鋸齒波振蕩器和裝置制造方法
【專利摘要】本公開的多個方面針對涉及提供時鐘信號的方法和裝置。根據(jù)本文的一個或多個實施例，以有利于低功耗操作的方式產(chǎn)生鋸齒波信號。在一些實施方案中，使用在不必采用R-C電路的前提下進行操作的和/或在沒有滿幅電壓供給的前提下進行操作的振蕩器(例如，通過非線性振蕩器)，來產(chǎn)生鋸齒波信號。將所述鋸齒波信號用于產(chǎn)生梯形波信號，使用所述梯形波信號產(chǎn)生時鐘信號。
【專利說明】鋸齒波振蕩器和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實施例的多個方面涉及振蕩器和采用這種振蕩器的各種裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]將振蕩器用于多種應(yīng)用，并用于多種不同類型的設(shè)備中。例如，多種集成電路設(shè)備需要穩(wěn)定的振蕩器以便提供系統(tǒng)中使用的基準(zhǔn)時鐘。在一個涉及便攜式設(shè)備的連接檢測電路的這種示例中，可以使用較短的采樣時間窗口來檢測輔助設(shè)備的連接事件?？梢允褂闷险袷幤鳟a(chǎn)生參考信號作為數(shù)字計數(shù)器的輸入，來控制采樣窗口的周期。這種連接檢測電路通?？偸怯性吹模鵁o論電池壽命或是否存在電池充電事件。
[0003]可以采用環(huán)形振蕩器或張弛振蕩器來產(chǎn)生基準(zhǔn)時鐘信號。環(huán)形振蕩器(例如，具有奇數(shù)數(shù)目的“非”門，其中“非”門的輸出在兩個電壓電平之間進行振蕩)通常要求從其中所使用的CMOS晶體管對寄生電容進行完全充電和放電，使得環(huán)形振蕩器需要滿幅地(rail-to-rail)充電和放電。然而，這樣導(dǎo)致較高的振蕩頻率(例如，幾MHz)以及較高的電流消耗(例如，幾十微安)。此外，張弛振蕩器可能要求實現(xiàn)體積較大的電阻器和電容器(R-C電路)，用于實現(xiàn)低功耗，這樣會導(dǎo)致大型的面積開銷(例如，在硅芯片上)。此外，張弛振蕩器的電流消耗與增加的電源電壓成正比，這對于低功率設(shè)計是不希望的。
[0004]這些問題和其它問題對基于時序的應(yīng)用(例如，涉及產(chǎn)生時鐘信號以便進行多種應(yīng)用的應(yīng)用)提出了挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]多種示例實施例涉及振蕩器電路和它們的實施方式，并且涉及解決包括上述問題的挑戰(zhàn)。
[0006]根據(jù)示例實施例，使用非線性振蕩器產(chǎn)生鋸齒波信號，并且使用鋸齒波信號產(chǎn)生梯形波信號(trapezoidal waveform signal)?；阡忼X波信號和梯形波信號產(chǎn)生時鐘信號。在更具體的實施方式中，使用基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流源產(chǎn)生鋸齒波信號，其中所述基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流源是基于溫度來進行控制的，并抵消在鋸齒波信號和/或時鐘信號的輸出中與溫度相關(guān)的波動。例如，可以將這些方法和以下的其他方法用于解決上述挑戰(zhàn)，并且可以示例性地涉及采用產(chǎn)生滿幅時鐘的電路或R-C型電路。
[0007]根據(jù)另一示例實施例，裝置包括具有非線性振蕩器的第一電路，所述非線性振蕩器產(chǎn)生鋸齒波輸出。第二電路被耦接為接收鋸齒波輸出并使用所述鋸齒波輸出產(chǎn)生梯形波輸出。比較器電路基于所述鋸齒波輸出和梯形波輸出產(chǎn)生時鐘信號。在更具體的實施方式中，第一電路包括基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流源和/或使用基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流源進行操作，其中基于溫度控制所述基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流源。
