[发明专利]振荡器及其自校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种振荡器及其自校准方法。

背景技术

在大规模数字集成电路中，时钟信号已成为必不可少的部分。在这些数字系统电路中，常用的时钟产生电路有三种：RC（电阻-电容）振荡器、环形振荡器和晶体振荡器。环形振荡器的振荡范围很宽，稳定度较高，然而环形振荡器对电源的噪声很敏感，布局尺寸面积较大。晶态振荡器频率很准，而且工作稳定，其精度只与所选择的晶体器件固有频率有关，但是晶体振荡器的功耗较大、价格高，不能集成在芯片的内部。RC振荡器由于其结构简单、低功耗、低成本和易于集成等优点而成被广泛应用于集成电路中的振荡器电路。

但是RC振荡器的输出频率受工作电压和环境温度变化的影响较大，另外其工艺相关性也比较差，受到半导体制造方法的影响，在同一晶圆上不同位置制备的振荡器会产生不同的振荡频率。因此现有技术的振荡器的输出频率不准确，需要校准。

其他有关振荡器及其校准方法还可以参考公开号为CN101212212的中国发明专利，其公开了一种具有自校准功能的振荡器。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的振荡器的输出频率不准确，需要校准。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种振荡器，包括：振荡单元，用于产生振荡信号；转换单元，用于将所述振荡信号的频率转换为电压信号；比较单元，用于将所述电压信号与最高频率电压和最低频率电压比较，并输出比较结果信号；加减单元，用于保存校准值，根据所述比较结果信号加减校准值，并输出与所述校准值对应的校准信号；校准单元，用于根据所述校准信号校准所述振荡信号的频率。

可选的，所述比较单元将所述电压信号与最高频率电压和最低频率电压比较，并输出比较结果信号包括：若所述电压信号低于所述最低频率电压，所述比较单元输出第一比较结果信号；若所述电压信号低于所述最高频率电压且高于所述最低频率电压，所述比较单元输出第二比较结果信号；若所述电压信号高于所述最高频率电压，所述比较单元输出第三比较结果信号。

可选的，所述加减单元根据所述比较结果信号加减校准值包括：若所述比较单元输出第一比较结果信号，所述加减单元根据所述第一比较结果信号对所述校准值加1；若所述比较单元输出第二比较结果信号，所述加减单元根据所述第二比较结果对所述校准值保持不变；若所述比较单元输出第三比较结果信号，所述加减单元根据所述第三比较结果信号对所述校准值减1。

可选的，还包括控制单元和锁存单元，所述控制单元用于产生校准时间窗口，所述锁存单元用于锁存所述校准值信号，所述校准单元校准所述振荡信号的频率包括：判断是否存在校准时间窗口，若是，则所述校准单元根据所述校准信号校准所述振荡信号的频率；若否，则所述锁存单元锁存所述校准信号。

可选的，所述控制单元为脉冲计数器，所述脉冲计数器通过对所述振荡信号计数产生校准时间窗口。

可选的，所述转换单元包括频率数字转换单元和数字模拟转换单元，所述频率数字转换单元将所述振荡信号的频率转换为数字信号，所述数字模拟转换单元再将所述数字信号转换为所述电压信号。

可选的，所述比较单元包括：第一运算放大器、第二运算放大器和第一反相器，所述第一运算放大器的正向端和第二运算放大器的正向端接所述电压信号；所述第一运算放大器的反相端接所述最高频率电压；所述第二运算放大器的反相端接所述最低频率电压；所述第二运算放大器的输出端接所述第一反相器的输入端；所述第一运算放大器的输出端和所述第一反相器的输出端输出比较结果信号。

对应的，本发明技术方案还提供了一种振荡器的自校准方法，包括：产生振荡信号；将所述振荡信号的频率转换为电压信号；将所述电压信号与最高频率电压和最低频率电压比较，并输出比较结果信号；根据所述比较结果信号加减校准值，并输出与所述校准值对应的校准信号；根据所述校准信号校准所述振荡信号的频率。

可选的，所述将电压信号与最高频率电压和最低频率电压比较，并输出比较结果信号包括：若所述电压信号低于所述最低频率电压，输出第一比较结果信号；若所述电压信号低于所述最高频率电压且高于所述最低频率电压，输出第二比较结果信号；若所述电压信号高于所述最高频率电压，输出第三比较结果信号。

可选的，所述根据比较结果信号加减校准值包括：若所述比较结果信号为第一比较结果信号，所述校准值加1；若所述比较结果信号为第二比较结果信号，所述校准值不变；若所述比较结果信号为第三比较结果信号，所述校准值减1。