一种无线通信唤醒电路的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种无线通信唤醒电路，包括：稳压器和锁相环电路，所述稳压器根据唤醒(Wake)信号为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为有效时，所述稳压器为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为无效时，所述稳压器不给所述锁相环电路供电；在处于所述唤醒(Wake)信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为有效的第一时段时，所述锁相环电路根据参考电压信号(VF)产生第一时钟信号，在处于所述唤醒信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为无效的第二时段时，所述锁相环电路根据所述锁相环电路中的晶体振荡器的参考时钟产生第二时钟信号。采用本申请的无线通信唤醒电路设计方案，能够有效降低无线通信的功耗。
【专利说明】
_种无线通信唤醒电路
技术领域
[0001]本申请涉及电路设计技术领域，特别涉及一种无线通信唤醒电路。
【背景技术】
[0002]无线通信技术已深入到生活和工作的各个方面，包括日常移动手机通信、无线电话、WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络)、UWB(Ultra Wideband，超宽带)、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视等等都是较热门的无线通信技术的应用。
[0003]现有的无线通信电路在正常工作模式下，所有模块全部处于工作状态，稳压器工作为锁相环电路供电，锁相环电路产生时钟信号为其他模块提供时钟信号。
[0004]当无线通信电路处于呼吸模式时系统间歇式工作，通常依靠低功耗振荡器来间歇式唤醒无线通信电路。唤醒无线电路后，进入通讯工作模式前，无线通信电路需要进行相应的准备工作(例如，包括晶体振荡器启动、由鉴频鉴相器、电荷栗、压控振荡器、分频器组成的锁相环电路达到稳定所需的时间、处理器进行准备工作(包括从存储器读取指令、堆栈协议等))，因此需要提前让系统唤醒来做这些准备工作。例如，无线通信电路呼吸模式时，以500mS为周期间歇式工作，其中唤醒工作时间为20mS。不唤醒时，设无线通信电路中仅耗电
0.0511^;设唤醒时，工作电流为1211^，则呼吸模式下，平均电流为1211^*(201113/5001113) +
0.05mA = 0.53mA。上述准备工作为串行进行，即:晶体振荡器启动后，锁相环电路进入稳定状态，最后等处理器执行准备操作，准备工作的时间累计，需提前较多时间让系统唤醒。
[0005]综上，现有无线通信电路的唤醒准备工作的启动较唤醒提前时间较长，导致了不必要的电量消耗。
【发明内容】
[0006]本申请实施例提出了一种无线通信唤醒电路，用以克服现有无线通信电路的唤醒准备工作的启动较唤醒提前时间较长，导致了不必要的电量消耗的不足。
[0007]本申请实施例提供了一种无线通信唤醒电路，包括:稳压器和锁相环电路，所述稳压器根据唤醒(Wake)信号为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为有效时，所述稳压器为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为无效时，所述稳压器不给所述锁相环电路供电；
[0008]在处于所述唤醒(Wake)信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为有效的第一时段时，所述锁相环电路根据参考电压信号(VF)产生第一时钟信号，在处于所述唤醒信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为无效的第二时段时，所述锁相环电路根据所述锁相环电路中的晶体振荡器的参考时钟产生第二时钟信号。
[0009]本申请实施例提供的无线通信唤醒电路，由于包括了稳压器和锁相环电路，所述稳压器根据唤醒(Wake)信号为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为有效时，所述稳压器为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为无效时，所述稳压器不给所述锁相环电路供电;在处于所述唤醒(Wake)信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为有效的第一时段时，所述锁相环电路根据参考电压信号(VF)产生第一时钟信号，在处于所述唤醒信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为无效的第二时段时，所述锁相环电路根据所述锁相环电路中的晶体振荡器的参考时钟产生第二时钟信号，可以缩短无线通信电提前唤醒的时间，在不影响无线通信电路正常工作的前提下，有效降低无线通信的功耗。
