專利名稱：具有自校準功能的高精度振蕩器及校準方法
技術領域：
本發(fā)明涉及振蕩器(Oscillator)的技術領域，尤指一種具有自校 準功能的高精度振蕩器及校準方法。
背景技術：
io 現(xiàn)有的振蕩電路在封裝振蕩器的集成電路外，以外加的電阻及電容來調整振蕩電路的振蕩頻率。利用外加的電阻及電容的方式，雖然 可以獲得較佳準確度的振蕩頻率，但由外加的電阻及電容會增加集成 電路封裝的腳位(PAD)、振蕩電路的面積、及電阻及電容成本，而使得 整個振蕩電路的成本大為提高。15 為解決外加電阻及電容所產(chǎn)生成本提高的問題，另一種現(xiàn)有技術將電阻及電容與振蕩器在同一個晶片(die)內(nèi)實現(xiàn)(implement)。然而 此種方法將受到半導體制造方法的影響，同一晶圓(wafer)上不同地方 的晶片(die)會產(chǎn)生不同的振蕩頻率，并且振蕩頻率容易隨溫度變化， 造成振蕩器裝置校準的困難。因此可知，現(xiàn)有振蕩器裝置及振蕩器裝20 置校準方法仍存有諸多的缺失而有予以改進的必要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的在提供一種具有自校準功能的高精度振蕩器及 校準方法，可解決同一晶圓上不同地方的晶片會產(chǎn)生不同的振蕩頻率 25的問題，并且可避免振蕩頻率容易隨溫度變化的問題。本發(fā)明的另一 目的在提供一種具有自校準功能的高精度振蕩器及 校準方法，從而以有效提高振蕩器的精確度。依據(jù)本發(fā)明的一個特色，本發(fā)明提出一種具有自校準功能的高精 度振蕩器，其具有校準模式及工作模式。該高精度振蕩器包括頻率偵 30測裝置、邏輯控制裝置、第一數(shù)據(jù)總線、第一切換器及數(shù)字控制振蕩 裝置。該頻率偵測裝置的第一輸入端接收頻率參考信號，其第二輸入 端接收除頻信號，該頻率偵測裝置比較該頻率參考頻率信號及該除頻 信號的頻率，用于產(chǎn)生指示信號，其中，該指示信號具有第一狀態(tài)及 一第二狀態(tài)；該邏輯控制裝置具有N字節(jié)的輸出端口，并連接至該頻率偵測裝置，該邏輯控制裝置依據(jù)該指示信號以設定該輸出端口的字5節(jié)值；該第一數(shù)據(jù)總線耦接于該N字節(jié)輸出端口；該第一切換器耦接于第一數(shù)據(jù)總線，用于對該第一數(shù)據(jù)總線信號進行傳輸或阻隔；該數(shù)字控制振蕩裝置耦接于該第一切換器，經(jīng)由該第一切換器及該第一數(shù)據(jù)總線而耦接于該N字節(jié)輸出端口，該數(shù)字控制振蕩裝置依據(jù)該N字 節(jié)的輸出端口的值，以產(chǎn)生時序信號；其中，當該高精度振蕩器處于10校準模式時，該第一切換器為開啟狀態(tài)，用于傳輸該第一數(shù)據(jù)總線信 號，該數(shù)字控制振蕩裝置依據(jù)該N字節(jié)的輸出端口的值，以產(chǎn)生該時 序信號，該頻率偵測裝置比較該頻率參考頻率信號及該除頻信號的頻 率，以產(chǎn)生該指示信號，該邏輯控制裝置依序依據(jù)該指示信號以分別 設定該輸出端口的第(N-1)字節(jié)至第0字節(jié)的值。15 依據(jù)本發(fā)明的另一特色，本發(fā)明提出一種高精度振蕩器的自校準方法，其用于設定數(shù)字控制振蕩裝置的N字節(jié)控制字組，該數(shù)字控制 振蕩裝置依據(jù)該N字節(jié)控制字組以產(chǎn)生時序信號，該自校準方法包括 (A)執(zhí)行該振蕩器的電路初始化，以將N字節(jié)控制字組的每一字節(jié)初始 化為0; (B)設定該N字節(jié)控制字組的第(N-l)字節(jié)為1; (C)比較該20 數(shù)字控制振蕩裝置產(chǎn)生的時序信號與頻率參考信號的頻率；(D)當該時序信號頻率小于該頻率參考信號的頻率時，設定該N字節(jié)控制字組的 第(N-l)字節(jié)為0，當該時序信號頻率非小于該頻率參考信號的頻率 時，設定該N字節(jié)控制字組的第(N-1)字節(jié)為l; (E)重復步驟(B)至 步驟(D)，以依序設定該N字節(jié)控制字組的第(N-2)字節(jié)至第0字節(jié)。2

圖1是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的方塊圖。圖2是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的流程圖。圖3是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的頻率調整示意30圖。
