение V возбуждения, синфазное с осциллирующим током I колебательного контура, текущего в индуктивном элементе L и емкостном элементе C между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения, что вынуждает цепь 100 генератора совершать колебания в режиме последовательного резонанса индуктивного элемента L и емкостного элемента C.
Конфигурации колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура описаны со ссылкой на фиг. 4-8. В каждой из этих конфигураций колебательного контура, емкостной элемент C и индуктивный элемент L подключены последовательно между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения, которая может иметь потенциал земли или другой потенциал.
T1
D1
Согласно фиг. 4, первая конфигурация колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура имеет емкостной элемент C, подключенный между первым узлом 12 возбуждения и узлом 11, и индуктивный элемент L, подключенный между узлом 11 и шиной 14 напряжения. Эта первая конфигурация колебательного контура, таким образом, соответствует конфигурации цепи T колебательного контура, проиллюстрированной на фиг. 2. Узел 11 подключен к первому выходу 13 колебательного контура. В этой первой конфигурации колебательного контура, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, присутствующее на первом выходе 13 колебательного контура, имеет фазу, которая отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°.
T1
D1
Согласно фиг. 5, вторая конфигурация колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура имеет индуктивный элемент L, подключенный между первым узлом 12 возбуждения и узлом 11, и емкостной элемент C, подключенный между узлом 11 и шиной 14 напряжения. Узел 11 подключен к первому выходу 13 колебательного контура. Эта вторая конфигурация колебательного контура, таким образом, соответствует первой конфигурации колебательного контура, проиллюстрированной на фиг. 4, но здесь индуктивный элемент L и емкостной элемент C поменяны местами. В этой второй конфигурации колебательного контура, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре имеет фазу, которая опережает фазу первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°.
T
D1
T1
T
T
T1
D1
T1
T
D1
Согласно фиг. 6, третья конфигурация колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура имеет устройство S датчика, последовательно соединенное с индуктивным элементом L и емкостным элементом C между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения. В частности, устройство S датчика подключено между индуктивным элементом L и емкостным элементом C, хотя в не проиллюстрированных разновидностях третьей конфигурации колебательного контура, устройство S датчика напротив, может быть подключено между первым узлом 12 возбуждения и емкостным элементом C, или между индуктивным элементом L и шиной 14 напряжения. В других не проиллюстрированных разновидностях третьей конфигурации колебательного контура, индуктивный элемент L и емкостной элемент C могут быть поменяны местами, таким образом, что устройство S датчика подключено между индуктивным элементом L и емкостным элементом C, причем емкостной элемент C, подключен между шиной 14 напряжения и устройством S датчика, и индуктивный элемент L, подключен между первым узлом 12 возбуждения и устройством S датчика, или устройство S датчика, напротив, подключено между первым узлом 12 возбуждения и индуктивным элементом L, или устройство S датчика, напротив, подключено между шиной 14 напряжения и емкостным элементом C. Осциллирующий ток I колебательного контура течет в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, и устройство S датчика выполнено с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре в соответствии с осциллирующим током I колебательного контура. В частности, в третьей конфигурации колебательного контура, проиллюстрированной на фиг. 6, устройство S датчика содержит резистивный элемент R, и первый выход 13 колебательного контура содержит пару выводов 13a, 13b, подключенных к разным выводам резистивного элемента R. Осциллирующий ток I колебательного контура течет через резистивный элемент R, что обуславливает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на резистивном элементе R, и, таким образом, между двумя выводами 13a, 13b. В тех разновидностях третьей конфигурации колебательного контура, где один из выводов резистивного элемента R подключен непосредственно к шине 14 напряжения, а не через индуктивный элемент L или через емкостной элемент C, первый выход 13 колебательного контура, напротив, может быть подключен только к другому выводу резистивного элемента R, который не подключен непосредственно к шине 14 напряжения. Осциллирующий ток IT колебательного контура синфазен с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, и первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре синфазно с осциллирующим током I колебательного контура, и, таким образом, синфазно с первым осциллирующим напряжением V возбуждения.
T
D1
T1
T
P
S
S
S
T
P
S
S
T1
D1
S
T
D1
T1
T1
T
D1
S
S
Согласно фиг. 7, четвертая конфигурация колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура имеет устройство S датчика, последовательно соединенное с индуктивным элементом L и емкостным элементом C между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения. В частности, устройство S датчика подключено между индуктивным элементом L и емкостным элементом C, хотя альтернативные позиции устройства S датчика, описанные выше со ссылкой на фиг. 6, также применимы к устройству S датчика, проиллюстрированному в конфигурации колебательного контура, показанной на фиг. 7. Осциллирующий ток I колебательного контура течет в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, и устройство S датчика, проиллюстрированное на фиг. 7, выполнено с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре в соответствии с осциллирующим током I колебательного контура. В частности, в четвертой конфигурации колебательного контура, проиллюстрированной на фиг. 7, устройство S датчика содержит трансформатор X, в котором первичная обмотка X которого последовательно соединена с индуктивным элементом L и емкостным элементом C между первым узлом 12 возбуждения и шиной 14 напряжения, вторичная обмотка X подключена к паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура, и резистивный элемент R подключен между двумя выводами 13a, 13b параллельно вторичной обмотке X. Резистивный элемент R имеет меньшее сопротивление, например, в десять или более раз, чем импеданс вторичной обмотки X на частоте колебаний. Осциллирующий ток I колебательного контура течет через первичную обмотку X, что обуславливает осциллирующий ток датчика, текущий во вторичной обмотке X. Осциллирующий ток датчика течет во вторичной обмотке X и резистивном элементе R, что обуславливает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре между двумя выводами 13a, 13b. В необязательном порядке, один вывод из пары выводов 13a, 13b может быть подключен к шине 14 напряжения или к другой шине напряжения, и в этом случае первый выход 13 колебательного контура, напротив, может содержать только один из выводов пары выводов 13a, 13b. Осциллирующий ток IT колебательного контура синфазен с первым осциллирующим напряжением V возбуждения и, следовательно, осциллирующий ток датчика, текущий во вторичной обмотке X и резистивном элементе R, синфазен с осциллирующим током I колебательного контура и первым осциллирующим напряжением V возбуждения. Протекание осциллирующего тока датчика в резистивном элементе R обуславливает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, синфазное с осциллирующим током датчика. Таким образом, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура синфазно с осциллирующим током I колебательного контура, и, таким образом, синфазно с первым осциллирующим напряжением V возбуждения. В разновидности четвертой конфигурации колебательного контура, описанной со ссылкой на фиг. 7, резистивный элемент R можно заменить усилителем с выходным напряжением, пропорциональным входному току, входы которого подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки X, вместо подключения вторичной обмотки X непосредственно к паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура, и подключения выхода усилителя с выходным напряжением, пропорциональным входному току, к первому выходу 13 колебательного контура или паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура.
