一种可编程振荡器、SOC芯片及电子设备的制作方法

本技术属于电子电路领域，具体涉及一种可编程振荡器、soc芯片及电子设备。

背景技术：

1、芯片设计中，对于时钟信号品质要求很高。现有的时钟发生电路，例如，锁相环(phase locked loop，pll)、延迟锁相环(delay locked loop，dll)在产生时钟信号时，需要参考时钟源。晶体振荡器具有低时钟抖动(jitter)的优点，通常选做参考时钟源，但是其成本很高。

2、在一些对于时钟品质要求不高的场合中，若选用晶体振荡器作为参考时钟源，会导致其成本增加。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术的目的在于提供一种可编程振荡器、soc芯片及电子设备，以改善采用晶体振荡器作为参考时钟源，导致成本高的问题。

2、本技术的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种可编程振荡器，包括：控制电路、压控振荡器、时钟产生器以及开关电容电路；控制电路被配置为接收参考电压和等效电阻，并根据所述参考电压和所述等效电阻产生电压控制信号；压控振荡器与所述控制电路电连接，所述压控振荡器被配置为基于所述电压控制信号产生目标时钟信号，其中，所述目标时钟信号的频率与所述电压控制信号相关；时钟产生器与所述压控振荡器电连接，所述时钟产生器被配置为基于所述目标时钟信号产生多相不交叠时钟信号，所述多相不交叠时钟信号的频率与所述目标时钟信号的频率相同；开关电容电路与所述时钟产生器和所述控制电路电连接，所述开关电容电路被配置为在所述多相不交叠时钟信号的控制下，产生与所述目标时钟信号的频率相关的等效电阻。

4、本技术实施例中，通过控制电路产生与等效电阻相关的电压控制信号，以此控制压控振荡器产生目标时钟信号，再利用时钟产生器基于目标时钟信号产生多相不交叠时钟信号，以此来控制开关电容电路，产生等效电阻，从而形成环路，以实现精确调节，使得通过更改参考电压的大小，便可改变目标时钟信号的频率，以适用多种时钟场景，呈现出可编程的特性，能够改善采用晶体振荡器作为参考时钟源，导致成本高的问题。

5、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述控制电路被配置为：根据所述参考电压和所述等效电阻产生目标电流，以及基于所述目标电流和预设参考电流产生差值电流，并基于所述差值电流产生所述电压控制信号。

6、本技术实施例中，采用上述的控制逻辑，使得当环路稳定时，目标电流应与参考电流相等，此时，压控振荡器vco的输出频率fvco＝iref/(vref*csw)，其中，iref为参考电流，vref为参考电压，csw为开关电容电路的开关电容容值，通过调节预设参考电流和/或参考电压的值，便可快速将目标时钟信号的频率调节到理想值，从而实现精确调节。

7、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述控制电路包括：第一转换电路、电流源、积分滤波器；第一转换电路被配置为接收所述参考电压和所述等效电阻，并根据所述参考电压和所述等效电阻产生所述目标电流；电流源被配置为产生所述预设参考电流，所述预设参考电流的流向与所述目标电流的流向相反；所述积分滤波器的输入端分别与所述第一转换电路的输出端和所述电流源的输出端电连接，所述积分滤波器的输出端与所述压控振荡器的输入端电连接，所述积分滤波器被配置为对所述差值电流进行积分产生所述电压控制信号。

8、本技术实施例中，利用第一转换电路来根据参考电压和等效电阻产生目标电流，利用电流源产生与目标电流的流向相反的预设参考电流，之后再利用积分滤波器对差值电流进行积分便可产生所需的电压控制信号，这样可以在实现其发明目的的同时，降低成本。

9、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述积分滤波器包括：积分电容，所述积分电容的第一端分别与所述第一转换电路的输出端、所述电流源的输出端，以及所述压控振荡器的输入端电连接，所述积分电容的第二端接地。

10、本技术实施例，利用积分电容来对差值电流进行积分产生电压控制信号，此时，使得可编程振荡器的环路开环传递函数仅包含一个在原点的极点，即s＝0，实现了环路的无条件稳定。对应的环路开环传递函数为：其中，公式中的vref表示参考电压，csw表示开关电容容值，kvco表示压控振荡器增益，s表示拉普拉斯变量，cs表示积分电容容值。