[0008]另一示例實施例涉及具有通信端口的裝置，所述通信端口與外部通信電路相耦接并與所述外部通信電路傳輸數(shù)據(jù)和功率二者。充電電路使用經(jīng)由通信端口從外部通信電路接收到的功率，對向裝置供電的電池進行充電。電流基準(zhǔn)電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，并且鋸齒波發(fā)生器電路與所述電流基準(zhǔn)電路相耦接，并基于基準(zhǔn)電流產(chǎn)生鋸齒波輸出。梯形波成形電路耦接為接收鋸齒波輸出，并使用所述鋸齒波輸出提供梯形波輸出。比較器電路接收梯形波輸出并基于所述梯形波輸出產(chǎn)生時鐘信號，并且計數(shù)器電路產(chǎn)生采樣窗口輸出，所述采樣窗口具有基于所述時鐘信號的時間段。連接檢測電路基于米樣窗口輸出，在米樣窗口的時間段期間監(jiān)測檢測通信端口，并響應(yīng)于感測到由外部通信電路向通信端口提供的功率，將來自通信端口的功率耦接到充電電路。
[0009]以上描述/總結(jié)并不用于描述本公開的每個實施例或每個實施方式。以下附圖和詳細(xì)描述還例示了多種實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]考慮到結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，將更全面地理解多種示例實施例，附圖中:
[0011]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的振蕩器裝置；
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的采用施密特觸發(fā)器的另一振蕩器裝置；
[0013]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的采用比較器的另一振蕩器；
[0014]圖4示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個或多個示例實施例進行實施時，電流消耗相對溫度的曲線；
[0015]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例的功率連接檢測裝置；以及
[0016]圖6示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個或多個示例實施例進行實施時，振蕩頻率相對溫度的曲線。

【具體實施方式】
[0017]盡管這里討論的多種實施例應(yīng)該包括多種修改和備選形式，然而在附圖中示例性地示出了并詳細(xì)描述了實施例的多個方面。然而，應(yīng)理解這么做的目的不是為了將本發(fā)明限于所述的具體實施例。相反，而是為了涵蓋落在本公開范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替換物，所述本公開范圍包括由權(quán)利要求限定的多個方面。此外，貫穿本申請所用的術(shù)語“示例”僅是說明性的，而不是為了進行限制。
[0018]確信本公開的多個方面可應(yīng)用于多種不同類型的包括振蕩器的裝置、系統(tǒng)和方法。盡管不必這樣限制，然而可以通過對在該背景下對示例的討論認(rèn)識到本發(fā)明的多個方面。
[0019]多種示例實施例涉及具有串聯(lián)的鋸齒波發(fā)生器和梯形波發(fā)生器的振蕩器型電路。比較器與梯形波發(fā)生器的輸出相耦接，并使用該輸出以便提供振蕩器/時鐘信號。在一些實施方案中，鋸齒波發(fā)生器是級聯(lián)為環(huán)形振蕩器的三級有源負(fù)載反相器，使用電流基準(zhǔn)電路來進行操作，所述電流基準(zhǔn)電路產(chǎn)生用于有源負(fù)載的偏置電流。
[0020]可以用多種類型的器件實現(xiàn)振蕩器型電路。在一些實施方案中，用連接檢測電路實現(xiàn)振蕩器型電路，所述連接檢測電路使用比較器的輸出為基礎(chǔ)來進行操作，當(dāng)操作時所述連接檢測電路監(jiān)測連接端口以便檢測是否存在與其相連的電路。例如這種實施方案可以涉及監(jiān)測對提供功率的電路的連接，例如，對傳輸功率和數(shù)據(jù)二者(例如，在一些示例中，傳輸數(shù)據(jù)而不傳輸功率)的多用途端口的連接。
[0021]當(dāng)涉及結(jié)合連接檢測電路或其它類型電路使用滿幅輸出電壓和/或大型R-C電路時，可以采用這些和其他實施例來緩解問題(例如，上述問題)。此外，可以在設(shè)備的相對較小面積/縮小的面積中實現(xiàn)所述電路結(jié)構(gòu)，有利于緊湊的實施方案。
[0022]可以根據(jù)這里所討論的其它實施例(例如，考慮到結(jié)合附圖如上所示的方法)，實現(xiàn)上述的和其他的用于產(chǎn)生時鐘信號的多種方法。在一個這種實施例中，使用非線性振蕩器產(chǎn)生鋸齒波信號，并且使用鋸齒波信號產(chǎn)生梯形波信號。基于所述鋸齒波信號和梯形波信號產(chǎn)生時鐘信號。