D1
T
T1
T1
T
D1
T
D1
T1
T1
T
D1
Согласно фиг. 8, пятая конфигурация колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура содержит индуктивный элемент L и емкостной элемент C, размещенные как проиллюстрировано на фиг. 4, или, альтернативно, они могут располагаться, как проиллюстрировано на фиг. 5. Первая цепь T1 колебательного контура, показанная на фиг. 8, дополнительно содержит устройство S датчика, магнитно связанное с индуктивным элементом L. В частности, индуктивный элемент L и катушка M устройства S датчика магнитно связаны, образуя трансформатор Y, индуктивный элемент L которого является первичной обмоткой трансформатора Y, и катушка M является вторичной обмоткой трансформатора Y. Катушка M подключена к паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура, и резистивный элемент R подключен между двумя выводами 13a, 13b параллельно катушке M. Резистивный элемент R имеет меньшее сопротивление, например, в десять или более раз, чем импеданс катушки M на частоте колебаний. В соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, осциллирующий ток I колебательного контура течет через индуктивный элемент L, что обуславливает осциллирующий ток датчика, текущий в катушке M. Осциллирующий ток датчика течет в катушке M и резистивном элементе R, что обуславливает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре между двумя выводами 13a, 13b. Таким образом, устройство S датчика, показанное на фиг. 8, выполнено с возможностью генерировать первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре в соответствии с осциллирующим током I колебательного контура посредством магнитной индукции. В необязательном порядке, один вывод из пары выводов 13a, 13b может быть подключен к шине 14 напряжения или к другой шине напряжения, и в этом случае первый выход 13 колебательного контура, напротив, может содержать только один из выводов пары выводов 13a, 13b. Осциллирующий ток IT колебательного контура синфазен с первым осциллирующим напряжением V возбуждения и, следовательно, осциллирующий ток датчика, текущий в катушке M и резистивном элементе R синфазно с осциллирующим током I колебательного контура и первым осциллирующим напряжением V возбуждения. Протекание осциллирующего тока датчика в резистивном элементе R обуславливает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, синфазное с осциллирующим током датчика. Таким образом, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура синфазно с осциллирующим током I колебательного контура, и, таким образом, синфазно с первым осциллирующим напряжением V возбуждения. В разновидности пятой конфигурации колебательного контура, описанной со ссылкой на фиг. 8, резистивный элемент R можно заменить усилителем с выходным напряжением, пропорциональным входному току, входы которого подключены к соответствующим выводам катушки M, вместо подключения катушки M непосредственно к паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура, и подключения выхода усилителя с выходным напряжением, пропорциональным входному току, к первому выходу 13 колебательного контура или паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура.
T1
T1
T
D1
T1
T
D1
В модифицированном варианте третьей, четвертой или пятой конфигураций колебательного контура, или их разновидностях описанных выше, соединения датчика S с парой выводов 13a, 13b могут меняться местами, таким образом, инвертируя первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, или, эквивалентно, изменяя фазу первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 180°. В этом случае, хотя осциллирующий ток I колебательного контура синфазен с первым напряжением V возбуждения, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре сдвинуто по фазе на 180° относительно осциллирующего тока I колебательного контура, и, таким образом, сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V возбуждения.
D2
D3
D4
T2
T3
T4
Варианты осуществления цепи 100 генератора, содержащей различные конфигурации колебательного контура первой цепи T1 колебательного контура, описанные со ссылкой на фиг. 4-8, и имеющей различные конфигурации обратной связи каскада F обратной связи, описаны ниже со ссылкой на фиг. 9-19. Некоторые из этих вариантов осуществления содержат вторую цепь T2 колебательного контура, помимо первой цепи T1 колебательного контура, и некоторые из этих вариантов осуществления дополнительно содержат третью цепь T3 колебательного контура и четвертую цепь T4 колебательного контура, помимо первой и второй цепей T1, T2 колебательного контура. Такие вторая, третья и четвертая цепи T2, T3, T4 колебательного контура могут иметь конфигурацию колебательного контура, соответствующую одной из конфигураций колебательного контура с первой по пятую, описанных со ссылкой на фиг. 4-8, и, таким образом, иметь соответствующие второй, третий и четвертый узлы возбуждения, обозначенные 22, 32, 42, на которые подаются соответствующие второе, третье и четвертое осциллирующие напряжения V, V, V возбуждения, и соответствующие второй, третий и четвертый выходы колебательного контура, обозначенные 23, 33, 43, на которые подаются соответствующие второе, третье и четвертое осциллирующие напряжения V на колебательном контуре, V, V.
