[發明專利]使用充電時間測量單元進行的對嵌入式微控制器振蕩器的精確板上調諧

有效

• 申請號: 201280067325.0
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN104067519A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 索努·達里亞納尼;弗朗克·齊根霍恩
• 申請（專利權）人: 密克羅奇普技術公司
• 主分類號: H03L7/00
• 分類號: H03L7/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

技術領域

本發明涉及需要精確時鐘振蕩器的集成電路裝置，且更特定來說，涉及具有精確時鐘振蕩器的集成電路裝置，所述精確時鐘振蕩器與所述集成電路裝置集成在一起。

背景技術

隨著集成電路裝置并入有更精密及復雜的外圍裝置，需要對內部時鐘振蕩器的精確運行時間控制。舉例來說，USB2.0集成式外圍裝置必須滿足0.25％的時鐘頻率準確度。典型應用將必須使用外部晶體在所述準確度內控制時鐘頻率。然而，外部晶體頻率確定裝置需要兩個集成電路引腳用于連接到所述集成電路裝置中的內部振蕩器電路。此造成低引腳計數集成電路裝置的問題，因為極少數封裝引腳中的兩者必須專用于外部晶體。

使用內部頻率確定元件的集成電路裝置將消除對連接到晶體的外部引腳要求。具有內部頻率確定元件的此振蕩器(例如，自含式振蕩器)可為(例如，但不限于)電阻器-電容器(RC)振蕩器。但存在問題，因為內部自含式RC振蕩器可在頻率上漂移，即使在制造集成電路裝置時對振蕩器進行了精確校準。此漂移可歸因于封裝應力、制作焊接應力、溫度及/或電壓改變等。

發明內容

因此，需要一種精確運行時間自調諧機構，其將在時間、溫度及操作條件改變范圍內維持內部自含式時鐘振蕩器的所要頻率準確度。

根據一實施例，一種包括具有通過使用充電時間測量單元(CTMU)自動維持的精確頻率的頻率可調諧內部時鐘振蕩器的集成電路裝置可包括：充電時間測量單元(CTMU)，其具有已知值電容器及已知值恒定電流源；頻率可調諧時鐘振蕩器，其以一頻率將時鐘信號供應到所述CTMU；模/數轉換器(ADC)，其耦合到所述CTMU；及數字處理器，其具有存儲器，所述數字處理器耦合到所述CTMU、所述頻率可調諧時鐘振蕩器及所述ADC，其中在檢測到所述時鐘信號的指示其周期的開始的第一邏輯轉變之后，所述數字處理器即刻致使所述CTMU開始用所述已知值恒定電流源對所述已知值電容器充電，在檢測到所述時鐘信號的指示其所述周期的結束的第二邏輯轉變之后，所述CTMU即刻停止所述電容器對充電，所述ADC對所述電容器上的電壓進行取樣并將所述電壓轉換為數字電壓值，所述數字處理器從所述ADC讀取所述數字電壓值并將此數字電壓值轉換成周期時間值，所述數字處理器將所述周期時間值與參考周期時間值進行比較，其中：如果所述周期時間值大于所述參考周期時間值，那么所述數字處理器致使所述頻率可調諧時鐘振蕩器增加其所述頻率，如果所述周期時間值小于所述參考周期時間值，那么所述數字處理器致使所述頻率可調諧時鐘振蕩器減小其所述頻率，且如果所述周期時間值與所述參考周期時間值實質上相同，那么不改變所述頻率可調諧時鐘振蕩器的所述頻率。

根據又一實施例，所述周期時間值表示多個時鐘信號周期的時間值。根據又一實施例，所述CTMU可包括：恒定電流源；電流引導開關，其耦合到所述恒定電流源；所述電容器耦合到所述電流引導開關，其中在所述電流引導開關將所述恒定電流源耦合到所述電容器時所述電容器上的所述電壓在時間上實質上線性增加；及用于控制所述電流引導開關的電路，其中所述電流引導開關在檢測到所述時鐘信號的所述第一邏輯轉變之后即刻將所述電容器耦合到所述恒定電流源，且在檢測到所述時鐘信號的第二邏輯轉變之后即刻將所述電容器與所述恒定電流源解耦。

根據又一實施例，用于控制所述電流引導開關的所述電路可包括：第一觸發器，其具有耦合到所述時鐘信號的正邊緣觸發時鐘輸入及耦合到所述數字處理器的復位輸入；反相器，其具有耦合到所述時鐘信號的輸入；第二觸發器，其具有耦合到所述反相器的輸出的正邊緣觸發時鐘輸入及耦合到所述數字處理器的復位輸入；及“與”門，其具有耦合到所述第一觸發器的Q輸出的第一輸入、耦合到所述第二觸發器的非Q輸出的第二輸入及耦合到所述電流引導開關的控制輸入的輸出；其中所述數字處理器對所述第一觸發器及所述第二觸發器進行復位。

根據又一實施例，用于控制所述電流引導開關的所述電路可包括：除N分頻器，其具有耦合到所述時鐘信號的輸入；第一觸發器，其具有耦合到所述除N分頻器的輸出的正邊緣觸發時鐘輸入及耦合到所述數字處理器的復位輸入；反相器，其具有耦合到所述除N分頻器的所述輸出的輸入；第二觸發器，其具有耦合到所述反相器的輸出的正邊緣觸發時鐘輸入及耦合到所述數字處理器的復位輸入；及“與”門，其具有耦合到所述第一觸發器的Q輸出的第一輸入、耦合到所述第二觸發器的非Q輸出的第二輸入及耦合到所述電流引導開關的控制輸入的輸出；其中所述數字處理器對所述第一觸發器及所述第二觸發器以及所述除N分頻器進行復位。