[0023]在更具體的實施方案中，基于時鐘信號控制米樣窗口的時間段，并且在米樣窗口的時間段期間感測經(jīng)由外部通信電路向通信端口提供的功率。在這種場景下，感測功率的存在(或缺失)可以包括感測經(jīng)由與電源相連的功率/數(shù)據(jù)連接器提供的功率，并且可以將所述功率用于對操作電路的電池進行充電，所述電路產(chǎn)生時鐘信號。響應(yīng)于感測到功率，將來自通信端口的功率耦接到充電電路，并且使用經(jīng)由通信端口和充電電路提供的功率對電池進行充電。
[0024]可以使用多種方法產(chǎn)生時鐘信號。在一些實施例中，使用具有第一和第二輸入的比較器、基于梯形波輸出和鋸齒波輸出二者產(chǎn)生時鐘信號，其中所述第一和第二輸入分別耦接為接收梯形波輸出和鋸齒波輸出。在另一實施例中，使用梯形波輸出和電壓連接(例如，使用施密特觸發(fā)器)產(chǎn)生時鐘信號。
[0025]可以使用多種振蕩器以便適應(yīng)具體應(yīng)用。這些振蕩器可以例如采用產(chǎn)生非正弦輸出并具有能量存儲組件和非線性開關(guān)電路的振蕩器，其中所述非線性開關(guān)電路對能量存儲組件進行周期性的充電和放電。例如，可以針對不同實施方案，使用張弛振蕩器、多諧振蕩器、延遲線振蕩器、旋轉(zhuǎn)行波振蕩器或環(huán)形振蕩器。在一些實施例中，使用環(huán)形振蕩器和偏置電流來產(chǎn)生鋸齒波輸出，其中環(huán)形振蕩器易受到基于溫度的波動的影響，所述基于溫度的波動在固定的偏置電流下改變所產(chǎn)生的振蕩器信號。通過控制提供給環(huán)形振蕩器的偏置電流的等級，來緩解這種基于溫度的波動。在其它實施例中，采用具有三級有源負(fù)載反相器的環(huán)形振蕩器，其中串聯(lián)連接所述反相器，并且反饋電路將串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的最后一級的輸出與串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的第一級相連。
[0026]根據(jù)這里所述的實施例，可以采用多種裝置、電路和系統(tǒng)以便實現(xiàn)時鐘產(chǎn)生。根據(jù)另一示例實施例，裝置包括:第一和第二波形電路；以及比較器，基于所述波形電路的輸出產(chǎn)生時鐘信號。第一電路具有非線性振蕩器并產(chǎn)生鋸齒波輸出，并且第二電路使用所述鋸齒波輸出產(chǎn)生梯形波輸出。比較器電路基于鋸齒波和梯形波輸出產(chǎn)生時鐘信號(例如，通過使用梯形波和/或使用梯形波和鋸齒波二者)。如上所述，可以將多種類型的非線性振蕩器用于第一電路。在一些實施方案中，非線性振蕩器是具有三級有源負(fù)載反相器的環(huán)形振蕩器，包括:串聯(lián)連接的三個反相器；以及反饋電路，將串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的最后一級的輸出與串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的第一級相連。
[0027]在一些實施例中，第一電路包括基準(zhǔn)/偏置電流源，和/或使用基準(zhǔn)/偏置電流源進行操作，其中基于溫度來控制所述基準(zhǔn)/偏置電流源。在一個這種實施例中，非線性振蕩器使用偏置電流產(chǎn)生鋸齒波，并易受到基于溫度的波動的影響，所述基于溫度的波動在固定偏置電流下改變所產(chǎn)生的振蕩器信號。電流源是對絕對溫度補充(CTAT)電流基準(zhǔn)電路，所述絕對溫度補充電流基準(zhǔn)電路通過響應(yīng)于基于溫度的波動產(chǎn)生不同等級的偏置電流，來控制對非線性振蕩器的操作。在另一個這種實施例中，非線性振蕩器是具有三級有源負(fù)載反相器的環(huán)形振蕩器，其中將每級耦接為接收并使用針對在每級反相器中的有源負(fù)載的偏置電流。在再一個這種實施例中，電流基準(zhǔn)電路產(chǎn)生第一等級的基準(zhǔn)電流，并響應(yīng)于溫度改變，通過產(chǎn)生與第一級別不同的第二等級的基準(zhǔn)電流來控制第一和第二電路的電流消耗。
[0028]可以使用多種比較器電路，以便適應(yīng)具體應(yīng)用。在一些實施例中，比較器電路具有耦接為接收梯形波輸出的第一輸入以及耦接為接收鋸齒波輸出的第二輸入。比較器基于分別存在于第一和第二輸入處的梯形波輸出和矩形波輸出產(chǎn)生時鐘信號。在另一個實施例中，比較器是施密特觸發(fā)器。在再一個實施例中，比較器將時鐘信號產(chǎn)生為占空比約為50%的方波。
