[发明专利]用于振荡器频率控制的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求递交于2012年2月24日、名称为“System And Method For Oscillator Frequency Control”、序号为61/602,732的美国临时申请的优先权的利益。

背景技术

振荡器电路，或简称为“振荡器”，是以受控频率产生时钟信号的电子电路。控制电路通常产生控制电压，其设定振荡器时钟信号的输出频率。通常，振荡器和控制电路两者都在单个集成电路(“IC”)芯片上制造。

振荡器控制电路通常使用电阻和电容装置装置来产生控制电压。这些装置具有基于温度和制造过程变动而变化的电特性。在制造过程中，振荡器控制电路通常必须经校准或“微调”。微调补偿控制电路内的温度源和工序误差，以使得在制造后的操作过程中，振荡器在温度和工序变动范围内产生近似恒定的输出时钟信号频率。

当前的一种微调技术涉及到，对IC芯片物理加热，在各种温度下微调振荡器控制电路，使得振荡器在各温度下产生期望的时钟频率。为微调芯片，在试凑法基础上来设定用于控制电路的一系列微调值，直到在各温度下达到期望的输出频率。然而，该微调技术需要大量的时间来加热以及对于各温度扫过所有可能的微调值。因为微调操作时间长，所以该微调技术成本变高且费时，限制了每单位时间制造的IC的数量。

当前的另一微调技术涉及到，根据精确制造工序规范来制造振荡器控制电路内的电阻和电容装置。然而，该微调技术提高了每单位IC的制造成本。

因此，本领域中对于使得微调时间最小化且补偿系统内的温度和工序相关的误差源的振荡器系统存在需求。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施方案的振荡器控制系统。

图2示出了根据本发明的实施方案的另一振荡器控制系统。

图3示出了根据本发明的实施方案的参考电压发生器。

图4示出了根据本发明的实施方案的参考电流发生器。

图5示出了根据本发明的实施方案的用于微调振荡器控制系统的方法，所述振荡器控制系统用于振荡器的频率控制。

图6示出了根据本发明的实施方案的用于控制振荡器以在预定输出频率下产生输出信号的方法。

发明详述

本发明的实施方案提供了对用于频率控制振荡器输出时钟信号的振荡器系统内的温度和工序相关的误差源进行补偿的技术。振荡器系统可以包括控制器和振荡器电路。该技术可以包括：产生一对电压，其中第一电压随温度而变化，在整个工序期间内具有(近似)已知的温度变化，并且其中第二电压(几乎)不随温度而变化。可通过对应的微调因子对每个电压定标。定标后的电压可组合以产生参考电压。该参考电压可对振荡器系统内的工序和温度相关的误差源进行补偿以设定振荡器输出时钟信号频率。

控制器和振荡器电路可制作在共同的集成电路(“IC”)中。本发明的实施方案可以包括微调操作，可在IC制造期间执行微调操作以计算每一个随温度变化和不随温度变化的电压的微调因子。如上文提到的，在振荡器系统的后制造操作期间，可利用微调因子对电压定标，并且定标的电压组合以产生参考电压。本文中描述的本发明的实施方案的微调操作可实现在振荡器系统的后制造操作期间内将振荡器电路的频率控制到预定频率的1％精度内。

微调操作可以包括从随温度变化和不随温度变化的电压以及振荡器电路的未微调的输出频率中采集一组测量值。在测量之后，可根据方程系来计算微调因子。可以在振荡器系统的环境温度下来执行微调操作，而不是如常规微调技术所需的对IC进行物理加热。这样可使得制造期间微调IC所需的时间最少化。此外，可通过计算微调因子而不是扫过整个范围的微调值而使得对振荡器控制系统进行最优地微调来使得微调时间最少化。

图1示出了根据本发明的实施方案的振荡器系统100。如图1所示，振荡器系统100可以包括控制器110和振荡器电路120。控制器110可以包括参考电压发生器112、参考电流发生器114以及控制电压发生器116。参考电压发生器112可以接收一对输入电压V1，V2、表示一对微调因子TFCTR1,TFCTR2的数据，并且可以输出参考电压V_REF。提供给参考电压发生器112的第一输入电压V1可以是随温度变化的电压，其在整个工序期间具有近似已知的第一阶温度变化。提供给参考电压发生器112的第二输入电压V2可以是几乎不随温度变化的电压。例如，第二输入电压V2可以是带隙电压，其可经校准成几乎不随温度变化。