專利名稱：頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括微機(jī)電諧振器的微機(jī)電系統(tǒng)和技術(shù)；更具體地，在一個(gè)方案中，本發(fā)明涉及用于提供穩(wěn)定和可控的微機(jī)電振蕩器輸出頻率的系統(tǒng)和技術(shù)，所述輸出頻率是可以利用小增量和大增量來(lái)進(jìn)行控制的。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(“MEMS”)，例如，陀螺儀、諧振器和加速計(jì)，利用了微機(jī)械加工技術(shù)(即，平版印刷和其他精確制造技術(shù))，以將機(jī)械部件減小到一般可與微電子器件相比的程度。
MEMS通常包括使用微機(jī)械加工技術(shù)由或利用例如硅層制造的機(jī)械機(jī)構(gòu)。例如，將硅層淀積在絕緣層上，該絕緣層尤其用作MEMS的犧牲層。由此，絕緣層的大部分被蝕刻或去除，以便釋放機(jī)械結(jié)構(gòu)。(例如，參見(jiàn)美國(guó)專利6450029和6240782)。這樣，機(jī)械結(jié)構(gòu)例如可以用作提供具有給定頻率的輸出信號(hào)的諧振器。
MEMS振蕩器通常包括MEMS諧振結(jié)構(gòu)和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。(例如，參見(jiàn)美國(guó)專利6577040和美國(guó)專利申請(qǐng)2002/002/021054和2002/0068370)。MEMS振蕩器的輸出信號(hào)的頻率一般在制造期間確定，但是此后可以使用公知技術(shù)將其調(diào)節(jié)到精確值。將MEMS振蕩器設(shè)計(jì)成在工作溫度范圍內(nèi)提供所希望的輸出信號(hào)頻率。通過(guò)這種方式，MEMS振蕩器可以用于許多應(yīng)用，其中環(huán)境隨著時(shí)間在給定范圍內(nèi)變化。
MEMS振蕩器的許多應(yīng)用都需要高頻振蕩器，該高頻振蕩器在寬的工作溫度范圍內(nèi)是高度可控和精確的。例如，高頻可以改善振蕩器的信噪比。然而，這種諧振器趨向于使振蕩器的頻率調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性和控制變得困難、復(fù)雜和昂貴。(例如，參見(jiàn)美國(guó)專利6577040；6624726；和美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0089394、2003/0160539、2003/0168929、和2003/0173864)。用于控制和調(diào)節(jié)MEMS諧振器結(jié)構(gòu)的輸出頻率的常規(guī)方案是在諧振結(jié)構(gòu)和控制電極之間施加靜電偏置。通過(guò)增加穿過(guò)諧振結(jié)構(gòu)和控制電極之間的間隙的場(chǎng)強(qiáng)，可以減小諧振結(jié)構(gòu)的輸出信號(hào)的頻率。
通常情況下，由諧振結(jié)構(gòu)的初始頻率誤差和溫度變化來(lái)確定最小所需頻率控制。由于將諧振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成用于更高的頻率，因此正常情況下應(yīng)該增加穿過(guò)諧振結(jié)構(gòu)和控制電極之間的間隙可獲得的電場(chǎng)，以保持頻率控制的適當(dāng)范圍。這可以通過(guò)減小該間隙的寬度和/或增加施加在間隙兩端的可用電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的高頻，所需間隙和電壓趨向于使MEMS設(shè)計(jì)復(fù)雜化，顯著地增加諧振結(jié)構(gòu)的成本和制造難度，和/或需要昂貴的控制電路系統(tǒng)(例如，高壓CMOS電路系統(tǒng))。特別地，用于控制和調(diào)節(jié)頻率的另一替換方法(其也在高頻下適用)是控制諧振器結(jié)構(gòu)的溫度。(例如，參見(jiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0160539和2003/0173864)。在這點(diǎn)上，可以控制諧振器結(jié)構(gòu)的溫度，以提供更精確的高頻輸出。盡管該技術(shù)可以提供精度和/或控制的同時(shí)，但是使MEMS諧振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)復(fù)雜得多。另外，這種MEMS設(shè)計(jì)經(jīng)常需要額外的功率以及用于控制諧振結(jié)構(gòu)的溫度的溫度調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)。因此，這個(gè)替換方案可能不適合于許多應(yīng)用。
因此，特別需要一種采用MEMS諧振器的振蕩器(以下被稱為“MEMS振蕩器”)，該MEMS諧振器克服了常規(guī)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)和技術(shù)中的一個(gè)、一些或所有缺陷。在這點(diǎn)上，需要一種改進(jìn)的MEMS振蕩器，其提供高度可控的、精確的和/或能在寬的工作溫度范圍內(nèi)工作的輸出信號(hào)，并克服常規(guī)MEMS振蕩器/諧振器系統(tǒng)的成本、設(shè)計(jì)、操作和/或制造缺陷。而且，需要一種改進(jìn)的MEMS振蕩器，在設(shè)計(jì)、制造、封裝和/或?qū)嵤┲昂?或之后，其提供具有精確的、穩(wěn)定的、可控的、可編程的、可定義的和/或可選擇的頻率和/或相位的輸出信號(hào)，或提供各自具有精確的、穩(wěn)定的、可控的、可編程的、可定義的和/或可選擇的頻率和/或相位的多個(gè)輸出信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
這里描述和闡明了許多發(fā)明。在第一原理方案中，本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器，其具有產(chǎn)生輸出信號(hào)的微機(jī)電諧振器以及頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到微機(jī)電諧振器以接收微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)，并響應(yīng)一組值，以產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些值可以使用微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的頻率來(lái)確定，而該頻率取決于微機(jī)電諧振器的工作溫度和/或微機(jī)電諧振器的制造變化。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括倍頻器電路系統(tǒng)，例如PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL、以及它們的任何組合和排列(permutation)。另外或代替，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括分頻器電路系統(tǒng)，例如DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如DDS)和/或FLL、以及它們的任何組合和排列。
可以對(duì)微機(jī)電諧振器進(jìn)行補(bǔ)償(部分地或全部)或不進(jìn)行補(bǔ)償。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以基于對(duì)微機(jī)電諧振器溫度的估計(jì)動(dòng)態(tài)地確定頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)所采用的值。這些值可以使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和/或數(shù)學(xué)模型來(lái)確定。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，這些值可以使用表示微機(jī)電諧振器的工作溫度的數(shù)據(jù)來(lái)確定。
在一個(gè)實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字合成器)。
在另一實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括(1)倍頻器電路系統(tǒng)和(2)分頻器電路系統(tǒng)。倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL)使用第一組值和微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)的頻率大于微機(jī)電諧振器的頻率。分頻器電路系統(tǒng)(例如，整數(shù)-N PLL、DLL或DDS)耦合到倍頻器電路系統(tǒng)，以接收倍頻器電路系統(tǒng)的輸出信號(hào)，并基于第二組值，產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括(1)第一倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器)以及(2)第二倍頻器電路系統(tǒng)(例如，整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器)。
在另一原理方案中，本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電諧振器，其具有產(chǎn)生輸出信號(hào)的微機(jī)電諧振器(補(bǔ)償?shù)?部分地或全部地)或非補(bǔ)償?shù)?。補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器還包括頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，該頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到微機(jī)電諧振器以接收微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)，并對(duì)一組值作出響應(yīng)，以產(chǎn)生具有輸出頻率的輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的頻率和表示微機(jī)電諧振器的工作溫度的數(shù)據(jù)確定這組值。
在一個(gè)實(shí)施例中，這些值動(dòng)態(tài)地提供給頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，使用微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的估計(jì)頻率確定這些值，其中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定估計(jì)頻率。在另一實(shí)施例中，使用微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的估計(jì)頻率確定這些值，其中使用數(shù)學(xué)模型確定估計(jì)頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字合成器)。
在另一實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括(1)倍頻器電路系統(tǒng)和(2)分頻器電路系統(tǒng)。倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL)使用第一組值和微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)的頻率大于微機(jī)電諧振器的頻率。分頻器電路系統(tǒng)(例如，整數(shù)-N PLL、DLL或DDS)耦合到倍頻器電路系統(tǒng)以接收倍頻器電路系統(tǒng)的輸出信號(hào)，并基于第二組值，產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括(1)第一倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器)和(2)第二倍頻器電路系統(tǒng)(例如，整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器)。
在另一基本方案中，本發(fā)明提供一種對(duì)具有微機(jī)電諧振器的溫度補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器進(jìn)行編程的方法。該諧振器產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)包括第一頻率。微機(jī)電振蕩器還包括頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，其耦合到該諧振器以接收微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)，并提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率的輸出信號(hào)。本發(fā)明的這個(gè)方案的方法包括(1)當(dāng)微機(jī)電諧振器處于第一工作溫度時(shí)，測(cè)量微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的第一頻率；(2)計(jì)算第一組值，和(3)向頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)提供第一組值。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括計(jì)算第二組值，其中當(dāng)微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)第二組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率的輸出信號(hào)。可以使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或使用數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算第二組值。
在另一基本方案中，本發(fā)明是一種具有微機(jī)電諧振器和頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器的操作方法。該諧振器用于產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)包括第一頻率。頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到諧振器以接收微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)，并對(duì)第一組值作出響應(yīng)，提供具有第二頻率的輸出信號(hào)，其中第二頻率在預(yù)定頻率范圍內(nèi)。本發(fā)明的這個(gè)方案的方法包括(1)獲得表示微機(jī)電諧振器的溫度的數(shù)據(jù)；(2)確定微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度；(3)確定第二組值，其中當(dāng)微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)第二組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率的輸出信號(hào)；和(4)向頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)提供第二組值?？梢允褂媒?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或使用學(xué)術(shù)模型來(lái)計(jì)算第二組值。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括測(cè)量微機(jī)電諧振器的溫度和計(jì)算微機(jī)電諧振器的工作溫度。
在另一實(shí)施例中，第二組值包括第一和第二分組值并且頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括(1)第一倍頻器電路系統(tǒng)(例如，分?jǐn)?shù)-N PLL)，以使用第一分組值產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)的頻率大于第一頻率；和(2)第二倍頻器電路系統(tǒng)(例如，整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器)，其耦合到第一倍頻器電路系統(tǒng)，以接收第一倍頻器電路系統(tǒng)的輸出信號(hào)，并基于第二分組值，產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)，其中第二頻率大于第一倍頻器電路系統(tǒng)的輸出信號(hào)的頻率。該方法還包括確定第一分組值，其中當(dāng)微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)第一分組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率的輸出信號(hào)。