[0029]在更具體的實施例中，將時鐘信號用于連接檢測電路、通信端口和充電電路，所述充電電路使用經(jīng)由通信端口提供的功率來對電池充電。通信端口與外部通信電路相耦接，并與外部通信電路傳輸數(shù)據(jù)和功率。連接檢測電路耦接至比較器電路的輸出，并具有數(shù)字計數(shù)器，所述數(shù)字計數(shù)器基于時鐘信號控制采樣窗口的時間段；在采樣窗口的時間段期間感測是否存在經(jīng)由外部通信電路向通信端口提供的功率；以及將感測到的來自通信端口的功率耦接到充電電路。
[0030]現(xiàn)轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明另一個示例實施例的振蕩器裝置100。裝置100包括鋸齒波發(fā)生器110、梯形波成形器120和比較器130。鋸齒波發(fā)生器110使用由電流源112提供的基準(zhǔn)電流來產(chǎn)生鋸齒波輸出。梯形波成形器120連接用于接收并使用鋸齒波輸出來產(chǎn)生梯形波輸出。比較器130使用鋸齒波輸出來產(chǎn)生時鐘信號，例如，如作為示例所示所述的方波時鐘信號。
[0031]可以使用不同類型的比較器，以便適應(yīng)具體應(yīng)用。在一些實施方案中，比較器130是施密特觸發(fā)器，其中使用基準(zhǔn)以及梯形波輸出來產(chǎn)生時鐘信號。在其它實施方案中，比較器130被耦接為經(jīng)由鏈路114接收鋸齒波輸出，并通過將梯形波輸出與鋸齒波輸出的值進行比較，產(chǎn)生時鐘信號。
[0032]在一些實施例中，鋸齒波發(fā)生器110包括振蕩器，以促使相對例如采用滿幅輸出電壓和/或R-C電路的振蕩器減少功率的方式進行操作。在一些實施例中，鋸齒波發(fā)生器110是級聯(lián)的三級有源負(fù)載反相器?？梢詫⑨槍τ性簇?fù)載產(chǎn)生偏置電流的電流基準(zhǔn)電路用于操作反相器，并可以將其實現(xiàn)為補償溫度波動和/或處理波動。
[0033]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的采用施密特觸發(fā)器的另一個振蕩器裝置200。裝置200包括鋸齒波發(fā)生器電路210、梯形波成形器電路220、施密特觸發(fā)器230和緩沖器240。鋸齒波發(fā)生器電路210被耦接為從電流源202和晶體管204接收基準(zhǔn)電流，并包括三級211、212和213。例如,標(biāo)記所述級211的組件,所述組件包括晶體管218、晶體管214和電容器215。反饋回路216將第三級213在節(jié)點217處的鋸齒輸出與第一級211在晶體管214柵極處的輸入相耦接。
[0034]梯形波成形器電路220包括級221和222，每級都具有晶體管和電容器，與上述標(biāo)記在級211中的組件相似。示例性地將級211、212、213和221的每個晶體管作為示例示出為通過占空比為50%的值為0.51的電流，其中I是經(jīng)由電流源202產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流。可通過改變電容和充電電流來對占空比進行編程。梯形波成形器電路220在節(jié)點223處的輸出是梯形波，其中在晶體管224處的電流為2.251。
[0035]施密特觸發(fā)器230耦接至節(jié)點223，以便接收梯形波，并且根據(jù)梯形波產(chǎn)生方波時鐘信號。將所述時鐘信號經(jīng)由緩沖器240作為輸出振蕩信號傳遞。
[0036]圖3根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例示出了與圖2所示裝置200相似并采用比較器330的另一個振蕩器300。除了比較器之外，裝置300包括鋸齒波振蕩器電路210、梯形波成形器電路320和緩沖器340。鋸齒波發(fā)生器電路310被耦接為從電流源302和晶體管304接收基準(zhǔn)電流，并包括三級311、312和313。梯形波成形器電路320包括級321和322，每級都具有晶體管和電容器，與上述標(biāo)記在級311中的組件相似，所述級311包括晶體管317和314以及電容器315。反饋回路316將第三級313的輸出與晶體管314的柵極相耦接。示例性地將級311、312、313的上部晶體管示出為通過值為0.51的電流，而所示級321和322中的上部晶體管通過電流I，所述電流I是經(jīng)由電流源302產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流。
