[发明专利]振荡器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生时钟信号的振荡器装置。

另外，本发明涉及一种半导体器件，所述半导体器件包括所述振荡器装置。

除此之外，本发明涉及一种产生时钟信号的方法。

此外，本发明涉及一种计算机可读介质。

此外，本发明涉及一种程序元件。

背景技术

在半导体器件中，例如芯片上系统(SoC)，通常需要为许多应用和功能产生时钟信号。按照惯例，在较大的SoC中锁相环(PLL)用于时钟产生，因为它们如实地将参考石英钟乘以稳定的高频时钟。在PLL中的负反馈回路产生对电源、温度和工艺不敏感的时钟，所述时钟具有非常小的频率分布宽度(frequency spread)。然而，在具有有限的PAD/PIN的较小系统中，PLL不是具有成本效益的解决方法，因为它们需要外部的参考石英钟。所以，一种可能性是利用在负反馈回路中的参考振荡器来模拟PLL性能。

因为所述芯片上电阻器和电容器随工艺变化，所以振荡器的频率也会显著地变化，影响系统的性能。所有的数字系统都处理和操控只由0和1组成的数字代码。因此，通常电压控制振荡器(VCO)的输出频率受控于模拟输入电压，数字/模拟转换器(DAC)通常用于将微调比特(trimming bit)转换成模拟电压，然后对所述频率编程。常规DAC实施方案会消耗几乎70-80％的振荡器面积，并且DAC功率消耗也会变成整个系统的开销。

在普通的VCO实施方法中，可以利用负反馈回路使VCO线性化。但是在控制电压(Vctl)与参考电压(Vref)之间的任何不匹配都会导致非线性。

US2012/0074986A1公开了一种时钟信号的产生方法。频率-电压转换电路包括开关部分，所述开关部分包括开关、静电电容元件和其他开关。所述静电电容元件具有不同的绝对电容值，并且设置用于覆盖设计者预期的频率范围。例如，基于4位频率调整控制信号，所述其他开关选择静电电容元件，利用2加权所述静电电容值的每一个，以便执行频率的切换。

因此，需要一种改进的振荡器装置，所述装置对温度和电压变化不敏感。

发明内容

本发明的目的是提供一种振荡器装置和方法，用于产生对电源电压的改变和温度的变化不敏感的时钟信号。

为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求所述的振荡器装置、半导体器件、产生方法、计算机可读介质和程序元件。

根据本发明的示例实施例，提供了一种用于产生时钟信号的振荡器装置。所述振荡器装置包括电流控制振荡器、频率到电压转换器和运算放大器。所述振荡器装置可连接至电压源(诸如标准电源电压VDD、更具体地用于模拟电路部分的AVDD)。所述电流控制振荡器适用于基于控制电压信号产生时钟信号，其中将产生的时钟信号提供给所述频率到电压转换器。所述频率到电压转换器适用于基于所述产生的时钟信号并且基于所述电源电压信号产生输出电压信号(Vout)。所述运算放大器适用于在第一(例如正)输入端子处接收所述输出电压信号作为反馈信号，并且在第二(例如负)输入端子处接收参考电压信号(Vref)，所述参考电压信号(Vref)根据所述电源电压信号产生。所述电流控制振荡器适用于基于所述运算放大器的输出信号而被控制，其中所述输出信号将所述控制电压信号提供给所述电流控制振荡器，以便控制所述时钟信号的频率。

根据另外一个示例实施例，提供了一种半导体器件，其中所述半导体器件包括具有上述特征的振荡器装置。

根据另外一个示例实施例，提供了一种产生时钟信号的方法。所述方法包括：通过电流控制振荡器基于控制电压信号产生时钟信号，其中将产生的时钟信号提供给频率到电压转换器；通过频率到电压转换器基于所述产生的时钟信号并且基于所述电源电压信号产生输出电压信号；通过运算放大器在第一输入端子处接收输出电压信号作为反馈信号，并且在第二输入端子处接收参考电压信号，所述参考电压信号根据所述电源电压信号产生；以及基于所述运算放大器的输出信号控制所述电流控制振荡器，其中所述输出信号将所述控制电压信号提供给所述电流控制振荡器，以便控制所述时钟信号的频率。

根据另外一个示例实施例，提供了一种计算机可读介质，其中存储产生时钟信号的计算机程序，当被处理器执行时，所述计算机程序适用于执行或者控制具有上述特征的方法。

根据另外一个示例实施例，提供了一种产生时钟信号的程序元件(例如软件程序，以源代码或者可执行代码的形式)，当被处理器执行时，所述程序元件适用于执行或者控制具有上述特征的方法。