此外，這里描述和說(shuō)明了許多發(fā)明。本發(fā)明內(nèi)容不是對(duì)本發(fā)明范圍的窮舉。而且，本發(fā)明內(nèi)容不旨在限制本發(fā)明并且不應(yīng)該以這種方式進(jìn)行解釋。盡管在本發(fā)明內(nèi)容中已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的某些實(shí)施例、特點(diǎn)、特征和優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解的是，通過(guò)以下的說(shuō)明書(shū)、示例和所附權(quán)利要求書(shū)可以明顯看出本發(fā)明的許多其他的、以及不同和/或相同的實(shí)施例、特點(diǎn)、特征和/或優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述在下面詳細(xì)說(shuō)明的過(guò)程中，將參考附圖。這些附圖示出本發(fā)明的不同方案，在此恰當(dāng)?shù)匾韵嗤姆绞綐?biāo)注在不同附圖中表示相同的結(jié)構(gòu)、部件、材料和/或元件的參考標(biāo)記。應(yīng)該理解的是，可以想出除具體所示之外的結(jié)構(gòu)、部件、材料和/或元件的各種組合，并且它們?cè)诒景l(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是常規(guī)MEMS振蕩器的方框圖；
圖2A-2E是根據(jù)本發(fā)明某些方案的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的方框圖；圖3A-3H是常規(guī)鎖相環(huán)、延時(shí)鎖定環(huán)、直接數(shù)字合成器、和分?jǐn)?shù)合成器的方框圖；圖4A-4C、5A-5C、6A-6C、7A-7C和8A-8C總體上示出MEMS振蕩器的輸出信號(hào)相對(duì)于溫度的典型特性、補(bǔ)償電路系統(tǒng)相對(duì)于溫度的各種典型操作或功能、以及補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的輸出信號(hào)相對(duì)于溫度和/或初始誤差的某種特性；圖9A-9D示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的更詳細(xì)的方框圖；圖10A-10D示出根據(jù)本發(fā)明的某些其他方案的包括分頻器電路系統(tǒng)的MEMS振蕩器的詳細(xì)方框圖；圖11A和11B示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的包括多個(gè)輸出信號(hào)的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的方框圖；圖12A和12B示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的包括多個(gè)輸出信號(hào)的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的方框圖；圖13A和13B示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的具有倍頻器電路系統(tǒng)和分頻器電路系統(tǒng)的MEMS振蕩器的方框圖，其中所述分頻器電路系統(tǒng)包括對(duì)多個(gè)輸出信號(hào)的獨(dú)立的頻率和相位控制；圖14A-14D示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的具有倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)和第二倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)MEMS振蕩器的方框圖；圖15A示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的集成在公共襯底中或上的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視(即三維)方框圖；圖15B示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的包括集成的溫度傳感器、集成在公共襯底中或上的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視方框圖；圖15C-15F示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的集成在公共襯底中或上的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視方框圖；圖16A-16C示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視方框圖，其中將MEMS部分以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)設(shè)置在分開(kāi)的襯底上；圖17A-17C示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的圖13C-13F的MEMS振蕩器的互連技術(shù)的俯視方框圖；圖18A-18H示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的集成在公共襯底中或上的MEMS振蕩器的一部分的剖面圖，以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)的一部分的剖面圖；圖19A-19D示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視方框圖，其中將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)設(shè)置在補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)的襯底上；圖20示出根據(jù)本發(fā)明某些方案的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的俯視方框圖，其中將補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)部分設(shè)置在與包括MEMS諧振器以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)的襯底不同的襯底上或中；圖21A和21B是根據(jù)本發(fā)明某些方案的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的方框圖；圖22A和22B是根據(jù)本發(fā)明某些方案的與調(diào)制電路系統(tǒng)結(jié)合實(shí)施的頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的方框圖；以及圖23A-23C和24A-24I示出可以用于補(bǔ)償電路系統(tǒng)的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特殊時(shí)鐘或信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)的典型排列和/或組合。
詳細(xì)說(shuō)明在這里描述和闡明許多發(fā)明。在一個(gè)方案中，本發(fā)明涉及一種頻率和/或相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器(以下被稱為“頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器”或“補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器”)，其用于提供高度精確的、穩(wěn)定的、可控的、可編程的、可限定的和/或可選擇的輸出信號(hào)。在這點(diǎn)上，輸出信號(hào)的可控的、可編程的、可限定的和/或可選擇的方面可以是輸出信號(hào)的頻率和/或相位。例如，本發(fā)明可以提供高度精確的、穩(wěn)定的、可控的、可編程的、可限定的和/或可選擇的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)具有預(yù)定的、預(yù)定義的和/或特定頻率(例如，1Hz到100kHz的低頻率，1-100MHz的中間頻率，或者1-10GHz的更高頻率)和/或所希望的相位(例如，0度、90度和/或180度)。實(shí)際上，在設(shè)計(jì)、制造、封裝和/或在電路系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施之前和/或之后，可以對(duì)輸出信號(hào)的頻率和/或相位進(jìn)行調(diào)節(jié)、補(bǔ)償、控制、編程、限定的和/或選擇。
參見(jiàn)圖2A-2E，本發(fā)明的頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100采用MEMS諧振器12和驅(qū)動(dòng)電路14(即，MEMS振蕩器10)，以提供具有已知頻率的在時(shí)間上重復(fù)的輸出信號(hào)(例如，時(shí)鐘信號(hào))。特別地，MEMS諧振器12和驅(qū)動(dòng)電路14可以采用任何類型的MEMS設(shè)計(jì)和/或控制，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，例如包括在本發(fā)明的背景技術(shù)中討論過(guò)的那些類型。實(shí)際上，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路14可以包括或不包括控制和/或調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率的電路系統(tǒng)。
將MEMS振蕩器10的輸出提供給補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16。在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16包括頻率和/或相位補(bǔ)償電路系統(tǒng)18(以下被稱為“補(bǔ)償電路系統(tǒng)18”)，其接收MEMS振蕩器10的輸出，并且調(diào)節(jié)、補(bǔ)償、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出的頻率和/或相位。在這點(diǎn)上，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18使用MEMS振蕩器10的輸出以提供進(jìn)行過(guò)調(diào)節(jié)的、校正的、補(bǔ)償?shù)暮?或控制的輸出，其具有例如所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位。
補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的輸出信號(hào)的特性(頻率和/或相位)可以是預(yù)置的、預(yù)編程的和/或可編程的，以提供具有例如所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位的輸出信號(hào)。輸出信號(hào)的特性例如在制造、測(cè)試和/或校準(zhǔn)期間可以是預(yù)編程的或可編程的。實(shí)際上，輸出信號(hào)的特性還可以在正常工作期間進(jìn)行編程。
補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以采用一個(gè)或多個(gè)鎖相環(huán)(PLL)、延時(shí)鎖定環(huán)(DLL)、數(shù)字/頻率合成器(例如，直接數(shù)字合成器(“DDS”)、頻率合成器、分?jǐn)?shù)合成器和/或數(shù)字控制的振蕩器)和/或鎖頻環(huán)(FLL)。在這些實(shí)施例中，MEMS振蕩器10的輸出用作基準(zhǔn)輸入信號(hào)(即，基準(zhǔn)時(shí)鐘)。PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL可以提供倍頻(即，增加MEMS振蕩器的輸出信號(hào)的頻率)。PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL還可以提供分頻(即，減小MEMS振蕩器的輸出信號(hào)的頻率)。而且，PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL還可以使用倍頻和/或分頻來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，以調(diào)節(jié)、校正、補(bǔ)償和/或控制MEMS諧振器的輸出信號(hào)的特性(例如，頻率、相位和/或抖動(dòng))。特別地，分別在圖3A和3B中提供典型或常規(guī)的PLL和DLL的實(shí)施例的方框圖；在圖3C和3D中提供典型或常規(guī)的DSS的實(shí)施例的方框圖。
通過(guò)補(bǔ)償電路系統(tǒng)18進(jìn)行的倍頻或分頻(和/或相位調(diào)節(jié))可以采用小增量或大增量。例如，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以包括整數(shù)PLL、分?jǐn)?shù)PLL和/或小(fine)-分?jǐn)?shù)-N PLL以精確地選擇、控制和/或設(shè)置補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)。在這點(diǎn)上，MEMS振蕩器10的輸出可以提供給分?jǐn)?shù)-N PLL和/或小-分?jǐn)?shù)-N PLL(以下統(tǒng)稱為“分?jǐn)?shù)-N PLL”)的輸入，其可以是預(yù)置的、預(yù)編程的和/或可編程的，以提供具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位的輸出信號(hào)。特別地，分別在圖3E和3H中提供典型或常規(guī)的分?jǐn)?shù)-N PLL和分?jǐn)?shù)合成器的實(shí)施例的方框圖；在圖3F和3G中提供典型或常規(guī)的分?jǐn)?shù)-NDLL的實(shí)施例的方框圖。
特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，為了產(chǎn)生和/或提供具有例如所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位的進(jìn)行過(guò)調(diào)節(jié)的、校正的和/或控制的輸出(即補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的功能)，而由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18采用的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)可以在補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前或過(guò)程中從外部提供給補(bǔ)償電路系統(tǒng)18。在這點(diǎn)上，用戶或外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)可以提供表示這些參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息，以設(shè)置、改變、提高和/或優(yōu)化補(bǔ)償電路系統(tǒng)18和/或補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的性能。接著參照?qǐng)D2B，這種信息可以直接提供給補(bǔ)償電路系統(tǒng)18或提供給由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18使用的存儲(chǔ)器20。
特別地，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18還可提供多個(gè)輸出，每個(gè)輸出具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的相對(duì)或絕對(duì)的頻率和/或相位。例如，本發(fā)明的頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以提供若干個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率(例如，MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率的四分之一、一半和/或兩倍)以及相對(duì)于基準(zhǔn)輸入和/或其他輸出信號(hào)的所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的相位關(guān)系(例如，0度、45度、90度和/或180度)。實(shí)際上，該頻率和/或相位關(guān)系例如在制造、測(cè)試、校準(zhǔn)期間和/或在正常工作期間可以是可編程的。特別地，可以通過(guò)相同或分開(kāi)的或不同的補(bǔ)償電路系統(tǒng)18產(chǎn)生多個(gè)輸出。
參考圖2C-2E，在某些實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100包括用于控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的控制電路系統(tǒng)22。在這點(diǎn)上，在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路系統(tǒng)22可以(基于外部輸入和/或位于局部和/或常駐/集成存儲(chǔ)器20中的數(shù)據(jù)，可以例如在制造、測(cè)試、校準(zhǔn)期間對(duì)其進(jìn)行編程和/或在工作期間動(dòng)態(tài)地對(duì)其進(jìn)行編程)提供、計(jì)算和/或確定補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所需的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(例如，用于PLL、數(shù)字/頻率合成器和/或DLL的參數(shù)和/或系數(shù))，以調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出的頻率和/或相位，從而補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)的特征和/或特性(例如，頻率、相位、調(diào)制、擴(kuò)展、抖動(dòng)、占空比、鎖定/響應(yīng)時(shí)間、噪聲抑制和/或抗擾性)是合適的、所希望的和/或在預(yù)定或預(yù)選的限度內(nèi)(例如，在所希望的、合適的和/或預(yù)定的頻率的25ppm內(nèi)，以及在所希望的、合適的和/或預(yù)定的相位和/或占空比的1％內(nèi))。
