[发明专利]使用充电时间测量单元进行的对嵌入式微控制器振荡器的精确板上调谐有效

专利信息
申请号: 201280067325.0 申请日: 2012-11-19
公开(公告)号: CN104067519A 公开(公告)日: 2014-09-24
发明(设计)人: 索努·达里亚纳尼;弗朗克·齐根霍恩 申请(专利权)人: 密克罗奇普技术公司
主分类号: H03L7/00 分类号: H03L7/00
代理公司: 北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 代理人: 沈锦华
地址: 美国亚*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 使用 充电 时间 测量 单元 进行 嵌入 式微 控制器 振荡器 精确 调谐
【说明书】:

技术领域

发明涉及需要精确时钟振荡器的集成电路装置,且更特定来说,涉及具有精确时钟振荡器的集成电路装置,所述精确时钟振荡器与所述集成电路装置集成在一起。

背景技术

随着集成电路装置并入有更精密及复杂的外围装置,需要对内部时钟振荡器的精确运行时间控制。举例来说,USB2.0集成式外围装置必须满足0.25%的时钟频率准确度。典型应用将必须使用外部晶体在所述准确度内控制时钟频率。然而,外部晶体频率确定装置需要两个集成电路引脚用于连接到所述集成电路装置中的内部振荡器电路。此造成低引脚计数集成电路装置的问题,因为极少数封装引脚中的两者必须专用于外部晶体。

使用内部频率确定元件的集成电路装置将消除对连接到晶体的外部引脚要求。具有内部频率确定元件的此振荡器(例如,自含式振荡器)可为(例如,但不限于)电阻器-电容器(RC)振荡器。但存在问题,因为内部自含式RC振荡器可在频率上漂移,即使在制造集成电路装置时对振荡器进行了精确校准。此漂移可归因于封装应力、制作焊接应力、温度及/或电压改变等。

发明内容

因此,需要一种精确运行时间自调谐机构,其将在时间、温度及操作条件改变范围内维持内部自含式时钟振荡器的所要频率准确度。

根据一实施例,一种包括具有通过使用充电时间测量单元(CTMU)自动维持的精确频率的频率可调谐内部时钟振荡器的集成电路装置可包括:充电时间测量单元(CTMU),其具有已知值电容器及已知值恒定电流源;频率可调谐时钟振荡器,其以一频率将时钟信号供应到所述CTMU;模/数转换器(ADC),其耦合到所述CTMU;及数字处理器,其具有存储器,所述数字处理器耦合到所述CTMU、所述频率可调谐时钟振荡器及所述ADC,其中在检测到所述时钟信号的指示其周期的开始的第一逻辑转变之后,所述数字处理器即刻致使所述CTMU开始用所述已知值恒定电流源对所述已知值电容器充电,在检测到所述时钟信号的指示其所述周期的结束的第二逻辑转变之后,所述CTMU即刻停止所述电容器对充电,所述ADC对所述电容器上的电压进行取样并将所述电压转换为数字电压值,所述数字处理器从所述ADC读取所述数字电压值并将此数字电压值转换成周期时间值,所述数字处理器将所述周期时间值与参考周期时间值进行比较,其中:如果所述周期时间值大于所述参考周期时间值,那么所述数字处理器致使所述频率可调谐时钟振荡器增加其所述频率,如果所述周期时间值小于所述参考周期时间值,那么所述数字处理器致使所述频率可调谐时钟振荡器减小其所述频率,且如果所述周期时间值与所述参考周期时间值实质上相同,那么不改变所述频率可调谐时钟振荡器的所述频率。

根据又一实施例,所述周期时间值表示多个时钟信号周期的时间值。根据又一实施例,所述CTMU可包括:恒定电流源;电流引导开关,其耦合到所述恒定电流源;所述电容器耦合到所述电流引导开关,其中在所述电流引导开关将所述恒定电流源耦合到所述电容器时所述电容器上的所述电压在时间上实质上线性增加;及用于控制所述电流引导开关的电路,其中所述电流引导开关在检测到所述时钟信号的所述第一逻辑转变之后即刻将所述电容器耦合到所述恒定电流源,且在检测到所述时钟信号的第二逻辑转变之后即刻将所述电容器与所述恒定电流源解耦。

根据又一实施例,用于控制所述电流引导开关的所述电路可包括:第一触发器,其具有耦合到所述时钟信号的正边缘触发时钟输入及耦合到所述数字处理器的复位输入;反相器,其具有耦合到所述时钟信号的输入;第二触发器,其具有耦合到所述反相器的输出的正边缘触发时钟输入及耦合到所述数字处理器的复位输入;及“与”门,其具有耦合到所述第一触发器的Q输出的第一输入、耦合到所述第二触发器的非Q输出的第二输入及耦合到所述电流引导开关的控制输入的输出;其中所述数字处理器对所述第一触发器及所述第二触发器进行复位。

根据又一实施例,用于控制所述电流引导开关的所述电路可包括:除N分频器,其具有耦合到所述时钟信号的输入;第一触发器,其具有耦合到所述除N分频器的输出的正边缘触发时钟输入及耦合到所述数字处理器的复位输入;反相器,其具有耦合到所述除N分频器的所述输出的输入;第二触发器,其具有耦合到所述反相器的输出的正边缘触发时钟输入及耦合到所述数字处理器的复位输入;及“与”门,其具有耦合到所述第一触发器的Q输出的第一输入、耦合到所述第二触发器的非Q输出的第二输入及耦合到所述电流引导开关的控制输入的输出;其中所述数字处理器对所述第一触发器及所述第二触发器以及所述除N分频器进行复位。

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