11、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述积分滤波器还包括：电阻和滤波电容，所述积分电容的第一端通过所述电阻分别与所述第一转换电路的输出端、所述电流源的输出端，以及所述压控振荡器的输入端电连接，所述积分电容的第一端还通过所述电阻和所述滤波电容接地。

12、本技术实施例，通过进一步增加电阻r和滤波电容cp，能够增加环路的带宽、稳定性，以及响应速度会更好。此时，可编程振荡器的环路开环传递函数包含两个极点和一个零点。对应的环路开环传递函数为：其中，公式中的r表示rc支路中电阻的阻值，cp表示rc支路中电容的容值。

13、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述控制电路被配置为：根据所述参考电压和所述等效电阻产生目标电流，以及基于所述目标电流产生目标电压，并基于所述目标电压和所述参考电压产生所述电压控制信号。

14、本技术实施例中，采用上述的控制逻辑，使得当环路稳定时，参考电压与目标电压相等，此时，verf＝v1＝verf/rsw*rref，即rsw＝rref，此时，压控振荡器的输出频率为fvco＝1/(rref*csw)，其中，vref为参考电压，v1为目标电压，csw为开关电容电路的开关电容容值，rsw为开关电容电路的等效电阻，rref为用于将目标电流转换为目标电压的参考电阻。使得通过调节参考电阻的值，便可快速将目标时钟信号的频率调节到理想值，从而实现精确调节。

15、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述控制电路包括：第一转换电路、第二转换电路以及比较电路；第一转换电路被配置为接收所述参考电压和所述等效电阻，并根据所述参考电压和所述等效电阻产生所述目标电流；第二转换电路与所述第一转换电路电连接，所述第二转换电路被配置为基于所述目标电流产生目标电压；所述比较电路的第一输入端被配置为接收所述参考电压，所述比较电路的第二输入端与所述第二转换电路电连接，所述比较电路被配置为基于所述目标电压和所述参考电压产生所述电压控制信号。

16、本技术实施例中，利用第一转换电路来根据参考电压和等效电阻产生目标电流，利用第二转换电路将目标电流转换为目标电压，之后再利用比较电路对差值电流基于目标电压和参考电压产生电压控制信号，这样可以在实现其发明目的的同时，降低成本。

17、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述第一转换电路包括：电流镜单元和比较器；电流镜单元具有对称的第一支路和第二支路，所述第一支路的控制端和所述第二支路的控制端电连接，所述第一支路的输出端与所述开关电容电路电连接，所述第二支路的输出端用于输出所述目标电流；所述比较器的第一输入端被配置为接收所述参考电压，所述比较器的第二输入端与所述第一支路的输出端电连接，所述比较器的输出端与所述第一支路的控制端电连接。

18、本技术实施例中，利用电流镜单元和比较器，能够在保证准确性的前提下，快速基于参考电压和等效电阻产生目标电流，并且无需关心等效电阻的具体大小。

19、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述开关电容电路包括：旁路电容、开关电容、第一开关、第二开关；所述旁路电容的第一端与所述控制电路电连接，所述旁路电容的第二端接地；所述开关电容的第一端通过所述第一开关与所述旁路电容的第一端电连接，所述开关电容的第一端还通过所述第二开关接地，所述开关电容的第二端接地；其中，所述第一开关、所述第二开关受所述多相不交叠时钟信号的控制。

20、本技术实施例中，采用上述简单结构的开关电容电路，在实现将压控振荡器的输出频率转换成电阻信息的目的的同时，能够简化电路结构、降低成本以及节约功耗。

21、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述可编程振荡器还包括：可编程电压源，所述可编程电压源与所述控制电路电连接，所述可编程电压源被配置为产生所述参考电压。

22、本技术实施例中，通过增设可编程电压源便于更改参考电压的大小，从而改变目标时钟信号的频率，以使用多种时钟场景。

23、第二方面，本技术实施例还提供了一种soc芯片，包括上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的可编程振荡器。

24、第三方面，本技术实施例还提供了一种电子设备，包括：如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的可编程振荡器，或者，如上述第二方面实施例提供的soc芯片。

25、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。