低功率时钟源的制作方法_3

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源500。来自PTAT电流源的电流随着温度线性增加。相反地,来自CTAT电流源的电流随着温度线性下降。相应地,来自PTAT和CTAT源的电流的总和产生大致不依赖于温度的电流。例如,为了设定常值电流10,来自弱反型模式的M0SFET501 (图5中的PTAT配置)的电流和来自强反型模式的MOS的电流可以耦合。在一些例子中,由PTAT和CTAT联合提供的电流在100°C范围内改变I % (10ppm/°C ) ο
[0047]在一个例子中,拓扑400中的一会或多个块包括二阶补偿机构以改进响应温度变化的电路,例如,使用PTAT和CTAT电流源的耦接补充拓扑。图6示出了具有二阶补偿机构的第一块401。二阶补偿机构包括切断低阈值(LVT)M0S601,开关602和反相器603。二阶补偿机构形成给CLl增加充电的漏向上通道,从而增加第一块401的延迟特性。通过增加第一块的延迟特性,拓扑400中的振荡环的延迟增加了,振荡器的频率下降了。在一个例子中,延迟随着温度增加。
[0048]在一个例子中,使用一个或多个配置位提供补偿振荡电路111的进一步控制以补偿处理变化效果,例如影响一个或多个PTAT和CTAT电流源和电容式继电器元件。继续参考图5,例如,电流源的处理变化能够偏移PTAT和CTAT电流的耦合,从而目标频率范围(例如,相当于传感器的操作频率)中的控制点包括对温度变化具有可操作稳定性。为了补偿这种处理变化,向PTAT电流源500中的MOS设备500的源提供可变电阻502,以使PTAT输出电流和CTAT输出电流平衡。在一个例子中,电阻502通过一个或多个位数字可变的。例如,可以使用5位。
[0049]现参考图7,多位(例如,8位)二进制加权截止晶体管可以在二阶补偿机构中使用(参见图6)以对准泄漏电流,从而补偿处理漂移。即,常值电流源(例如,PTAT和CTAT耦合源)可以用作二进制加权电流镜701。电流镜701提供数字可调电流,例如在设备处理变化中改变成特定频率。可以使用其他结构代替二进制加权,例如“温度计”编码的配置。
[0050]图8 一般地不出了补偿数控振荡电路的拓扑800的例子。在一个例子中,拓扑800包括第一和第二延迟线801、802。在一个例子中,第一延迟线801与10位粗调器(例如,I纳秒(ns)分辨率)相对应,第二延迟线802与5位粗调器(例如,20ps分辨率)相对应。因此,拓扑800提供了能够使用多位调节成以指定频率振荡的数控振荡器(DCO),例如使用下面描述的多种控制和补偿机构。
[0051]图9 一般地不出的是非补偿振荡电路拓扑900的例子。在一个例子中,拓扑900包括与图8中描述的延迟线801、802相似的数字反相粗延迟线以及精延迟线901、902。拓扑900可以使用电流源向电容式继电器元件的泄漏,如图6中的例子描述的。在一个例子中,拓扑900包括作为电流源的二进制加权截断LVT晶体管。截断LVT晶体管提供相较于在晶体上使用的低区域DC0,例如在100kHz。在一个例子中,非补偿振荡器的拓扑900在频率10kHz时消耗功率80nW,并且与图4中的补偿振荡器的拓扑400相比具有相对低的振荡周期稳定性。
[0052]图10至图12示出了多个与例子100 (尤其与比较电路115的操作)相对应的例子。图10示出了用于利用比较电路115调节振荡电路的拓扑1000。
[0053]在图10的例子中,比较电路115包括计数器,计数器配置成执行一个补偿振荡电路振荡频率和一个或多个参考信号频率或一个非补偿振荡电路频率之间的频率比较。在一个例子中,频率比较器被配置成通过计数振荡信号(例如,由DCO或参考信号提供)在指定间隔的上升边提供频率差指令。例如,参考信号包括例如由XTAL振荡器提供的片外参考信号,或由其他源中的补偿振荡电路提供的参考信号。在一个例子中,当参考信号高,计数器可以计数振荡器的输出信号的上升边,并且振荡器可以基于计数调节。在特定的例子中,当参考信号为补偿振荡电路的输出信号时,计数器可以计数非补偿振荡电路的输出信号的上升边,例如当补偿振荡电路的输出高时。在一个例子中,如果计数器计数多于一条上升边,它的输出设定高,否则,输出设定低。图11示出了计数图。图11示出了参考时钟信号1101、DCO输出信号1102,和比较器输出信号1102。在这个实施例中,当参考信号高时计数电路计数DCO输出信号的两条上升边。相应地,当DCO输出信号的第二上升边失效时,比较器输出设定尚。