因此，在一個(gè)實(shí)施例中，為了設(shè)置和/或控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18而由控制電路系統(tǒng)22采用的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)可以在補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前或期間從外部提供給控制電路系統(tǒng)22。在這點(diǎn)上，用戶或外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)可以提供表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息，以便設(shè)置、改變、提高和/或優(yōu)化補(bǔ)償電路系統(tǒng)18和/或補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的性能。這種信息可以直接提供給控制電路系統(tǒng)22或提供給由控制電路系統(tǒng)22使用的存儲(chǔ)器20。
在另一實(shí)施例中，例如通過(guò)將表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息永久性地、半永久性地或臨時(shí)地(即，直到再編程為止)存儲(chǔ)在諸如SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM等存儲(chǔ)器20中(例如，配置封裝上的某個(gè)管腳或某些管腳的狀態(tài))，可以對(duì)為了設(shè)置、編程和/或控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18而由控制電路系統(tǒng)22采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)進(jìn)行預(yù)先編程或預(yù)置。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，例如可以將表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息存儲(chǔ)在SRAM、DRAM、ROM、EEPROM中?？梢栽谥圃?、測(cè)試、校準(zhǔn)和/或工作期間在存儲(chǔ)器20中存儲(chǔ)或編程表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息。這樣，控制電路系統(tǒng)22可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器20，以便在啟動(dòng)/供電、初始化、重新初始化期間和/或在頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的正常工作期間取回所需信息。
應(yīng)該注意的是，存儲(chǔ)器20可以由分立元件構(gòu)成或可以位于集成電路上或集成電路中，所述集成電路包括補(bǔ)償電路系統(tǒng)18、控制電路系統(tǒng)22和/或頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100。
特別地，控制電路系統(tǒng)22還可以控制MEMS振蕩器10的操作。(例如，參見(jiàn)圖2D和2E)。例如，控制電路系統(tǒng)22可以控制MEMS諧振器12(直接地)和/或驅(qū)動(dòng)電路14的操作，而驅(qū)動(dòng)電路14反過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)MEMS諧振器12的操作和/或性能。這樣，可以調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)，以提供具有在給定、預(yù)定和/或所希望的范圍內(nèi)(例如，1-100MHz±10ppm)的頻率的信號(hào)。用于控制MEMS振蕩器10的操作的所有技術(shù)，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都旨在處于本發(fā)明內(nèi)。用于控制MEMS振蕩器的操作的信息或數(shù)據(jù)可以從外部提供或保存在存儲(chǔ)器20中，其方式與前面結(jié)合為控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18而采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)所討論的方式相同。
參見(jiàn)圖2E，本發(fā)明的頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100還可以包括溫度傳感器電路系統(tǒng)24。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器電路系統(tǒng)24從一個(gè)或多個(gè)分立的溫度傳感器(統(tǒng)一表示為溫度傳感器26，而不是單獨(dú)示出)(經(jīng)由溫度傳感器26)接收表示MEMS振蕩器10(或其一部分)和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的溫度的數(shù)據(jù)(電流或電壓，采用模擬形式或數(shù)字形式)。作為響應(yīng)，溫度傳感器電路系統(tǒng)24確定和/或計(jì)算表示相應(yīng)的工作溫度(即，MEMS振蕩器100(或其一部分)和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的工作溫度)的信息。在這點(diǎn)上，可以將一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(例如，由二極管、晶體管、電阻器或變阻器構(gòu)成)和/或一個(gè)或多個(gè)MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)置在MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的襯底上的所選擇的、重要的和/或“關(guān)鍵(critical)”的位置上。
溫度傳感器電路系統(tǒng)24將該信息提供給控制電路系統(tǒng)22，作為響應(yīng)，控制電路系統(tǒng)22可以確定或計(jì)算新的參數(shù)、基準(zhǔn)、值、和/或系數(shù)(即，絕對(duì)信息)、或?qū)σ延谢蚰壳皡?shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的調(diào)整(即，相對(duì)信息)，以處理和/或補(bǔ)償溫度的變化。在這點(diǎn)上，控制電路系統(tǒng)22可以確定和/或計(jì)算補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所需的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值、和/或系數(shù)(或?qū)ζ涞恼{(diào)整)，以產(chǎn)生和/或提供合適的、所希望的和/或預(yù)定的輸出信號(hào)(例如，具有所希望的、合適的和/或預(yù)定的頻率和/或相位的信號(hào))。
實(shí)際上，控制電路系統(tǒng)22可以根據(jù)頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100或其一部分(例如，MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18)的工作條件和/或環(huán)境的變化調(diào)節(jié)MEMES振蕩器10的操作。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路系統(tǒng)22可以采用來(lái)自溫度傳感器電路系統(tǒng)24的數(shù)據(jù)來(lái)(直接地)和/或(間接地)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路14控制MEMS振蕩器10的輸出的頻率。這樣，可以調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)，以適應(yīng)和/或補(bǔ)償工作條件和/或環(huán)境的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路系統(tǒng)22采用查詢表和/或預(yù)定的或數(shù)學(xué)關(guān)系，來(lái)調(diào)節(jié)和/或控制MEMS振蕩器10的操作，以補(bǔ)償和/或校正環(huán)境溫度(即MEMS振蕩器10的溫度)的變化。
在另一實(shí)施例中，控制電路系統(tǒng)22可以調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10和補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的性能特性，例如，以提供具有在給定的、預(yù)定的和/或所希望的范圍內(nèi)的頻率和/或相位的信號(hào)。例如，控制電路系統(tǒng)22可以調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出的頻率，如前所述。此外，作為調(diào)節(jié)、校正和/或控制MEMS振蕩器10的輸出的頻率的結(jié)果，控制電路系統(tǒng)22還可以確定和/或計(jì)算由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所用的新的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(或?qū)Ξ?dāng)前的參數(shù)、基準(zhǔn)、值、和/或系數(shù)的調(diào)整)。這樣，給定MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的工作條件和/或環(huán)境，可以獲得補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的更優(yōu)化的性能。
在圖4A-4C、5A-5C、6A-6C、7A-7C以及8A-8C中總體上示出相對(duì)于溫度的MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)、補(bǔ)償電路系統(tǒng)18相對(duì)于溫度的一般典型補(bǔ)償操作或功能、以及相對(duì)于溫度的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)(即具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位)。在這點(diǎn)上，每個(gè)實(shí)例中的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)包括在給定的、預(yù)定的和/或特別的頻率和/或溫度下的所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的特性(例如，所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位)。每個(gè)實(shí)例中的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)還可以包括對(duì)于頻率、在頻率組或范圍和/或溫度組或范圍內(nèi)的所希望的、被選擇的、和/或預(yù)定的頻率特性。例如，參見(jiàn)圖4C、5C和8C，補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的頻率相對(duì)于溫度的關(guān)系曲線是恒定的或“平坦的”(或基本上恒定的或平坦的)，由此，頻率在溫度范圍內(nèi)(例如，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的工作溫度)保持恒定(或基本恒定)。
特別地，與圖4B、7B和8B所示的由電路系統(tǒng)18進(jìn)行的頻率補(bǔ)償相比，圖5B和6B包括粒度(granular)更大的由電路系統(tǒng)18進(jìn)行的頻率補(bǔ)償。此外，可以將補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的功能(例如，參見(jiàn)圖6B和7B)設(shè)計(jì)成提供特別的輸出信號(hào)特性，其盡管相對(duì)于溫度不是恒定的或“平坦的”(例如，參見(jiàn)圖6C和7C)，但是在可接受的和/或適當(dāng)?shù)乃Ｍ?或預(yù)定的規(guī)范內(nèi)。在這點(diǎn)上，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的功能不是全部或完全補(bǔ)償，但是“偏離”的量處于或者可以處于可接受的、預(yù)定的和/或規(guī)定的限度內(nèi)。(例如，參見(jiàn)圖6C和7C)。
此外，參見(jiàn)圖5A，MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率相對(duì)于溫度可以具有不連續(xù)的關(guān)系。在本實(shí)施例中，對(duì)于溫度變化可以對(duì)MEMS振蕩器10進(jìn)行部分的補(bǔ)償和/或設(shè)計(jì)。由此，在他5A-5C的實(shí)施例中，MEMS振蕩器10和補(bǔ)償電路系統(tǒng)18各自在溫度范圍內(nèi)和/或?qū)τ陬A(yù)定的溫度部分地進(jìn)行補(bǔ)償和/或?qū)ρa(bǔ)償起作用?？梢允褂霉臄?shù)學(xué)模型技術(shù)(例如，基于相對(duì)于溫度的期望或預(yù)定的頻率響應(yīng)，其基于與給定/特定的振蕩器設(shè)計(jì)和/或材料的關(guān)系)來(lái)確定MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)相對(duì)于溫度或窄和/或離散的溫度范圍的特性。這些特性還可以使用經(jīng)驗(yàn)和/或?qū)嶋H數(shù)據(jù)或測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用于推斷和/或確定輸出頻率與溫度的函數(shù)或關(guān)系。可以為一個(gè)、多個(gè)或所有器件確定這一關(guān)系?；蛘?，可以為一個(gè)或多個(gè)MEMS振蕩器10確定一個(gè)關(guān)系，然后將該關(guān)系用于所有“相同”的MEMS振蕩器(例如，從給定制造“一批”或“多批”得到的所有MEMS振蕩器，即來(lái)自相同晶片的器件)。
MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率在一定程度上取決于制造工藝以及材料的制造變化。相應(yīng)地，盡管可以使用相同的技術(shù)來(lái)制造MEMS振蕩器10a、10b和10c，但是頻率可以變化(參見(jiàn)圖8A)。特別地，當(dāng)在給定系統(tǒng)中實(shí)施MEMS振蕩器時(shí)，這些變化可以具有顯著的影響。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可以測(cè)量MEMS振蕩器10a、10b、和10c的輸出信號(hào)的“初始”頻率(即fa、fb、fc)，并且此后，可以確定、設(shè)置和/或編程補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的功能(參見(jiàn)圖8B)。在這點(diǎn)上，初始頻率可以是在給定或特定的溫度(例如，室溫或預(yù)期工作溫度)下的MEMS振蕩器10的頻率?？梢栽诜庋b或集成/合并之前或之后對(duì)MEMS振蕩器10的“初始”頻率進(jìn)行測(cè)量、采樣、檢測(cè)。還可以在一種以上的工作條件(例如，一個(gè)溫度)下對(duì)MEMS振蕩器10進(jìn)行校準(zhǔn)。
在這些實(shí)施例中，MEMS振蕩器10a、10b、10c的輸出信號(hào)的初始頻率可以(分別地)用于計(jì)算和/或確定補(bǔ)償電路系統(tǒng)18a、18b、和18c的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)。這樣，可以使補(bǔ)償電路系統(tǒng)18a、18b和18c的功能不同，以處理和/或補(bǔ)償MEMS振蕩器10a、10b、和10c的輸出信號(hào)的特定特性(見(jiàn)圖8B)。由此，不管MEMS振蕩器10a、10b、和10c的輸出信號(hào)的初始頻率的差別如何，MEMS振蕩器100a、100b、和100c(分別地)在給定的、預(yù)定的或特定的頻率和/或溫度(或頻率和/或溫度的范圍)下產(chǎn)生和/或提供具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的特性(例如，所希望的、被選擇的和/或預(yù)定頻率和/或相位)的輸出信號(hào)(參見(jiàn)圖8C)。