[0037]將梯形波成形器電路320在節(jié)點Vp處的梯形電壓波形輸出耦接到比較器330的正輸入。將鋸齒波發(fā)生器電路310在節(jié)點Vm處的鋸齒波輸出耦接到比較器330的負(fù)輸入。通過比較器330使用這些對應(yīng)的梯形波和鋸齒波，以便產(chǎn)生通過所示緩沖器340輸出的時鐘信號。
[0038]使用如圖2-3所示的這些方法，可以產(chǎn)生時鐘信號，而不必實現(xiàn)與比較器330的輸入相耦接的額外電壓基準(zhǔn)，因此減小了裝置300的總的功率消耗(例如，使得裝置在室溫下消耗大約2μΑ，振蕩頻率為大約42Khz)。此外，這里所實現(xiàn)的振蕩器不需要輸出電壓的反饋，以便閉合或斷開控制對前級中的電容器進行充電或放電的開關(guān)。
[0039]圖4示出了當(dāng)根據(jù)本文的一個或多個實施例進行實施時，針對CTAT電流基準(zhǔn)的電流消耗相對溫度的曲線。垂直軸示出了電流消耗(單位為微安)，水平軸示出了溫度(單位為攝氏度)。為了進行參考，曲線410示出了理想的210nA的源，曲線420示出了 CTAT電流基準(zhǔn)源。例如可以將這種CTAT電流基準(zhǔn)源用于降低振蕩器的電流消耗，所述振蕩器實現(xiàn)為圖2的鋸齒波發(fā)生器210的三級211、212和213，以便適應(yīng)溫度和/或制造過程變化。
[0040]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的功率連接檢測裝置500。例如可以將裝置500實現(xiàn)在例如移動電話或平板的移動設(shè)備中，在一些示例中，裝置500包括這種設(shè)備和/或與本文電路相集成。裝置500包括連接端口 510，所述連接端口 510通過例如有線連接器512的連接器連接到外部組件，并傳輸數(shù)據(jù)、功率或數(shù)據(jù)和功率的組合，其中將功率用于操作和/或?qū)ρb置500中的電池進行充電。
[0041]裝置500包括連接檢測電路520和時鐘發(fā)生器530，其中連接檢測電路基于時鐘發(fā)生器的輸出間歇性地進行操作，以便監(jiān)測連接端口 510從而檢測是否存在功率。例如，當(dāng)將裝置500與計算機相連時，連接器512可以傳輸功率(來自計算機的)和數(shù)據(jù)(在計算機和裝置500之間)二者。當(dāng)裝置500與例如充電插座的電源相連時，連接器512可以僅提供功率。此外，當(dāng)裝置500與不提供功率的外圍設(shè)備相連時(例如，外部揚聲器或監(jiān)測器)，連接器512傳輸數(shù)據(jù)，而不對裝置500進行充電或供電。
[0042]連接檢測電路520包括計數(shù)器522，所述計數(shù)器用于基于來自時鐘發(fā)生器530的輸入來控制對連接端口 510的間斷監(jiān)測。時鐘發(fā)生器530通過產(chǎn)生鋸齒波信號并使用該鋸齒波信號來產(chǎn)生梯形波信號(例如，通過使鋸齒波成形)，來進行操作。在一些實施方案中，時鐘發(fā)生器包括在沒有R-C式電路和/或滿幅電壓的情況下進行操作的鋸齒波發(fā)生器，有助于低功耗的操作。例如，可以以根據(jù)結(jié)合圖1-3所示和所述的一個或多個實施例的方式，實現(xiàn)時鐘發(fā)生器530中的組件，所述實施例可以涉及使用環(huán)形振蕩器來產(chǎn)生鋸齒波信號。例如本文所述的比較器式電路使用梯形波信號(在一些情況下，還直接使用鋸齒波信號)，以便產(chǎn)生對計數(shù)器522的輸出。
[0043]因此，連接檢測電路520進行操作以便感測功率的存在，響應(yīng)于所述感測，將通過連接端口 510接收到的功率與充電電路540相連，可以將連接檢測電路520用于對電池550進行充電和/或?qū)ρb置500進行供電。裝置500還可以包括數(shù)據(jù)鏈路電路560，所述數(shù)據(jù)鏈路電路560向裝置500內(nèi)的組件傳輸經(jīng)由連接端口 510接收到的數(shù)據(jù)。在一些示例中，數(shù)據(jù)鏈路電路560與連接檢測電路520相集成和/或集成在連接檢測電路520內(nèi)。
