电子系统与运算放大器的自动配置方法_2

文档序号:9869623阅读:来源:国知局
部电阻值。接着,频率估测电路22量测电子系统的操作频率。在一实施例中,当电子系统的操作频率已知后,更进一步估计该电子系统内的一电容组(capacitor bank)所对应的电容值。特别说明的是,当测得电阻值与电容值时,亦可得知用于估测该电阻值与该电容值的一第一控制信号与一第二控制信号。在一实施例中,第一控制信号与第二控制信号为数字信号,分别以“N:0”与“M:0”表示,其中N、M为正整数,分别表示电阻组内对应的电阻的数量以及电容阻内对应的电容的数量。
[0058]查表电路23则根据电容值与电阻值或是第一控制信号与第二控制信号进行查表,以取得运算放大器24的控制控制参数。通过这些参数可调整运算放大器24的直流电压增益、增益频宽乘积以及回转率。此外,通过自我调整机制可使得运算放大器的操作电流最佳化。
[0059]图3为根据本发明的具有自我调整机制的运算放大器的电子系统的另一实施例的电路图。从另一个角度来看,图3的电子系统30包含了运算放大器,能隙电路31与电阻校正电路32。能隙电路31因为不易受到温度等变数干扰,因此适合用来提供稳定的能隙电压。外部电阻R1的电阻值为已知,且外部电阻R1的误差越小越好,建议是1%或5%的误差。在本实施例中,通过调整电阻组32的电阻值的方式来得知电子系统的内部电阻值。
[0060]通过电流镜电路可以复制流经外部电阻R1的电流I1以产生流经电阻组32的电流12。电阻组32包括多个开关装置,如T301?T30N,与多个电阻,如R3m?R.,通过控制信号“N:0”来控制开关装置以决定电阻组32的等效电阻值R2。利用克希荷夫电路定律(Kirchhoff Circuit Laws),可表不如下:
[0061]Vbg = I1X R1 = I2X R2
[0062]在本实施例中,电阻组32的等效电阻值R2 —开始被设定为最小值,此时V。会小于能隙电压vbg。比较器会将电压V。与能隙电压Vbg的比较结果传送给D型正反器。计数器33会根据D型正反器逐步递增控制信号“N:0” 一个位,直到电压Vc大于能隙电压Vbg才停止。举一个例子来说明,假设电阻组32内有5个电阻,也就是N等于5,且每个电阻的电阻值为二进制的比例关系都相同。当开始进行电阻值估测时,控制信号为“00001”。如果此时电压Vc小于能隙电压Vbg,计数器33增加控制信号为“00010”,并根据D型正反器的输出判断电压Vc是否大于能隙电压Vbg。假设当控制信号为“01111”时,电压Vc大于能隙电压Vbg,则电阻组32的等效电阻值R2便可得知。在另一个实施例中,假设控制信号为“01111”时,电压Vc大于能隙电压Vbg,则最后决定的控制信号为前一次的控制信号“01110”。
[0063]同理,也可将电阻组32的等效电阻值R2预设为最大值,再通过计数器33逐步减少等效电阻值R2,直到电压Vc小于Vbg才停止。或是在另一个实施方式中,电阻组32的等效电阻值R2预设为一中间值,再根据电压Vc与Vbg的比较结果,通过逐步减少或增加等效电阻值R2。通过前述的方式,最后电阻组32的等效电阻值即是电子系统的内部电阻值。
[0064]图4为根据本发明的一电阻校正的方法的一实施例的流程图。请参照图3及图4,在本实施例中,预设状况是电子装置或系统在开机或重置时才执行,但在其他的实施方式中,可于电子装置运作时,根据一校正请求信号来进行电阻校正。在步骤S41中,先决定电阻组的一等效电阻值。接着在步骤S42中,判断能隙电压Vbg是否大于一电压Vc。如果能隙电压Vbg大于Vc,回到步骤S41,调整电阻组的等效电阻值。如果能隙电压Vbg小于Vc,则电阻校正完毕。
[0065]当电子系统的内部电阻值被确定后,可利用RC充放电的方式,以下列公式来估测电子系统的操作时脉、工作时脉或电容值。
[0066]Vref = VddX (1-e Tclk/RC)
[0067],其中Vraf:参考电压
