時脈產(chǎn)生電路與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于時脈產(chǎn)生電路與方法，尤其關(guān)于利用晶片內(nèi)部的參考時脈來產(chǎn)生晶片 所需的一準(zhǔn)確時脈，并具有溫度補償功能的時脈產(chǎn)生電路與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 請參閱圖1，其為習(xí)知影像處理模組的功能方塊圖。影像處理模組包含電路板 100。影像處理晶片110設(shè)置于電路板100之上，包含時脈調(diào)整電路112及微控制器114。除 了影像處理晶片110之外，電路板100還包含石英晶體振蕩器（crystal oscillator) 120、 HDMI (High-Definition Multimedia Interface，高畫質(zhì)多媒體接口）/MHL(Mobile High-Definition Link，移動高畫質(zhì)連接技術(shù)）接口 130、DVI (Digital Visual Interface， 數(shù)位視訊界面）/DP(DisplayPort)接口 140、VGA (Video Graphics Array，視頻圖形陣列） 接口 150、電子式可清除程式化只讀存儲器（electrically erasable programmable read only memory，EEPR0M)160、USB(universal serial bus，通用串行總線）控制晶片 170、 LVDS(Low_voltage differential signaling，低電壓差分訊號）接口 180、以及 LED(light emitting diode，發(fā)光二極管）模組接口 190等。影像處理晶片110由HDMI/MHL接口 130、 DVI/DP接口 140、VGA接口 150接收數(shù)位或是類似格式的影像資料，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換或縮放 (scaling)處理后，將處理后的影像資料由LVDS接口 180傳送至顯示面板，同時經(jīng)由LED模 組接口 190控制顯示面板的LED背光。另一方面，影像處理晶片110對EEPR0M160進(jìn)行存取， 以及通過USB控制晶片170與外接的USB設(shè)備溝通，例如存取閃存存儲器（flash memory) 等。
[0003] 進(jìn)行上述的動作時，影像處理晶片110的微控制器114皆必須參考一個穩(wěn)定的工 作時脈，舉例來說，影像處理晶片110從HDMI/MHL接口 130、DVI/DP接口 140及VGA接口 150接收影像訊號后，先經(jīng)過前端的資料取樣、解碼等處理得到初步資料，再將初步資料經(jīng) 由后續(xù)的影像插補、色彩校正、提高對比等處理以得到待顯示的影像資料，輸出影像數(shù)據(jù)時 還必須藉由控制先進(jìn)先出（first in first out, FIFO)暫存器來維持待顯示的影像資料的 穩(wěn)定；而且如果影像訊號為VGA格式的類比訊號，微控制器114還必須取樣影像訊號中的 水平同步掃描線（Hsync)及/或垂直同步掃描線（Vsync)來決定影像訊號的模式（mode)。 因此，影像處理晶片110需要一個可供參考的時脈才能完成上述工作。傳統(tǒng)上，電路板100 上會設(shè)置一個石英晶體振蕩器120,其可提供相當(dāng)準(zhǔn)確的參考時脈，并且不受晶片制程及操 作溫度的影響。如圖1所示，石英晶體振蕩器120所產(chǎn)生的參考時脈輸入至影像處理晶片 110,經(jīng)由時脈調(diào)整電路調(diào)整頻率及相位后，形成工作時脈，其頻率為微控制器114工作時 所需的頻率。一般而言，視工作時脈與參考時間之間的比例關(guān)系，時脈調(diào)整電路112可以使 用整數(shù)型鎖相回路（phase-locked loop,PLL)或分?jǐn)?shù)型（fractional-N)鎖相回路來實作。
[0004] 然而，石英晶體振蕩器120除了會增加電路板100的面積外，還會增加繞線長度， 繞線度越長，電路板100及其上的組件就越容易受到電磁干擾；除此之外，石英晶體振蕩器 120還會提高影像處理模組的整體成本，若每個裝置都能省下石英晶體振蕩器120,則當(dāng)裝 置的出貨量大時，將可省下一筆可觀的經(jīng)費。因此，便有人提出在晶片內(nèi)部設(shè)置參考時脈產(chǎn) 生電路以省去外部的石英晶體振蕩器的方法。請參閱圖2,其是在晶片內(nèi)部實作參考時脈產(chǎn) 生電路的示意圖。圖2的晶片200包含參考時脈產(chǎn)生電路210、時脈調(diào)整電路220以及微 控制器230。與影像處理晶片110相同，晶片200的內(nèi)部同樣藉由時脈調(diào)整電路220來調(diào) 整參考時脈的相位及頻率，以產(chǎn)生微控制器230所需的工作時脈；不同的是，晶片200包含 參考時脈產(chǎn)生電路210,用來提供該參考時脈。實作上，參考時脈產(chǎn)生電路210可以利用圖 3或圖4所示的電感電容諧振振蕩器（LC tank)來實作，其內(nèi)部的構(gòu)造及連接方式可以例 如圖3所示，包含電感310及320、電容330及340以及電晶體350及360,或是例如圖4的 電感電容諧振振蕩器更包含電晶體370。