专利名称：改进型高精度振荡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精度的振荡器结构，特别是对振荡频率精度要求极高的应用领域，如蓝牙系统待机时钟。
背景技术：
在数据传输系统中，对频率的精度要求极高，如蓝牙系统中的待机时钟要求很高，通常要求频率变化至少小于±1000ppm，即千分之一，过大的时钟偏差将导致两个需要通讯的蓝牙系统在睡眠模式下无法正常握手和唤醒。随着技术发展，新的蓝牙标准需要蓝牙系统更低的功耗，采用连接时间间隔配合快速连接的方式实现睡眠状态和工作状态的转换，当蓝牙系统进入睡眠状态时，一般通过高精度低功耗振荡器进行计时，如500ms ;当系统唤醒后会工作一段时间，在此时间段内查找是否本蓝牙系统附近存在其他可配对蓝牙系统，并尝试与可配对系统配对，如果握手满足，则开始通讯。
图1中描述了两个蓝牙系统相互通信时处于睡眠和唤醒状态的时序。两个蓝牙系统在连接任务不多时，进入睡眠状态，通过同步同时开始睡眠，两个系统分别开始500毫秒的计时，当计时精度为± IOOOppm时，导致±0.1%的时间误差，S卩±0.5ms的时差，如图所示，第一个系统计时提前0.5ms开始进入唤醒工作状态,另一个系统延迟0.5ms进入唤醒工作状态，即为了让两个系统同时存在足够的重叠工作时间，则需唤醒工作时间至少要大于重叠工作时间加上Ims的时间误差。例如由于系统启动需要一定时间，例如I毫秒，则系统最小重叠时间需大于I毫秒，因此最小唤醒工作时间需2毫秒。由于系统唤醒时功耗较大，所以系统唤醒工作时间越长，睡眠模式下的平均功耗就越大。睡眠时的功耗可近似忽略，则平均功耗可大致计算如下:
权利要求1.一种改进型高精度振荡器，其特征在于，其包括第一校准电路、可编程振荡单元、计时电路和修正电路， 第一校准电路根据高频参考信号和可编程振荡单元输出的振荡信号得到校准数据； 计时电路，用于对所述可编程振荡单元输出的振荡信号进行计时得到计时频率数值，在计时频率数值到第一阈值时进行复位，随后再重新对所述可编程振荡单元输出的振荡信号进行计数； 所述修正电路用于对第一校准电路的校准数据进行修正得到修正后的校准数据； 在所述计时频率数值到达到第二阈值前，所述可编程振荡单元根据未经过所述修正电路修正的校准数据生成振荡信号，在计时频率数值达到第二阈值后，可编程振荡单元根据经过所述修正 电路修正的校准数据生成振荡信号；或者 在所述计时频率数值到达到第二阈值前，可编程振荡单元根据经过所述修正电路修正的校准数据生成振荡信号，在计时频率数值达到第二阈值后，可编程振荡单元根据未经过所述修正电路修正的校准数据生成振荡信号； 其中第二阈值低于第一阈值。
2.根据权利要求1所述的改进型高精度振荡器，其特征在于，所述修正电路包括第二校准电路、加减器和逻辑控制器， 第二校准电路根据所述可编程振荡单元根据未经过修正的校准数据而生成的振荡信号的实际频率与理论目标频率的偏差输出加控制信号或减控制信号； 逻辑控制器输出步长数据； 所述加减器在第二校准电路输出加控制信号时，将第一校准电路输出的校准数据加上逻辑控制器输出的步长数据以得到经过修正的校准数据；在第二校准电路输出减控制信号时，将第一校准电路输出的校准数据减去逻辑控制器输出的步长数据以得到经过修正的校准数据。
3.根据权利要求2所述的改进型高精度振荡器，其特征在于，在所述计时频率数值达到第二阈值前，所述逻辑控制器输出的步长数据为零，在所述计时频率数值达到第二阈值后，所述逻辑控制器输出的步长数据为预定步长；或者 在所述计时频率数值达到第二阈值后，所述逻辑控制器输出的步长数据为零，在所述计时频率数值达到第二阈值前，所述逻辑控制器输出的步长数据为预定步长； 所述可编程振荡单元根据经由加减器得到的校准数据生成振荡信号。
4.根据权利要求3所述的改进型高精度振荡器，其特征在于，第二阈值=X*第一阈值，其中X为比例系数，X基于所述可编程振荡单元根据未经过修正的校准数据而生成的振荡信号的实际频率和理论目标频率的偏差确定，满足计时电路计数从零至第二阈值所用时长与第二阈值至第一阈值所用时长之和等于从零至第一阈值时的理论计时时长。
5.根据权利要求4所述的改进型高精度振荡器，其特征在于， 所述X满足下述公式:X*Y*(1/f) + (l-x)*Y*(1/f)* (1+ δ)=T,或X*Y* (1/f)*(1+ δ) + (1-X)(1/f)=T, 其中， T为计时频率数值从零至第一阈值时的理论计时时长；Y为计时频率数值从零至第一阈值的实际时长内，若采用高频参考信号计数，考虑偏差时对应的计时频率数值； f为高频参考信号的频率值； δ为纠正偏差值。
6.根据权利要求5所述的改进型高精度振荡器，其特征在于，所述加减控制信号采用数字信号Flagl的两种状态表示，所述步长数据由数值信号Flag2的两种状态表示。
7.根据权利要求6所述的改进型高精度振荡器，其特征在于，所述修正电路计算比较所述Y值与Yl值，Yl为计时频率数值从零至第一阈值的实际时长内，若采用高频参考信号计数，不考虑偏差时对应的理论计时频率数值； 若Y > Yl则Flagl状态设置为减，若Y < Yl则Flagl状态设置为加。
8.根据权利要求1至7所述的任一种改进型高精度振荡器，其特征在于，所述高频参考信号为26MHz时钟信号。
9.根据权利要求1至7所述的任一种改进型高精度振荡器，其特征在于，所述校准数据输出信号为温度码、格雷码或补码。
10.根据权利要求1至7所述的任一种改进型高精度振荡器，其特征在于，所述校准数据输出信号用于调节 可编程振荡单元中可调节的电阻、电容或电流。
专利摘要本实用新型公开一种改进型高精度振荡器，采用两级校准电路，校准通过两步完成，让计数器计数期间分段工作，在一段时间内可编程振荡单元基于第一校准电路在第一次校准后产生的校准信号工作，利用数字电路计数，在另一段时间内可编程振荡单元基于第二校准电路根据偏差进行补偿后的校准信号工作，通过两段校校，使振荡器在标准时间段内近可能的接近理论输出频率，从而实现精度更高的频率输出，从而实现精度更高的频率输出，突破半导体制造工艺限制的±1000ppm的校准精度，可实现更准确的时间值。
文档编号H03B5/04GK203135792SQ201220733820
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者王钊 申请人:无锡中星微电子有限公司