[0044]可以根據(jù)本文所述的實施例(例如，考慮到以上結(jié)合圖5所述的方法)，實現(xiàn)產(chǎn)生時鐘信號的多種方法。一個這種實施例針對一種具有通信端口的裝置，所述通信端口可操作用于與一個或多個類型的外部通信電路相連，所述外部通信電路經(jīng)由通信端口傳輸數(shù)據(jù)和功率二者。連接檢測電路在采樣窗口的時間段期間監(jiān)測通信端口，并響應(yīng)于感測到在通信端口處提供的功率，將來自通信端口的功率耦接至充電電路。充電電路使用經(jīng)由通信端口從外部通信電路接收的功率，對向裝置供電的電池進行充電。
[0045]基于時鐘產(chǎn)生電路確定采樣窗口，其中電流基準(zhǔn)電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，與電流基準(zhǔn)電路相耦接的鋸齒波發(fā)生器基于所述基準(zhǔn)電流產(chǎn)生鋸齒波輸出。梯形波成形器電路接收并使用鋸齒波輸出，以便使用鋸齒波輸出提供(例如，產(chǎn)生/成形)梯形波輸出。比較器電路(例如，如上所述)基于梯形波輸出來產(chǎn)生時鐘信號，計數(shù)器電路產(chǎn)生表不米樣窗口的輸出，所述采樣窗口的時間段是基于所述時鐘信號的。
[0046]例如，鋸齒波發(fā)生器可以包括本文所述多種非線性振蕩器之一，例如，環(huán)形振蕩器。在一些實施例中，環(huán)形振蕩器包括與基準(zhǔn)電流相耦接的級聯(lián)反相器，電流基準(zhǔn)電路通過基于溫度波動產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，來控制每個反相器的電流消耗。在一些實施方案中，電流基準(zhǔn)電路響應(yīng)于溫度波動調(diào)整基準(zhǔn)電流等級，以便相對于環(huán)形振蕩器在固定基準(zhǔn)電流下的電流消耗，來減小環(huán)形振蕩器的電流消耗。例如，這種電流基準(zhǔn)電路可以采用CTAT電流基準(zhǔn)電路。
[0047]圖6示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個或多個示例實施例進行實施時，振蕩頻率相對溫度的曲線。曲線610示出了對頻率值的提取仿真，曲線620示出了使用本文所述的裝置測量到的頻率值。例如，可以相對溫度變化使用電流源，以便大致上抵消在這方面的與溫度相關(guān)的改變。
[0048]本文所述的實施例可以實現(xiàn)在多種不同類型的電路和裝置中。根據(jù)上述的一個或多個實施例，連接檢測電路配置有本文所述的振蕩器/時鐘產(chǎn)生電路，作為用于檢測電路連接(例如，提供功率的電路與設(shè)備的連接)的低功耗監(jiān)測方法。多種這種實施例針對使用ASIC(專用集成電路)的實施方案，其中從加州圣巴巴拉的英特爾公司(IntelCorporat1n of Santa Clara, California)可獲得 1Gbit/秒的雷電通信(communicat1nofThunderbolt)或使用相關(guān)電路的更高信號。
[0049]可以實現(xiàn)多種組塊、模塊或其它電路，以便實施實施這里所述的和附圖所示的一個或多個操作和功能。在這種背景下，“組塊”(還有時稱作“邏輯電路”或“模塊”)是實施一個或多個這些操作/功能或相關(guān)操作/功能的電路(例如，波形發(fā)生器或成形器、比較器、或連接檢測電路/模塊)。例如，在一些上述實施例中，一個或多個模塊是分立的邏輯電路或可編程的邏輯電路，配置為用于實現(xiàn)與圖1-3所示的電路模塊相同的操作/功能。在一些實施例中，這種可編程電路是一個或多個計算機電路，編程為執(zhí)行指令(和/或配置數(shù)據(jù))的集(集合)。指令(和/或配置數(shù)據(jù))可以是固件或軟件的形式，所述固件或軟件存儲在存儲器(電路)中并可從存儲器(電路)進行訪問。例如，第一和第二模塊包括基于CPU硬件的電路和固件形式的指令集的組合，其中第一模塊包括具有一個指令集的第一CPU硬件電路，第二模塊包括具有另一指令集的第二 CPU硬件電路。
[0050]一些實施例針對于一種計算機程序產(chǎn)品(例如，非易失性的存儲設(shè)備)，包括在其上存儲有指令的機器或計算機可讀介質(zhì)，其中通過計算機(或其它電子設(shè)備)執(zhí)行所述指令以便執(zhí)行這些操作/功能。