電感電容諧振振蕩器的動作原理為本技術(shù)領(lǐng)域具 有通常知識者所熟知，故不贅述。然而電感電容諧振振蕩器極易受溫度影響而產(chǎn)生頻率漂 移，隨著晶片200工作時間的增加，電感電容諧振振蕩器的環(huán)境溫度也隨之上升，造成參考 時脈的頻率下降，最后導(dǎo)致工作時脈的頻率也隨之下降，此時系統(tǒng)便會有錯誤的情況發(fā)生， 若晶片200為影像處理晶片，嚴(yán)重時會造成輸出畫面錯誤，或甚至無畫面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于先前技術(shù)的不足，本發(fā)明的一目的在于提供一種時脈產(chǎn)生電路與一種時脈產(chǎn) 生方法，藉由溫度補償機(jī)制來產(chǎn)生一個相對穩(wěn)定的時脈，其頻率可趨近系統(tǒng)所需的目標(biāo)值， 而不隨溫度發(fā)生劇烈變化。
[0006] 本發(fā)明公開了一種時脈產(chǎn)生電路，用來產(chǎn)生一時脈，包含：一參考時脈產(chǎn)生電路， 設(shè)置于一晶片中，用來獨立地產(chǎn)生一參考時脈；一溫度感測器，用來感測環(huán)境溫度以產(chǎn)生一 溫度資訊；一溫度補償模組，耦接該溫度感測器，用來依據(jù)該溫度資訊產(chǎn)生一溫度補償系 數(shù)；以及一時脈調(diào)整電路，耦接該參考時脈產(chǎn)生電路，用來依據(jù)該參考時脈及該溫度補償系 數(shù)產(chǎn)生該時脈；其中，該溫度補償模組動態(tài)產(chǎn)生該溫度補償系數(shù)，以使該時脈的頻率趨近一 目標(biāo)時脈，且實質(zhì)上不隨溫度變化。
[0007] 本發(fā)明另公開了一種時脈產(chǎn)生方法，用來產(chǎn)生一時脈，包含：于一晶片中獨立地產(chǎn) 生一參考時脈；感測環(huán)境溫度以產(chǎn)生一溫度資訊；依據(jù)該溫度資訊產(chǎn)生一溫度補償系數(shù)； 以及依據(jù)該參考時脈及該溫度補償系數(shù)產(chǎn)生該時脈；其中，該溫度補償系數(shù)系動態(tài)產(chǎn)生， 以使該時脈的頻率趨近一目標(biāo)頻率，且實質(zhì)上不隨溫度變化。
[0008] 本發(fā)明的時脈產(chǎn)生電路與方法利用晶片內(nèi)部的參考時脈產(chǎn)生電路來得到參考時 脈，因此不需要外部的參考時脈來源（例如石英晶體振蕩器），除了可以節(jié)省元件的花費， 還可以省下電路板的面積及縮短繞線。此外，相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明的時脈產(chǎn)生電路與方 法還具有溫度補償機(jī)制，當(dāng)晶片的溫度隨工作時間增加而上升時，工作時脈的頻率仍可趨 近一目標(biāo)值，使晶片維持穩(wěn)定工作。
[0009] 有關(guān)本發(fā)明的特征、實作與功效，茲配合圖式作優(yōu)選實施例詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0010] 圖1為習(xí)知影像處理模組的功能方塊圖；
[0011] 圖2為在晶片內(nèi)部實作參考時脈產(chǎn)生電路的示意圖；
[0012] 圖3為電感電容諧振振蕩器的一實作圖；
[0013] 圖4為電感電容諧振振蕩器的另一實作圖；
[0014] 圖5為本發(fā)明的時脈產(chǎn)生電路的一實施例的功能方塊圖；
[0015] 圖6為溫度感測器的一實施例的電路圖；
[0016] 圖7為本發(fā)明工作時脈的頻率與溫度的關(guān)系圖；
[0017] 圖8為本發(fā)明的頻率設(shè)定電路的設(shè)定值與溫度的關(guān)系圖；以及
[0018] 圖9為本發(fā)明的時脈產(chǎn)生方法的一實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下說明內(nèi)容的技術(shù)用語為參照本技術(shù)領(lǐng)域的習(xí)慣用語，如本說明書對部分用語 有加以說明或定義，該部分用語的解釋以本說明書的說明或定義為準(zhǔn)。
[0020] 本發(fā)明的公開內(nèi)容包含時脈產(chǎn)生電路與方法，提供一溫度補償機(jī)制以補償因溫度 上升所造成的頻率偏移。該電路與方法可應(yīng)用于影像處理晶片，在實施為可能的前提下，本
技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者能夠依本說明書的公開內(nèi)容來選擇等效的元件或步驟來實現(xiàn)本 發(fā)明，亦即本發(fā)明的實施并不限于后敘的實施例。由于本發(fā)明的時脈產(chǎn)生電路所包含的部 分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發(fā)明的充分公開及可實施性的前提 下，以下說明對于已知元件的細(xì)節(jié)將予以節(jié)略。此外，本發(fā)明的時脈產(chǎn)生方法可藉由本發(fā)明 的時脈產(chǎn)生電路或其等效電路來執(zhí)行，在不影響該方法發(fā)明的充分公開及可實施性的前提 下，以下方法發(fā)明的說明將著重于步驟內(nèi)容而非硬件。
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