[发明专利]自校准晶振驱动系统

说明书

本发明揭示了一种自校准晶振驱动系统，包括：晶振元件，用于输出振荡信号；驱动模块，与晶振元件相连，用于通过调节正反馈和负反馈的强度以输出维持晶振元件振荡的增益；峰值检测模块，与晶振元件相连，用于对晶振元件的振荡信号进行峰值检测并输出直流信号；比较反馈模块，连接峰值检测模块和驱动模块，用于通过分析直流信号来输出调节驱动模块的尾电流的信号从而调节驱动模块的输出增益。本发明中的自校准晶振驱动系统可在外部电路外接各种无源晶振的情况下，都能使晶振的振幅稳定在某一固定值，同时也能消除电源、温度及器件老化造成的影响，从而提高了整个电路系统的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种自校准晶振驱动系统。

背景技术

在当今各类电子设备中，晶振是一种必不可少的器件。无源石英晶振由于技术成熟，成本较低，常作为各类芯片的时钟电路。在使用该晶振时，需要外部电路作为驱动源。如图1所示，典型的驱动电路就是一个数字反相器，石英晶振与一个大电阻并联接在反相器输入输出两端。该驱动电路结构简单，但其晶振振幅受器件参数、供电电压、环境温度和器件布局等众多因素影响。有的应用中会和无源晶振串联一个小电阻以防止振幅过大损坏晶振，也有很多应用中晶振由于驱动不足易受干扰而停振；就算是同一个晶振电路，在电压下降、温度变化或器件老化后，都会呈现出不同的振荡状态。一旦晶振随坏或振幅不够，系统都会失效。因而，一个稳定的晶振振荡驱动电路对系统有着极其重要的作用。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种自校准晶振驱动系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自校准晶振驱动系统，以实现提高晶振振荡的稳定性。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种自校准晶振驱动系统，所述自校准晶振驱动系统包括：

晶振元件，用于输出振荡信号；

驱动模块，与晶振元件相连，用于通过调节正反馈和负反馈的强度以输出维持晶振元件振荡的增益；

峰值检测模块，与晶振元件相连，用于对晶振元件的振荡信号进行峰值检测并输出直流信号；

比较反馈模块，连接峰值检测模块和驱动模块，用于通过分析直流信号来输出调节驱动模块的尾电流的信号从而调节驱动模块的输出增益。

一实施例中，所述驱动模块包括第一差分放大器、第二差分放大器和第三差分放大器；

其中，第二差分放大器的输入端和第三差分放大器的输入端均连接第一差分放大器的输出端，第二差分放大器的输出端与第一差分放大器的正极输入端相连，第二差分放大器用于提供正反馈增益至第一差分放大器，第三差分放大器的输出端与第一差分放大器的负极输入端相连，第三差分放大器用于提供负反馈增益至第一差分放大器；

晶振元件的一端连接第二差分放大器的输出端、另一端接地，第二差分放大器的输出端连接第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第三差分放大器的输出端连接第二电容的一端，第二电容的另一端接地。

一实施例中，所述第二差分放大器和第三差分放大器反馈至第一差分放大器输入端的总反馈增益G_总为：

其中，G_m1为第一差分放大器的增益，G_m2为第二差分放大器的增益，G_m3为第三差分放大器的增益，R_osc为晶振元件的等效阻抗，ω为角频率，为第一电容的容抗，为第二电容的容抗。

一实施例中，所述第一差分放大器包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和第六NMOS管；