然而，特別地，在有些實(shí)施例中，不進(jìn)行MEMS振蕩器10的校準(zhǔn)，并且可以通過(guò)補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16(和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18)進(jìn)行對(duì)補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的特性的任何調(diào)整(由于不存在MEMS振蕩器10的校準(zhǔn))。在本實(shí)施例中，采用提供可編程度范圍以解決或補(bǔ)償MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的特性(例如，MEMS振蕩器10的初始頻率)的變化/差別的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有利的。
盡管圖4A-4C、5A-5C、6A-6C、7A-7C和8A-8C示出了頻率關(guān)系，但是相位關(guān)系與頻率關(guān)系是相似的和/或與頻率關(guān)系在數(shù)學(xué)上相關(guān)。相應(yīng)地，這些圖意味著從其中可以提取或確定相位和/或相位關(guān)系。
參見(jiàn)圖9A，在一個(gè)實(shí)施例中，頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100包括MEMS振蕩器10以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16。MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)提供給補(bǔ)償電路系統(tǒng)18。MEMS振蕩器10可包括一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)(在一條或多條信號(hào)線上)，以便例如提供或傳輸單端信號(hào)和/或差分信號(hào)對(duì)。由此，MEMS振蕩器10可以提供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，例如包括差分信號(hào)。
在本實(shí)施例中，將MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)作為輸入提供給倍頻器電路系統(tǒng)28。倍頻器電路系統(tǒng)28用于可控制地增加MEMS振蕩器10的輸出的頻率。例如，本發(fā)明的本實(shí)施例可以用于提供具有穩(wěn)定的中頻(例如，1-100MHz)或穩(wěn)定的高頻(例如，1-10GHz)的高度可控的、可編程的、可定義的、可選擇的和/或精確的輸出信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，倍頻器電路系統(tǒng)28包括一個(gè)或多個(gè)FLL、PLL、DLL、和/或數(shù)字/頻率合成器(例如，數(shù)字控制的振蕩器)。本實(shí)施例的倍頻器電路系統(tǒng)28接收MEMS振蕩器10的模擬輸出。FLL、PLL、DLL和/或數(shù)字/頻率合成器可以是串聯(lián)級(jí)聯(lián)的，從而獲得特定的、精確的和/或可選擇的頻率和相位。特別地，F(xiàn)LL、PLL、DLL和/或數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)的操作和實(shí)施對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。任何FLL、PLL、DLL和/或數(shù)字/頻率合成器以及其結(jié)構(gòu)或替換方案，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
特別地，采用分?jǐn)?shù)-N PLL來(lái)產(chǎn)生和/或輸出精確的和可控的頻率或頻率范圍是有利的。這種分?jǐn)?shù)-N PLL趨向于包括Sigma-Delta調(diào)制器或分頻器，或者數(shù)模轉(zhuǎn)換器斜波裝置(digital to analog converterramp)。這樣，可以編程和/或控制倍頻器電路系統(tǒng)28以提供精確的頻率或頻率范圍。例如，分?jǐn)?shù)-N PLL可以是(或類似于)PhilipsSemiconductors(Netherlands)的SA8028或AN10140、來(lái)自SkyworksSolution Inc.(Newport Beach，California)的CX72300、以及來(lái)自KabenResearch Inc.(Ontario，Canada)的KR-SDS-32、KR-SHDS-32和KR-SDS45-ST6G。這些典型的分?jǐn)?shù)-N PLL提供輸出頻率的精細(xì)控制和可選擇的分辨率。特別地，在應(yīng)用說(shuō)明、技術(shù)/雜志文章和數(shù)據(jù)表中詳細(xì)地說(shuō)明了分?jǐn)?shù)-N PLL的實(shí)施和操作。
此外，采用數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS和/或數(shù)字控制的振蕩器)來(lái)產(chǎn)生和/或輸出精確的和可控的頻率或頻率范圍會(huì)是有利的。例如，數(shù)字/頻率合成器可以是(或類似于)來(lái)自Intel Corporation(SantaClara，California)的STEL-1172、STEL-1175和/或STEL-1178A、和/或來(lái)自Analog Devices，Inc.(Norwood，Massachusetts)的AD9954。在應(yīng)用說(shuō)明、技術(shù)/雜志文章和數(shù)據(jù)表中詳細(xì)地說(shuō)明了所有這些數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)的實(shí)施和操作。
繼續(xù)參照?qǐng)D9A，如前所述，控制電路系統(tǒng)22可以提供、計(jì)算和/或確定倍頻器電路系統(tǒng)28所需的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(例如，用于分?jǐn)?shù)N-PLL或DDS的參數(shù)和/或系數(shù))，以調(diào)節(jié)、校正和/或控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的輸出信號(hào)30的頻率和/或相位。這樣，信號(hào)線30上的輸出信號(hào)包括和/或擁有合適的、所希望的、預(yù)定的特征和/或特性(例如，頻率、相位、抖動(dòng)、占空比、鎖定/響應(yīng)時(shí)間、噪聲抑制和/或抗擾性)。例如，在采用分?jǐn)?shù)-N PLL的情況下，控制電路系統(tǒng)22可以經(jīng)由數(shù)據(jù)/控制信號(hào)線32向倍頻器電路系統(tǒng)28提供用于預(yù)分頻器M的整數(shù)值的數(shù)據(jù)和/或用于分?jǐn)?shù)分頻器N的值。
控制電路系統(tǒng)22可以包括微處理器和/或控制器，可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊桃詧?zhí)行在這里所述的功能和/或操作。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，微處理器和/或控制器可以執(zhí)行計(jì)算由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的功能和/或操作，以產(chǎn)生和/或提供具有精確的、合適的、所希望的和/或預(yù)定的特性的輸出信號(hào)(例如，具有所希望的、合適的和/或預(yù)定的頻率和/或相位的信號(hào))。計(jì)算由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的所有結(jié)構(gòu)和技術(shù)，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
特別地，控制電路系統(tǒng)22可以包括狀態(tài)機(jī)(代替或加上微處理器和/或控制器)。就是說(shuō)，可以通過(guò)狀態(tài)機(jī)電路系統(tǒng)單獨(dú)地或與處理器和/或控制器結(jié)合地來(lái)執(zhí)行和/或?qū)嵤┻@里所述的功能和/或操作。狀態(tài)機(jī)可以是固定的、微編碼的和/或可編程的。
為了設(shè)置、編程和/或控制倍頻器電路系統(tǒng)28而由控制電路系統(tǒng)22采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)可以在補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前或期間從外部提供給控制電路系統(tǒng)22。在這點(diǎn)上，如上所述，用戶/操作者或外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)線34提供表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息，以設(shè)置、改變、提高和/或優(yōu)化信號(hào)線30上的輸出信號(hào)的特性。這種信息可以直接提供給控制電路系統(tǒng)22或提供給由控制電路系統(tǒng)22使用的存儲(chǔ)器20。
例如，通過(guò)永久性地、半永久性地、或臨時(shí)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中，還可以對(duì)這些參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)進(jìn)行預(yù)編程。可以在制造、測(cè)試、校準(zhǔn)和/或工作期間在存儲(chǔ)器20中存儲(chǔ)或編程信息。這樣，控制電路系統(tǒng)22可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器20，以在啟動(dòng)/供電、初始化、重新初始化期間和/或在倍頻器電路系統(tǒng)28的正常工作期間取回所需的信息。
繼續(xù)參照?qǐng)D9A，本實(shí)施例的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100還包括溫度傳感器電路系統(tǒng)24。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器電路系統(tǒng)24從一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器(未示出)在溫度數(shù)據(jù)線36上接收數(shù)據(jù)(電流或電壓，采用模擬或數(shù)字形式)。作為響應(yīng)，溫度傳感器電路系統(tǒng)24確定和/或計(jì)算MEMS振蕩器10的工作溫度。溫度傳感器電路系統(tǒng)24經(jīng)由信號(hào)線38向控制電路系統(tǒng)22提供信息。
作為響應(yīng)，控制電路系統(tǒng)22可以確定和/或計(jì)算新的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(即，絕對(duì)信息)或?qū)σ延械幕颉爱?dāng)前”的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的調(diào)整(即，相對(duì)信息)，以處理和/或補(bǔ)償溫度的變化。在這點(diǎn)上，控制電路系統(tǒng)22可以確定所計(jì)算的MEMS振蕩器10的工作溫度需要對(duì)已有的或“當(dāng)前”的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的調(diào)整(即，相對(duì)信息)，以處理和/或補(bǔ)償溫度的變化。相應(yīng)地，控制電路系統(tǒng)22可以確定或計(jì)算新的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(即，絕對(duì)信息)，或者對(duì)已有的或“當(dāng)前”的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的調(diào)整，并經(jīng)由數(shù)據(jù)/控制信號(hào)線32將數(shù)據(jù)提供給倍頻器電路系統(tǒng)28。
另外，或代替地，控制電路系統(tǒng)22可以根據(jù)頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100或其一部分(例如，MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18)的工作條件和/或環(huán)境的變化來(lái)調(diào)整MEMS振蕩器10的操作。例如，控制電路系統(tǒng)22可以采用來(lái)自溫度傳感器電路系統(tǒng)24的數(shù)據(jù)以便經(jīng)由控制線40控制MEMS振蕩器10、特別是MEMS諧振器10和/或驅(qū)動(dòng)電路14的的輸出的頻率。如上所述，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)18，可以相應(yīng)地調(diào)整MEMS諧振器12的操作和/或性能。這樣，可以調(diào)節(jié)、校正、和/或控制MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)，以適應(yīng)和/或補(bǔ)償工作條件和/或環(huán)境的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路系統(tǒng)22采用查詢表和/或預(yù)定的或數(shù)學(xué)的關(guān)系，以調(diào)節(jié)和/或控制MEMS振蕩器10的操作，從而補(bǔ)償和/或校正環(huán)境溫度(即，MEMS振蕩器10的溫度)的變化。
特別地，溫度傳感器例如可以是二極管、晶體管、電阻器、變阻器、一個(gè)或多個(gè)MEMS結(jié)構(gòu)、和/或其他公知的溫度檢測(cè)電路系統(tǒng)，它們?cè)O(shè)置在和/或位于MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的襯底上或襯底中。如下面更詳細(xì)的討論那樣，可以將溫度傳感器集成到MEMS振蕩器10的襯底中和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的襯底中(在這些實(shí)例中，MEMS振蕩器10和補(bǔ)償電路系統(tǒng)18位于分開(kāi)的襯底上或分開(kāi)的襯底中)，以檢測(cè)、采樣和/或探測(cè)MEMS諧振器12和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的各種、明顯和/或關(guān)鍵的部分的溫度?；蛘?，或附加地，溫度傳感器可以是設(shè)置在和/或位于MEMS振蕩器10、特別是MEMS諧振器12(例如，在混合集成或倒裝片封裝結(jié)構(gòu)(分別參見(jiàn)圖17B和17C)中，作為補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的一部分(或集成到補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16中))的上方和/或下方的分立器件，如下所述。
參照?qǐng)D9B，在另一實(shí)施例中，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18還可以包括分頻器電路系統(tǒng)42。本實(shí)施例提供靈活性，以在制造、測(cè)試、和/或校準(zhǔn)之后和/或在工作期間提供具有寬范圍輸出頻率的信號(hào)。在這點(diǎn)上，圖9B的補(bǔ)償?shù)腗EMS 100可以產(chǎn)生或提供具有比MEMS振蕩器10的輸出的頻率更高或更低的穩(wěn)定的和精確的頻率的輸出信號(hào)。例如，在本實(shí)施例中，本發(fā)明可以用于提供具有穩(wěn)定低頻(例如，1Hz-1MHz)或穩(wěn)定中頻(例如，1-2GHz)或較高頻率(例如，1-10GHz)的高度可控的、可編程的、可限定的、可選擇的和/或精確的輸出信號(hào)。就是說(shuō)，可以采用“后”分頻器電路系統(tǒng)42將倍頻器電路系統(tǒng)28輸出的相對(duì)較高和穩(wěn)定的頻率分頻或減小到例如為1Hz-10MHz的相對(duì)較低的穩(wěn)定頻率。
特別地，當(dāng)與較低的頻率(例如，10-50MHz)相比時(shí)，某些PLL可以以較高的頻率(例如，1-2GHz)輸出更加精確的/穩(wěn)定的信號(hào)(例如，更精確的/穩(wěn)定的頻率、相位、抖動(dòng)、占空比、鎖定/響應(yīng)時(shí)間、噪聲抑制和/或抗擾性)。由此，在本實(shí)施例中，倍頻器電路系統(tǒng)28的輸出可以提供給分頻器電路系統(tǒng)42，該分頻器電路系統(tǒng)42將處在較高頻率(例如，1-2GHz)上的精確/穩(wěn)定的信號(hào)分頻成具有較低頻率(例如，1Hz-50MHz)的精確/穩(wěn)定的信號(hào)。這樣，通過(guò)控制、調(diào)節(jié)和/或編程倍頻器電路系統(tǒng)28和/或分頻器電路系統(tǒng)42，(在制造、測(cè)試、和/或校準(zhǔn)之后和/或在工作期間)可以針對(duì)特定應(yīng)用提高和/或優(yōu)化補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的輸出信號(hào)的特性。
分頻器電路系統(tǒng)42可以包括一個(gè)或多個(gè)PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL?？梢圆捎眯≡隽炕虼笤隽縼?lái)進(jìn)行分頻。PLL、DLL、和/或FLL可以是串聯(lián)級(jí)聯(lián)的，從而獲得特定的、精確的、穩(wěn)定的和/或可選擇的頻率和相位。例如，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以包括整數(shù)或分?jǐn)?shù)-N PLL(或可精確控制的DLL、小-分?jǐn)?shù)-N DLL或分?jǐn)?shù)-N DLL(以下統(tǒng)稱為“分?jǐn)?shù)-N DLL”))或其組合，以精確地選擇、控制和/或設(shè)置補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)。在這點(diǎn)上，MEMS振蕩器10的輸出提供給分?jǐn)?shù)-N PLL或分?jǐn)?shù)-N DLL的輸入，它們可以是預(yù)置的、預(yù)編程的和/或可編程的以提供具有比MEMS 10的輸出信號(hào)低的精確的和/或穩(wěn)定的頻率的輸出信號(hào)。