主要元件符號說明頻率偵測裝置 110 邏輯控制裝置 115第一數(shù)據(jù)總線 120 第一切換器 125數(shù)字控制振蕩裝置130 除頻裝置 135第二切換器 165 存儲器裝置 145第二數(shù)據(jù)總線 150 第三切換器 140第四切換器 160 工作模式選擇裝置 170第一輸入端 111 第二輸入端 112io具體實施方式
圖1是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的方塊圖，其中， 該高精度振蕩器具有校準模式及工作模式，該校準模式用于校準該振 蕩器的輸出信號CLKOUT的頻率。該振蕩器包括頻率偵測裝置110、邏 輯控制裝置115、第一數(shù)據(jù)總線120、第一切換器125、數(shù)字控制振蕩5 裝置130、除頻裝置135、第二切換器165、存儲器裝置145、第二數(shù) 據(jù)總線150、第三切換器140、第四切換器160、及工作模式選擇裝置 170。該頻率偵測裝置110的第一輸入端111接收一頻率參考信號 REF一CLK，其第二輸入端112接收除頻信號clk一div。該頻率偵測裝置20 110比較該頻率參考信號REF一CLK的頻率及該除頻信號clk一div的頻 率，以產(chǎn)生指示信號Indicator,其中，該指示信號Indicator具有第 一狀態(tài)(0)及第二狀態(tài)(1)，該第一狀態(tài)(0)用于指示該除頻信號 clk一div的頻率小于該頻率參考信號REF_CLK的頻率，該第二狀態(tài)(l) 用于指示該除頻信號elk—div的頻率沒有小于該頻率參考信號25 REF—CLK的頻率。該邏輯控制裝置115具有N字節(jié)的輸出端口 1151以輸出N字節(jié)控 制字組，并連接至該頻率偵測裝置110。該邏輯控制裝置115依據(jù)該指 示信號Indicator以設定該輸出端口 1151的字節(jié)值。當該指示信號 Indicator為第一狀態(tài)(0)時，表示該除頻信號elk—div的頻率小于該30頻率參考信號REF—CLK的頻率，而設定該N字節(jié)控制字組的第i字節(jié) 為0。當該指示信號Indicator為第二狀態(tài)(l)時，表示該除頻信號
elk—div的頻率沒有小于該頻率參考信號REF—CLK的頻率時，設定該N 字節(jié)控制字組的第i字節(jié)為l。其中，i為0 (N-l)的整數(shù)。當該高精度振蕩器處于校準模式時，該邏輯控制裝置115輸出低 電位(O)的Ready信號。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該邏輯控 5制裝置115輸出為電位(l)的Ready信號。該第一數(shù)據(jù)總線120耦接于該N字節(jié)輸出端口 1151，用于傳輸?shù)?一數(shù)據(jù)總線信號至該數(shù)字控制振蕩裝置130或存儲器裝置145。該第 一切換器125耦接于該第一數(shù)據(jù)總線120，用于將該第一數(shù)據(jù) 總線120至該數(shù)字控制振蕩裝置130的信號進行傳輸或阻隔。 io 該數(shù)字控制振蕩裝置130耦接于該第-一切換器125，經(jīng)由該第一切換器125及該第一數(shù)據(jù)總線120而耦接于該N字節(jié)輸出端口 1151。該 數(shù)字控制振蕩裝置130依據(jù)該N字節(jié)的控制字組的值，以產(chǎn)生時序信 號clock。該除頻裝置135耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置130，以將該時序信號 15clock除頻，從而產(chǎn)生該除頻信號clk—div。當該高精度振蕩器處于校準模式時，該第一切換器125為開啟狀 態(tài)，用于傳輸該第一數(shù)據(jù)總線120信號。該數(shù)字控制振蕩裝置130依 據(jù)該N字節(jié)控制字組的值，以產(chǎn)生該時序信號clock。該頻率偵測裝置 110比較該頻率參考信號REF—CLK及該除頻信號elk—div的頻率以產(chǎn)生 20 該指示信號Indicator,該邏輯控制裝置115依據(jù)該指示信號 Indicator而分別設定該控制字組的第(N-1)字節(jié)至第0字節(jié)的值。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該第一切換器125為關閉狀 態(tài)，用于阻隔該第一數(shù)據(jù)總線120信號傳輸至該數(shù)字控制振蕩裝置 130。25 該第二切換器165耦接于該第一數(shù)據(jù)總線120，用于傳輸或阻隔該第一數(shù)據(jù)總線120的信號至該存儲器裝置145，該存儲器裝置145耦接于該第二切換器165。當該高精度振蕩器處于校準模式時，該第二切換器165為開啟狀態(tài)，依序將該控制字組的第(N-1)字節(jié)至第O字節(jié)的值分別寫入該存 30儲器裝置145中。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該第二切換器165為關閉狀態(tài)，以阻隔該第一數(shù)據(jù)總線120信號寫入該存儲器裝置
