[发明专利]经温度补偿的时钟频率监视器

说明书

可提供经温度补偿的时钟频率监视电路以检测随着电子器件的操作温度变化电子器件中的可导致对器件的不稳定或危险操作的时钟脉冲频率。该经温度补偿的时钟频率监视电路包括：温度传感器，该温度传感器被配置为测量与电子器件相关联的温度；时钟，该时钟具有某一操作频率；以及频率监视系统。该频率监视系统可被配置为确定时钟的操作频率，并且至少基于(a)时钟的操作频率和(b)与电子器件相关联的测得温度，而生成校正措施信号以发起与电子器件或相关器件相关联的校正措施。温度传感器、时钟和频率监视系统可例如设置在微控制器上。

相关专利申请

本专利申请要求提交于2017年9月28日的美国临时专利申请号62/564,828的优先权，该美国临时专利申请的全部内容出于所有目的据此以引用方式并入。

技术领域

本公开涉及定时电路，并且更具体地涉及经温度补偿的时钟频率监视器。

背景技术

诸如微处理器和微控制器(MCU)等电子器件包括以已知频率运行的至少一个时钟或能够访问以已知频率运行的至少一个时钟，以提供用于处理指令(例如，用于执行应用程序)的受控定时。此类时钟的操作频率往往取决于温度。例如，RC振荡器型时钟往往具有高温系数，从而导致随温度变化频率变化至多50％，而基于晶体和陶瓷谐振器的振荡器往往具有更适中的温度系数。

处理器/MCU时钟中的这些信号频率变化可导致各种功能问题，该等功能问题可通过对结合相应处理器或MCU的热敏器件的温度影响而复杂化。在一些情况下，器件操作温度对最大操作时钟频率具有强烈影响。例如，在高时钟频率下处于高温下的处理器或MCU可能导致不稳定的操作、降低的部件寿命或器件故障。因此，对于一些器件，较高的操作温度可能需要较低的操作频率，并且类似地，较高的操作频率可能需要较低的温度。此外，诸如以太网、USB、UART、I2C等串行通信通常需要正确或可预测的频率以避免通信错误。

此外，在诸如电力供应应用程序和马达控制应用程序等某些控制应用程序中，以不正确的频率操作相关控制回路可导致应用程序或器件损坏，或对用户的危险。此类电子器件可包括监视器以评估处理器/MCU时钟性能。然而，此类监视器通常不检查过频操作。

发明内容

本发明的实施方案提供了用于监视随温度变化数字时钟(例如，进程或微控制器)的时钟信号频率的系统和方法，并且如果所监视的时钟信号频率超过温度依赖性的频率极限，则采取校正措施。在一些实施方案中，系统和方法可包括频率极限逻辑或电路，该频率极限逻辑或电路被配置为基于传感器检测到的与电子器件相关联的温度来选择、计算或以其他方式确定温度依赖性时钟频率极限度量，例如以时钟脉冲极限值(或另选地，频率极限值)的形式。时钟监视逻辑可实现时钟脉冲计数窗口(例如，使用使能信号、清除信号和参考时钟信号)，并且可对被监视的时钟在限定的时钟脉冲计数窗口内输出的时钟脉冲的数量进行计数。数字比较器或其他逻辑可将测得的时钟脉冲计数与时钟脉冲计数极限值进行比较，并且基于该输出来确定是否生成中断信号或用于采取校正措施的其他通知。例如，在一些实施方案中，如果测得的时钟脉冲计数超过时钟脉冲计数极限值，则可生成中断信号。应用程序可处理中断信号或发起其他相关的校正措施，例如减慢时钟、施加时钟分频器、或激活冷却机构。

一个实施方案提供了一种时钟频率监视电路，该时钟频率监视电路包括：温度传感器，该温度传感器被配置为测量与电子器件相关联的温度；时钟，该时钟具有某一操作频率；以及频率监视系统。该频率监视系统可被配置为确定该时钟的操作频率；至少基于(a)时钟的操作频率和(b)与电子器件相关联的测得温度来进行确定，以生成校正措施信号；以及生成该校正措施信号以发起与电子器件或相关器件相关联的校正措施。

在一些实施方案中，电子器件是微控制器或微处理器。

在一个实施方案中，温度传感器、时钟和频率监视系统设置在微控制器上。