[發明專利]一種片上時鐘振蕩器電路及振蕩頻率控制方法

有效

• 申請號: 202211512965.X
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115529024B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 王建軍;劉華;朱定飛;盧昌鵬
• 申請（專利權）人: 上海海櫟創科技股份有限公司
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012;H03K3/013;H03K3/037
• 代理公司: 上海和華啟核知識產權代理有限公司 31339
• 代理人: 王仙子

本發明揭示了一種片上時鐘振蕩器電路及振蕩頻率控制方法，包括參考阻抗模塊、阻抗比較模塊、時鐘振蕩核心模塊、時鐘信號分頻模塊、時鐘信號處理模塊和時鐘等效阻抗模塊；所述時鐘信號分頻模塊與所述時鐘振蕩核心模塊以及所述時鐘信號處理模塊相連；所述時鐘信號處理模塊與所述時鐘等效阻抗模塊相連；所述時鐘等效阻抗模塊與所述參考阻抗模塊和所述阻抗比較模塊相連；所述阻抗比較模塊與所述時鐘振蕩核心模塊相連。本發明通過時鐘分頻模塊將時鐘信號轉化為低頻時鐘開關信號，大大降低了時鐘信號處理電路和阻抗轉換電路的功耗；此外，將頻率轉化為阻抗而非電流這一方法能夠減少啟動時刻時鐘振蕩電路的頻率過沖，同時還能降低時鐘振蕩電路的功耗。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種片上時鐘振蕩器電路及振蕩頻率控制方法。

背景技術

振蕩器是可以產生一定頻率的交變電流信號的電路，它是一種能量轉換裝置——將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能，其構成的電路叫振蕩電路，振蕩器就像電子系統中的電源一樣無處不在。

在如今的現有技術中，中國發明CN102882471A制備集成振蕩器時采用了反饋技術，將時鐘頻率轉換為電壓，然后通過積分電路，實現對壓控振蕩器的頻率控制，如果為流控振蕩器，需要將積分電壓輸出轉換為電流，來控制ICO的振蕩頻率。由于輸出頻率與壓控電壓或者電流的絕對值成比例，所以該技術中的電壓-電流轉換，以及積分器參考輸入端需要使用精確的基準電壓。此外在ICO架構中還會多一次電壓到電流的轉換，增加了成本和電路復雜度。

另有中國發明CN109194328A將時鐘頻率信號轉換為電流，后續通過電流比較，實現對壓控振蕩器的頻率控制。但由于電流放大器中參考電流的建立時間不確定，起振初期時鐘頻率比較大，容易引起數字系統時序錯亂。此外由于時鐘處理電路功耗與時鐘頻率成正比，當核心時鐘頻率較高時，該電路模塊功耗也會比較高。此外由于時鐘頻率比較高，轉換過來的等效電流值比較大，電流放大器需要比較大的電流鏡像增益和參考電流，增加了成本和電路復雜度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種片上時鐘振蕩器電路及振蕩頻率控制方法，降低時鐘振蕩器的功耗，減少電路的成本和復雜度，同時消除啟動時的頻率過沖。

為解決上述技術問題，本發明提供一種片上時鐘振蕩器電路，包括參考阻抗模塊、阻抗比較模塊、時鐘振蕩核心模塊、時鐘信號分頻模塊、時鐘信號處理模塊和時鐘等效阻抗模塊；所述時鐘振蕩核心模塊與所述時鐘信號分頻模塊相連，所述時鐘振蕩核心模塊輸出時鐘信號，所述時鐘信號分頻模塊將所述時鐘信號分頻；所述時鐘信號處理模塊與所述時鐘信號分頻模塊和時鐘等效阻抗模塊均相連，并將將分頻后的時鐘信號轉換為兩相非重疊時鐘開關信號；所述時鐘等效阻抗模塊與所述參考阻抗模塊和所述阻抗比較模塊均相連；所述時鐘等效阻抗模塊將所述兩相非重疊時鐘開關信號轉化為與時鐘頻率相關的開關電容等效阻抗，并將所述開關電容等效阻抗傳輸至所述阻抗比較模塊；所述阻抗比較模塊對所述開關電容等效阻抗與所述參考阻抗模塊的參考阻抗進行比較，產生一誤差控制信號；所述阻抗比較模塊與所述時鐘振蕩核心模塊相連，并將所述誤差控制信號傳輸至所述時鐘振蕩核心模塊，所述時鐘振蕩核心模塊根據所述誤差控制信號動態控制所述時鐘信號的頻率。

進一步的，所述時鐘信號處理模塊包括第一與非門、第二與非門、第一開關、第二開關和多個緩沖器；所述第一與非門的一輸入端與所述時鐘信號分頻模塊相連，所述第一與非門的輸出端通過至少一個緩沖器連接第一開關；所述第一與非門的輸出端還通過至少一個緩沖器連接所述第二與非門的一輸入端；所述第二與非門的輸出端通過至少一個緩沖器連接第二開關；所述第二與非門的輸出端還通過至少一個緩沖器連接所述第一與非門的另一輸入端；所述第二與非門的另一輸入端通過至少一個緩沖器與所述時鐘信號分頻模塊相連；所述第一開關輸出第一時鐘開關信號；所述第二開關輸出第二時鐘開關信號。