[0054]在一个例子中,比较电路115进入数字寄存器1010或SAR(逐次逼近寄存器)逻辑,并且至少一个振荡电路1013可以使用SAR逻辑的内容调节。在一个例子中,SAR逻辑逼近DCO继电器和电流,例如基于比较电路115的输出,并且相应地设定DCO控制位(例如,在数字寄存器中储存)。
[0055]再次参考图11,比较器输出连接到数字寄存器1010,数字寄存器1010中的信息(例如,从比较电路115中接收的信息)用来更新一个或多个电流源(例如,可变电阻502)或振荡电路中的延迟,以改变振荡电路输出频率。至少一个振荡电路1013包括反馈比较电路115的输入1015的输出1014以形成用于连续更新至少一个振荡电路1013的反馈环。图12中不出了响应参考信号改变振荡输出频率的例子。
[0056]图12包括上部图表1201和1203中的参考时钟信号(REF_CLK)的图示。图表1021和1203示出了沿着水平轴使用不同时间比例的相同参考时钟信号。图表1202示出了来自DC0(DC0_0UT)的原始输出信号,例如来自第二振荡电路112(例如,相当于非补偿振荡电路)的输出信号。如图表1202所示,DC0_0UT与REF_CLK ;REF_CLK在大约DC0_0UT的两倍频率时振荡不一致。使用文中描述的系统和方法,DC0_0UT可以调节,以使DCO输出信号与REF_CLK在20ps错误容差内(或小于,取决于使用的DCO电路控制位的数量)同步或锁定。在一个例子中,图10的例子中描述的频率比较器可以用来调节第二振荡电路112的一个或多个特性,以便使第二振荡电路112输出信号与参考信号同步。例如,当参考信号为高以填充(populate)数字寄存器时,可以计数DCO信号的上升边,可以使用来自数字寄存器的信息调节第二振荡电路112的一个或多个操作参数。例如,电流源、电容、延迟线可以调节以影响第二振荡电路112输出频率的变化。图表1204示出了当与REF_CLK —致时来自DCO的最后输出信号,例如使用图10中的拓扑100与参考比较频率的多循环之后。
[0057]图13示出了包括使用关于参考振荡信号间歇地更新非补偿振荡电路的方法1300的例子。在1310,可以激活第一振荡电路,例如图1中的第一振荡电路111。激活第一振荡电路包括向第一振荡电路提供能量,产生振荡信号,例如使用环振荡拓扑(参考图4和8)在1312,响应在1310激活第一振荡电路,在第一振荡电路的输出终端提供第一振荡输出信号。
[0058]在1320,提供第二振荡输出信号。在一个例子中,提供第二振荡输出信号以响应在1310激活第二振荡电路,或持续提供第二振荡输出信号。关于第二振荡输出信号的信息可以提供给一个或多个下游模块或处理器。例如,在1325,可以执行一个或多个基于时间的处理,例如,处理配置成使用关于第二振荡输出信号的信息。在一个例子中,在1325,取样功能利用关于第二振荡输出信号的信息执行。
[0059]在1330,第一和第二振荡输出信号可以使用比较电路比较,例如,比较电路118。在一个例子中,比较电路118包括频率比较器,频率比较器被配置成用于比较第一和第二输出信号的振荡频率。在一个例子中,比较电路118包括信号边计数器,信号边计算器被配置成用于确认第一和第二输出信号的一个或多个变换,例如,信号从高变换到低,或由低到高。在一个例子中,比较电路向存储电路106或第二振荡电路(例如,非补偿振荡电路)关于比较(例如,包括存储寄存器或SAR逻辑)提供关于比较(例如,频率,数量)的信息。
[0060]在1340,响应与接收或检索关于来自比较电路或储存电路106的比较信息,第二振荡电路的一个或多个特性可以被更新或调节。在一个例子中,更新第二振荡电路的特性包括确认第二振荡电路是以指定频率振荡。在另一个例子中,更新特性包括改变与第二振荡电路相对应的电路参数,例如调节一个或多个放大器偏差、电阻、电容,或调节一个或多个影响第二振荡电路运行的控制位。
[0061]在1350,第一振荡电路可选择地失效,例如包括解耦第一振荡电路与电源。例如,来自第一振荡电路的输出信号在第二振荡电路在1340更新后可能就不需要了,例如,当第二振荡电路更新以按照与第一振荡电路相对应的频率运行。在一个例子中,第二振荡电路输出信号包括一个或多个下游处理(参见1325)使用的时钟信号,第一振荡电路的主要功能包括提供不依赖于温度(或不依赖于其他参数)的参考。相应地,当不使用参考时,可以关闭第一振荡电路。
[0062]在一个例子中,第一振荡电路可以可选择地被重新激活。例如,可以恢复第一振荡电路的电源,例如,为了同步或更新第二振荡电路(或其他振荡电路)。在1371,可以监视环境参数。如果环境参数以多于预设阈值量改变,第一振荡电路在1310可以重新激活,例如,以进一
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