【附图说明】
[0010]下面将参照附图描述本申请的具体实施例，
[0011]图1为一种现有的监牙电路不意图；
[0012]图2为现有的蓝牙电路处于呼吸模式的波形示意图；
[0013]图3为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路的示意图；
[0014]图4为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一的示意图；
[0015]图5;为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一处于呼吸模式的波形示意图；
[0016]图6为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一中选择器实现电路的示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明书中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
[0018]在实现本申请的过程中，以蓝牙电路为例，发明人发现，现有的蓝牙电路的唤醒准备工作的启动较唤醒提前时间较长，导致了不必要的电量消耗。图1为一种现有的蓝牙电路示意图，如图1所示，该蓝牙电路包括低功耗振荡器、计数器、稳压器、晶体振荡器、鉴频鉴相器、电荷栗、压控振荡器、分频器、处理器、射频模块。在蓝牙的正常工作模式下，上述模块全部处于工作状态，晶体振荡器产生26MHz的振荡频率，即CK26M的频率为26MHz。鉴频鉴相器、电荷栗、压控振荡器、分频器构成锁相环电路。当此锁相环电路稳定时，FO输出2.4GHz的频率，提供给射频模块，用于无线通信。分频器对2.4GHz的FO信号分频25倍，产生96MHz的时钟CK96M，提供给处理器，处理器根据时钟CK96M信号接收嵌入式软件指令。
[0019]当软件检测到没有太多任务时，发出指令使蓝牙电路进入呼吸模式。呼吸模式时系统间歇式工作，依靠低功耗振荡器来间歇式唤醒蓝牙电路。图2为现有的蓝牙电路处于呼吸模式的波形示意图，如图2所示，波形Wl为蓝牙处于通讯工作模式时的时钟波形，高电平时，蓝牙电路根据蓝牙协议进行通讯。W2为Wake(唤醒)信号的波形。W2的上升沿比Wl的上升沿提前10mS。原因是在进入通讯工作模式前，蓝牙电路需要进行相应的准备工作，其中包括晶体振荡器启动、由鉴频鉴相器、电荷栗、压控振荡器、分频器组成的锁相环电路达到稳定所需的时间、处理器进行准备工作(包括从存储器读取指令、堆栈协议等)，因此需要提前让系统唤醒来做这些准备工作。如果没有检测到可通讯的蓝牙设备，则继续维持呼吸模式。呼吸模式的目的是为了节省功耗。如图2所示，以500mS为周期间歇式工作，其中唤醒工作时间为20mS ο不唤醒时，蓝牙电路中仅低功耗振荡器、计数器工作，如果耗电为0.05mA,唤醒时，工作电流为12mA，则呼吸模式下，平均电流为12mA*(20mS/500mS)+0.05mA = 0.53mA。上述准备工作为串行进行，即:晶体振荡器启动后，锁相环电路进入稳定状态，最后等处理器执行准备操作，准备工作的时间累计，需提前较多时间让系统唤醒。
[0020]与上述的蓝牙电路类似，现有无线通信电路的唤醒准备工作的启动较唤醒提前时间较长，导致了不必要的电量消耗。
[0021]针对上述问题，本申请实施例中提供了一种无线通信唤醒电路，图3为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路的示意图，如图3所示，该无线通信唤醒电路可以包括:稳压器和锁相环电路，所述稳压器根据唤醒(Wake)信号为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为有效时，所述稳压器为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为无效时，所述稳压器不给所述锁相环电路供电；
[0022]在处于所述唤醒(Wake)信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为有效的第一时段时，所述锁相环电路根据参考电压信号(VF)产生第一时钟信号，在处于所述唤醒信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为无效的第二时段时，所述锁相环电路根据所述锁相环电路中的晶体振荡器的参考时钟产生第二时钟信号。