在倍頻器電路系統(tǒng)28中采用的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)可以由控制電路系統(tǒng)22(例如，參見(jiàn)圖9A和9B)和/或從外部或經(jīng)由存儲(chǔ)器20(例如，參見(jiàn)圖9C)提供?？梢栽谘a(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前或期間提供這些參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)。在這點(diǎn)上，如上所述，用戶/操作者或外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)線34提供表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息，以設(shè)置、改變和/或編程倍頻器電路系統(tǒng)28。實(shí)際上，在描述和說(shuō)明本發(fā)明的所有實(shí)施例中，參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)可以直接提供給包括代替(或添加給)控制電路系統(tǒng)22的補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的電路系統(tǒng)。
特別地，參照?qǐng)D9D，可以將倍頻器電路系統(tǒng)28配置成輸出多個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的特性(例如，頻率和/或相位)。在本實(shí)施例中，頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100使用MEMS振蕩器10的輸出提供和/或產(chǎn)生若干個(gè)精確的、穩(wěn)定的、和可控制的輸出信號(hào)。例如，倍頻器電路系統(tǒng)28的每個(gè)輸出可以是預(yù)定頻率(例如，2.5×、10×、12.34×或23.4567×MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率)以及相對(duì)于其他輸出信號(hào)的所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的相位關(guān)系(例如，0度、45度、90度和/或180度)。實(shí)際上，這種頻率和/或相位關(guān)系例如在制造、測(cè)試、和校準(zhǔn)期間和/或在正常工作期間是可編程的(例如，經(jīng)由操作者、外部器件或控制電路系統(tǒng)22)。特別地，可以由相同或分離的或不同的倍頻器電路系統(tǒng)28產(chǎn)生多個(gè)輸出。
參照?qǐng)D10A和10B，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18由分頻器電路系統(tǒng)42組成。在這點(diǎn)上，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18將MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率分頻成低于MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率的精確的和/或穩(wěn)定的頻率。如上所述，分頻器電路系統(tǒng)42可以包括一個(gè)或多個(gè)PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)和/或FLL。可以采用小增量或大增量來(lái)進(jìn)行分頻。PLL、DLL和/或FLL可以是串聯(lián)級(jí)聯(lián)的，從而獲得特定的、精確的、穩(wěn)定的和/或可選擇的頻率和相位。補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的特性可以在短時(shí)間內(nèi)(例如，在1-10微秒、1-60秒或1-10分鐘內(nèi))或在延長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(例如，在1-10小時(shí)、1-10天或一個(gè)月內(nèi))是精確的和/或穩(wěn)定的。
參照?qǐng)D10C，在另一實(shí)施例中，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18還可以包括倍頻器電路系統(tǒng)28。與圖9B的實(shí)施例相同，本實(shí)施例提供靈活性，以在制造、測(cè)試和/或校準(zhǔn)之后和/或在工作期間提供具有寬范圍輸出頻率的信號(hào)。在這點(diǎn)上，圖10C的補(bǔ)償?shù)腗EMS 100可以產(chǎn)生或提供具有比MEMS振蕩器10的輸出的頻率更高或更低的穩(wěn)定的和精確的頻率的輸出信號(hào)。例如，在本實(shí)施例中，可以采用“后”倍頻器電路系統(tǒng)28將由分頻器電路系統(tǒng)42輸出的相對(duì)較低和穩(wěn)定的頻率倍頻或增加到例如為1-50GHz的相對(duì)較高的穩(wěn)定頻率。
實(shí)際上，當(dāng)與較低的頻率(例如，1-50MHz)相比時(shí)，可以在分頻器電路系統(tǒng)42中采用的某些電路系統(tǒng)(例如，某些DLL)可以以較高的頻率(例如，1-2GHz)輸出更加精確的/穩(wěn)定的信號(hào)(例如，更精確的/穩(wěn)定的頻率、相位、抖動(dòng)、占空比、鎖定/響應(yīng)時(shí)間、噪聲抑制和/或抗擾性)。由此，在一個(gè)實(shí)施例中，分頻器電路系統(tǒng)42的輸出可以提供給倍頻器電路系統(tǒng)28，它將處在較低頻率(例如，1-50MHz)上的精確/穩(wěn)定的信號(hào)倍頻到具有較高頻率(例如，1-2GHz)的精確/穩(wěn)定的信號(hào)。這樣，通過(guò)控制、調(diào)節(jié)和/或編程分頻器電路系統(tǒng)42和/或倍頻器電路系統(tǒng)28，(在制造、測(cè)試、和/或校準(zhǔn)之后和/或工作期間)可以針對(duì)特定應(yīng)用提高和/或優(yōu)化補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的輸出信號(hào)的特性。
倍頻器電路系統(tǒng)28可以包括一個(gè)或多個(gè)PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)和/或FLL。可以采用小增量或大增量進(jìn)行倍頻。PLL、DLL和/或FLL可以是串聯(lián)級(jí)聯(lián)的，從而獲得特定的、精確的、穩(wěn)定的和/或可選擇的頻率和相位。例如，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以包括整數(shù)或分?jǐn)?shù)-N PLL或分?jǐn)?shù)-N DLL，或其組合，以精確地選擇、控制和/或設(shè)置補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)。在這點(diǎn)上，MEMS振蕩器10的輸出提供給分?jǐn)?shù)-N PLL或分?jǐn)?shù)-N DLL的輸入，它們可以是預(yù)置的、預(yù)編程的和/或可編程的以提供具有比MEMS 10的輸出信號(hào)低的精確的和/或穩(wěn)定的頻率的輸出信號(hào)。
在倍頻器電路系統(tǒng)28中采用的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)可以由控制電路系統(tǒng)22(例如，參見(jiàn)圖9A和9B)和/或從外部或經(jīng)由存儲(chǔ)器20(例如，參見(jiàn)圖9C)提供。可以在補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前或期間提供這些參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)。在這點(diǎn)上，如上所述，用戶/操作者或外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)線34提供表示參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的信息，以設(shè)置、改變和/或編程倍頻器電路系統(tǒng)28。實(shí)際上，在描述和說(shuō)明本發(fā)明的所有實(shí)施例中，參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)可以直接提供給包括代替(或添加給)控制電路系統(tǒng)22的補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的電路系統(tǒng)。
特別地，參照?qǐng)D10D，可以將分頻器電路系統(tǒng)42配置成輸出多個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的特性(例如，頻率和/或相位)。在本實(shí)施例中，頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100使用MEMS振蕩器10的輸出提供和/或產(chǎn)生若干個(gè)精確的、穩(wěn)定的、和可控制的輸出信號(hào)。例如，分頻器電路系統(tǒng)42的每個(gè)輸出可以是預(yù)定頻率(例如，1×、0.5×、0.25×或0.23456×MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率)以及相對(duì)于其他輸出信號(hào)的所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的相位關(guān)系(例如，0度、45度、90度和/或180度)。實(shí)際上，這種頻率和/或相位關(guān)系例如在制造、測(cè)試、和校準(zhǔn)期間和/或在正常工作期間是可編程的(例如，經(jīng)由操作者、外部器件或控制電路系統(tǒng)22)。特別地，可以由相同或分離的或不同的分頻器電路系統(tǒng)42產(chǎn)生多個(gè)輸出。
在分頻器電路系統(tǒng)42(和倍頻器電路系統(tǒng)28)中采用的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)可以由控制電路系統(tǒng)22(例如，參見(jiàn)圖10A)和/或從外部或經(jīng)由存儲(chǔ)器20(例如，參見(jiàn)圖10B)來(lái)提供?？梢栽谘a(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作之前(例如，在制造、測(cè)試、和/或校準(zhǔn)之前)或在補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100工作期間提供這些參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)。
如上所述，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以提供和/或產(chǎn)生多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)具有可編程的、精確的、穩(wěn)定的和/或可選擇的頻率和/或相位。參照?qǐng)D11A、11B、12A、12B，在幾個(gè)實(shí)施例中，分頻器電路系統(tǒng)42可包括一個(gè)或多個(gè)PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)和/或FLL。例如，在分頻器電路系統(tǒng)42采用DLL的情況下，每個(gè)輸出信號(hào)可以是可調(diào)節(jié)延遲元件之間的延遲點(diǎn)之一，由此提供多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)相對(duì)于其他輸出信號(hào)具有相同(或基本相同)的頻率但是具有不同的相位。
此外，分頻器電路系統(tǒng)42可以由多個(gè)PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL組成。在這點(diǎn)上，可以將PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL設(shè)置成并聯(lián)，以接收MEMS振蕩器10的輸出并產(chǎn)生和提供多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)具有可編程的、精確的、穩(wěn)定的和/或可選擇的頻率和/或相位?？梢酝ㄟ^(guò)由分頻器電路系統(tǒng)42應(yīng)用和/或采用的參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)來(lái)編程、設(shè)置和/或確定每個(gè)輸出信號(hào)的特定頻率和/或相位。例如，在采用多個(gè)分?jǐn)?shù)-N PLL的那些實(shí)例中，提供給每個(gè)分?jǐn)?shù)-N PLL和/或編程到每個(gè)分?jǐn)?shù)-N PLL中的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(例如，用于主要和輔助分頻器電路系統(tǒng)的整數(shù)值和/或用于分?jǐn)?shù)-N分頻器電路系統(tǒng)的值的數(shù)據(jù))確定相應(yīng)輸出信號(hào)的頻率。
如上所述，本發(fā)明的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以包括多個(gè)可編程輸出信號(hào)。參照?qǐng)D13A和13B，在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以包括補(bǔ)償電路系統(tǒng)18，該補(bǔ)償電路系統(tǒng)18具有連接到多個(gè)分頻器電路系統(tǒng)42的倍頻器電路系統(tǒng)28，其中每個(gè)分頻器電路系統(tǒng)42與一個(gè)倍頻器電路系統(tǒng)28相關(guān)聯(lián)。在本實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的每個(gè)輸出信號(hào)可以具有相對(duì)于其他輸出信號(hào)的獨(dú)立特性(例如，獨(dú)立的頻率和/或獨(dú)立的相位)。
參照?qǐng)D14A和14B，在其他實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以包括耦合到多個(gè)二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44的倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14A)或分頻器電路系統(tǒng)42(圖14B)。在本實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的每個(gè)輸出信號(hào)可以具有可編程特性(例如，可編程的頻率和/或可編程的相位)，由此提供靈活的具有多個(gè)可編程輸出信號(hào)的MEMS振蕩器件。
例如，在這些實(shí)施例中，倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14A)和分頻器電路系統(tǒng)42(圖14B)可以產(chǎn)生具有預(yù)定頻率和/或相位的穩(wěn)定的、精確的輸出信號(hào)。(例如，在制造、測(cè)試、校準(zhǔn)期間和/或在工作期間動(dòng)態(tài)地)可以對(duì)各自具有不同的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44進(jìn)行編程、預(yù)定和/或預(yù)置，以提供具有與倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14A))或分頻器電路系統(tǒng)42(圖14B)的輸出的頻率和/或相位不同的預(yù)定頻率和/或相位的輸出信號(hào)。
參照?qǐng)D14C和14D，在另一實(shí)施例中，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以包括耦合到二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44的倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14C)或分頻器電路系統(tǒng)42(圖14D)。與圖14A和14B的實(shí)施例相同，在這些實(shí)施例中，MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)提供給倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14C)或分頻器電路系統(tǒng)42(圖14D)，以產(chǎn)生具有預(yù)定頻率和/或相位的穩(wěn)定的、精確的輸出信號(hào)。圖14C和14D的倍頻器電路系統(tǒng)28和分頻器電路系統(tǒng)42分別可以包括“緩慢地”對(duì)參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的變化作出響應(yīng)的電路。二次倍頻器電路/分頻器電路系統(tǒng)44可以包括“快速地”對(duì)這些變化作出響應(yīng)的電路系統(tǒng)。這樣，圖14C和14D的補(bǔ)償?shù)腗EMS 100可以用于提供具有可以快速改變的頻率和/或相位的穩(wěn)定的和精確的輸出信號(hào)。