[0051]基于以上討論和說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到可以對多種實施例進行多種修改和改變，而不完全符合本文所示和所述的示例實施例和應(yīng)用。例如，采用施密特觸發(fā)器的實施例可以實現(xiàn)為具有附加輸入的比較器，所述附加輸入與矩形波發(fā)生器相耦接。類似地，采用比較器的實施例可以實現(xiàn)為施密特觸發(fā)器并省略與鋸齒波發(fā)生器的耦接?？梢詫⒃趯?yīng)占空比下的示例操作實現(xiàn)為不同占空比，以便適應(yīng)具體應(yīng)用。這種修改不脫離本發(fā)明多種方面的實質(zhì)精神和范圍，所述本發(fā)明多種方面的實質(zhì)精神和范圍包括權(quán)利要求中所述的多個方面。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 第一電路，具有非線性振蕩器，并且配置為產(chǎn)生鋸齒波輸出； 第二電路，被耦接為接收鋸齒波輸出，并且配置為使用所述鋸齒波輸出產(chǎn)生梯形波輸出；以及 比較器電路，配置為基于所述鋸齒波輸出和所述梯形波輸出產(chǎn)生時鐘信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 通信端口，配置為與外部通信電路相耦接，并與所述外部通信電路傳輸數(shù)據(jù)和功率； 充電電路，配置為使用經(jīng)由通信端口提供的功率對電池充電；以及 連接檢測電路，耦接至比較器電路的輸出，并具有數(shù)字計數(shù)器，所述數(shù)字計數(shù)器基于所述時鐘信號控制采樣窗口的時間段，所述連接檢測電路配置為: 在采樣窗口的時間段期間，感測經(jīng)由外部通信電路向通信端口提供的功率；以及 響應(yīng)于感測到所述功率，將來自通信端口的功率耦接至充電電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述比較器電路具有:第一輸入，被耦接為接收梯形波輸出；以及第二輸入，被耦接為接收鋸齒波輸出，并且所述比較器電路配置為基于分別存在于第一和第二輸入處的梯形波輸出和鋸齒波輸出來產(chǎn)生時鐘信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置: 其中所述非線性振蕩器被配置為使用偏置電流產(chǎn)生鋸齒波輸出，并且所述非線性振蕩器易受到基于溫度的波動的影響，所述基于溫度的波動在固定偏置電流下改變鋸齒波輸出；以及 還包括絕對溫度補償CTAT電流基準(zhǔn)電路，所述CTAT電流基準(zhǔn)電路配置為通過響應(yīng)于基于溫度的波動產(chǎn)生不同等級的偏置電流，來控制非線性振蕩器的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述非線性振蕩器是具有三級有源負(fù)載反相器和反饋電路的環(huán)形振蕩器，所述三級有源負(fù)載反相器具有串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的三個反相器，反饋電路將串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的最后一級的輸出與串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的第一級相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置: 其中所述非線性振蕩器是具有三級有源負(fù)載反相器的環(huán)形振蕩器，其中將每級耦接為接收偏置電流；以及 還包括電流基準(zhǔn)電路，配置為針對三級有源負(fù)載反相器的每級內(nèi)的有源負(fù)載產(chǎn)生偏置電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述比較器是施密特觸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述比較器將時鐘信號產(chǎn)生為占空比約為50%的方波。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述非線性振蕩器被配置為使用基準(zhǔn)電流產(chǎn)生鋸齒波輸出，還包括電流基準(zhǔn)電路，所述電流基準(zhǔn)電路被配置為: 產(chǎn)生第一等級的基準(zhǔn)電流；以及 響應(yīng)于溫度的改變，通過產(chǎn)生與第一等級不同的第二等級的基準(zhǔn)電流來控制第一和第二電路的電流消耗。
