[發明專利]一種晶體振蕩器系統、晶體振蕩器頻率校準裝置及方法

有效

• 申請號: 201710849972.1
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107483047B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉惠民
• 申請（專利權）人: 珠海泰芯半導體有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03L7/08
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

1.一種具有頻率自校準功能的晶體振蕩器系統，包括晶體振蕩器、晶體振蕩器驅動模塊以及外接電容；晶體振蕩器驅動模塊與晶體振蕩器連接，提供偏置電壓驅動晶體振蕩器起振并維持振蕩；外接電容一端與晶體振蕩器連接，另一端接地；其特征在于：

所述晶體振蕩器系統還包括控制模塊、電容匹配模塊、負載電容測量模塊；所述電容匹配模塊與外接電容連接；所述電容匹配模塊提供一個并聯電容給外接電容；所述并聯電容與外接電容組成負載電容；所述控制模塊與負載電容測量模塊、電容匹配模塊連接；所述控制模塊控制負載電容測量模塊測量負載電容；所述負載電容測量模塊將負載電容測量結果發送給控制模塊；所述控制模塊調整電容匹配模塊輸出的并聯電容數值，使負載電容與給定的目標值相等；

所述負載電容測量模塊包括電流源模塊、參考電壓產生器、電壓比較器、參考時鐘源、計數器；所述控制模塊分別與電流源模塊、參考電壓產生器、參考時鐘源、計數器連接；所述電流源模塊的輸出端與外接電容的一端連接；所述外接電容的另一端接地；所述參考時鐘源與計數器連接；所述參考電壓產生器的輸出端與電壓比較器的一個輸入端連接；所述電壓比較器的另外一個輸入端與外接電容和電流源模塊的公共端連接，輸出端與控制模塊連接；

所述電流源模塊輸出的電流信號為恒定直流信號；

所述控制模塊控制電流源模塊輸出電流信號，控制參考電壓產生器輸出參考電壓，控制參考時鐘源輸出參考時鐘信號以及初始化計數器數值；所述控制模塊控制計數器在電流源模塊開始給負載電容充電的同時開始計數，并在負載電容電壓與參考電壓相等時停止計數，計數結果發送給控制模塊；所述電流源模塊對負載電容進行充電；所述參考時鐘源輸出參考時鐘信號給計數器；所述參考電壓產生器輸出參考電壓給電壓比較器；所述電壓比較器將負載電容電壓與參考電壓進行比較，并將比較的結果發送給控制模塊；所述控制模塊計算晶體振蕩器的負載電容；所述控制模塊將計算得到的負載電容與目標值進行比較并反饋給電容匹配模塊；所述電容匹配模塊根據控制模塊的反饋信息，調整并聯電容的數值，使負載電容與目標值相等；

所述控制模塊根據算法C_L＝Q_L/V_L＝∫i_cdt/V_ref計算得到晶體振蕩器的負載電容，其中C_L代表負載電容，Q_L代表負載電容的電荷量，V_L代表負載電容兩端的電壓,i_c代表電流源模塊輸出的電流信號，V_ref代表參考電壓產生器輸出的參考電壓，t代表充電時間；所述充電時間t＝n/f，其中n代表負載電容電壓與參考電壓相等時的計數器數值，f代表參考時鐘信號的頻率。

2.根據權利要求1所述的晶體振蕩器系統，其特征在于：還包括第二外接電容；所述第二外接電容具有與外接電容相同配置的元器件。

3.根據權利要求1或2所述的晶體振蕩器系統，其特征在于：還包括第一開關；所述第一開關連入晶體驅動模塊和晶體振蕩器之間，控制晶體振蕩系統處于振蕩模式或頻率校準模式；所述控制模塊與第一開關連接，控制第一開關閉合或斷開。

4.根據權利要求3所述的晶體振蕩器系統，其特征在于：還包括第二開關；所述第二開關連入電流源模塊與外接電容之間，控制電流源模塊給負載電容充電或電流源模塊不給負載電容充電；所述控制模塊與第二開關連接，控制第二開關閉合或斷開；所述晶體振蕩器處于振蕩模式，即第一開關閉合時，第二開關斷開；所述晶體振蕩器處于頻率校準模式，即第一開關斷開且電流源模塊開始給負載電容充電的同時，第二開關閉合。

5.根據權利要求3所述的晶體振蕩器系統，其特征在于：還包括第四開關；所述第四開關連入電壓比較器與外接電容之間，控制負載電容電壓輸出到電壓比較器或負載電容電壓不輸出到電壓比較器；所述控制模塊與第四開關連接，控制第四開關閉合或斷開；所述晶體振蕩器處于振蕩模式，即第一開關閉合時，第四開關斷開；所述晶體振蕩器處于頻率校準模式，即第一開關斷開且電流源模塊給負載電容充電的同時，第四開關閉合。