D1
D2
D3
D4
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
D1
D2
D3
D4
T1
T2
T3
T4
D1
D2
D3
D4
Конкретные конфигурации колебательного контура, которые могут иметь каждую из первой, второй, третьей и четвертой цепей T1, T2, T3, T4 колебательного контура, зависят от того, требуется ли соответствующая цепь колебательного контура для генерации соответствующего осциллирующего напряжения на колебательном контуре, синфазное, или опережающее по фазе на 90°, или отстающее по фазе на 90°, или сдвинутое по фазе на 180° относительно соответствующих первого, второго, третьего и четвертого осциллирующих напряжений V, V, V, V возбуждения. В частности, когда первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура требуется для генерации соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения V, V, V, V на колебательном контуре, фаза которого отстает на 90° от фазы соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения возбуждения, первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура может иметь первую конфигурацию колебательного контура, описанную со ссылкой на фиг. 4. Когда первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура требуется для генерации соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения V, V, V, V на колебательном контуре, фаза которого опережает на 90° фазу соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения возбуждения, первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура может иметь вторую конфигурацию колебательного контура, описанную со ссылкой на фиг. 5. Когда первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура требуется для генерации соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения V, V, V, V на колебательном контуре, синфазного с соответствующим первым, вторым, третьим или четвертым осциллирующим напряжением V, V, V, V возбуждения, первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура может иметь любую из третьей, четвертой и пятой конфигурации колебательного контура, или их разновидностей, описанных со ссылкой на фиг. 6, 7 и 8. Когда первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура требуется для генерации соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения V, V, V, V на колебательном контуре, сдвинутого по фазе на 180° относительно соответствующего первого, второго, третьего или четвертого осциллирующего напряжения V, V, V, V возбуждения, первая, вторая, третья или четвертая цепь T1, T2, T3, T4 колебательного контура может иметь модифицированный вариант любой из третьей, четвертой или пятой конфигураций колебательного контура, или их разновидностей, описанных со ссылкой на фиг. 6, 7 и 8.
Хотя конфигурации колебательного контура с первой по пятую, описанные со ссылкой на фиг. 4-8, имеют одну и ту же шину 14 напряжения, некоторые или все из первой, второй, третьей или четвертой цепи T1, T2, T3, T4 колебательного контура могут иметь разные шины напряжения, обеспечивающие разные напряжения.
T1
D1
T1
D1
D1
T1
Согласно фиг. 9, в первом предпочтительном варианте осуществления, цепь 110 генератора содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет первую конфигурацию обратной связи, в которой каскад F обратной связи содержит первый формирователь D1, подключенный последовательно между входом 17 каскада F обратной связи и выходом 18 каскада F обратной связи. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на первый узел 12 возбуждения. Первый выход 13 колебательного контура подключен к входу 17 каскада F обратной связи, и первый узел 12 возбуждения подключен к выходу 18 каскада F обратной связи. В первом предпочтительном варианте осуществления, первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, синфазное с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, и, таким образом, может иметь любую из третьей, четвертой или пятой конфигураций колебательного контура, или их разновидностей, описанных выше со ссылкой на фиг. 6, 7 или 8. Первый формирователь D1 генерирует первое осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии с, и в фазе с, первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, и поэтому не вносит никакого изменения фазы, что указано на фигурах как ʺ0°ʺ. Первый формирователь D1 может иметь положительный и отрицательный входные выводы, другими словами, дифференциальный вход, подключенный к паре выводов 13a, 13b первого выхода 13 колебательного контура.
T1
D1
T1
D1
T1
Согласно разновидности цепи 110 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 9, первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V возбуждения, и, таким образом, может иметь любую из модифицированных третьей, четвертой или пятой конфигураций колебательного контура, или их разновидностей, описанных выше со ссылкой на фиг. 6, 7 или 8, и первый формирователь D1 применяет инверсию сигнала к первому осциллирующему напряжению V на колебательном контуре, таким образом, внося изменение фазы 180°, благодаря чему, первое осциллирующее напряжение V возбуждения получает сдвиг по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, что необходимо для поддержания колебаний.
В некоторых вариантах применения требуется цепь генератора, которая генерирует дифференциальный или сбалансированный осциллирующий сигнал, то есть генерирует пару сигналов, где один сигнал, также именуемый первой составляющей сигнала, является обратным другому сигналу, или второй составляющее сигнала.
D2
T2
T1
D1
D2
T1
T1
T2
D2
D1
T2
T2
D1
T1
T2
T1
T1
T2
Согласно фиг. 10, во втором варианте осуществления, цепь 115 генератора генерирует такой сбалансированный осциллирующий сигнал и содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет вторую конфигурацию обратной связи. Во второй конфигурации обратной связи, каскад F обратной связи содержит вторую цепь T2 колебательного контура, имеющую второй узел 22 возбуждения для подачи второго осциллирующего напряжения V возбуждения на вторую цепь T2 колебательного контура, и второй выход 23 колебательного контура для подачи второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из второй цепи T2 колебательного контура. Второй выход 23 колебательного контура подключен к выходу 18 каскада F обратной связи через первый формирователь (драйвер) D1, и второй узел 22 возбуждения подключен к входу 17 каскада F обратной связи через второй формирователь D2. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура в соответствии с, и в фазе с, первым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на первый узел 12 возбуждения. Второй формирователь D2 генерирует второе осциллирующее напряжение V возбуждения, сдвинутое по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, путем применения инверсии сигнала, или, другими словами, инвертирования, первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре. Вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на втором выходе 23 колебательного контура в соответствии со, и в фазе со, вторым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на второй узел 22 возбуждения. Первый формирователь D1 генерирует первое осциллирующее напряжение V возбуждения, сдвинутое по фазе на 180° относительно второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, путем применения инверсии сигнала ко второму осциллирующему напряжению V на колебательном контуре. Таким образом, первое осциллирующее напряжение V возбуждения генерируется в соответствии с, и в фазе с, первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, что необходимо для поддержания колебаний. Второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и, следовательно, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре можно использовать в качестве первой и второй составляющих сигнала для сбалансированного осциллирующего сигнала.
T1
D1
T1
D1
T1
В первой разновидности цепи 115 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 10, первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V возбуждения, и второй формирователь D2 не применяет инверсию сигнала к первому осциллирующему напряжению V на колебательном контуре, благодаря чему, первое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвигается по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре.
