用于振蕩器頻率控制的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種對用于頻率控制振蕩器輸出時鐘信號的振蕩器系統(tǒng)內(nèi)的溫度和工序相關(guān)的誤差源進行補償?shù)募夹g(shù)。振蕩器系統(tǒng)可以包括控制器和振蕩器電路。該技術(shù)可以包括：產(chǎn)生一對電壓，其中第一電壓隨溫度而變化，在整個工序期間具有(近似)已知的溫度變化，其中第二電壓(幾乎)不隨溫度而變化。可通過對應(yīng)的微調(diào)因子對每個電壓定標。定標后的電壓可組合以產(chǎn)生參考電壓。參考電壓可補償振蕩器系統(tǒng)內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源以設(shè)定振蕩器輸出時鐘信號頻率。
【專利說明】用于振蕩器頻率控制的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求遞交于2012年2月24日、名稱為"System And Method For Oscillator Frequency Control"、序號為61/602,732的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)的利益。

【背景技術(shù)】
[0003] 振蕩器電路，或簡稱為"振蕩器"，是以受控頻率產(chǎn)生時鐘信號的電子電路?？刂齐?路通常產(chǎn)生控制電壓，其設(shè)定振蕩器時鐘信號的輸出頻率。通常，振蕩器和控制電路兩者都 在單個集成電路（"1C"）芯片上制造。
[0004] 振蕩器控制電路通常使用電阻和電容裝置裝置來產(chǎn)生控制電壓。這些裝置具有基 于溫度和制造過程變動而變化的電特性。在制造過程中，振蕩器控制電路通常必須經(jīng)校準 或"微調(diào)"。微調(diào)補償控制電路內(nèi)的溫度源和工序誤差，以使得在制造后的操作過程中，振蕩 器在溫度和工序變動范圍內(nèi)產(chǎn)生近似恒定的輸出時鐘信號頻率。
[0005] 當前的一種微調(diào)技術(shù)涉及到，對1C芯片物理加熱，在各種溫度下微調(diào)振蕩器控制 電路，使得振蕩器在各溫度下產(chǎn)生期望的時鐘頻率。為微調(diào)芯片，在試湊法基礎(chǔ)上來設(shè)定用 于控制電路的一系列微調(diào)值，直到在各溫度下達到期望的輸出頻率。然而，該微調(diào)技術(shù)需要 大量的時間來加熱以及對于各溫度掃過所有可能的微調(diào)值。因為微調(diào)操作時間長，所以該 微調(diào)技術(shù)成本變高且費時，限制了每單位時間制造的1C的數(shù)量。
[0006] 當前的另一微調(diào)技術(shù)涉及到，根據(jù)精確制造工序規(guī)范來制造振蕩器控制電路內(nèi)的 電阻和電容裝置。然而，該微調(diào)技術(shù)提高了每單位1C的制造成本。
[0007] 因此，本領(lǐng)域中對于使得微調(diào)時間最小化且補償系統(tǒng)內(nèi)的溫度和工序相關(guān)的誤差 源的振蕩器系統(tǒng)存在需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的振蕩器控制系統(tǒng)。
[0009] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的另一振蕩器控制系統(tǒng)。
[0010] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的參考電壓發(fā)生器。
[0011] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的參考電流發(fā)生器。
[0012] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于微調(diào)振蕩器控制系統(tǒng)的方法，所述振蕩 器控制系統(tǒng)用于振蕩器的頻率控制。
