Un oscilador diferencial que comprende un primer oscilador diferencial y un segundo oscilador diferencial,

comprendiendo el primer oscilador diferencial al menos un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental (210, 220, 230, 240, 250; 310, 320, 330, 340, 350), comprendiendo el segundo oscilador diferencial al menos un punto de tierra de AC (211, 221, 231, 241, 251; 311, 321, 331, 341, 351), teniendo el primer oscilador diferencial y el segundo oscilador diferencial substancialmente las mismas frecuencias fundamentales, por lo que el oscilador diferencial comprende un primer elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750) entre uno de los al menos uno puntos de tierra de AC del primer oscilador diferencial y uno de los al menos uno puntos de tierra de AC del segundo oscilador diferencial, estando el elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750) adaptado para bloquear en frecuencia el primer oscilador diferencial con el segundo oscilador diferencial, caracterizado porque el circuito oscilador comprende una primera salida de frecuencia cuádruple, siendo la primera frecuencia cuádruple cuatro veces la frecuencia fundamental de los citados osciladores diferenciales y porque la primera salida de frecuencia cuádruple está acoplada al primer elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750)

CAMPO TÉCNICO

La invención se refiere a osciladores y se dirige más particularmente al bloqueo de dos o más osciladores diferenciales entre sí.

ANTECEDENTES

Se utilizan osciladores en la mayoría de los tipos de circuitos electrónicos. En algunas 5 aplicaciones la precisión y la estabilidad de la frecuencia son de menor importancia, en otras aplicaciones es extremadamente importante que un oscilador tenga un espectro de frecuencia puro con un ruido de fase muy bajo. Un tipo de aplicación en el que estas demandas son muy importantes es en sistemas de comunicación. Los osciladores en los sistemas de comunicación son a menudo considerados como 10 bloques constructivos que deberían ser pequeños, preferiblemente integrados, tener un coste de fabricación bajo, ser fiables, tener un consumo de energía bajo y también cumplir entre los más estrictos requisitos de calidad de señal. En muchos sistemas de comunicación se necesitan cuatro fases ortogonales (cuadratura) de la señal del oscilador, que requieren más potencia y circuitos de ocupan espacio. Obtener estas 15 características es una tarea difícil, sobre todo si el bloque constructivo del oscilador va a ser realizado en un circuito integrado con un área de semiconductor limitada disponible y una potencia disponible limitada, sin ningún componente externo.

Ha habido varios intentos de luchar intensamente con estas calidades de oscilador contradictorias pero muy deseables. Una manera de mejorar el ruido de fase de un 20 oscilador es bloquear dos osciladores entre sí. Esto ha llevado tradicionalmente a requerir más del doble del área de semiconductor para evitar que los resonadores de los osciladores interfieran entre sí, y a hacer sitio para los circuitos adicionales requeridos para bloquearlos entre sí. Estos circuitos adicionales, aparte del oscilador tradicional, aumentarán el consumo de potencia total del bloque constructivo. Mayor 25 potencia y mayor área ocupada son características del bloque constructivo de oscilador particularmente no deseables para equipos de comunicación portátiles, habitualmente alimentados con baterías, tales como teléfonos móviles. Los documentos “A 1.8GHz CMOS Quadrature Voltage-Controlled Oscillator (VCO) Using the Constant-Current LC Ring Oscillator Structure”, IEEE, US, vol. 4, 31 de Mayo de 30 1998, pp. 378-381, por Chung-Yu Wu et al., y EP-A-0 989 668 muestran circuitos de osciladores diferenciales primero y segundo, cada uno con un punto de tierra de AC fundamental, y que tienen substancialmente las mismas frecuencias fundamentales.

No obstante, el acoplamiento entre el punto de tierra de las frecuencias fundamentales no se logra de una manera tan simple como sería deseable. 35

Parece haber sitio para la mejora en los bloques constructivos de osciladores.

RESUMEN

Un objeto de la invención es definir un método mejorado de bloquear un primer oscilador diferencial con un segundo oscilador diferencial.

Otro objeto de la invención es definir un circuito oscilador que tiene las características 5 de la primera parte de la reivindicación 1 que está mejorado y que tiene un bajo ruido de fase.

Los objetos mencionados anteriormente se logran de acuerdo con la invención mediante un circuito oscilador como el indicado anteriormente, que tiene las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1. 10

Adecuadamente el primer oscilador diferencial y el segundo oscilador diferencial son substancialmente idénticos. Adecuadamente el primer acoplamiento en AC se encuentra entre un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial y un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador diferencial, siendo los primeros puntos de tierra de AC de 15 frecuencia fundamental puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos.