T1
D1
T1
D2
T1
T2
D2
T2
D1
T1
T2
T1
T1
T2
Во второй разновидности цепи 115 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 10, первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, сдвинутое по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V возбуждения, второй формирователь D2 не применяет инверсию сигнала к первому осциллирующему напряжению V на колебательном контуре, благодаря чему, второе осциллирующее напряжение V возбуждения синфазно с первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре сдвинутое по фазе на 180° относительно второго осциллирующего напряжения V возбуждения, и первый формирователь не применяет инверсию сигнала ко второму осциллирующему напряжению V на колебательном контуре, благодаря чему, первое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвигается по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре. Таким образом, второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и, следовательно, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре можно использовать в качестве первой и второй составляющих сигнала для сбалансированного осциллирующего сигнала.
T1
T2
T1
T2
T1
T2
В некоторых вариантах применения, требуется цепь генератора, которая генерирует пару осциллирующих сигналов, которые имеют квадратурное соотношение, то есть отличаются по фазе на 90°. Такая цепь генератора применяется, например, для генерации сигнала гетеродина в устройстве беспроводной связи. Для цепи 115 генератора и его первой и второй разновидностей, описанных со ссылкой на фиг. 10, описано фазовое соотношение первого и второго осциллирующих напряжений V, V на колебательном контуре, поскольку это фазовое соотношение обеспечивает положительную обратную связь для поддержания колебаний, и также поскольку эти осциллирующие напряжения могут использоваться внешним устройством. Альтернативно, внешнее устройство может использовать осциллирующие напряжения, генерируемые в других местах в соответствующих первой и второй цепях T1, T2 колебательного контура, и фаза таких осциллирующих напряжений может отличаться от фазы первого и второго осциллирующих напряжений V, V на колебательном контуре. Например, когда первая и вторая цепи T1, T2 колебательного контура имеют любую из конфигураций колебательного контура, описанных со ссылкой на фиг. 6, 7 и 8, внешнее устройство может использовать осциллирующее напряжение, генерируемое в следующих местах: в конфигурации колебательного контура, показанной на фиг. 6 и 7, узел 15 между емкостным элементом C и датчиком S, или узел 19 между индуктивным элементом L и датчиком S; в конфигурации колебательного контура, показанной на фиг. 8, узел 11 между емкостным элементом и индуктивным элементом. Таким образом, в зависимости от выбора конфигураций колебательного контура и их разновидностей, которые не обязаны быть одинаковыми для первой и второй цепей T1, T2 колебательного контура, внешнее устройство может использовать осциллирующие напряжения, которые опережают или отстают от первого и второго осциллирующих напряжений V, V на колебательном контуре на 90°, и, в частности, могут обеспечиваться осциллирующие напряжения, имеющие квадратурное соотношение.
D1
T1
D1
T1
T1
I1
T1
I1
D1
I1
D1
T1
T1
I1
Согласно фиг. 11, в третьем варианте осуществления, цепь 120 генератора содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет третью конфигурацию обратной связи. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует на первом выходе 13 колебательного контура, в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, присутствующим на первом входе 12 колебательного контура, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, отстающее по фазе от первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. В третьей конфигурации обратной связи, каскад F обратной связи содержит фазосдвигающий каскад P выполненный с возможностью применения отставания по фазе на 90°, и первый формирователь D1. Фазосдвигающий каскад P подключен к входу 17 каскада F обратной связи для приема первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из первой цепи T1 колебательного контура. Фазосдвигающий каскад P генерирует, на выходе 14 фазосдвигающего каскада P, и в соответствии с первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, первое промежуточное осциллирующее напряжение V, отстающее по фазе на 90° от первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре. Выход 14 фазосдвигающего каскада P подключен к выходу 18 каскада F обратной связи через первый формирователь D1, который генерирует, в соответствии с первым осциллирующим промежуточным напряжением V, первое осциллирующее напряжение V возбуждения путем применения инверсии сигнала к первому промежуточному осциллирующему напряжению V. Благодаря сдвигу фазы на 90°, обеспеченному первой цепью T1 колебательного контура, сдвигу фазы на 90°, обеспеченному фазосдвигающим каскадом P, и инверсии, обеспеченной первым формирователем D1, соответствующему сдвигу фазы на 180°, первое осциллирующее напряжение V возбуждения имеет фазу, которая опережает фазу первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний. Первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре и первое промежуточное осциллирующее напряжение V отличаются по фазе на 90°, что позволяет использовать их в качестве осциллирующих сигналов с квадратурным соотношением.
D1
T1
D1
I1
D1
I1
D1
T1
T1
I1
Согласно фиг. 12, в четвертом варианте осуществления, цепь 130 генератора идентична третьему варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг. 11, за исключением того, что первая цепь T1 колебательного контура выполнена с возможностью генерировать на первом выходе 13 колебательного контура, в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, присутствующим на первом входе 12 колебательного контура, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, опережающее по фазе первое осциллирующее напряжение V возбуждения на 90°, и первый формирователь D1 не применяет инверсию сигнала, но генерирует, в соответствии с первым осциллирующим промежуточным напряжением V, первое осциллирующее напряжение V возбуждения, синфазное с первым промежуточным осциллирующим напряжением V, благодаря чему, первое осциллирующее напряжение V возбуждения имеет фазу, которая опережает фазу первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний. Первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре и первое промежуточное осциллирующее напряжение V отличаются по фазе на 90°, что позволяет использовать их в качестве осциллирующих сигналов с квадратурным соотношением.