[0013] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于控制振蕩器以在預(yù)定輸出頻率下產(chǎn)生 輸出信號的方法。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 本發(fā)明的實施方案提供了對用于頻率控制振蕩器輸出時鐘信號的振蕩器系統(tǒng)內(nèi) 的溫度和工序相關(guān)的誤差源進行補償?shù)募夹g(shù)。振蕩器系統(tǒng)可以包括控制器和振蕩器電路。 該技術(shù)可以包括：產(chǎn)生一對電壓，其中第一電壓隨溫度而變化，在整個工序期間內(nèi)具有（近 似）已知的溫度變化，并且其中第二電壓（幾乎）不隨溫度而變化。可通過對應(yīng)的微調(diào)因 子對每個電壓定標。定標后的電壓可組合以產(chǎn)生參考電壓。該參考電壓可對振蕩器系統(tǒng)內(nèi) 的工序和溫度相關(guān)的誤差源進行補償以設(shè)定振蕩器輸出時鐘信號頻率。
[0016] 控制器和振蕩器電路可制作在共同的集成電路（"1C"）中。本發(fā)明的實施方案可 以包括微調(diào)操作，可在1C制造期間執(zhí)行微調(diào)操作以計算每一個隨溫度變化和不隨溫度變 化的電壓的微調(diào)因子。如上文提到的，在振蕩器系統(tǒng)的后制造操作期間，可利用微調(diào)因子對 電壓定標，并且定標的電壓組合以產(chǎn)生參考電壓。本文中描述的本發(fā)明的實施方案的微調(diào) 操作可實現(xiàn)在振蕩器系統(tǒng)的后制造操作期間內(nèi)將振蕩器電路的頻率控制到預(yù)定頻率的1% 精度內(nèi)。
[0017] 微調(diào)操作可以包括從隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓以及振蕩器電路的未微 調(diào)的輸出頻率中采集一組測量值。在測量之后，可根據(jù)方程系來計算微調(diào)因子?？梢栽谡袷?器系統(tǒng)的環(huán)境溫度下來執(zhí)行微調(diào)操作，而不是如常規(guī)微調(diào)技術(shù)所需的對1C進行物理加熱。 這樣可使得制造期間微調(diào)1C所需的時間最少化。此外，可通過計算微調(diào)因子而不是掃過整 個范圍的微調(diào)值而使得對振蕩器控制系統(tǒng)進行最優(yōu)地微調(diào)來使得微調(diào)時間最少化。
[0018] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的振蕩器系統(tǒng)100。如圖1所示，振蕩器系統(tǒng) 100可以包括控制器110和振蕩器電路120。控制器110可以包括參考電壓發(fā)生器112、參 考電流發(fā)生器114以及控制電壓發(fā)生器116。參考電壓發(fā)生器112可以接收一對輸入電壓 VI，V2、表示一對微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2的數(shù)據(jù)，并且可以輸出參考電壓VKEF。提供給參考 電壓發(fā)生器112的第一輸入電壓VI可以是隨溫度變化的電壓，其在整個工序期間具有近似 已知的第一階溫度變化。提供給參考電壓發(fā)生器112的第二輸入電壓V2可以是幾乎不隨 溫度變化的電壓。例如，第二輸入電壓V2可以是帶隙電壓，其可經(jīng)校準成幾乎不隨溫度變 化。
[0019] 參考電流發(fā)生器114可以接收不隨溫度變化的電壓V2、源電位VDD，并且可以由它 們產(chǎn)生參考電流I KEF?？刂齐妷喊l(fā)生器116可以接收參考電壓VKEF、參考電流IKEF、時鐘信號 CLK，并且可以由它們產(chǎn)生控制電壓Vcm?？刂齐妷喊l(fā)生器116可以通過對可從振蕩器電路 120輸出的參考電流I KEF和時鐘信號CLK的頻率-電壓轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生控制電壓。振蕩器 電路120可以接收控制電壓和由電流源ISKC產(chǎn)生的輸入電流。
[0020] 在工作期間，參考電壓發(fā)生器112可以根據(jù)相應(yīng)的微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2對各 個隨溫度變化以及不隨溫度變化的電壓V1，V2進行定標。微調(diào)因子可在微調(diào)操作之后裝載 到參考電壓發(fā)生器112中，微調(diào)操作可在振蕩器系統(tǒng)100的制造過程中執(zhí)行。將在下文更 詳細地論述微調(diào)操作。參考電壓發(fā)生器112可將定標的電壓組合以產(chǎn)生參考電&V KEF。
[0021] 如所論述的，參考電壓VKEF可以補償由于工序和溫度相關(guān)的誤差源引起的控制器 110的操作變化。例如，控制器110內(nèi)的一個誤差源可以是參考電流發(fā)生器114?？刂破?110內(nèi)的另一誤差源可以是控制電壓發(fā)生器116。在工作期間，參考電壓V KEF可以有源地調(diào) 節(jié)控制電壓發(fā)生器116的操作，使得控制電壓補償控制器110內(nèi)的溫度和工序誤差。