10.一種裝置，包括: 通信端口，配置為與外部通信電路相耦接，并且與所述外部通信電路同時傳輸數(shù)據(jù)和功率二者； 充電電路，配置為使用經(jīng)由通信端口從外部通信電路接收到的功率，對向裝置供電的電池充電； 電流基準(zhǔn)電路，配置為產(chǎn)生偏置電流； 鋸齒波發(fā)生器電路，耦接至所述電流基準(zhǔn)電路，并且配置為基于所述偏置電流產(chǎn)生鋸齒波輸出； 梯形波成形電路，被耦接為接收鋸齒波輸出，并且配置為使用所述鋸齒波輸出來提供梯形波輸出； 比較器電路，配置為接收梯形波輸出并基于所述梯形波輸出產(chǎn)生時鐘信號； 計數(shù)器電路，配置為產(chǎn)生采樣窗口輸出，所述采樣窗口輸出的時間段是基于所述時鐘信號的；以及 連接檢測電路，配置為: 基于采樣窗口輸出，在采樣窗口的時間段期間監(jiān)測通信端口 ；以及響應(yīng)于感測到由外部通信電路提供到通信端口的功率，將來自通信端口的功率耦接至充電電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述鋸齒波發(fā)生器電路包括環(huán)形振蕩器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述環(huán)形振蕩器包括耦接至偏置電流的級聯(lián)反相器，并且所述電流基準(zhǔn)電路配置為通過基于溫度的波動產(chǎn)生偏置電流來控制每個反相器的電流消耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述電流基準(zhǔn)電路配置為響應(yīng)于溫度的波動來調(diào)整偏置電流的等級，以便相對于環(huán)形振蕩器在固定偏置電流下的電流消耗減小環(huán)形振蕩器的電流消耗。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述比較器電路具有:第一輸入，被耦接為接收梯形波輸出；以及第二輸入，被耦接為接收鋸齒波輸出，所述比較器電路配置為基于分別存在于第一和第二輸入處的梯形波輸出和鋸齒波輸出來產(chǎn)生時鐘信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中: 鋸齒波發(fā)生器易受到基于溫度的波動的影響，所述基于溫度的波動在固定偏置電流下改變鋸齒波輸出；以及 所述電流基準(zhǔn)電路是絕對溫度補充CTAT電流基準(zhǔn)電路，所述CTAT電流基準(zhǔn)電路配置為通過響應(yīng)于基于溫度的波動產(chǎn)生不同等級的偏置電流，來控制對鋸齒波發(fā)生器的操作。
16.—種方法,包括: 使用非線性振蕩器產(chǎn)生鋸齒波信號； 使用所述鋸齒波輸出產(chǎn)生梯形波信號；以及 基于所述鋸齒波信號和所述梯形波信號產(chǎn)生時鐘信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 基于所述時鐘信號控制采樣窗口的時間段； 在采樣窗口的時間段期間，感測經(jīng)由外部通信電路向通信端口提供的功率； 響應(yīng)于感測到所述功率，將來自通信端口的功率與充電電路相耦接；以及 使用經(jīng)由通信端口和充電電路提供的功率對電池充電。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中產(chǎn)生時鐘信號包括:使用具有第一和第二輸入的比較器，來基于梯形波信號和鋸齒波信號二者產(chǎn)生時鐘信號，所述第一和第二輸入分別被耦接為接收所述梯形波信號和所述鋸齒波信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法， 其中產(chǎn)生鋸齒波信號包括:使用環(huán)形振蕩器和偏置電流，所述環(huán)形振蕩器易受到基于溫度的波動的影響，所述基于溫度的波動在固定偏置電流下改變所產(chǎn)生的振蕩器信號；以及 還包括通過控制提供給環(huán)形振蕩器的偏置電流的等級，來緩解所述基于溫度的波動。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中產(chǎn)生鋸齒波信號包括使用具有三級有源負(fù)載反相器的環(huán)形振蕩器電路，其中在所述三級有源負(fù)載反相器中串聯(lián)連接三個反相器，并且還使用將串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的最后級的輸出與串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的第一級的輸入相連的反饋電路。
【文檔編號】H03K4/52GK104518763SQ201410524691
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】蘇家弘, 馬旦·莫漢·麗迪·維穆拉 申請人:恩智浦有限公司