[發明專利]一種高精度有源RC振蕩器及其高精度校準方法

有效

• 申請號: 202011030393.2
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN111934622B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 黃鶴
• 申請（專利權）人: 南京沁恒微電子股份有限公司
• 主分類號: H03B5/20
• 分類號: H03B5/20;H03B5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高精度有源RC振蕩器及其高精度校準方法，根據目標頻率及要求的輸出頻率可調范圍分別確定可變電流源、可變電容、可變電阻的可調范圍，通過不斷調整可變電流源、可變電容、可變電阻，經過粗校準、細校準、精校準三步分步校準步驟，使輸出頻率趨向目標頻率。本發明使有源RC振蕩器在頻率校準過程中的校準步進更加均勻，線性化更高，校準精度更高，校準速度更快。

技術領域

本發明涉及模擬集成電路設計領域，具體涉及一種針對提高有源RC振蕩器精度的校準方法，可廣泛應用定時芯片，無線或有線通信芯片。

背景技術

有源RC振蕩器的原理主要是由頻率校準電路、電阻R、電容C、參考電流源、放電晶體管和比較器組成的選頻網絡。

有源RC振蕩器的頻率輸出表達式為：

（1）

傳統有源RC振蕩器校準方法通常只校準電阻或電容，如圖2所示，該圖代表只校準電阻R或電容C時，校準控制字與輸出頻率之間的關系。假設單位電阻為r，電阻R的可變范圍為m*r到n*r（nm,且m,n為整數），則振蕩器的輸出頻率的校準范圍為：

（2）

頻率校準步進為：

（3）

其中，x∈（m,n）。頻率校準步進隨x的增大逐漸變小，當x=m時，校準步進最大，當x=n時，校準步進最小；校準的頻率步進為非線性步進，且最大步進與最小步進之差為：

（4）

由公式（4）可以看出，n-m越小，則最大步進與最小步進之差越小，頻率校準步進越接近，即頻率校準步進越均勻，但是由于振蕩器的校準范圍有限制，m與n的取值將受到限制，所以傳統校準方法精度有限，需要多次校準，校準時間過長。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中有源RC振蕩器校準精度受限的問題，本發明提供一種有源RC振蕩器的高精度校準方法。

本發明另一目的是提供一種高精度有源RC振蕩器。

技術方案：一種有源RC振蕩器高精度校準方法，包括以下步驟：

提供目標頻率及要求的輸出頻率的可調范圍；已知固定電流源的電流值I0、可變電阻的理想值R0、可變電容的理想值C0；設可變電流源為I，可變電容為C，可變電阻為R；

定義參數α、β、γ，

（5）

（6）

（7）

從α、β、γ中先選擇其中一個作為第一參數，在剩余的兩個參數中選擇其中一個作為第二參數，最后剩余的參數作為第三參數，對應地從可變電流源、可變電容及可變電阻中選擇第一變量、第二變量及第三變量；根據目標頻率及要求的輸出頻率的可調范圍分別計算第一參數、第二參數及第三參數的取值范圍；根據第一參數、第二參數及第三參數的取值范圍分別確定第一變量、第二變量及第三變量相應的控制位的可調范圍；

在第一變量的可調范圍內調整第一變量的控制位，并計算輸出頻率與目標頻率的差值，當差值最小時，在第二變量的可調范圍內調整第二變量的控制位，并計算輸出頻率與目標頻率的差值，當差值最小時，在第三變量的可調范圍內調整第三參數的控制位，并計算輸出頻率與目標頻率的差值，當差值最小時，完成校準。