[0022] 所產(chǎn)生的控制電壓VCT%可以對于預(yù)定頻率提供振蕩器電路120的輸出時鐘信號 CLK的頻率控制。通過將時鐘信號CLK與控制電壓發(fā)生器116耦合，可通過振蕩器電路120 來形成反饋環(huán)，這可以提高時鐘信號CLK的頻率穩(wěn)定性。如圖1所描述的振蕩器電路120可 以稱為"反饋環(huán)"振蕩器。在差分驅(qū)動系統(tǒng)中，振蕩器電路120還可以在預(yù)定頻率下產(chǎn)生補 充時鐘信號CLK#。在實施方案中，控制器110和振蕩器電路120可制作在共同的1C中。用 于本發(fā)明的實施方案的不例性的振蕩器電路和控制電壓發(fā)生器描述于共同未決的專利申 請中，遞交于 2012 年 1 月 13 日、名稱為"Method and Apparatus for Generating On-Chip Clock with Low Power Consumption"，序號為13/350, 035的美國申請，該申請的全部內(nèi)容 通過引用合并于此。
[0023] 在各個實施方案中，振蕩器電路120的輸出時鐘芯片CLK的頻率可低于近似1 MHz。在這些實施方案中，參考電壓發(fā)生器112和參考電流發(fā)生器114可以提供對振蕩器電 路120的頻率控制。圖2示出了用于振蕩器電路220的低頻控制的根據(jù)本發(fā)明的實施方案 的振蕩器系統(tǒng)200。如2所描述的振蕩器電路220可以稱為"開環(huán)"振蕩器。如圖2所示， 控制器210可以包括參考電壓發(fā)生器212、參考電流發(fā)生器214。
[0024] 參考電壓發(fā)生器212可以接收一對輸入電壓VI，V2、表不一對微調(diào)因子 TFCTR1，TFCTR2的數(shù)據(jù)，并且可以輸出參考電壓VKEF。提供給參考電壓發(fā)生器212的第一輸 入電壓VI可以是隨溫度變化的電壓，在整個工序期間具有近似已知的第一階溫度變化。提 供給參考電壓發(fā)生器212的第二輸入電壓V2可以是幾乎不隨溫度變化的電壓。參考電流發(fā) 生器214可以接收不隨溫度變化的電壓V2、源電位VDD，并且可以由它們產(chǎn)生參考電流I KEF。
[0025] 在工作期間，參考電壓發(fā)生器212可以根據(jù)對應(yīng)的微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2對相 應(yīng)的隨溫度變化的和不隨溫度變化的電壓V1，V2進行定標。微調(diào)因子可以在微調(diào)操作之后 裝載到參考電壓發(fā)生器212中，微調(diào)操作可以在振蕩器系統(tǒng)200制造過程中執(zhí)行。參考電 壓發(fā)生器212可以組合定標的電壓以產(chǎn)生參考電壓V KEF。參考電壓VKEF可以有源地調(diào)節(jié)振 蕩器電路200的操作以補償控制器210和振蕩器220內(nèi)的溫度和工序誤差。
[0026] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的參考電壓發(fā)生器300。如圖3所示，參考電壓 發(fā)生器300可以包括用于接收隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓VI，V2的輸入以及用于對 應(yīng)的一對微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2的輸入。參考電壓發(fā)生器300可以具有用于參考電壓V KEF 的輸出。發(fā)生器300可以包括一對定標級320, 330,各自用于對相應(yīng)的隨溫度變化和不隨溫 度變化的電壓VI，V2進行定標。例如，定標級320可以包括用于存儲微調(diào)因子TFCTR1的寄 存器文件322。數(shù)模轉(zhuǎn)換器（"DAC"）324可以接收微調(diào)因子TFCTR1和隨溫度變化的電壓 VI，并且產(chǎn)生第一定標電壓Vsai。定標級330可以包括寄存器文件332以及用于使用微調(diào) 因子TFCTR2對不隨溫度變化的電壓V2執(zhí)行類似操作以產(chǎn)生第二定標電壓V sa2的DAC334。 可利用求和器340來組合來自各相應(yīng)的定標級320、330的一對定標電壓Vsai，V sa2以產(chǎn)生 參考電壓VKEF。