例如，倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14C)和分頻器電路系統(tǒng)42(圖14D)可以提供具有第一頻率(例如，1MHz)的輸出信號(hào)。可以快速地和動(dòng)態(tài)地對(duì)二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44進(jìn)行編程和/或再編程，以提供具有第二頻率(例如，8MHz、9MHz、和/或10MHz)的輸出信號(hào)。
特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14C)和分頻器電路系統(tǒng)42(圖14D)可以是分?jǐn)?shù)-N PLL或分?jǐn)?shù)-N DLL，它們可以“緩慢地”對(duì)參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的變化作出響應(yīng)。然而，二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44可以是整數(shù)型PLL或DLL，它們可以快速地對(duì)參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)的變化作出響應(yīng)。由此，倍頻器電路系統(tǒng)28(圖14C)和分頻器電路系統(tǒng)42(圖14D)的輸出信號(hào)的頻率可以是由二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44采用以產(chǎn)生輸出的基頻，所述輸出快速地對(duì)動(dòng)態(tài)編程和/或再編程作出響應(yīng)并且是基頻的整數(shù)倍。在這點(diǎn)上，補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的頻率的粒度取決于基頻。
例如，在基頻是200KHz并且二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44是整數(shù)型PLL或DLL的情況下，補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的頻率例如可以是10MHz(即，倍數(shù)是50)、10.2MHz(即，倍數(shù)是51)、10.4MHz(即，倍數(shù)是52)或10.6MHz(即，倍數(shù)是53)。特別地，關(guān)于圖14C和14D的討論還可適用于圖14A和14B。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，不在重復(fù)這些討論。
特別地，這里所述的用于輸送或提供參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)以及控制、編程和/或調(diào)節(jié)補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的性能的任何和所有技術(shù)和/或結(jié)構(gòu)都可以在圖11A、11B、12A、12B、13A、13B、14A和14B的實(shí)施例/發(fā)明中實(shí)施。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，這里不再重復(fù)這些討論。
可以使用各種技術(shù)對(duì)本發(fā)明的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100進(jìn)行封裝/制造，所述各種技術(shù)例如包括單片(例如，參見(jiàn)圖15A-15F)、多片(例如，參見(jiàn)圖16A-16C和17A)、混合集成(例如，參見(jiàn)圖17B)、和/或倒裝片(例如，參見(jiàn)圖17C)。實(shí)際上，可以采用任何制造和/或封裝技術(shù)，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的。由此，所有這些制造和/或封裝技術(shù)都旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
特別是，參照?qǐng)D15A-15F，可以將MEMS諧振器12和驅(qū)動(dòng)電路14作為補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16集成在襯底46上?？梢詫?shí)施任何制造技術(shù)和/或工藝。例如，可以實(shí)施在以下非臨時(shí)專利申請(qǐng)中所述和所示的系統(tǒng)、器件和/或技術(shù)(例如，參見(jiàn)圖18A-18H)。
(1)“Electromechanical System having a Controlled Atmosphere，and Method of Fabricating Same”，其是在2003年3月20日提交的，并且分配的系列號(hào)為10/392528；(2)“Microelectromechanical Systems，and Method ofEncapsulating and Fabricating Same”，其是在2003年6月4日提交的，并且分配的系列號(hào)為10/454867；(3)“Microelectromechanical Systems Having Trench IsolatedContacts，and Methods of Fabricating Same”，在2003年6月4日提交的，并且分配的系列號(hào)為10/455555；(4)“Anchors for Microelectromechanical Systems Having an SOISubstrate，and Method for Fabricating Same”，在2003年7月25日提交的，并且分配的系列號(hào)為10/627237；(5)“Anti-Stiction Technique for Thin Film and Wafer-BondedEncapsulated Microelectromechanical Systems”，在2003年10月31日提交的，并且分配的系列號(hào)為10/698258。
可以采用在上述專利申請(qǐng)中所述和所示的發(fā)明來(lái)制造本發(fā)明的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，不再重復(fù)這些討論。然而，應(yīng)該注意的是，在這里并入上述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容，例如包括所有發(fā)明的的特點(diǎn)、特征、替換方案、材料、技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，作為參考。
參照?qǐng)D15B和15F，溫度傳感器48(例如，在圖2E、10A、14A和14B的方框圖中一般將其標(biāo)識(shí)為26)可以設(shè)置在和/或位于MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的襯底上的所選擇的、重要的和/或“關(guān)鍵的”位置上，以向控制電路系統(tǒng)22和/或溫度傳感器電路系統(tǒng)24提供溫度信息，所述溫度信息可能對(duì)確定或計(jì)算用于補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)是重要的。溫度傳感器48例如可以是二極管、晶體管、電阻器、變阻器、和/或一個(gè)或多個(gè)MEMS結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在和/或位于MEMS振蕩器10和/或補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的襯底上或其中?？梢詫囟葌鞲衅骷傻組EMS振蕩器10中，以檢測(cè)、采樣和/或探測(cè)MEMS諧振器12和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的不同的、重要的和/或關(guān)鍵的位置的溫度?；蛘撸蚋郊拥?，溫度傳感器可以是設(shè)置在和/或位于MEMS諧振器12和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的上方和/或下方的分立器件。
繼續(xù)參照?qǐng)D15B和15F，溫度傳感器48可以是設(shè)置在襯底46的表面上的金屬電阻器(例如，鉑)。此外，或代替地，可以將溫度傳感器48嵌入在襯底46中。
特別地，由溫度傳感器48提供的數(shù)據(jù)可以是采用模擬或數(shù)字形式的電壓或電流。如上所述，該數(shù)據(jù)可以提供給溫度傳感器電路系統(tǒng)24，或者更直接地提供給控制電路系統(tǒng)22，用于處理和分析。實(shí)際上，該數(shù)據(jù)可以直接提供給補(bǔ)償電路系統(tǒng)18，用于立刻處理、調(diào)節(jié)和/或控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的操作。
參照?qǐng)D17A和17B，在將MEMS振蕩器10和補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16制造在分離襯底上的情況下，可以使用電互連位于襯底46a和46b上的鍵合焊盤的線互連50提供各個(gè)信號(hào)?；蛘撸梢詫?shí)施倒裝片的結(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)圖17C)。如上所述，所有封裝和互連技術(shù)，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如上所述，MEMS振蕩器10可以是溫度補(bǔ)償或非補(bǔ)償?shù)??？梢栽诜庋b之前和/或之后確定、測(cè)量、測(cè)試和/或分析MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的特性(例如，頻率、幅度和/或靈敏度)。這樣，確定和采用MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算用于補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)(例如，用于分?jǐn)?shù)-N PLL的參數(shù)和/或系數(shù))。使用MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的參考特性便于調(diào)節(jié)、校正和/或控制補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的輸出信號(hào)30的頻率和/或相位。例如，在采用分?jǐn)?shù)-N PLL的情況下，控制電路系統(tǒng)22可以將用于主要和輔助分頻器電路系統(tǒng)42的整數(shù)值和/或用于分?jǐn)?shù)-N分頻器電路系統(tǒng)的值的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)/控制信號(hào)線32提供給倍頻器電路系統(tǒng)28。相應(yīng)地，在適當(dāng)調(diào)節(jié)、校正和控制之后，信號(hào)線30上的輸出信號(hào)具有合適的、所希望的、預(yù)定的特征和/或特性(例如，頻率、相位、抖動(dòng)、占空比、響應(yīng)時(shí)間、和/或抗擾性)。
MEMS振蕩器10的校準(zhǔn)可以在封裝之前和/或之后完成。校準(zhǔn)可以是在一種工作條件(例如，一個(gè)溫度)下或在多種工作條件下。實(shí)際上，校準(zhǔn)可以由固定頻率和溫度補(bǔ)償(如果有的話)構(gòu)成。然而，特別地，在某些實(shí)施例中，不進(jìn)行校準(zhǔn)，可以通過(guò)補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16來(lái)處理對(duì)補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)的特性的任何調(diào)節(jié)(由于沒(méi)有進(jìn)行校準(zhǔn))。在本實(shí)施例中，提供用于解決和補(bǔ)償消除和/或省略的典型校準(zhǔn)工藝/技術(shù)的可編程度范圍會(huì)是有利的。例如，在MEMS10的輸出的頻率(例如，初始頻率)明顯改變的情況下，采用提供相當(dāng)大的可編程度的補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或?qū)嵤├怯欣摹?br> 這里描述和說(shuō)明了很多發(fā)明。盡管已經(jīng)描述和說(shuō)明了所述發(fā)明的某些實(shí)施例、特點(diǎn)、材料、構(gòu)造、特征和優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解的是，從說(shuō)明書(shū)、示例和權(quán)利要求書(shū)中可以明顯看出本發(fā)明的很多其他的、以及不同的和/或類似的實(shí)施例、特點(diǎn)、材料、構(gòu)造、特征、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)。由此，這里所述和所示的發(fā)明的實(shí)施例、特點(diǎn)、材料、構(gòu)造、特征、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)都不是窮舉的，并且應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的這些其他的、類似的、以及不同的實(shí)施例、特點(diǎn)、材料、構(gòu)造、特征、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
例如，盡管許多的典型實(shí)施例提及實(shí)施PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL，但是也可以采用其他適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)。在這點(diǎn)上，補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以采用RC、RCL、環(huán)形振蕩器、和/或頻率調(diào)制合成器。實(shí)際上，任何時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都可以用于產(chǎn)生具有精確的和穩(wěn)定的特性(例如，頻率和/或相位)的輸出信號(hào)。
同樣，可以使用這里所述的任何時(shí)鐘或信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)，例如PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)和/或FLL、以及其任何組合和排列(例如，參見(jiàn)圖23A-23C)，來(lái)實(shí)施倍頻器電路系統(tǒng)28、分頻器電路系統(tǒng)42和二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44。實(shí)際上，這種時(shí)鐘或信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)的任何排列和/或組合都可以用于補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)圖23B、23C、以及24A-24I)。而且，可以使用數(shù)字和/或模擬電路系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成和/或?qū)嵤┍额l器電路系統(tǒng)28、分頻器電路系統(tǒng)42和二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44。
時(shí)鐘或信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)的排列和/或組合可以包括在提供具有所希望的和/或預(yù)定的特性的輸出信號(hào)之前，用于提供信號(hào)的預(yù)補(bǔ)償、中間或后補(bǔ)償?shù)碾娐废到y(tǒng)。這種預(yù)補(bǔ)償、中間或后補(bǔ)償可以用于優(yōu)化和/或提高涉及例如在倍頻器電路系統(tǒng)28、分頻器電路系統(tǒng)42、和二次倍頻器/分頻器電路系統(tǒng)44中的其他電路的信號(hào)的特性，和/或提高和/或優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量或特性(例如，相位噪聲)。例如，倍頻器電路系統(tǒng)28可以由預(yù)補(bǔ)償電路系統(tǒng)構(gòu)成，該預(yù)補(bǔ)償電路系統(tǒng)接收MEMS振蕩器10的輸出，減少頻率并將輸出提供給其他電路系統(tǒng)，其將該輸出的頻率倍頻到高于MEMS振蕩器10的輸出頻率的另一頻率(例如，參見(jiàn)圖23A)。同樣，分頻器電路系統(tǒng)42可以由預(yù)補(bǔ)償電路系統(tǒng)構(gòu)成，該預(yù)補(bǔ)償電路系統(tǒng)接收MEMS振蕩器10的輸出，并在將MEMS振蕩器10的輸出信號(hào)的頻率分頻為低于MEMS振蕩器10的輸出頻率的另一頻率之前增加該頻率(例如，參見(jiàn)圖23C)。
此外，應(yīng)該注意的是，盡管時(shí)鐘或信號(hào)對(duì)準(zhǔn)電路系統(tǒng)可以以特定的方式平均地進(jìn)行調(diào)節(jié)、補(bǔ)償、控制、編程、和/或限定，例如，增加/倍頻或減小/分頻輸入信號(hào)的頻率，但是這種電路系統(tǒng)也可以在某些時(shí)刻或時(shí)間段內(nèi)，將頻率增加/倍頻，并在其他時(shí)刻或時(shí)間段內(nèi)，將頻率減小/分頻(例如，當(dāng)系統(tǒng)100的工作溫度變化時(shí))。相應(yīng)地，盡管分頻器電路系統(tǒng)42平均地減小/分頻輸入信號(hào)的頻率，但是在某些時(shí)刻或時(shí)間段內(nèi)分頻器電路系統(tǒng)42實(shí)際上也可以將頻率增加/倍頻，以便提供適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)特性。