[0023]本申请实施例中的无线通信唤醒电路可以应用于现有的蓝牙、无线局域网、ZigBee、Z-Wave、EnOcean、UWB等无线通信技术中，也可以应用于未来可能出现的无线通信技术中。
[0024]具体实施中，唤醒Wake信号和预唤醒PreSet信号可以是通过固定周期的计数器输出，也可以通过其他信号生成的方式得到，这里不做具体限定。
[0025]在第一时段(S卩:唤醒Wake信号和预唤醒PreSet信号均为有效的预唤醒阶段)，无线通信唤醒电路进行上述唤醒前的准备工作。在第二时段(即:唤醒Wake信号为有效，预唤醒PreSet信号为无效的唤醒阶段)，无线通信唤醒电路已完成相应的准备工作，可执行无线通?目任务。
[0026]本领域技术人员可以根据实际应用场景对所述唤醒Wake信号和所述预唤醒PreSet信号的有效与无效进行定义。例如，有效的所述唤醒Wake信号和所述预唤醒PreSet信号可以与信号波形的高电平、低电平、上升沿或下降沿相对应，也可以与信号波形的上升沿或下降沿的部分波形相对应。相对应的，无效的所述唤醒Wake信号和所述预唤醒PreSet信号可以与信号波形的低电平、高电平、下降沿或上升沿相对应，也可以与信号波形的下降沿或上升沿的部分波形相对应。所述唤醒Wake信号和所述预唤醒PreSet信号的有效和无效的定义也可以从脉冲层面进行定义，具体如何定义所述唤醒Wake信号和所述预唤醒PreSet信号的有效和无效，这里不做具体限定。
[0027]第一时钟信号用于为第一时段中的无线唤醒电路提供时钟信号，由于预唤醒阶段对时钟信号的精准度要求不高，因此，可以将根据PreSet信号直接获取参考电压信号VF较快速生成的精准度低于第二时钟信号的第一时钟信号输出至相应的时钟端口，以使无线通信唤醒电路完成预唤醒阶段的准备工作。
[0028]本申请实施例提供的无线通信唤醒电路，稳压器根据唤醒Wake信号为所述锁相环电路供电，第一时段中，锁相环电路根据PreSet信号产生第一时钟信号;第二时段中，锁相环电路根据PreSet信号产生第二时钟信号。即，本申请实施例提供的无线通信唤醒电路可以根据预唤醒阶段与唤醒阶段对时钟信号需求的特点，在预唤醒阶段和唤醒阶段分别产生精确度较低的第一时钟信号和较高精确度的第二时钟信号，以缩短预唤醒阶段的时间，在不影响无线通信电路正常工作的前提下，有效降低无线通信的功耗。
[0029]具体实施中，当所述唤醒Wake信号为有效时，所述稳压器的输出端输出电压信号VR0，为所述锁相环电路供电，所述锁相环电路得电工作；当所述唤醒Wake信号为无效时，所述稳压器的输出端输出电压为零，所述锁相环电路断电。
[0030]图4为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一的示意图，如图4所示，实施中，除了所述晶体振荡器，所述锁相环电路还可以包括:晶体振荡器、鉴频鉴相器、电荷栗、选择器、压控振荡器和分频器，其中，所述选择器的选择控制端的控制信号为所述预唤醒PreSet信号，所述选择器的第一输入端连接至参考电压信号VF，所述选择器的第二输入端连接至所述电荷栗的输出端VCl;所述选择器的输出端连接至所述压控振荡器的输入端。
[0031]具体实施中，可以在现有无线通信唤醒电路的电荷栗和压控振荡器之间增加了选择器，选择器的两个输入端分别连接参考电压信号VF和电荷栗的输出端的输出信号VCI，选择器的选择控制端连接至计数器的第二输出端(计数器的第二输出端的输出信号为PreSet)，基于选择控制端输入的信号实现对压控振荡器输入信号的控制。所述晶体振荡器可以输出26MHz的时钟信号。
[0032]如图4所示，具体实施中，锁相环电路的具体连接可以如下:晶体振荡器输出时钟信号Fl至鉴频鉴相器的第一输入端，鉴频鉴相器信号up和dn至电荷栗，电荷栗输出电压信号VCl至选择器的第二输入端，参考电压信号VF连接至选择器的第一输入端，选择器根据预唤醒PreSet信号输出电压信号VC2至压控振荡器，压控振荡器输出时钟信号F2至分频器，分频器输出时钟信号F3至鉴频鉴相器的第二输入端。
[0033]图5为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一处于呼吸模式的波形示意图，如图5所示，W2为图4中Wake信号的波形，W3为图4中PreSet信号的波形，Wl为无线通信唤醒电路通讯时的时钟波形，当Wl脉冲为高电平时，无线通信唤醒电路根据无线通信协议(例如，蓝牙协议、WLAN协议、ZigBee协议等)进行无线通讯，主要是搜索附近是否存在可通讯的无线通信设备(比如，蓝牙设备或WLAN设备)。