[0027] 如所提到的，可以在制造期間利用微調(diào)操作來計算微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2。對 于振蕩器控制系統(tǒng)的后制造操作，微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2可以裝載到相應(yīng)的寄存器文件 322、332中并且用來對隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓VI，V2進行定標。
[0028] 在實施方案中，各微調(diào)因子TFCTR1，TFCTR2可以是存儲在相應(yīng)的寄存器文件322、 332中的多位字。在另一實施方案中，各定標級320、330可以包括用于對輸入各DAC 324， 334的輸入電壓VI，V2進行緩沖的對應(yīng)的輸入緩沖器326, 336。輸入緩沖器326, 336可用 于對來自隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓VI，V2的寄生信號噪聲進行緩沖。輸入緩沖器 326, 336還可以對于高溫操作為參考電壓發(fā)生器300提供額外的溫度穩(wěn)定性。
[0029] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的參考電流發(fā)生器400。如圖4所示，參考電流 發(fā)生器400可以包括用于不隨溫度變化的輸入電壓V2的輸入以及用于源電位VDD的輸入。 參考電流發(fā)生器400可以具有用于參考電流IKEF的輸出。發(fā)生器400可以包括運算放大器 ("op-amp"）410、阻抗R1以及由一對定標晶體管420. 1，420. 2形成的電流鏡。
[0030] op-amp 410可以在非反相輸入端子處接收輸入電壓V2。各定標晶體管 420. 1,420. 2可以具有共同地與源電位VDD耦合的第一輸出。op-amp 410輸出可以與第 一和第二定標晶體管420. 1，420. 2的控制輸入耦合。定標晶體管410. 1的第二輸出可以 與op-amp 410的反相輸入稱合。阻抗R1可以稱合在op-amp 410的反相輸入、定標晶體管 410. 1的第二輸出和地GND之間。可以由定標晶體管420. 2的第二輸出產(chǎn)生輸出IKEF。
[0031] 在工作期間，op-amp 410可以接收輸入電壓V2并且驅(qū)動定標晶體管420. 1,420. 2 兩端的輸出信號，以及阻抗R1以產(chǎn)生輸出電流IKEF。輸出電流IKEF大小可與V2/R1成比例。
[0032] 阻抗R1的響應(yīng)在工作期間會對應(yīng)于溫度波動而變化，這依次可引起參考電流IKEF 波動?？赏ㄟ^參考電壓發(fā)生器300產(chǎn)生的參考電壓VKEF來補償溫度波動。
[0033] 微調(diào)振蕩器系統(tǒng)
[0034] 在振蕩器系統(tǒng)的制造過程中，可以執(zhí)行微調(diào)操作來校準振蕩器控制器。具體地，微 調(diào)操作可以校準控制器內(nèi)的參考電壓發(fā)生器，使得參考電壓發(fā)生器可以在正常（后制造） 操作期間產(chǎn)生參考電壓，其可補償振蕩器系統(tǒng)內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源。例如，對于反 饋環(huán)振蕩器電路，參考電壓可以提供對產(chǎn)生的控制電壓的調(diào)節(jié)，這樣可依次將振蕩器電路 的輸出時鐘信號的頻率控制到預(yù)定頻率。在制造過程中，可以通過調(diào)節(jié)參考電流發(fā)生器的 內(nèi)部阻抗和控制器內(nèi)的控制電壓發(fā)生器的內(nèi)部電容來設(shè)定預(yù)定頻率。實際上，阻抗和電容 的RC時間常數(shù)可設(shè)定振蕩器的輸出頻率。
[0035] 對于微調(diào)操作，可以對輸入到參考電壓發(fā)生器的隨溫度變化和不隨溫度變化的 電壓VI，V2進行測量。還可以測量振蕩器電路輸出時鐘信號的周期（S卩，振蕩器電路的 未微調(diào)周期）。根據(jù)測量值，可以計算用于參考電壓發(fā)生器的微調(diào)因子（例如，圖1的 TFCTR1，TFCTR2)。第一微調(diào)因子TFCTR1可用于微調(diào)隨溫度變化的電壓VI。第二微調(diào)因子 TFCTR2可用于微調(diào)不隨溫度變化的電壓V2。微調(diào)隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓VI， V2可以補償工序和溫度相關(guān)的誤差源。因此，可以利用根據(jù)本發(fā)明實施方案的微調(diào)技術(shù)來 耦合對工序和溫度相關(guān)的誤差源的補償。