D1
T1
D1
T1
I1
T1
I1
D2
I1
D2
D2
T2
D2
T2
I2
T2
I2
D1
I2
T1
T2
D1
T1
T1
Согласно фиг. 13, в пятом варианте осуществления, цепь 140 генератора содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет четвертую конфигурацию обратной связи. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует на первом выходе 13 колебательного контура, в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, присутствующим на первом входе 12 колебательного контура, первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, отстающее по фазе от первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. В третьей конфигурации обратной связи, каскад F обратной связи содержит первую фазосдвигающую цепь P1, вторую фазосдвигающую цепь P2, первый формирователь D1, второй формирователь D2 и вторую цепь T2 колебательного контура. Первая фазосдвигающая цепь P1 подключена к входу 17 каскада F обратной связи и генерирует на выходе 15 первой фазосдвигающей цепи P1, в соответствии с первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, первое промежуточное осциллирующее напряжение V, фаза которого отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°. Выход 15 первой фазосдвигающей цепи P1 подключен ко второму узлу 22 возбуждения второй цепи T2 колебательного контура через второй формирователь D2, который генерирует, в соответствии с первым промежуточным осциллирующим напряжением V, второе осциллирующее напряжение V возбуждения, синфазное с первым промежуточным осциллирующим напряжением V. Второе осциллирующее напряжение V возбуждения поступает на второй узел 22 возбуждения. Вторая цепь T2 колебательного контура генерирует на втором выходе 23 колебательного контура, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением V возбуждения, второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, отстающее по фазе от второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. Вторая фазосдвигающая цепь P2 подключена ко второму выходу 23 колебательного контура второй цепи T2 колебательного контура, и генерирует на выходе 16 второй фазосдвигающей цепи P2, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, второе промежуточное осциллирующее напряжение V, отстающее по фазе от второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°. Выход 16 второй фазосдвигающей цепи P2 подключен к выходу 18 каскада F обратной связи через первый формирователь D1, который генерирует, в соответствии со вторым промежуточным осциллирующим напряжением V, первое осциллирующее напряжение V возбуждения, синфазное со вторым промежуточным осциллирующим напряжением V. Первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре отличаются по фазе на 180°, что позволяет использовать их в качестве первой и второй составляющих сигнала для сбалансированного осциллирующего сигнала. Первое осциллирующее напряжение V возбуждения, поступающее с выхода 18 каскада F обратной связи, имеет фазу, которая отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 270°, или, эквивалентно, опережает фазу первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний.
I1
D2
I1
D2
T2
D2
T1
T2
D1
T1
Согласно фиг. 14, в шестом варианте осуществления, цепь 150 генератора идентична пятому варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг. 13, за исключением того, что второй формирователь D2 применяет инверсию сигнала к первому осциллирующему промежуточному напряжению V, в результате чего, второе осциллирующее напряжение V возбуждения, генерируемое вторым формирователем D2, сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего промежуточного напряжения V, и вторая цепь T2 колебательного контура выполнена с возможностью генерировать на втором выходе 23 колебательного контура, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением V возбуждения, присутствующим на втором входе 22 колебательного контура, второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, отстающее по фазе от второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. Следовательно, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре отличаются по фазе на 180°, что позволяет использовать их в качестве первой и второй составляющих сигнала для сбалансированного осциллирующего сигнала, и первое осциллирующее напряжение V возбуждения имеет фазу, которая опережает фазу первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний.
T1
D1
D1
D2
T2
D2
T1
T1
T2
D2
D2
D1
T2
D1
T1
T2
T1
T1
T2
Согласно фиг. 15, в седьмом варианте осуществления, цепь 160 генератора генерирует пару сигналов, которые имеют квадратурное соотношение, и содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет пятую конфигурацию обратной связи. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на первый узел 12 возбуждения, и отстающее по фазе от первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. В пятой конфигурации обратной связи, каскад F обратной связи содержит вторую цепь T2 колебательного контура, имеющую второй узел 22 возбуждения для подачи второго осциллирующего напряжения V возбуждения на вторую цепь T2 колебательного контура, и второй выход 23 колебательного контура для подачи второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из второй цепи T2 колебательного контура. Второй выход 23 колебательного контура подключен к выходу 18 каскада F обратной связи через первый формирователь D1, и второй узел 22 возбуждения подключен к входу 17 каскада F обратной связи через второй формирователь D2. Второй формирователь D2 генерирует второе осциллирующее напряжение V возбуждения, сдвинутое по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, путем применения инверсии сигнала к первому осциллирующему напряжению V на колебательном контуре. Вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на втором выходе 23 колебательного контура в соответствии со вторым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на второй узел 22 возбуждения, и отстающее по фазе от второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. Первый формирователь D1 генерирует первое осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии со, и в фазе со, вторым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Таким образом, первое осциллирующее напряжение V возбуждения генерируется в соответствии с, и в фазе с, первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, что необходимо для поддержания колебаний. Второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и, следовательно, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре можно использовать в качестве первой и второй составляющих сигнала для сбалансированного осциллирующего сигнала.
T1
D1
T2
D2
T1
T2
D1
T1
Согласно фиг. 16, в восьмом варианте осуществления, цепь 170 генератора идентична седьмому варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг. 15, за исключением того, что первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, и вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. Таким образом, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре отличаются по фазе на 90°, то есть имеют квадратурное соотношение, и первое осциллирующее напряжение V возбуждения имеет фазу, которая отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний.
T1
D1
D2
T1
T1
T2
D1
T1
Согласно фиг. 17, в девятом варианте осуществления, цепь 180 генератора идентична седьмому варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг. 15, за исключением того, что первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, и второй формирователь D2 не применяет инверсию сигнала, в результате чего, второе осциллирующее напряжение V возбуждения синфазно с первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Опять же, первое и второе осциллирующие напряжения V, V на колебательном контуре отличаются по фазе на 90°, то есть имеют квадратурное соотношение, и первое осциллирующее напряжение V возбуждения имеет фазу, которая отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний.
В некоторых вариантах применения, требуется цепь генератора, которая генерирует пару сигналов, которые имеют квадратурное соотношение, то есть отличаются по фазе на 90°, и где оба сигнала, имеющие первая и вторая составляющие сигнала, должны быть сбалансированы. В этом случае, четыре составляющие сигнала должны иметь фазы 0°, 90°, 180° и 270°. Такая цепь генератора применяется, например, для генерации сигнала гетеродина в устройстве беспроводной связи.