[0034]如图5所示，对应的第一时段的时长为5ms，第二时段的时长为10ms，具体实施时，本领域技术人员可以根据实际应用的需要设置第一时段和第二时段的时长，这里不做具体限定。
[0035]实施中，当所述预唤醒PreSet信号为有效时，所述选择器的输出端的输出信号为参考电压信号，所述压控振荡器根据输入的参考电压信号VF输出第一时钟信号；当所述预唤醒PreSet信号为无效时，所述选择器的输出端输出的信号为所述电荷栗输出端的输出信号VCl，所述压控振荡器根据输入的信号VCl输出第二时钟信号。
[0036]具体实施中，在电荷栗和压控振荡器之间增加了选择器，选择器的两个输入端分别连接参考电压信号VF和电荷栗的输出端的输出信号VCl，选择器的选择控制端连接至预唤醒PreSet信号。由于参考电压信号VF是直接可以从带隙基准电路获取，而VCl经过稳压器接收唤醒Wake信号工作输出VRO，晶体振荡器根据VRO工作产生震荡频率，经过鉴频鉴相器比较，电荷栗输出的的多个串行缓解得到，需要耗费一定的时间。因此，基于选择控制端输入的信号实现对压控振荡器输入信号的控制，压控振荡器可以根据预唤醒信号在预唤醒节段直接从带隙基准电路获取参考电压信号VF快速生成基准度较低的第一时钟信号，在唤醒节段从已完成准备工作达到稳定状态的电荷栗获取电压信号VCl生成精准度较高的第二时钟信号，从而缩短预唤醒阶段的时间，在不影响无线通信电路正常工作的前提下，有效降低无线通信的功耗。
[0037]优选的，可以将提前唤醒时间由现有技术中的1mS缩短到5mS。则根据本申请实施例提供的方案，在无线通信电路呼吸模式下，平均消耗的电流为:
[0038](12mA).(15mS/500mS)+0.05mA = 0.41mA
[0039]与现有技术中所消耗的平均电流为0.53mA相比，功耗降低了22.6%。
[0040]实施中，所述参考电压信号可以由带隙基准电路产生。
[0041]具体实施中，一般参考电压信号可以由带隙基准电路产生。
[0042]实施中，所述选择器可以包括:第一开关K1、第二开关K2和反相器INVl，所述反相器INVl由所述稳压器供电，所述反相器INVl的输入端连接至所述计数器的第二输出端;所述第一开关Kl的控制输入端连接至所述计数器的第二输出端，所述第一开关Kl的输入端连接至所述参考电压信号;所述第二开关K2的控制输入端连接至所述反相器INVl的输出端，所述第二开关K2的输入端连接至所述电荷栗的输出端。
[0043]图6为本申请实施例提供的无线通信唤醒电路一中选择器实现电路的示意图，如图6所示，具体实施中，所述选择器的实现电路可以包括第一开关K1、第二开关K2、反相器INVl。当信号PreSet为高电平时，开关Kl导通，开关K2断开，此时选择器的输出信号VC2为参考电压信号VF;当Preset信号为低电平时，开关K2断开，经过反相器INVl的输出信号为高电平，控制开关K2导通，此时输出信号VC2等于输入信号VCl。
[0044]实施中，所述无线通信唤醒电路还可以包括:计数器，所述计数器的第一输出端产生所述唤醒Wake信号，所述计数器的第二输出端产生所述预唤醒PreSet信号，所述唤醒Wake信号的无效至有效的跳变沿与所述预唤醒PreSet信号的无效至有效的跳变沿对齐。
[0045]如图5所示，具体实施中，所述唤醒Wake信号的无效至有效的跳变沿与所述预唤醒PreSet信号的无效至有效的跳变沿对齐。
[0046]具体实施中，本申请实施例中的计数器与现有技术相比，增加了第二输出端，所述计数器的第二输出的输出为预唤醒PreSet信号。预唤醒PreSet信号可以由计数器产生，例如，低功耗振荡器产生10KHz(每个周期0.1微秒)的时钟信号，通过计数器对此时钟信号计数即可产生PreSet信号，具体的PreSet信号产生的周期，本领域技术人员可以根据实际需要来确定，这里不做具体限定。
[0047]当所述选择器的选择控制端的输入信号预唤醒PreSet信号为有效时，所述选择器的输出端的输出信号为参考电压信号VF;当所述选择器的选择控制端的输入信号PreSet为无效时，所述选择器的输出端输出的信号为所述电荷栗输出端的输出信号VC1。即，当PreSet信号为无效平时，选择器的输出端的输出信号VC2为电荷栗的输出端的输出信号VCl，此时，无线通信唤醒电路的时钟是靠锁相环电路来产生，锁相环电路由鉴频鉴相器、电荷栗、选择器、压控振荡器和分频器构成，该锁相环电路稳定时，分频器输出的时钟信号F3与F4的频率相等。
[0048]当PreSet信号为有效时，选择器的输出端的输出信号VC2为参考电压信号VF(直接从带隙基准电路获取)，控制压控振荡器迅速产生频率稳定的振荡信号，经过分频器分频后，产生时钟信号F4为处理器提供工作频率。在正常工作模式下，F4会输出精确的96MHz频率的时钟信号给处理器，其原因时晶体振荡器输出频率很准，经过锁相环电路控制产生的96MHz频率就很准。此时通过参考电压信号VF控制压控振荡器产生的振荡信号，经过分频器分频后，产生的96MHz信号不是太准确，但是对于处理器执行预处理工作已经足够。根据上述工作方式，去掉等待晶体振荡器启动时间，从而缩短无线通信电路提前唤醒的时间，在不影响无线通信电路正常工作的前提下，有效降低无线通信电路的功耗。