Adecuadamente el circuito oscilador comprende cuatro salidas de frecuencia fundamental, estando las cuatro salidas en cuadratura.

En algunas realizaciones el circuito oscilador comprende un segundo elemento de acoplamiento en AC entre un segundo punto de tierra de AC de frecuencia 20 fundamental del primer oscilador diferencial y un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador diferencial, siendo los segundos puntos de tierra de AC puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos. El circuito oscilador puede comprender una segunda salida de frecuencia cuádruple, estando la segunda salida de frecuencia fundamental cuádruple acoplada con el segundo 25 acoplamiento en AC, siendo las salidas de frecuencia cuádruple primera y segunda diferenciales.

En algunas realizaciones el circuito oscilador comprende un tercer oscilador diferencial que tiene al menos un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental. Adecuadamente bien el primer acoplamiento en AC está también acoplado en AC al 30 primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del tercer oscilador diferencial, o bien el circuito oscilador comprende un segundo acoplamiento en AC entre un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial y un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del tercer oscilador diferencial, siendo los segundos puntos de tierra de AC de frecuencia 35

fundamental puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos y separados de los primeros puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental. Ventajosamente el tercer oscilador diferencial tiene substancialmente una misma frecuencia fundamental que los osciladores diferenciales primero y segundo.

En algunas realizaciones el circuito oscilador comprende un cuarto oscilador 5 diferencial que tiene al menos un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental. Ventajosamente bien el primer elemento de acoplamiento en AC está también acoplado en AC al primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del cuarto oscilador diferencial, o bien el circuito oscilador comprende también un tercer acoplamiento en AC entre un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del 10 segundo oscilador diferencial que está separado del primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental y un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental correspondiente del cuarto oscilador diferencial.

Adecuadamente el cuarto oscilador diferencial tiene una frecuencia fundamental que es substancialmente la frecuencia de la frecuencia fundamental de los osciladores 15 diferenciales primero y segundo.

Adecuadamente un acoplamiento en AC entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental está también acoplado bien a una fuente de tensión por medio de un elemento de impedancia en AC, o bien a tierra por medio de un elemento de impedancia en AC. 20

Ventajosamente un acoplamiento en AC entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental es bien un acoplamiento directo, un acoplamiento resistivo o un acoplamiento capacitivo.

Los objetos mencionados anteriormente son alcanzados también de acuerdo con la invención por una unidad de comunicación. La unidad de comunicación comprende un 25 circuito oscilador de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente.

Los objetos mencionados anteriormente son también alcanzados de acuerdo con la invención por un método de bloqueo en frecuencia de un primer oscilador diferencial a un segundo oscilador diferencial de acuerdo con la reivindicación 21. 30

Proporcionando un oscilador diferencial de acuerdo con la invención se obtienen una pluralidad de ventajas con respecto a los osciladores de la técnica anterior. Un primer propósito de la invención es proporcionar un oscilador diferencial mejorado con una salida de señal de alta calidad en cuadratura. Esto se obtiene de acuerdo con la invención mediante acoplamiento en AC de puntos de tierra de AC de frecuencia 35

fundamental de osciladores diferenciales para bloquearlos en frecuencia entre sí. Bloqueando dos o más osciladores diferenciales entre sí de acuerdo con la invención el ruido de fase de cada oscilador es reducido en hasta 3n dB, donde 2n es el número de osciladores acoplados. Además, un par de osciladores diferenciales se bloquean de tal manera que la salida de los dos osciladores está en cuadratura. Aun más, el 5 componente de mayor frecuencia remanente en el punto de acoplamiento entre dos osciladores diferenciales conectados es cuatro veces la frecuencia...

1. Un oscilador diferencial que comprende un primer oscilador diferencial y un segundo oscilador diferencial, comprendiendo el primer oscilador diferencial al menos un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental (210, 220, 230, 240, 250; 310, 320, 330, 340, 350), comprendiendo el segundo oscilador diferencial al menos un punto de tierra 5 de AC (211, 221, 231, 241, 251; 311, 321, 331, 341, 351), teniendo el primer oscilador diferencial y el segundo oscilador diferencial substancialmente las mismas frecuencias fundamentales, por lo que el oscilador diferencial comprende un primer elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750) entre uno de los al menos uno puntos de tierra de AC del primer oscilador diferencial y uno de los al menos uno 10 puntos de tierra de AC del segundo oscilador diferencial, estando el elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750) adaptado para bloquear en frecuencia el primer oscilador diferencial con el segundo oscilador diferencial,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende una primera salida de frecuencia cuádruple, siendo la primera frecuencia cuádruple cuatro veces la frecuencia 15 fundamental de los citados osciladores diferenciales y porque la primera salida de frecuencia cuádruple está acoplada al primer elemento de acoplamiento en AC (290; 393; 450; 551; 650; 750).

2. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque el primer oscilador diferencial y el segundo oscilador diferencial 20 son substancialmente idénticos.

3. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 2,

caracterizado porque el primer elemento de acoplamiento en AC está entre un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial y un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador 25 diferencial, siendo los primeros puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos.

4. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 3,

caracterizado porque el oscilador diferencial comprende cuatro salidas de frecuencia fundamental, estando la cuatro salidas en cuadratura. 30

5. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4,

caracterizado porque el oscilador diferencial comprende un segundo elemento de acoplamiento en AC entre un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial y un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador diferencial, siendo los segundos puntos 35

de tierra de AC de frecuencia fundamental puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos.

6. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 5,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende una segunda salida de frecuencia cuádruple, siendo la citada frecuencia cuádruple cuatro veces la frecuencia 5 fundamental de los osciladores diferenciales que la segunda salida de frecuencia cuádruple está acoplada al segundo elemento de acoplamiento en AC, siendo las salidas de frecuencia cuádruple primera y segunda diferenciales.

7. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 3,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende un tercer oscilador diferencial 10 que tiene al menos un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental.

8. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado porque el primer elemento de acoplamiento está también acoplado en AC al primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del tercer oscilador diferencial. 15

9. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende un segundo elemento de acoplamiento entre un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial y un segundo punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del tercer oscilador diferencial, siendo los segundos puntos de tierra de 20 AC de frecuencia fundamental puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental idénticos y separados de los primeros puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental.

10. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9,

caracterizado porque el tercer oscilador diferencial tiene substancialmente una misma 25 frecuencia fundamental que los osciladores diferenciales primero y segundo.

11. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende un cuarto oscilador diferencial que tiene al menos un primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental.

12. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 11, 30

caracterizado porque el primer elemento de acoplamiento en AC (450) está también acoplado en AC con el primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del cuarto oscilador diferencial.

13. El circuito oscilador de acuerdo con la reivindicación 11,

caracterizado porque el circuito oscilador comprende también un tercer elemento de acoplamiento (553) entre un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador diferencial que está separado del primer punto de tierra de AC de frecuencia fundamental y un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental correspondiente del cuarto oscilador diferencial. 5

14. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-13,

caracterizado porque el cuarto oscilador diferencial tiene una frecuencia fundamental que es substancialmente la frecuencia de la frecuencia fundamental del los osciladores diferenciales primero y segundo.

15. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, 10

caracterizado porque el elemento de acoplamiento en AC entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental está también acoplado a una fuente de tensión por medio de un elemento de impedancia en AC.

16. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14,

caracterizado porque un elemento de acoplamiento en AC entre dos puntos de tierra 15 de AC de frecuencia fundamental está también acoplado a tierra por medio de un elemento de impedancia en AC.

17. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16,

caracterizado porque un elemento de impedancia en AC (290) entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental (320; 321; 340; 341) es un acoplamiento 20 directo.

18. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16,

caracterizado porque un elemento de acoplamiento en AC (290) entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental es un acoplamiento resistivo.

19. El circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, 25

caracterizado porque un elemento de acoplamiento en AC (290; 393) entre dos puntos de tierra de AC de frecuencia fundamental es un acoplamiento capacitivo.

20. Una unidad de comunicación,

caracterizada porque la unidad de comunicación comprende un circuito oscilador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-19. 30

21. Un método de bloquear en frecuencia un primer oscilador diferencial con un segundo oscilador diferencial, en el que el primer oscilador diferencial comprende al menos un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental (210, 220, 230, 240, 250; 310, 320, 330, 340, 350), el segundo oscilador diferencial comprende al menos un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental (211, 221, 231, 241, 251; 311, 321, 35

331, 341, 351), comprendiendo el método: proporcionar el primer oscilador diferencial y el segundo oscilador diferencial que tienen substancialmente las mismas frecuencias fundamentales, acoplar, utilizar un elemento de acoplamiento, un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del primer oscilador diferencial con un punto de tierra de AC de frecuencia fundamental del segundo oscilador diferencial, por lo que 5 el elemento de acoplamiento bloquea en frecuencia el primer oscilador diferencial con el segundo oscilador,

caracterizado porque el método comprende también: proporcionar una primera salida de frecuencia cuádruple acoplada con el elemento de acoplamiento en AC, siendo la primera frecuencia cuádruple cuatro veces la frecuencia fundamental de los 10 osciladores diferenciales.