[發明專利]具有包括振蕩檢測和幅度控制回路的數字自動增益控制的集成電路晶體振蕩器

有效

• 申請號: 201780038708.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN109314490B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: A·庫馬爾;楊賢秀;李青
• 申請（專利權）人: 密克羅奇普技術公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04;H03B5/06;H03B5/36
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王艷嬌

本發明涉及一種晶體振蕩器，所述晶體振蕩器耦合到具有振蕩檢測和幅度控制回路的數字自動增益控制(AGC)。所述振蕩檢測回路可增加所述振蕩器晶體管的跨導(gm)，直到檢測到來自其的振蕩。然后所述幅度控制回路檢測來自所述晶體振蕩器的振蕩的所述幅度，將這些幅度與高電壓基準和低電壓基準進行比較并生成數字信號，從而得到振蕩器放大器的臨界跨導(gm)并控制所述gm以保持來自其的恒定的振蕩波形幅度。向上/向下計數器根據其更新時鐘速率來定義伺服控制回路帶寬/更新速率。當所述控制回路帶寬小于所述晶體振蕩器的振蕩包絡為振蕩而增長所需的啟動時間時，即實現了回路穩定性。還可提供振蕩器故障檢測器。

相關專利申請

本專利申請要求于2016年6月30日提交的共同擁有的美國臨時專利申請No.62/357,199的優先權；該臨時專利申請據此以引用方式并入本文以用于所有目的。

技術領域

本公開涉及晶體振蕩器，并且具體地講，涉及具有數字自動增益控制(AGC)伺服回路電路的晶體振蕩器，以用于為振蕩設備和振蕩器故障檢測器提供最佳操作跨導。

背景技術

電子振蕩器通常包括諧振電路，該諧振電路產生給定頻率的周期性時變電信號，諧振電路的周期的倒數決定其頻率。例如，電信號可用于通過對多個信號振蕩進行計數來跟蹤時間的流逝。普通電子振蕩器采用石英晶體作為其諧振元件，但也可使用其他類型的壓電材料(例如，多晶陶瓷)。

電子振蕩器已被用于為許多電子設備生成時鐘信號。電子振蕩器是射頻(RF)和電子設備的重要部件。如今，產品設計工程師通常不會設計振蕩器，因為設備上提供了振蕩器電路。然而，由于與電子振蕩器一起使用的模擬AGC回路，大多數電流電子振蕩器都存在問題。例如，當施加初始種子電流時，模擬AGC可導致AGC回路不穩定和/或振蕩器的不正確啟動。

發明內容

期望具有用于AGC的系統和方法，以用于控制解決上文所述問題的晶體振蕩器的gm。

根據一個實施方案，用于操作集成電路的晶體振蕩器的方法可包括以下步驟：使用與晶體振蕩器耦合的數字自動增益控制(AGC)電路來監測晶體振蕩器的操作并控制晶體振蕩器的振蕩幅度，該數字AGC電路包括具有振蕩檢測器的第一回路和具有振蕩幅度檢測器的第二回路；增加晶體振蕩器的增益直到來自其的振蕩可被第一回路檢測到，以及使用第二回路將振蕩保持在高基準值和低基準值之間的幅度處。

根據該方法的另外的實施方案，檢測晶體振蕩器的振蕩的步驟可包括對來自晶體振蕩器的多個頻率循環進行計數，以及當頻率循環的數量達到一定數量的計數時設置振蕩檢測鎖存器的步驟。根據該方法的另外的實施方案可包括以下步驟：生成獨立更新時鐘脈沖；以及如果尚未設置振蕩檢測鎖存器，則在每個更新時鐘脈沖處增加晶體振蕩器的跨導放大器的增益。

根據該方法的另外的實施方案，將振蕩幅度保持在高基準值和低基準值之間的步驟可包括以下步驟：將來自振蕩幅度檢測器的輸出與高基準值和低基準值進行比較；如果來自振蕩幅度檢測器的輸出可小于低基準值，則在每個更新時鐘脈沖處增加跨導放大器增益，并且如果來自振蕩幅度檢測器的輸出可等于或大于高基準值，則在每個更新時鐘脈沖處減少跨導放大器增益。

根據該方法的另外的實施方案，可通過增加跨導放大器上的電流來增加跨導放大器增益。根據該方法的另外的實施方案可包括當振蕩檢測器在一定時間段內未檢測到來自晶體振蕩器的振蕩時生成晶體振蕩器故障警報的步驟。根據該方法的另外的實施方案，高基準值可比晶體振蕩器的晶體管的DC偏置點高約300毫伏，并且低基準值可比晶體管的DC偏置點高約100毫伏。根據該方法的另外的實施方案可包括提供高基準值和低基準值的步驟，該高基準值和低基準值使用復制電路來跟蹤跨導放大器的功率、電壓和溫度特性。根據該方法的另外的實施方案可包括檢測振蕩器故障并提供其警報的步驟。