[0049]实施中，所述无线通信唤醒电路还可以包括:射频模块，所述射频模块由所述稳压器供电，所述射频模块的时钟输入端连接至所述压控振荡器的输出端。
[0050]实施中，所述射频模块可以采用蓝牙、无线局域网WLAN、Z-Wave或ZigBee协议。
[0051]实施中，所述无线通信唤醒电路还可以包括:处理器，所述处理器由所述稳压器供电，所述处理器的时钟输入端连接至所述压控振荡分频器的输出端F4。
[0052]显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种无线通信唤醒电路，其特征在于，包括:稳压器和锁相环电路，所述稳压器根据唤醒(Wake)信号为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为有效时，所述稳压器为所述锁相环电路供电，在所述唤醒(Wake)信号为无效时，所述稳压器不给所述锁相环电路供电； 在处于所述唤醒(Wake)信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为有效的第一时段时，所述锁相环电路根据参考电压信号(VF)产生第一时钟信号，在处于所述唤醒信号为有效且所述预唤醒(PreSet)信号为无效的第二时段时，所述锁相环电路根据所述锁相环电路中的晶体振荡器的参考时钟产生第二时钟信号。2.如权利要求1所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，除了所述晶体振荡器，所述锁相环电路还包括:鉴频鉴相器、电荷栗、选择器、压控振荡器和分频器，其中，所述选择器的选择控制端的控制信号为所述预唤醒(PreSet)信号，所述选择器的第一输入端连接至参考电压信号(VF)，所述选择器的第二输入端连接至所述电荷栗的输出端(VCl);所述选择器的输出端连接至所述压控振荡器的输入端。3.如权利要求2所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，当所述预唤醒(PreSet)信号为有效时，所述选择器的输出端的输出信号为参考电压信号，所述压控振荡器根据输入的参考电压信号(VF)输出第一时钟信号；当所述预唤醒(PreSet)信号为无效时，所述选择器的输出端输出的信号为所述电荷栗输出端的输出信号(VCl)，所述压控振荡器根据输入的信号(VCl)输出第二时钟信号。4.如权利要求2所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，所述参考电压信号由带隙基准电路产生。5.如权利要求2所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，所述选择器包括:第一开关、第二开关和反相器，所述反相器由所述稳压器供电，所述反相器的输入端连接至所述计数器的第二输出端;所述第一开关的控制输入端连接至所述计数器的第二输出端，所述第一开关的输入端连接至所述参考电压信号;所述第二开关的控制输入端连接至所述反相器的输出端，所述第二开关的输入端连接至所述电荷栗的输出端。6.如权利要求1所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，还包括:计数器，所述计数器的第一输出端产生所述唤醒(Wake)信号，所述计数器的第二输出端产生所述预唤醒(PreSet)信号，所述唤醒(Wake)信号的无效至有效的跳变沿与所述预唤醒(PreSet)信号的无效至有效的跳变沿对齐。7.如权利要求2所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，还包括:射频模块，所述射频模块由所述稳压器供电，所述射频模块的时钟输入端连接至所述压控振荡器的输出端。8.如权利要求7所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，所述射频模块采用蓝牙、无线局域网WLAN、Z-Wave或ZigBee协议。9.如权利要求2所述的无线通信唤醒电路，其特征在于，还包括:处理器，所述处理器由所述稳压器供电，所述处理器的时钟输入端连接至所述分频器的输出端(F4)。
【文档编号】H03L7/08GK105915217SQ201610387750
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】王钊
【申请人】无锡中感微电子股份有限公司