T1
D1
D1
D2
T2
D3
T3
D4
T4
D1
T4
D2
T1
D3
T2
D4
T3
T2
T1
T3
T2
T4
T3
D1
T1
Согласно фиг. 18, в десятом варианте осуществления, цепь 190 генератора генерирует сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением, и содержит первую цепь T1 колебательного контура и каскад F обратной связи, как описано в связи с цепью 100 генератора, показанной на фиг. 3, причем каскад F обратной связи имеет шестую конфигурацию обратной связи. Первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура в соответствии с первым осциллирующим напряжением V возбуждения, подаваемым на первый узел 12 возбуждения, и отстающее по фазе от первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°. В шестой конфигурации обратной связи, каскад F обратной связи содержит вторую цепь T2 колебательного контура, имеющую второй узел 22 возбуждения для подачи второго осциллирующего напряжения V возбуждения на вторую цепь T2 колебательного контура и второй выход 23 колебательного контура для подачи второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из второй цепи T2 колебательного контура, третью цепь T3 колебательного контура, имеющую третий узел 32 возбуждения для подачи третьего осциллирующего напряжения V возбуждения на третью цепь T3 колебательного контура и третий выход 33 колебательного контура для подачи третьего осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из третьей цепи T3 колебательного контура, и четвертую цепь T4 колебательного контура, имеющую четвертый узел 42 возбуждения для подачи четвертого осциллирующего напряжения V возбуждения на четвертую цепь T4 колебательного контура, и четвертый выход 43 колебательного контура для подачи четвертого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре из четвертой цепи T4 колебательного контура. Каскад F обратной связи также содержит первый формирователь D1, вход 703 которого подключен к четвертому выходу 43 колебательного контура и выход которого 704 подключен к выходу 18 каскада F обратной связи и, таким образом, к первому узлу 12 возбуждения, второй формирователь D2, вход 707 которого подключен к входу 17 каскада F обратной связи и, таким образом, к первому выходу 13 колебательного контура, и выход 708 которого подключен ко второму узлу 22 возбуждения, третий формирователь D3, вход 733 которого подключен ко второму выходу 23 колебательного контура и выход 734 которого подключен к третьему узлу 32 возбуждения, и четвертый формирователь D4, вход 737 которого подключен к третьему выходу 33 колебательного контура и выход 738 которого подключен к четвертому узлу 42 возбуждения. Первый формирователь D1 генерирует первое осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии с, и в фазе с, четвертым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Второй формирователь D2 генерирует второе осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии с, и в фазе с, первым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Третий формирователь D3 генерирует третье осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии со, и в фазе со, вторым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Четвертый формирователь D4 генерирует четвертое осциллирующее напряжение V возбуждения в соответствии с, и в фазе с, третьим осциллирующим напряжением V на колебательном контуре. Второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре имеет фазу, которая отстает от фазы первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, третье осциллирующее напряжение V на колебательном контуре имеет фазу, которая отстает от фазы второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, и четвертое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре имеет фазу, которая отстает от фазы третьего осциллирующего напряжения V на колебательном контуре на 90°, что обеспечивает два сбалансированных осциллирующих сигнала с квадратурным соотношением. Первое осциллирующее напряжение V возбуждения опережает первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на 90°, что необходимо для поддержания колебаний.
D2
T1
D3
T2
D4
T3
D1
T4
Первая разновидность цепи 190 генератора, описанная со ссылкой на фиг. 18, отличается от цепи 190 генератора тем, что каждый из первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4 обеспечивают инверсию сигнала, в результате чего, второе осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, третье осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, четвертое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно третьего осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и первое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно четвертого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре.
T1
D1
T2
D2
T3
D3
T4
D4
Вторая разновидность цепи 190 генератора, описанная со ссылкой на фиг. 18, отличается от генератора 190 тем, что первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, третья цепь T3 колебательного контура генерирует третье осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу третьего осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, и четвертая цепь T4 колебательного контура генерирует четвертое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу четвертого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°.
D2
T1
D3
T2
D4
T3
D1
T4
T1
D1
T2
D2
T3
D3
T4
D4
Третья разновидность цепи 190 генератора, описанная со ссылкой на фиг. 18, отличается от цепи 190 генератора тем, что каждый из первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4 обеспечивают инверсию сигнала, в результате чего, второе осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, третье осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно второго осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, четвертое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно третьего осциллирующего напряжения V на колебательном контуре, и первое осциллирующее напряжение V возбуждения сдвинуто по фазе на 180° относительно четвертого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре. Кроме того, первая цепь T1 колебательного контура генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу первого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, вторая цепь T2 колебательного контура генерирует второе осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу второго осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, третья цепь T3 колебательного контура генерирует третье осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу третьего осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°, и четвертая цепь T4 колебательного контура генерирует четвертое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре, фаза которого опережает фазу четвертого осциллирующего напряжения V возбуждения на 90°.