145中。該第二數(shù)據(jù)總線150耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置130及該存儲器 裝置145之間。該第三切換器140耦接于該存儲器裝置145，用于傳輸 或阻隔該存儲器裝置145的輸出信號至該數(shù)字控制振蕩裝置130。5 當該高精度振蕩器處于校準模式時，該第三切換器140為關閉狀態(tài)，以阻隔該存儲器裝置145的輸出信號經(jīng)由第二數(shù)據(jù)總線150而傳 送至該數(shù)字控制振蕩裝置130。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該 第三切換器140為開啟狀態(tài)，以將該存儲器裝置145的輸出信號經(jīng)由 第二數(shù)據(jù)總線150而傳送至該數(shù)字控制振蕩裝置130。io 該工作模式選擇裝置170的第一輸入端連接至該邏輯控制裝置115，以接收該邏輯控制裝置115輸出的Ready信號，該工作模式選擇 裝置170的第二輸入端接收模式選擇信號M0DE。當該高精度振蕩器處 于校準模式時，該邏輯控制裝置115輸出的Ready信號及該模式選擇 信號MODE均為低電位(O)，故該第四切換器160為關閉狀態(tài)。當該高15 精度振蕩器處于工作模式時，該邏輯控制裝置115輸出的Ready信號 或該模式選擇信號MODE為高電位(l)時，該第四切換器160則為開啟 狀態(tài)。該第四切換器160耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置130，用于傳輸或阻 隔該數(shù)字控制振蕩裝置130的該時序信號clock。當該高精度振蕩器處 20于校準模式時，該第四切換器160為關閉狀態(tài)，以阻隔該數(shù)字控制振 蕩裝置130所輸出的該時序信號clock傳送至該高精度振蕩器的輸出 信號CLK0UT。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該第四切換器160為開啟狀 態(tài)，以傳輸該數(shù)字控制振蕩裝置130所輸出的該時序信號clock傳送 25至該高精度振蕩器的輸出信號CLK0UT。當該高精度振蕩器處于校準模式時，該邏輯控制裝置115輸出低 電位(0)的Ready信號，且模式選擇信號MODE為低電位(0)。此時，該 第一切換器125及第二切換器165為開啟狀態(tài)，第三切換器140及第 四切換器160為關閉狀態(tài)。當該高精度振蕩器處于工作模式時，該邏 30 輯控制裝置115輸出高電位(1)的Ready信號以及該模式選擇信號MODE 為高電位(l)。此時，該第一切換器125及第二切換器165為關閉狀態(tài)，
第三切換器140及第四切換器160為開啟狀態(tài)。圖2是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的校準流程圖。 其用于設定數(shù)字控制振蕩裝置的N字節(jié)控制字組，該數(shù)字控制振蕩裝 置依據(jù)該N字節(jié)控制字組以產(chǎn)生時序信號。首先，在歩驟S210，執(zhí)行 5該振蕩器的電路初始化，以將N字節(jié)控制字組的每一字節(jié)初始化為0。 在步驟S220，設定執(zhí)行次數(shù)K為N-1。在步驟S230，設定該N字節(jié)控 制字組的第K字節(jié)為1。在歩驟S240，比較該數(shù)字控制振蕩裝置產(chǎn)生的時序信號clock與 頻率參考信號REF—CLK的頻率。當該時序信號clock頻率小于該頻率 io參考信號REF—CLK的頻率時，執(zhí)行歩驟S260，否則，執(zhí)行步驟S250。 在歩驟S260中，判定該時序信號clock頻率小于該頻率參考信號 REF_CLK的頻率時，設定該N字節(jié)控制字組的第K字節(jié)為0。