LCVCO设计-温度补偿

LCVCO的温度补偿

在进行LCVCO设计时，需要考虑温度变化导致的频率偏移，保证在连续温度变化过程中，PLL不需要重新校准，一直保持锁定，温度补偿结构因此而来。个人认为LCVCO的温度补偿常用的有两种，分别是开环补偿和闭环补偿：

• 开环温补指温度变化引起Vtemp电压的变化，进而补偿频率。
• 闭环温补指温度变化引起频率变化或者Vtune电压变化，频率变化或者Vtune电压变化的信息反馈到Vtemp，进而补偿频率。

开环温补

开环温补的流程图如下所示

如文献[1]和[3]描述，电路由BG+BIAS电路组成，如下图所示

Itemp电流由ztc电流和ptat电流相加得到，为ctat电流。当温度升高，VCO频率减小，ctat电流与温度反比，Vtemp电压随之下降，Kvtemp为负值，温度补偿变容管容值减小，VCO频率升高得到补偿。
但开环补偿的速率完全取决于BG+BIAS电路随温度变化的速率，可能会出现过补偿或补偿不够的情况；如果加入Tsensor电路，且温度检测精度小，也可以根据VCO温漂测试结果拟合一条速率曲线，并采用算法，将每一个温度对应一个Vtemp电压和补偿速率，实现VCO的精准开环温漂补偿。

闭环温补

闭环温补的流程图如下所示

如文献[2]和[4]描述，电路由BG+BIAS+同相运放电路组成，如下图所示

PLL环路出来的Vctrl电压一路控制主要的变容管阵列，另外一路为同相运放的输入。PLL锁定的初始状态下，Vctrl=Vb，温补用变容管不工作，PLL环路正常锁定；温度升高后，VCO频率降低，Vctrl电压升高，Vctrl>Vb，Vctrl电压经过OP1的G=1+R2/R1放大倍数，控制温补用变容管，补偿温漂频率。
PLL环路最终的传输函数如下公式所示，推导可参考文献[2]和[4]。

由于Vtemp完全跟踪Vtune，受Vtune变化的影响，所以不存在温度对Vtemp变化速率的影响。

参考文献

[1] A Wide-Range VCO with Optimum Temperature Adaptive Tuning, 2010, RFIC.
[2] A Temperature Compensated Triple-Path PLL With KVCO Non-Linearity Desensitization Capable of Operating at 77 K, 2017, TICAS-I.
[3] LMX2582 LMX2592 VCO 校正和 KVCO、Tune 关系讨论.TI.
[4] A Temperature Compensated VCO Using Feed-forward Gain Multiplication for Cellular Applications, 2015, RFIC