[发明专利]一种校正MEMS计时时钟的溢出补偿方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于校正时钟技术领域，涉及一种校正MEMS计时时钟方法，特别是涉及一种校正MEMS计时时钟的溢出补偿方法及装置。

背景技术

任何数字系统都是按时钟节拍走预定功能时序来工作的，所以时钟源必不可少。在电子系统中的SOC芯片上的时钟源，常用的有石英晶振(Crystal Oscillator)及阻容振荡器(RC Oscillator)。随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的成熟，新生的MEMS时钟(MEMS Oscillator)逐步走进市场应用。

相对于传统的石英晶振方式，MEMS时钟的最大优势在于它的可集成性。由于MEMS时钟的生产材料也是基于Si工艺，所以很容易集成于SOC片内，降低了对外部电路的需求，如对外部晶体、匹配电容、PIN脚的需求，可进一步提升系统应用的集成度。此外，MEMS时钟还具有结构简单，功耗低，体积小等优点。然而，MEMS时钟也存在缺陷，就是温度效应，即随着温度变化MEMS时钟的时钟输出频率将发生偏移。所以对于要求在宽温度范围内高稳定时钟的应用场合，必须去做相应的补偿后方可使用，比如用于实时计时的RTC(Real Time Clock，实时时钟)场合。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种校正MEMS计时时钟的溢出补偿方法及装置，用于解决现有MEMS计时时钟的输出频率随温度变化发生偏移的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种校正MEMS计时时钟的溢出补偿方法，所述校正MEMS计时时钟的溢出补偿方法包括：获取当前温度值下MEMS计时时钟的初始频率误差值res，0≤|res|<1；计算需要获得频率所需要的降频参数M；其中，F表示MEMS计时时钟在当前温度值下的实际输出频率值，F₀表示MEMS计时时钟的标准输出频率值；r表示分频比，随着初始频率误差值res的变化而变化，故有M-1≤r_min≤r≤r_max≤M+1，M为大于零的正整数；以res为初始值进行依次累加，即sum＝sum+res，当累加值sum数值大于等于1时发生溢出1，即溢出值ov＝1；当sum数值小于等于-1时发生溢出-1，即溢出值ov＝-1；当sum数值大于-1且小于1时不发生溢出，即溢出值ov＝0；采用降频比R＝M+ov对MEMS计时时钟的实际输出频率F进行降频，获得需要的频率f₀。

优选地，所述MEMS计时时钟的初始频率误差值res的获取过程包括：测量不同温度值下的MEMS计时时钟的实际输出频率值；获得MEMS计时时钟在不同温度值下的初始频率误差值；通过曲线拟合方法获得MEMS计时时钟的温度补偿方案；所述温度补偿方案包括补偿公式或补偿表格。

优选地，所述溢出补偿方法对MEMS计时时钟的分频校正范围为[M-N，M+N]，其中，分频跨度N为大于零的正整数。

优选地，所述溢出补偿方法还包括：通过调整分频校正范围的中间值M的取值大小实现校正范围的移动。

优选地，所述溢出补偿方法还包括：通过调整分频校正范围的分频跨度N的大小实现校正范围的扩大或缩小。

本发明还提供一种校正MEMS计时时钟的溢出补偿装置，所述校正MEMS计时时钟的溢出补偿装置包括：初始频率误差值获取模块，获取当前温度值下MEMS计时时钟的初始频率误差值res，0≤|res|<1；降频参数计算模块，与所述初始频率误差值获取模块相连，计算获得频率所需要的降频参数M；其中，F表示MEMS计时时钟在当前温度值下的实际输出频率值，F₀表示MEMS计时时钟的标准输出频率值；r表示分频比，随着初始频率误差值res的变化而变化，故有M-1≤r_min≤r≤r_max≤M+1，M为大于零的正整数；累加模块，与所述初始频率误差值获取模块相连，以res为初始值进行依次累加，即sum＝sum+res；当sum数值大于等于1时发生溢出1，即溢出值ov＝1；当sum数值小于等于-1时发生溢出-1，即溢出值ov＝-1；当sum数值大于-1且小于1时不发生溢出，即溢出值ov＝0；补偿模块，与所述累加模块和降频参数计算模块分别相连，采用降频比R＝M+ov对MEMS计时时钟的实际输出频率值F进行降频，获得需要的频率f₀。