[0036] 對于既定的振蕩器控制器（里人，圖1的控制器110,圖2的控制器210)，可以取得 等式系，其表征由控制器提供的振蕩器頻率控制。例如，通過圖1的控制器110提供的對于 反饋環(huán)振蕩器120的頻率控制可描述為應(yīng)用于電壓VI和V2的微調(diào)因子TFCTR1和TFCTR2 的線性組合，如下面的等式所闡述的：
[0037] P = RC*(TFCTR2_TFCTR1*V1/V2) 等式 1
[0038] 對于等式1，P可設(shè)定為振蕩器電路120的輸出時鐘信號CLK的預(yù)定時鐘頻率。RC 項可以是對于在微調(diào)操作期間測量到的振蕩器電路120的輸出時鐘CLK的測量的（未微調(diào) 的）時鐘頻率。可對等式1求微分且設(shè)定等于零如下：
[0039] 0 = TFCTR2*TC0kc-TFCTR1*V1/V2*(TC0v1+TC0kc) 等式 2
[0040] 對于等式2, TC0KC可以是通過將參考電流發(fā)生器114的內(nèi)部阻抗的溫度系數(shù)與控 制電壓發(fā)生器116的內(nèi)部電容的溫度系數(shù)相加而確定的近似恒溫系數(shù)。TC0 V1項可以是隨 溫度變化的電壓VI的整個工序期間的近似恒溫系數(shù)。對于微調(diào)操作，可求解等式1和等式 2以確定微調(diào)因子TFCTR1和TFCTR1。
[0041] 在實施方案中，計算出的微調(diào)因子可以量化成預(yù)定的位寬其額存儲在參考電壓發(fā) 生器內(nèi)（例如，存儲在圖3的寄存器文件322、332中）以用于振湯器系統(tǒng)的后制造丨呆作。在 各個實施方案中，用于等式1的測量的（未微調(diào)的）時鐘頻率RC可由預(yù)定的定標因子定標 而調(diào)節(jié)時鐘分割，其可在電壓控制發(fā)生器內(nèi)執(zhí)行。
[0042] 在另一實施例中，通過圖2的控制器210提供的用于開環(huán)振蕩器220的頻率控制 可描述為應(yīng)用于電壓VI和V2的微調(diào)因子TFCTR1和TFCTR2的線性組合，如下面的等式所 闡述的：
[0043] P = 2*RC*(TFCTR2_TFCTR1*V1/V2) + A 等式 3
[0044] 對于等式3, P可設(shè)定成振蕩器電路220輸出時鐘信號CLK的預(yù)定時鐘頻率。RC 項可以是在微調(diào)操作期間測量到的振蕩器電路輸出時鐘CLK的測量的（未微調(diào)的）時鐘 頻率。Λ項可以等于通過振蕩器電路內(nèi)的比較器的傳播延遲。對于低頻操作（低于近似 1MHz)，則可假設(shè)△項為零?？蓪Φ仁? (假設(shè)△可以為零）求微分且設(shè)定成等于零如下：
[0045] 0 = TFCTR2*TC0kc-TFCTR1*V1/V2*(TC0v1+TC0kc) 等式 4
[0046] 對于等式4, TC0KC可以是通過將參考電流發(fā)生器214的內(nèi)部阻抗的溫度系數(shù)與振 蕩器電路220的內(nèi)部電容的溫度系數(shù)相加而確定的近似恒溫系數(shù)。10)"項可以是用于隨 溫度變化的電壓VI的在整個工序期間的近似恒溫系數(shù)。對于微調(diào)操作，可求解等式3和等 式4以確定微調(diào)因子TFCTR1和TFCTR2。
[0047] 等式1-4示出了可以對任何給定的振蕩器控制系統(tǒng)來執(zhí)行如本發(fā)明實施方案描 述的微調(diào)技術(shù)，這可通過數(shù)學(xué)方式描述為微調(diào)因子TFCTR1和TFCTR2以及隨溫度變化和不 隨溫度變化的電壓VI和V2的任何線性組合。VI的第一階溫度變化可近似已知。對于反饋 環(huán)振蕩器電路，定標隨溫度變化和不隨溫度變化的電壓VI和V2可以提供對振蕩器控制系 統(tǒng)內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源的補償。對于開環(huán)振蕩器電路，定標隨溫度變化和不隨溫 度變化的電壓VI和V2可以提供對振蕩器控制系統(tǒng)和振蕩器電路本身內(nèi)的工序和溫度相關(guān) 的誤差源的補償。
[0048] 圖5示出了對根據(jù)本發(fā)明實施方案用于振蕩器的頻率控制的振蕩器控制系統(tǒng)微 調(diào)的方法500。該方法500可以測量隨溫度變化的電壓（框510A)和幾乎不隨溫度變化的 電壓（框510B)。方法500可以測量振蕩器輸出信號周期（框520)。利用測量值，方法500 可以計算用于各電壓的微調(diào)因子（框530)。方法500可以存儲微調(diào)因子以用于振蕩器的后 續(xù)操作（框550)。