而且，如上所述，可以將補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100全部集成或部分集成(例如，參見(jiàn)圖15A-17C)。實(shí)際上，MEMS 10以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的每個(gè)元件和/或電路系統(tǒng)可以是分立部件，例如，分立的驅(qū)動(dòng)電路、MEMS諧振器、回路濾波器電容器和/或電阻器。
例如，盡管已經(jīng)將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)14顯示為與MEMS諧振器12一起集成在襯底46a上，但是也可以將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)14設(shè)置或集成在襯底46b上。參照?qǐng)D19A-19D，可以將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)14集成在具有補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的襯底46b上。這樣，與將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)14設(shè)置在與MEMS諧振器12相同的襯底上的情況相比，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的制造可以更有效并且更便宜。
實(shí)際上，參照?qǐng)D20，可以將驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)14制造在不同于MEMS諧振器12以及補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的襯底上。特別地，在這些實(shí)施例中可以使用這里所述的任何方式或結(jié)構(gòu)來(lái)結(jié)合和/或采用溫度傳感器48(例如，參見(jiàn)圖19A-19D的替換結(jié)構(gòu)、布局和/或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。
此外，盡管已經(jīng)利用某種結(jié)構(gòu)說(shuō)明了本發(fā)明的典型實(shí)施例和/或技術(shù)。例如，在有些示例中，溫度傳感器電路系統(tǒng)24從MEMS振蕩器10接收數(shù)據(jù)(其表示給定位置的或給定位置中的環(huán)境溫度)。但是溫度傳感器電路系統(tǒng)24也可以從補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16接收代替或在從MEMS振蕩器10接收到的溫度“數(shù)據(jù)”之外的數(shù)據(jù)(例如，參見(jiàn)圖21A和21B)。在這點(diǎn)上，可以對(duì)由于溫度變化而引起的補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的工作性能和/或特性的影響、更改、改變和/或變化來(lái)補(bǔ)償MEMS振蕩器100的輸出信號(hào)。
特別地，有利的是，將MEMS振蕩器10設(shè)計(jì)成具有與補(bǔ)償電路系統(tǒng)18相反的溫度系數(shù)關(guān)系。這樣，可以使由于工作溫度的變化引起或產(chǎn)生的對(duì)MEMS 10的輸出信號(hào)的特性以及由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18引入的調(diào)節(jié)、校正、和/或控制的任何影響最小化、減小、取消和/或得到彌補(bǔ)。
此外，盡管已經(jīng)將控制電路系統(tǒng)22說(shuō)明和描述為處在包含補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的襯底上或其中，但是控制電路系統(tǒng)22也可以是與其遠(yuǎn)離的、分立的和/或分開(kāi)的。在這點(diǎn)上，可以通過(guò)遠(yuǎn)程和/或分立的通用處理器(其可具有不同的或幾個(gè)基本或主要功能和/或目的)進(jìn)行溫度補(bǔ)償計(jì)算，并將其提供給頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS 100。這樣，通用處理器可以執(zhí)行其基本任務(wù)、功能和/或目的，并且例如周期性地(例如，每1/10秒)或間歇性地重新計(jì)算由補(bǔ)償電路系統(tǒng)18所采用的新的、合適的、優(yōu)化的和/或提高的參數(shù)、基準(zhǔn)、值和/或系數(shù)，以便產(chǎn)生和/或提供進(jìn)行過(guò)調(diào)節(jié)的、校正的和/或控制的輸出，其具有例如所希望的、被選擇的和/或預(yù)定的頻率和/或相位。由此，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100可以在襯底上包括較少的電路系統(tǒng)(并且更可能消耗較低的功率)，但是仍然補(bǔ)償了溫度變化(其經(jīng)常是緩慢的)。
特別地，控制電路系統(tǒng)22可以使用數(shù)字和/或模擬電路系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成和/或?qū)嵤?br> 此外，溫度傳感器電路系統(tǒng)24還可以與頻率/相位補(bǔ)償?shù)腗EMS100是分立的、遠(yuǎn)離的和/或分開(kāi)的。溫度傳感器電路系統(tǒng)24可以使用數(shù)字和/或模擬電路系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成和/或?qū)嵤Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器48可以被集成到溫度傳感器電路系統(tǒng)24中或成為其一部分。在這點(diǎn)上，溫度傳感器48被集成到溫度電路系統(tǒng)24的電路和/或電路系統(tǒng)中。
如上所述，MEMS振蕩器10可以被部分地溫度補(bǔ)償(例如，參見(jiàn)圖5A)或被完全地溫度補(bǔ)償，或包括極少的溫度補(bǔ)償?shù)經(jīng)]有溫度補(bǔ)償(例如，參見(jiàn)圖4A和6A)。
此外，MEMS諧振器12和/或驅(qū)動(dòng)電路14可以采用任何類型的MEMS設(shè)計(jì)和/或控制，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都包括在本發(fā)明的背景技術(shù)部分所討論的那些類型。例如，MEMS諧振器和/或驅(qū)動(dòng)電路可以包括在以下非臨時(shí)專利申請(qǐng)中所述和所示的任何設(shè)計(jì)和/或控制技術(shù)(1)“Temperature Compensation for Silicon MEMS”，其是在2003年4月16日提交的，分配的系列號(hào)為10/414793；和(2)“Frequency Compensated Oscillator Design for ProcessTolerances”，其是在2003年10月3日提交的，分配的系列號(hào)為10/679115。
在上述專利申請(qǐng)中所述和所示的發(fā)明可以用于設(shè)計(jì)、控制和/或制造本發(fā)明的MEMS諧振器12和/或驅(qū)動(dòng)電路14。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，不再重復(fù)這些說(shuō)明。然而，應(yīng)該注意的是，這里并入上述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容，例如，包括所有這些發(fā)明的特點(diǎn)、特征、替換方案、材料、技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，作為參考。
此外，每個(gè)襯底或芯片可以包括一個(gè)或多個(gè)MEMS諧振器和/或MEMS振蕩器。這樣，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器可以在襯底/芯片上包括多個(gè)振蕩器100，其中第一補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100a可以提供具有第一組特性的第一輸出信號(hào)，并且第二補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100b可以提供具有第二組特性的第二輸出信號(hào)。第一輸出信號(hào)可以是由低功耗電路系統(tǒng)產(chǎn)生的低頻輸出信號(hào)，而第二輸出信號(hào)可以是由高功耗電路系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻輸出信號(hào)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，低頻信號(hào)可以連續(xù)地運(yùn)行，而高頻信號(hào)可以根據(jù)需要間歇地使用和導(dǎo)通。由此，在一個(gè)方案中，本實(shí)施例提供用于管理根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器的功耗的技術(shù)。
在用于管理功耗的另一技術(shù)中，分頻器電路系統(tǒng)42可以是可編程的，其為補(bǔ)償?shù)腗EMS 100的輸出信號(hào)提供例如具有低頻如1-100Hz的頻率，以保持準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)(time keeping)(例如，參見(jiàn)圖10A和10B)。分頻器電路系統(tǒng)42可以包括例如具有分?jǐn)?shù)-N分頻器級(jí)的低功率電路系統(tǒng)。這樣，補(bǔ)償?shù)腗EMS 100(和特別是，分頻器電路系統(tǒng)42)的功耗符合和/或適合于給定的應(yīng)用(例如，由于由電池提供功率而經(jīng)常需要低功率的計(jì)時(shí)應(yīng)用)?？梢韵氤銎渌碾娐废到y(tǒng)-功耗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和/或構(gòu)造，由此，所有的電路系統(tǒng)-功耗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和/或構(gòu)造，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
特別地，如上所述，補(bǔ)償?shù)腗EMS振蕩器100的輸出信號(hào)可以是單端或雙端(即，差分信號(hào))。輸出信號(hào)的“形狀”(例如，正方形、脈沖、正弦、或限幅正弦(clipped sinusoidal))可以是預(yù)定的和/或可編程的。在這點(diǎn)上，可以在制造、測(cè)試、校準(zhǔn)和/或工作期間，在存儲(chǔ)器20中存儲(chǔ)或編程表示輸出信號(hào)的“形狀”的信息。這樣，控制電路系統(tǒng)22和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18可以在啟動(dòng)/供電、初始化、重新初始化期間和/或在補(bǔ)償電路系統(tǒng)18的正常工作期間針對(duì)這種信息訪問(wèn)存儲(chǔ)器20。
此外，或者代替地，用戶/操作者和外部電路系統(tǒng)/器件/系統(tǒng)(如上所述)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)線34提供表示輸出信號(hào)的“形狀”的信息，以設(shè)置、改變、提高和/或優(yōu)化信號(hào)線30上的輸出信號(hào)的特性。這種信息可以直接提供給控制電路系統(tǒng)22、存儲(chǔ)器20和/或補(bǔ)償電路系統(tǒng)18。
實(shí)際上，控制電路系統(tǒng)22可以引入作為外部指令或模擬信號(hào)函數(shù)的微小頻率變化。例如，這種結(jié)構(gòu)可以模擬壓控振蕩器。特別地，作為外部指令或模擬信號(hào)函數(shù)的頻率變化的任何引入都可以結(jié)合到補(bǔ)償電路系統(tǒng)18中(例如，倍頻器電路系統(tǒng)28或壓到MEMS諧振器12上)。
例如可以在計(jì)算機(jī)、電話、收音機(jī)、GPS系統(tǒng)等中實(shí)施本發(fā)明。其中，本發(fā)明的補(bǔ)償和控制功能包括(1)“初始”頻率和/或相位誤差的補(bǔ)償；(2)溫度變化的補(bǔ)償；(3)利用來(lái)自外部源(例如，來(lái)自蜂窩電話基站數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)進(jìn)行的老化和其他退化效應(yīng)(debilitatingeffect)的補(bǔ)償；(4)外部需求的變化，如多普勒頻移；和/或(5)輸出信號(hào)的調(diào)制或擴(kuò)展。實(shí)際上，本發(fā)明可以基本上用于采用晶體振蕩器的任何應(yīng)用。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可以與調(diào)制電路系統(tǒng)52結(jié)合使用。在這點(diǎn)上，在那些在工作期間可以動(dòng)態(tài)地改變、修改和/或變更輸出信號(hào)的頻率和/或相位的實(shí)施例中，這種改變、修改和/或變更可以表示信息/數(shù)據(jù)。參照?qǐng)D22A和22B，通過(guò)改變補(bǔ)償和控制電路系統(tǒng)16的輸出信號(hào)的頻率和/或相位，可以使用調(diào)制電路系統(tǒng)52傳輸和/或編碼數(shù)據(jù)流(即，輸入數(shù)據(jù)流)。
應(yīng)該注意的是，可以在PSK、FSK、QAM和QPSK信號(hào)發(fā)送技術(shù)以及對(duì)于每個(gè)傳輸碼元編碼更少或更多的位的調(diào)制形式的環(huán)境下采用本發(fā)明。而且，也可采用使用編碼表或使用其他調(diào)制機(jī)制的其他通信機(jī)制，例如，PAM-n(例如，其中n＝2到16)、CAP、和小波調(diào)制。在這點(diǎn)上，這里所述的技術(shù)可適用于所有調(diào)制方案，不管是現(xiàn)在已知的還是后來(lái)研發(fā)的，都包括但不限于PSK、FSK、QAM和QPSK編碼；由此，旨在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
還應(yīng)該注意的是，術(shù)語(yǔ)“電路”可以尤其意味著單一部件或多個(gè)部件(采用集成電路形式或其他形式)，所述部件是有源的和或無(wú)源的，并且耦合在一起以提供或執(zhí)行所希望的功能。術(shù)語(yǔ)“電路系統(tǒng)”可以尤其意味著電路(集成的或其他的方式)、一組這樣的電路、處理器、狀態(tài)機(jī)、一組狀態(tài)機(jī)、軟件、處理器實(shí)施軟件、或電路(集成的或其他的方式)、一組這樣的電路、狀態(tài)機(jī)、一組狀態(tài)機(jī)、軟件、處理器和/或處理器實(shí)施軟件、處理器和電路、和/或處理器和電路實(shí)施軟件的組合。
術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)”可以尤其意味著模擬或數(shù)字形式的電流或電壓信號(hào)。術(shù)語(yǔ)“測(cè)量”尤其意味著采樣、檢測(cè)、檢查、探測(cè)、監(jiān)測(cè)、和/或捕獲。短語(yǔ)“用于測(cè)量”或類似短語(yǔ)例如意味著用于采樣、用于檢測(cè)、用于檢查、用于探測(cè)、用于監(jiān)測(cè)、和/或用于捕獲。術(shù)語(yǔ)“程序”可以尤其意味著指令、參數(shù)、變量、軟件、固件、微碼和/或可配置的硬件構(gòu)造(例如，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中的代碼)。
在權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“一組值”、“值”等(例如，分組值)尤其意味著參數(shù)、基準(zhǔn)(例如，頻率和/或相位)、值和/或系數(shù)等。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器，包括微機(jī)電諧振器，其用于產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)包括第一頻率；頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，其耦合到所述微機(jī)電諧振器以接收所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)，并對(duì)一組值作出響應(yīng)，以使用所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)；并且其中使用取決于所述微機(jī)電諧振器的工作溫度的所述第一頻率來(lái)確定所述值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述微機(jī)電諧振器是非補(bǔ)償?shù)?，并且基于?duì)所述微機(jī)電諧振器的所述溫度的估計(jì)來(lái)動(dòng)態(tài)地確定所述值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用數(shù)學(xué)模型來(lái)確定所述值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用表示所述微機(jī)電諧振器的所述工作溫度的數(shù)據(jù)來(lái)確定所述值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，并且其中所述第二頻率大于所述第一頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，其用于使用第一組值產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述第一頻率；以及分頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述分頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或DLL。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述數(shù)字/頻率合成器是DDS。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括第一倍頻器電路系統(tǒng)，其使用第一組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述第一頻率；以及第二倍頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述第一倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)，其中所述第二頻率大于所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)的所述頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器。