在步驟S250 中，判定該時序信號clock頻率非小于該頻率參考信號REF—CLK的頻 率時，設定該N字節(jié)控制字組的第K字節(jié)為1。 15 在步驟S270中，將執(zhí)行次數(shù)K減1 。在步驟S280中，判斷執(zhí)行次數(shù)K是否小于O，若是，表示已經(jīng)對N字節(jié)控制字組設定完成，故執(zhí)行 步驟S290。若否，執(zhí)行步驟S230。由此，重復步驟S230至步驟S280， 以依序設定該N字節(jié)控制字組的第N-2至第0字節(jié)。在步驟S290中， 儲存該N字節(jié)控制字組。 20 圖3是本發(fā)明的具有自校準功能的高精度振蕩器的頻率調整示意圖。其中，該頻率參考信號REF—CLK的頻率為6MHz，范圍設定為(-30%) (+30%)，該N字節(jié)控制字組為8字節(jié)，該數(shù)字控制振蕩裝置130的 頻率步階(Frequency St印)為0. 028腿Z (=6Mx60%/128)。亦即，只要調 整該N字節(jié)控制字組的字節(jié)數(shù)目，即可調整該數(shù)字控制振蕩裝置130 25的頻率步階，而獲得高精度的振蕩器。由上述說明可知，本發(fā)明利用漸進方法，逐步求出該N字節(jié)控制 字組，利用本發(fā)明技術，只要調整該N字節(jié)控制字組字節(jié)數(shù)目，即可 調整該數(shù)字控制振蕩裝置130的頻率步階，而獲得高精度的振蕩器， 同時可解決同一晶圓上不同地方的晶片會產(chǎn)生不同的振蕩頻率的問 30題，并且可避免振蕩頻率容易隨溫度變化的問題。上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權利范 圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1. 一種具有自校準功能的高精度振蕩器，具有校準模式及工作模式，該高精度振蕩器包括頻率偵測裝置，具有第一輸入端，用于接收頻率參考信號，以及第二輸入端，用于接收除頻信號，該頻率偵測裝置比較該頻率參考頻率信號及該除頻信號的頻率，以產(chǎn)生指示信號，其中，該指示信號具有第一狀態(tài)及第二狀態(tài)；邏輯控制裝置，具有N字節(jié)輸出端口并連接至該頻率偵測裝置，該邏輯控制裝置依據(jù)該指示信號以設定該輸出端口的字節(jié)值；第一數(shù)據(jù)總線，耦接于該N字節(jié)輸出端口；第一切換器，耦接于第一數(shù)據(jù)總線，用于傳輸或阻隔該第一數(shù)據(jù)總線的信號；以及數(shù)字控制振蕩裝置，耦接于該第一切換器，通過該第一切換器及該第一數(shù)據(jù)總線而耦接于該N字節(jié)輸出端口，該數(shù)字控制振蕩裝置依據(jù)該N字節(jié)輸出端口的值，進而產(chǎn)生時序信號；其中，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該第一切換器設定為開啟狀態(tài)，用于傳輸該第一數(shù)據(jù)總線的信號，該數(shù)字控制振蕩裝置依據(jù)該N字節(jié)輸出端口的值，進而產(chǎn)生該時序信號，該頻率偵測裝置比較該頻率參考頻率信號及該除頻信號的頻率，進而產(chǎn)生該指示信號，該邏輯控制裝置依據(jù)該指示信號的該第一狀態(tài)及該第二狀態(tài)，進而分別設定該輸出端口的第(N-1)字節(jié)至第0字節(jié)的值。
2. 根據(jù)權利要求1項所述的高精度振蕩器，其中，該邏輯控制裝 25 置輸出準備信號，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該邏輯控制裝置則輸出具有低電位的前述準備信號。
3. 根據(jù)權利要求2項所述的高精度振蕩器，其中，當該高精度振蕩器處于前述工作模式時，該邏輯控制裝置則輸出具有高電位的前述30 準備信號。
4.根據(jù)權利要求3項所述的高精度振蕩器，其進一步包含 除頻裝置，耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置，用于將該時序信號除頻， 進而產(chǎn)生該除頻信號。
5.根據(jù)權利要求3項所述的高精度振蕩器，其進一步包含第二切換器，耦接于該第一數(shù)據(jù)總線，用于傳輸或阻隔該第一數(shù) 據(jù)總線信號；以及存儲器裝置，耦接于該第二切換器；其中，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該第二切換器為 開啟狀態(tài)，依序將該N字節(jié)輸出端口的第(N-l)字節(jié)至第0字節(jié)的值寫入該存儲器裝置中。