[0049] 在實施方案中，方法500可以重新測量振蕩器輸出信號時鐘周期（框560)。方法 500可以將振蕩器輸出信號周期與振蕩器輸出信號的預(yù)定頻率進行比較以確定兩者之間的 差值（框570)。該差值可與預(yù)定誤差閾值進行比較（框580)。如果輸出時鐘周期大于閾 值，則方法500可以調(diào)節(jié)微調(diào)因子，直到振蕩器輸出信號周期的周期落在預(yù)定誤差閾值以 下（框590)。該方法可以存儲微調(diào)因子（返回框550)。
[0050] 在實施方案中，該方法可以根據(jù)等式1和等式2來計算各電壓的微調(diào)因子。在另 一實施方案中，該方法可以根據(jù)預(yù)定的位寬將計算出的微調(diào)因子量化（框540)。在該實施 方案中，該方法可以存儲經(jīng)量化的微調(diào)因子以用于振蕩器電路輸出信號的頻率控制。
[0051] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案控制振蕩器在預(yù)定輸出頻率下產(chǎn)生輸出信號 的方法600。如圖6所示，方法600可以借助第一微調(diào)因子對隨溫度變化的第一電壓進行定 標（框610A)，并且可以借助第二微調(diào)因子對幾乎不隨溫度變化的第二電壓進行定標（框 610B)。方法600可以由定標的第一和第二電壓來產(chǎn)生參考電壓（框620)。方法600可以 利用幾乎不隨溫度變化的第二電壓來產(chǎn)生參考電流（框630)。方法600可以由參考電壓、 參考電流和振蕩器電路輸出信號來產(chǎn)生控制電壓（框640)。方法600可以借助控制電壓來 控制振蕩器電路在預(yù)定頻率下產(chǎn)生輸出信號（框650)。
[0052] 在實施方案中，方法600可以控制振蕩器電路以在預(yù)定頻率下產(chǎn)生補充的輸出信 號。
[0053] 在本文中已經(jīng)具體地闡述和描述了本發(fā)明的多個實施方案。但是，應(yīng)當理解的是 上述教導(dǎo)涵蓋了本發(fā)明的修改方案和變型例。在其他情形下，公知的操作、部件和電路未進 行詳細說明以免造成實施方案不清晰。能夠理解的是，本文所公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能上 的細節(jié)是代表性，不一定限制實施方案的范圍。
[0054] 根據(jù)前面的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可以多種形式來實現(xiàn)，并且各 實施方案可單獨地或者相結(jié)合地來實現(xiàn)。因此，雖然已經(jīng)其特定實施例對本發(fā)明的實施方 案進行了描述，但是本發(fā)明的實施方案和/或方法的真正范圍不應(yīng)限于此，因為在研究附 圖、說明書和下面的權(quán)利要求書之后，其他的修改方案對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得明 晰。
【權(quán)利要求】
1. 參考電壓發(fā)生器電路，包括： 第一定標級，其具有用于第一輸入電壓的輸入，所述第一輸入電壓隨溫度而變化，在整 個工序期間具有近似已知的溫度變化，所述第一定標級根據(jù)第一定標值對所述第一輸入電 壓定標； 第二定標級，其具有用于第二輸入電壓的輸入，所述第二輸入電壓幾乎不隨溫度而變 化，所述第二定標級根據(jù)第二定標值對所述第二輸入電壓進行定標；以及 求和器，其將第一和第二定標電壓組合以產(chǎn)生參考電壓，所述參考電壓用于調(diào)節(jié)振蕩 器控制系統(tǒng)中的工序和溫度相關(guān)的誤差源，所述振蕩器控制系統(tǒng)提供對振蕩器電路輸出信 號的頻率控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一定標值補償所述振蕩器控制系統(tǒng)內(nèi)的工序 相關(guān)的誤差源。
3. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二定標值補償所述振蕩器控制系統(tǒng)內(nèi)的溫度 相關(guān)的誤差源。
4. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一定標值是多位字。
5. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二定標值是多位字。