Каждая из первой, второй и третьей разновидностей цепи 190 генератора, описанных со ссылкой на фиг. 18, генерирует сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
dd1
b1
ss1
На фиг. 19 проиллюстрирован предпочтительный вариант осуществления первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4 цепи 190 генератора, проиллюстрированных и описанных со ссылкой на фиг. 18. Первый формирователь D1 содержит первый и второй транзисторы N1, N2, которые являются n-канальными КМОП-транзисторами. Первый транзистор N1 имеет сток N1d, подключенный к первой шине 70 питания, подающей напряжение V питания, затвор N1g, подключенный к входу 703 первого формирователя D1 через первый разделительный конденсатор C, и исток N1s, подключенный к выходу 704 первого формирователя D1. Второй транзистор N2 имеет сток N2d, подключенный к выходу 704 первого формирователя D1, исток подключен ко второй шине 71 питания, подающей напряжение V питания, и затвор N2g, подключенный к первой шине 70 питания через первый резистор R1 для смещения. Третий формирователь D3 содержит третий и четвертый транзисторы N3, N4, которые являются n-канальными КМОП-транзисторами. Третий транзистор N3 имеет сток N3g, подключенный к первой шине 70 питания, затвор N3g, подключенный к третьему формирователю D3. Четвертый транзистор N4 имеет сток N4d, подключенный к выходу 734 первого формирователя D1, исток N4s, подключенный ко второй шине 71 питания, и затвор N4g, подключенный к первой шине 70 питания через второй резистор R2 для смещения.
dd2
dd1
b3
ss2
ss1
Согласно фиг. 19, второй формирователь D2 содержит пятый и шестой транзисторы N5, N6, которые являются n-канальными КМОП-транзисторами. Пятый транзистор N5 имеет сток N5d, подключенный к третьей шине 72 питания, подающей напряжение V питания, которое может быть равно напряжению V питания, затвор N5g, подключенный к входу 707 второго формирователя D2 через третий разделительный конденсатор C, и исток N5s, подключенный к выходу 708 второго формирователя D2. Шестой транзистор N6 имеет сток N6d, подключенный к выходу 708 второго формирователя D2, исток, подключенный к четвертой шине 73 питания, подающей напряжение V питания, которое может быть равно напряжению V питания, и затвор N6g, подключенный к третьей шине 72 питания через третий резистор R3 для смещения. Четвертый формирователь D4 содержит седьмой и восьмой транзисторы N7, N8, которые являются n-канальными КМОП-транзисторами. Седьмой транзистор N7 имеет сток N7g, подключенный ко второй шине 72 питания, затвор N7g, подключенный к входу 737 четвертого формирователя D4, и исток N7s, подключенный к выходу 738 четвертого формирователя D4. Восьмой транзистор N8 имеет сток N8d, подключенный к выходу 738 четвертого формирователя D4, исток N8s, подключенный к четвертой шине 73 питания, и затвор N8g, подключенный к третьей шине 72 питания через четвертый резистор R4 для смещения.
b1
T4
b2
T2
b3
b4
Первый разделительный конденсатор C, совместно с не проиллюстрированными паразитными емкостями затворов N1g и N4g, соответственно, первого и четвертого транзисторов N1, N4, образуют емкостной делитель напряжения для снижения амплитуды напряжения, подаваемого, в соответствии с четвертым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, присутствующим на входе 703 первого формирователя D1, на затворы N1g и N4g, соответственно, первого и четвертого транзисторов N1, N4 до допустимого значения. Аналогично, второй разделительный конденсатор C, совместно с не проиллюстрированными паразитными емкостями затворов N2g и N3g, соответственно, второго и третьего транзисторов N2, N3, образуют емкостной делитель напряжения для снижения амплитуды напряжения, подаваемого, в соответствии со вторым осциллирующим напряжением V на колебательном контуре, присутствующим на входе 733 третьего формирователя D3, на затворы N2g и N3g, соответственно, второго и третьего транзисторов N2, N3 до допустимого значения. Аналогично, третий и четвертый разделительные конденсаторы C, C осуществляют соответствующую функцию для снижения амплитуды напряжений, подаваемых на затворы N5g, N6g, N7g, N8g пятого, шестого, седьмого и восьмого транзисторов N5, N6, N7, N8.
В описанных вариантах осуществления цепи генератора, которые содержат более одной цепи колебательного контура, цепи колебательного контура имеют одинаковую или, по существу, одинаковую резонансную частоту, например, в пределах 5%. Это способствует высокому коэффициенту полезного действия. В частности, их соответствующие индуктивные элементы могут иметь одинаковую или, по существу, одинаковую, индуктивность, и их соответствующие емкостные элементы могут иметь одинаковую или, по существу, одинаковую, емкость.
D1
D2
D3
D4
Каждый из первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4 может быть линейным или нелинейным усилителем, но предпочтительно, для высокого коэффициента полезного действия, выполнен с возможностью переключения, в зависимости от напряжения на его входе относительно порога, альтернативно между двумя разными уровнями напряжения, которые обычно являются напряжениями питания. Таким образом, соответствующие первое, второе, третье и четвертое осциллирующие напряжения V, V, V, V возбуждения могут иметь квадратную или прямоугольную форму волны или приблизительно квадратную или прямоугольную форму волны, имеющую конечные времена роста и спада. Первый, второй, третий и четвертый формирователи D1, D2, D3, D4 выполнены с возможностью подавать мощность на соответствующие первую, вторую, третью и четвертую цепи T1, T2, T3, T4 колебательного контура для поддержания колебаний. Хотя варианты осуществления первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4 были описаны со ссылкой на фиг. 19 в связи с цепью 190 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 18, и ее разновидностями, эти варианты осуществления могут применяться в других цепях генератора помимо раскрытых. Кроме того, хотя были описаны варианты осуществления первого, второго, третьего и четвертого формирователей D1, D2, D3, D4, которые содержат только n-канальные КМОП-транзисторы, это не существенно, и альтернативно могут применяться разновидности, содержащие p-канальные КМОП-транзисторы и n-канальные КМОП-транзисторы.
V
x
y
x
y
T1
T2
V
V
V
x
y
V
V
В необязательном порядке, в раскрытые цепи генератора можно добавить обеспечение настройки частоты колебаний. Например, фиг. 20 иллюстрирует цепь 160 генератора, описанную со ссылкой на фиг. 15, но с дополнительным обеспечением настройки, содержащим элемент C переменной емкости, подключенный к первому выходу 13 колебательного контура через первый дополнительный конденсатор C и подключенный ко второму выходу 23 колебательного контура через второй дополнительный конденсатор C. Первый и второй дополнительные конденсаторы C, C включены для ослабления первого и второго осциллирующих напряжений V, V на колебательном контуре, подаваемых на элемент C переменной емкости, до значения, приемлемого для элемента C переменной емкости. В зависимости от уровня напряжения, приемлемого для элемента C переменной емкости, первый и второй дополнительные конденсаторы C, C могут быть исключены, при этом элемент C переменной емкости, альтернативно, подключен непосредственно к первому и второму выходам 13, 23 колебательного контура, соответственно. Обычно элемент C переменной емкости может обеспечивать диапазон настройки частоты около 10%.