6. 根據(jù)權利要求5項所述的高精度振蕩器，其進一步包含 第二數(shù)據(jù)總線，耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置；以及第三切換器，耦接于該存儲器裝置，用于傳輸或阻隔該存儲器裝置的輸出信號；其中，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該第三切換器為 關閉狀態(tài)，用于阻隔該存儲器裝置的輸出信號經(jīng)由第二數(shù)據(jù)總線而傳 送至該數(shù)字控制振蕩裝置。
7. 根據(jù)權利要求6項所述的高精度振蕩器，其進一步包含 第四切換器，耦接于該數(shù)字控制振蕩裝置，用于傳輸或阻隔該數(shù)字控制振蕩裝置的該時序信號；其中，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該第四切換器為關閉狀態(tài)，以阻隔該數(shù)字控制振蕩裝置輸出的該時序信號。
8. 根據(jù)權利要求7項所述的高精度振蕩器，其中蕩器處于前述工作模式時，該第四切換器為開啟狀態(tài) 控制振蕩裝置輸出的該時序信號。
9. 根據(jù)權利要求6項所述的高精度振蕩器，其中當該高精度振以傳輸該數(shù)字當該高精度振 蕩器處于前述工作模式時，該第三切換器為開啟狀態(tài)，以將該存儲器 裝置的輸出信號經(jīng)由第二數(shù)據(jù)總線而傳送至該數(shù)字控制振蕩裝置。
10. 根據(jù)權利要求5項所述的高精度振蕩器，其中，當該高精度振 5 蕩器處于前述工作模式時，該第二切換器為關閉狀態(tài)，以阻隔該第一數(shù)據(jù)總線信號寫入該存儲器裝置中。
11. 根據(jù)權利要求5項所述的高精度振蕩器，其中，當該高精度振 蕩器處于前述工作模式時，該第一切換器為關閉狀態(tài)，用于阻隔該第 -—數(shù)據(jù)總線信號傳輸至該數(shù)字控制振蕩裝置。
12. 根據(jù)權利要求8項所述的高精度振蕩器，其進一步包含 工作模式選擇裝置，其第一輸入端連接至該邏輯控制裝置，以接收該邏輯控制裝置輸出的該準備信號，其第二輸入端接收模式選擇信 15號，當該高精度振蕩器處于前述校準模式時，該邏輯控制裝置輸出的 該準備信號及該模式選擇信號均為低電位，用于關閉該第四切換器。
13. 根據(jù)權利要求12項所述的高精度振蕩器，其中，當該高精度振蕩器處于前述工作模式時，該邏輯控制裝置輸出的該準備信號或該 模式選擇信號為高電位，用于開啟該第四切換器。
14. 一種高精度振蕩器的自校準方法，用于設定數(shù)字控制振蕩裝置 的N字節(jié)控制字組，該數(shù)字控制振蕩裝置依據(jù)該N字節(jié)控制字組以產(chǎn) 生時序信號，該自校準方法包括25 A執(zhí)行該振蕩器的電路初始化，用于將該N字節(jié)控制字組的每一字節(jié)初始化為0;B設定該N字節(jié)控制字組的第N-1字節(jié)為1;c比較該數(shù)字控制振蕩裝置產(chǎn)生的該時序信號與頻率參考信號的頻率；30 D當該時序信號的頻率小于該頻率參考信號的頻率時，設定該N字節(jié)控制字組的第N-1字節(jié)為0，否則，設定該N字節(jié)控制字組的第N-l字節(jié)為1;以及E重復步驟B至步驟D，用于依序設定該N字節(jié)控制字組的第 N-2字節(jié)至第0字節(jié)。
15.根據(jù)權利要求14項所述的自校準方法，其進一步包含F(xiàn)儲存該N字節(jié)控制字組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有自校準功能的高精度振蕩器及校準方法，用于設定數(shù)字控制振蕩裝置的N字節(jié)控制字組以產(chǎn)生時序信號，自校準方法先執(zhí)行該振蕩器的電路初始化，再設定N字節(jié)控制字組的第(N-1)字節(jié)為1。之后，比較時序信號與頻率參考信號的頻率，當時序信號頻率小于該頻率參考信號的頻率時，設定N字節(jié)控制字組的第(N-1)字節(jié)為0，當該時序信號頻率沒有小于頻率參考信號的頻率時，設定N字節(jié)控制字組的第N-1字節(jié)為1。重復上述步驟，以依序設定N字節(jié)控制字組的第(N-2)字節(jié)至第0字節(jié)。
文檔編號H03J7/02GK101212212SQ200610156690
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權日2006年12月30日
發(fā)明者陳正原 申請人:凌陽科技股份有限公司