17.一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器，包括微機(jī)電諧振器，其用于產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)包括頻率；頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，其耦合到所述微機(jī)電諧振器以接收所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)，并對(duì)一組值作出響應(yīng)，以產(chǎn)生具有輸出頻率的輸出信號(hào)；并且其中基于所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)的所述頻率以及表示所述微機(jī)電諧振器的所述工作溫度的數(shù)據(jù)來(lái)確定該組值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述微機(jī)電諧振器是非補(bǔ)償?shù)摹?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，其中所述第二頻率大于所述微機(jī)電諧振器的所述頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括分頻器電路系統(tǒng)，其中所述輸出頻率小于所述微機(jī)電諧振器的所述頻率。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述分頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL、數(shù)字/頻率合成器或DLL。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中將所述值動(dòng)態(tài)地提供給所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)的估計(jì)頻率來(lái)確定所述值，并且其中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述估計(jì)頻率。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)的估計(jì)頻率來(lái)確定所述值，其中使用數(shù)學(xué)模型來(lái)確定所述估計(jì)頻率。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，其使用第一組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述微機(jī)電諧振器的所述頻率；分頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生具有所述輸出頻率的所述輸出信號(hào)；并且其中該組值包括所述第一組值和所述第二組值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述分頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或DLL。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述分頻器電路系統(tǒng)是DLL。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括第一倍頻器電路系統(tǒng)，其使用第一組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述微機(jī)電諧振器的所述頻率；第二倍頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述第一倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生所述輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)的所述頻率；并且其中該組值包括所述第一組值和所述第二組值。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL；并且所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器；并且所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
34.一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器，包括微機(jī)電諧振器，其用于產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)包括頻率；頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，其耦合到所述微機(jī)電諧振器以接收所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)，并對(duì)一組值作出響應(yīng)，以使用所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)；并且其中使用取決于所述微機(jī)電諧振器的制造變化的所述第一頻率來(lái)確定所述值。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中基于對(duì)所述微機(jī)電諧振器的所述工作溫度的估計(jì)來(lái)動(dòng)態(tài)地確定所述值。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述微機(jī)電諧振器是非補(bǔ)償?shù)摹?br> 37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述值。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中使用數(shù)學(xué)模型來(lái)確定所述值。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，其用于使用該組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)，并且其中所述第二頻率大于所述第一頻率。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括倍頻器電路系統(tǒng)，其用于使用該組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)，并且其中所述第二頻率小于所述第一頻率。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述分頻器電路系統(tǒng)是PLL、數(shù)字頻率合成器或DLL。
43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)電振蕩器，其中調(diào)頻電路包括第一倍頻器電路系統(tǒng)，其使用第一組值和所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述第一頻率；第二倍頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述第一倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)，其中所述第二頻率大于所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)的所述頻率；并且其中該組值包括所述第一和第二組值。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字頻率合成器。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的微機(jī)電振蕩器，其中所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
48.一種對(duì)具有微機(jī)電諧振器和頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器進(jìn)行編程的方法，所述微機(jī)電諧振器產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中所述輸出信號(hào)包括第一頻率；所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到所述諧振器以接收所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)，并提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的頻率的輸出信號(hào)，該方法包括當(dāng)所述微機(jī)電諧振器處于第一工作溫度時(shí)，測(cè)量所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)的所述第一頻率；計(jì)算第一組值；并且向所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)提供所述第一組值。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，還包括計(jì)算第二組值，其中當(dāng)所述微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)所述第二組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的所述頻率的所述輸出信號(hào)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中計(jì)算所述第二組值包括使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中計(jì)算所述第二組值包括使用數(shù)學(xué)模型。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述溫度補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器還包括存儲(chǔ)器，并且其中該方法還包括將所述第二組值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
53.一種操作具有微機(jī)電諧振器和頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器的方法，所述微機(jī)電諧振器產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中所述輸出信號(hào)包括第一頻率；所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到所述諧振器以接收所述微機(jī)電諧振器的所述輸出信號(hào)，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)第一組值作出響應(yīng)，提供具有第二頻率的輸出信號(hào)，其中所述第二頻率在預(yù)定頻率范圍內(nèi)，該方法包括獲得表示所述微機(jī)電諧振器的所述溫度的數(shù)據(jù)；確定所述微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度；確定第二組值，其中當(dāng)所述微機(jī)電諧振器處于所述第二工作溫度時(shí)，所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)所述第二組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的所述頻率的所述輸出信號(hào)；并且向所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)提供所述第二組值。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括將所述第二組值存儲(chǔ)在所述補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器的存儲(chǔ)器中。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括測(cè)量所述微機(jī)電諧振器的所述溫度；并且計(jì)算所述微機(jī)電諧振器的所述工作溫度。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定所述第二組值。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中使用數(shù)學(xué)模型來(lái)確定所述第二組值。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)包括第一倍頻器電路系統(tǒng)，其使用第一組值產(chǎn)生具有頻率的輸出信號(hào)，其中該輸出信號(hào)的所述頻率大于所述第一頻率；第二倍頻器電路系統(tǒng)，其耦合到所述第一倍頻器電路系統(tǒng)，以接收所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)，并基于第二組值，以產(chǎn)生具有所述第二頻率的所述輸出信號(hào)，其中所述第二頻率大于所述第一倍頻器電路系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)的所述頻率；并且其中所述第二組值包括第一和第二分組值，并且該方法還包括確定所述第一分組值，其中當(dāng)所述微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)對(duì)所述第一分組值作出響應(yīng)，提供具有在預(yù)定頻率范圍內(nèi)的所述頻率的所述輸出信號(hào)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是分?jǐn)?shù)-N PLL。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述第一倍頻器電路系統(tǒng)是數(shù)字/頻率合成器。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述第二倍頻器電路系統(tǒng)是整數(shù)-N PLL或數(shù)字/頻率合成器。
63.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，還包括當(dāng)所述微機(jī)電諧振器處于第二工作溫度時(shí)，使用相同的第二分組值。
全文摘要
這里描述和說(shuō)明了很多發(fā)明。在一個(gè)方案中，本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償?shù)奈C(jī)電振蕩器，其具有產(chǎn)生輸出信號(hào)的微機(jī)電諧振器和頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)，該所述頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)耦合到微機(jī)電諧振器以接收微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)，并對(duì)一組值作出響應(yīng)，產(chǎn)生具有第二頻率的輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用微機(jī)電諧振器的輸出信號(hào)的頻率來(lái)確定這些值，而所述頻率取決于微機(jī)電諧振器的工作溫度和/或微機(jī)電諧振器的制造變化。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括倍頻器電路系統(tǒng)，例如，PLL、DLL、數(shù)字/頻率合成器和/或FLL，以及其任何組合和排列。附加地或代替地，頻率調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)可以包括分頻器電路系統(tǒng)，例如DLL、數(shù)字/頻率合成器(例如，DDS)和/或FLL，以及其任何組合和排列。
文檔編號(hào)H03L1/04GK1902824SQ200480040063
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者帕特里奇·阿龍, 盧茨·馬庫(kù)斯 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司