Фиг. 21 иллюстрирует фазовый шум цепи 190 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 18, как функцию сдвига частоты от частоты колебаний, для случая, когда индуктивный элемент каждой из первой, второй, третьей и четвертой цепей T1, T2, T3, T4 колебательного контура имеет индуктивность 0,5 nH, цепь 190 генератора выполнена с возможностью совершать колебания на частоте колебаний 6 ГГц, шина 14 напряжения каждой из первой, второй, третьей и четвертой цепей T1, T2, T3, T4 колебательного контура обеспечивает 0,6 В, и цепь 190 генератора потребляет ток 110 мА. График a) на фиг. 21 представляет полный фазовый шум, график b) представляет вклад теплового шума в полный фазовый шум, и график c) представляет вклад фликкер-шума в полный фазовый шум. Несмотря на низкое напряжение питания, достигается очень низкий фазовый шум, например, -150 дБc/Гц при сдвиге 10 МГц от частоты колебаний. Такой низкий уровень фазового шума потребует гораздо более высокую емкость и гораздо более низкую индуктивность в параллельном резонансном генераторе, что приводит к значительно менее надежной конструкции.
T1
T1
Согласно фиг. 22, устройство 900 беспроводной связи, например, мобильный телефон, содержит антенну 910, подключенную к входу малошумящего усилителя 920 для усиления радиочастотного (RF) сигнала, принятого антенной 910. Выход малошумящего усилителя 920 подключен к первому входу 932 каскада 930 понижающего преобразования для понижающего преобразования усиленного RF сигнала к основной полосе путем смешивания усиленного RF сигнала с квадратурно соотносящимися составляющими сигнала гетеродина, присутствующего на втором входе 934 каскада 930 понижающего преобразования. Выход 936 каскада 930 понижающего преобразования подключен к входу 952 цифрового сигнального процессора (DSP) 950 через аналого-цифровой преобразователь (ADC) 940, который цифрует сигнал основной полосы. DSP 950 демодулирует и декодирует оцифрованный сигнал основной полосы. DSP 950 также генерирует, на выходе 954 DSP 950, сигнал основной полосы, подлежащий передаче. Выход 954 DSP 950 подключен к первому входу 972 каскада 970 повышающего преобразования через цифроаналоговый преобразователь (DAC) 960. Каскад 970 повышающего преобразования преобразует с повышением сигнала основной полосы до RF для передачи путем смешивания сигнала основной полосы с квадратурно соотносящимися составляющими сигнала гетеродина, присутствующего на втором входе 974 каскада 970 повышающего преобразования. Выход 976 каскада 970 повышающего преобразования подключен к антенне 910 через усилитель 980 мощности, который усиливает RF сигнал для передачи. Устройство 900 беспроводной связи содержит цепь 100 генератора, описанной со ссылкой на фиг. 3, которая, в этом варианте осуществления, генерирует первое осциллирующее напряжение V на колебательном контуре на первом выходе 13 колебательного контура. Первый выход 13 колебательного контура цепи 100 генератора подключен к входу 992 элемента 990 генерации квадратной фазы. Элемент 990 генерации квадратной фазы генерирует из первого осциллирующего напряжения V на колебательном контуре квадратурно соотносящиеся составляющие сигнала гетеродина на первом выходе 994 и на втором выходе 996 элемента 990 генерации квадратной фазы. Первый выход 994 элемента 990 генерации квадратной фазы подключен ко второму входу 934 каскада 930 понижающего преобразования, и второй выход 996 элемента 990 генерации квадратной фазы подключен ко второму входу 974 каскада 970 повышающего преобразования. В вариантах применения, где сигнал гетеродина должен быть сбалансированным сигналом, цепь 100 генератора может использовать любой из вариантов осуществления, которые генерируют сбалансированный осциллирующий сигнал, в частности, цепи 115, 140, 150, 160 генератора, описанные со ссылкой на фиг. 10, 13, 14 и 15.
Согласно разновидности устройства 900 беспроводной связи, цепь 100 генератора и элемент 990 генерации квадратной фазы можно заменить одной из цепей 120, 130, 170, 180 генератора, описанных со ссылкой на фиг. 11, 12, 16 и 17, которые генерируют осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением или сбалансированные осциллирующие сигналы с квадратурным соотношением.
Специалисту в данной области техники будут очевидны другие вариации и модификации. Такие вариации и модификации могут предусматривать эквивалентные и другие признаки, которые уже известны и которые можно использовать вместо, или помимо, описанных здесь признаков. Признаки, которые описаны в контексте отдельных вариантов осуществления, могут обеспечиваться совместно в едином варианте осуществления. Напротив, признаки, которые описаны в контексте единого варианта осуществления, также могут быть обеспечены по отдельности или в любой подходящей подкомбинации.
Следует отметить, что термин ʺсодержащийʺ не исключает наличия других элементов или этапов, употребление их названий в единственном числе не исключает наличия их множества, единственный признак может удовлетворять функции нескольких признаков, упомянутых в формуле изобретения, и ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать в порядке ограничения объема формулы изобретения. Следует также заметить, что, когда компонент, описанный как ʺвыполненный с возможностьюʺ или ʺадаптированный кʺ осуществляют конкретную функцию, целесообразно рассматривать компонент как пригодный лишь ʺдляʺ осуществления функции, в зависимости от контекста, в котором рассматривается компонент. На протяжении документа, эти термины, в целом, рассматриваются как взаимозаменяемые, если из конкретного контекста не следует обратное. Следует также заметить, что фигуры не обязательно выполнены в масштабе; напротив, упор, в целом, делается на демонстрацию принципов настоящего изобретения.