6. 如權(quán)利要求1所述的電路，所述第一定標級還包括： 寄存器，其存儲所述第一定標值；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（"DAC"），其具有與所述寄存器連通的第一輸入、與所述第一輸入電壓連 通的第二輸入以及與所述求和器連通的輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的電路，所述第一定標級還包括對輸入到所述DAC的所述第一輸 入電壓進行緩沖的第一輸入緩沖器。
8. 如權(quán)利要求1所述的電路，所述第二定標級還包括： 寄存器，其存儲所述第二定標值；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（"DAC"），其具有與所述寄存器連通的第一輸入、與所述第二輸入電壓連 通的第二輸入以及與所述求和器連通的輸出。
9. 如權(quán)利要求8所述的電路，所述第二定標級還包括對輸入到所述DAC的所述第二輸 入電壓進行緩沖的第二輸入緩沖器。
10. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中溫度和工序相關(guān)的誤差源是產(chǎn)生控制所述振蕩器 電路輸出頻率的控制電壓的頻率-電壓轉(zhuǎn)換器，所述頻率-電壓轉(zhuǎn)換器接收所述參考電壓 和參考電流。
11. 如權(quán)利要求10所述的電路，其中溫度和工序相關(guān)的誤差源是產(chǎn)生所述參考電流的 電流發(fā)生器。
12. 參考電壓發(fā)生器電路，包括： 第一定標級，其具有用于第一輸入電壓的輸入，所述第一輸入電壓隨溫度而變化，在整 個工序期間具有近似已知的溫度變化，所述第一定標級根據(jù)第一定標值對所述第一輸入電 壓定標； 第二定標級，其具有用于第二輸入電壓的輸入，所述第二輸入電壓幾乎不隨溫度而變 化，所述第二定標級根據(jù)第二定標值對所述第二輸入電壓定標；以及 求和器，其組合第一和第二定標電壓以產(chǎn)生參考電壓，所述參考電壓針對所述振蕩器 電路內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源來調(diào)節(jié)振蕩器電路輸出信號頻率，其中所述第一定標值 對工序相關(guān)的誤差源提供補償，所述第二定標值對溫度相關(guān)的誤差源提供補償。
13. 如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述第一定標值是多位字。
14. 如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述第二定標值是多位字。
15. 如權(quán)利要求12所述的電路，所述第一定標級還包括： 寄存器，其存儲所述第一定標值；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（"DAC"），其具有與所述寄存器連通的第一輸入、與所述第一輸入電壓連 通的第二輸入以及與所述求和器連通的輸出。
16. 如權(quán)利要求15所述的電路，所述第一定標級還包括對輸入到所述DAC的所述第一 輸入電壓進行緩沖的第一輸入緩沖器。
17. 如權(quán)利要求1所述的電路，所述第二定標級還包括： 寄存器，其存儲所述第二定標值；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（"DAC"），其具有與所述寄存器連通的第一輸入、與所述第二輸入電壓連 通的第二輸入以及與所述求和器連通的輸出。
18. 如權(quán)利要求17所述的電路，所述第二定標級還包括對輸入到所述DAC的所述第一 輸入電壓進行緩沖的第一輸入緩沖器。
19. 振蕩器控制系統(tǒng)，包括： 參考電壓發(fā)生器，其接收隨溫度變化的第一電壓并且根據(jù)第一定標因子對所述第一電 壓定標，接收幾乎不隨溫度變化的第二電壓并且根據(jù)第二定標因子對所述第二電壓定標， 以及產(chǎn)生參考電壓，其中所述參考電壓表示定標的第一和第二電壓的求和； 參考電流發(fā)生器，其接收幾乎不隨溫度變化的第二電壓并且產(chǎn)生參考電流；以及 控制電壓發(fā)生器，其接收所述參考電壓、所述參考電流以及時鐘信號并且產(chǎn)生控制電 壓，其中所述時鐘信號從振蕩器電路輸出，并且其中所述參考電壓調(diào)節(jié)所述控制電壓以補 償所述參考電流發(fā)生器內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源，所述控制電壓發(fā)生器將所述振蕩器 輸出信號控制到預(yù)定頻率。