[0068]Vdd:工作电压
[0069]Tclk:时脉周期
[0070]R:电阻值
[0071]C:电容值
[0072]请参考图5。图5为根据本发明的具有自我调整机制的运算放大器的电子系统的另一实施例的电路图。从图5可以看到参考电压Vraf可以通过分压方式,由电阻R51与R52来决定。关于电阻组52的动作请参考图3的说明。因为电阻组52的电阻值已经确定,因此接下来做的就是再确认电容组53的电容值。电容组53包括多个开关装置,与多个电容,通过控制信号“M:0”来控制开关装置以决定电容组53的等效电容值。比较器会输出电压Vc与参考电压Vref的比较结果,并通过充电时间估测单元51来控制电容组53的电容值,以判断是否有正确地估测到电子系统的操作频率。在本发明一实施例中,并非直接估测电子系统的操作频率,而是通过固定电子系统的时脉宽度以估测对应电子系统的操作频率的电容组53的电容值。
[0073]图7是图5的电路运作的波形图。请同时参照图5及图7,首先利用电子系统内已知的时脉信号CLK,制造一个时脉宽度作为充电时间。在本实施例中,时脉宽度为5个CLK周期。在图7中,充电电压V1、V2与V3分别表示在不同情况下,图5中电压Vc的充电变化。状况71表示电容组53的电容值过小的情况。从图上可以看出充电电压Vl在充电时间结束前就已经大于参考电压Vraf,比较器的输出Cal_out也被上拉到高逻辑准位。因此,在状况71下,充电时间估测单元51会通过控制信号“M:0”来调升电容组53的电容值。
[0074]状况73表示电容组53的电容值过大的情况。从图上可以看出充电电压V3在充电时间结束后还没有大于参考电压Vraf,比较器的输出Cal_out也是在充电时间后才被上拉到高逻辑准位。因此,在状况73下,充电时间估测单元51会通过控制信号“M:0”来调降电容组53的电容值。
[0075]状况72则表示电容组53的电容值是正确地对应到电子系统的操作频率。从图上可以看出充电电压V2在充电时间结束时,充电电压V2正巧相同于参考电压Vraf,且比较器的输出Cal_out也是在充电时间的同时,被上拉到高逻辑准位。因此充电时间估测单元51可通过检测比较器的输出Cal_out被上拉到高逻辑准位的时间点,与充电时间的结束点的比较来得知电容组53的电容值是否已经被调整到对应电子系统的操作频率的电容组53的电容值。
[0076]回到图5,当电容组53的电容值与电阻组52的电阻值被确认后,控制信号“N: O”与“M:0”被传送到一查表电路,查表电路根据接收到的控制信号“N:0”与“M:0”查表得到运算放大器的控制参数。运算放大器通过该控制参数对运算放大器进行调整,使运算放大器的功率最佳化。
[0077]图6A为根据本发明的一频率估测方法的一实施例的流程图。本实施例的频率估测方法并非用以估测一实际频率值,而是估测一电容组的电容值是否对应到实际的操作频率值。关于图6A?图6C的频率估测方法,请一并参考图5的电路图。在进行频率估测方法时,先利用电子系统内的操作时脉制造一个时脉宽度作为充电时间。在步骤S601中,先针对一电容组的电容值进行微调。在本步骤中,可先将电容组的电容值设定在一预设值,如最大电容值或最小电容值。
[0078]在步骤S602中,充电时间估测单元51判断输出Cal_out被上拉到高逻辑准位的时间点是否小于充电时间的结束点,如图7的状况71所示。如果是的话,回到步骤S601中对电容组53的电容值进行微调。如果不是的话,执行步骤S603。在步骤S603中,充电时间估测单元51判断输出Cal_out被上拉到高逻辑准位的时间点与充电区间的结束点的时间差是否大于一个操作时脉周期的长度。如果是的话,回到步骤S601中对电容组53的电容值再次进行微调以减少电容值。如果不是的话,表示此时电容组53的电容值是正确地对应到操作频率。充电时间估测单元51会将此时电容组的控制信号传送
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