20. 振蕩器控制系統(tǒng)，包括： 參考電壓發(fā)生器，其接收隨溫度變化的第一電壓并且根據(jù)第一定標因子對所述第一電 壓定標，接收幾乎不隨溫度變化的第二電壓并且根據(jù)第二定標因子對所述第二電壓定標， 以及產(chǎn)生參考電壓，其中所述參考電壓表示定標的第一和第二電壓的求和； 參考電流發(fā)生器，其接收幾乎不隨溫度變化的第二電壓并且產(chǎn)生參考電流；以及 振蕩器電路，其接收所述參考電壓和所述參考電流，其中所述參考電壓針對所述參考 電流發(fā)生器內(nèi)的工序和溫度相關(guān)的誤差源進行調(diào)節(jié)，所述振蕩器電路將從所述振蕩器電路 產(chǎn)生的輸出信號控制到預(yù)定頻率。
21. 微調(diào)振蕩器電路輸出信號的方法，包括： 測量隨溫度變化的第一電壓； 測量幾乎不隨溫度變化的第二電壓； 測量振蕩器電路輸出信號的未微調(diào)周期； 基于測量到的周期來測量對應(yīng)的第一和第二電壓中的每一個的相應(yīng)微調(diào)因子；以及 存儲所述第一和第二電壓微調(diào)因子以用于所述振蕩器電路的后續(xù)操作。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第一和第二微調(diào)因子被量化成預(yù)定精度。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中根據(jù)等式1和等式2來計算所述第一和第二微調(diào) 因子。
24. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中根據(jù)等式3和等式4來計算所述第一和第二微調(diào) 因子。
25. 如權(quán)利要求21所述的方法，還包括： 測量所述振蕩器電路輸出信號的微調(diào)周期； 將測量到的周期與預(yù)定周期進行比較； 如果測量到的周期不在所述預(yù)定周期的預(yù)定誤差閾值內(nèi)， 則對于所述第一和第二電壓中的每一個調(diào)節(jié)所述第一和第二微調(diào)因子，并且重復(fù)測量 和比較直到測量到的周期在所述預(yù)定誤差閾值內(nèi)；以及 如果測量到的周期在所述預(yù)定誤差閾值內(nèi)， 則存儲所述第一和第二微調(diào)因子以用于所述振蕩器電路的后續(xù)操作。
26. 控制振蕩器電路在預(yù)定輸出頻率下產(chǎn)生輸出信號的方法，包括： 借助第一微調(diào)因子對隨溫度變化的第一電壓定標； 借助第二微調(diào)因子對幾乎不隨溫度變化的第二電壓定標； 由第一和第二定標電壓產(chǎn)生參考電壓； 由幾乎不隨溫度變化的第二電壓產(chǎn)生參考電流； 利用所述參考電壓、所述參考電流和所述振蕩器輸出信號來產(chǎn)生振蕩器控制電壓；以 及 借助所述振蕩器控制電壓來控制所述振蕩器電路以在所述預(yù)定輸出頻率下產(chǎn)生所述 輸出信號。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中根據(jù)等式1和等式2來計算第一和第二微調(diào)因子。
28. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中根據(jù)等式3和等式4來計算第一和第二微調(diào)因子。
29. 控制振蕩器電路以在預(yù)定輸出頻率下產(chǎn)生輸出信號的方法，包括： 借助第一微調(diào)因子對隨溫度變化的第一電壓定標； 借助第二微調(diào)因子對幾乎不隨溫度變化的第二電壓定標； 由第一和第二定標電壓產(chǎn)生參考電壓； 由幾乎不隨溫度變化的第二電壓產(chǎn)生參考電流；以及 通過所述參考電壓和所述參考電流來控制所述振蕩器電路以在所述預(yù)定輸出頻率下 產(chǎn)生所述輸出信號。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中根據(jù)等式1和等式2來計算所述第一和第二微調(diào) 因子。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中根據(jù)等式3和等式4來計算所述第一和第二微調(diào) 因子。
【文檔編號】G05F3/08GK104145227SQ201380010504
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】B·R·維亞斯 申請人:美國亞德諾半導(dǎo)體公司