[发明专利]具有自动数字振幅控制的低电磁干扰宽频率范围振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及在集成电路装置中所使用的振荡器电路且特定来说用于具有自动数字振幅控制的低电磁干扰(EMI)宽频率范围振荡器的振荡器电路。

背景技术

数字装置的时钟振荡器必须取决于其中使用数字装置的应用在宽频率范围内工作。振荡器为其输出同相地馈送回到其输入的放大器，从而致使放大器振荡。如果例如晶体、压电共振器、电感器-电容器调谐的电路、电阻器-电容器网络等的频率确定元件在放大器的反馈电路中，那么放大器振荡频率将由此频率确定元件确定。振荡器的频率稳定性还将由频率确定元件的频率稳定性确定。

然而，存在如下问题：一个振荡器/放大器电路设计在宽频率范围内不具有相同操作特性。针对数字装置的每一可能操作频率设计特定振荡器/放大器电路并非商业上可行的。因此，通常针对最高所预期使用频率而实施最糟情形设计。然而，此设计哲理在较低操作频率下形成问题，这是因为振荡器/放大器在较低频率下具有更多增益。在较低操作频率下振荡波形的振幅的如此多的增益可大于电力供应电压轨(例如，V_DD及/或V_SS)。超出电力供应电压轨的此过量振荡振幅导致放大器的输出电路的饱和，从而导致振荡器/放大器输出信号的削波(限制)及波形失真。当振幅大于V_DD及/或小于V_SS时，静电放电(ESD)保护电路可经触发，从而导致不想要的衬底电流及因此噪声。借此产生可导致可从振荡器/放大器辐射及/或传导的较高电磁干扰(EMI)的具有显着振幅的谐波。另外，过量振荡器输出振幅可导致对例如(举例来说但不限于)晶体或压电共振器的敏感频率确定电路的经增加加热。频率确定元件中的此增加的热耗散可减低其可靠性且缩短其可用操作寿命。

发明内容

因此，需要一种振荡器/放大器，其可在宽操作频率范围内使用、不具有过量输出振幅、也不导致形成EMI问题的输出信号失真及因在较低频率下的其发热所致的频率确定元件应力，其中过度放大为振荡器/放大器的电路设计中所固有的。

根据实施例，一种具有自动数字振幅控制的宽频率范围振荡器可包括：振荡器/放大器，其适于耦合到频率确定元件，其中所述频率确定元件确定其振荡频率；峰值振幅检测器，其耦合到所述振荡器-放大器，其中所述峰值振幅检测器提供与来自所述振荡器/放大器的振荡信号的振幅成比例的直流(DC)电压；电压参考产生器，其用于提供参考电压；电压比较器，其用于将来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压与所述参考电压进行比较，其中所述电压比较器在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可小于所述参考电压时处于第一逻辑电平且可在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可大于所述参考电压时处于第二逻辑电平；递增/递减计数器，其具有时钟输入及耦合到所述电压比较器的递增/递减计数控制输入，其中当所述递增/递减计数控制输入可处于所述第一逻辑电平时所述递增/递减计数器使计数值递增，且当所述计数控制输入可处于所述第二逻辑电平时所述递增/递减计数器使所述计数值递减；及数/模转换器(DAC)，其具有耦合到所述递增/递减计数器的输入及耦合到所述振荡器/放大器的输出；其中所述振荡器/放大器的放大增益可通过可由来自所述递增/递减计数器的所述计数值控制的来自所述DAC的所述输出的模拟电流值确定。

根据另外实施例，所述电压参考产生器可为可编程的以用于不同参考电压的选择。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括带隙电压参考。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括齐纳(zener)二极管电压参考。根据另外实施例，启动寄存器及通电复位(POR)检测器可耦合到所述递增/递减计数器，其中当启动可发生时可以来自所述启动寄存器的启动计数值加载所述递增/递减计数器。根据另外实施例，所述频率确定元件可包括晶体。根据另外实施例，所述频率确定元件可选自由以下各项组成的群组：压电共振器、电感器-电容器调谐的电路及电阻器-电容器网络。根据另外实施例，所述振荡器-放大器可使用耦合到所述DAC的电流镜晶体管来控制所述振荡器/放大器的放大电路中的伴随晶体管的增益。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑高且所述第二逻辑电平可为逻辑低。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑低且所述第二逻辑电平可为逻辑高。根据另外实施例，所述振荡器/放大器、峰值振幅检测器、电压参考产生器、电压比较器、递增/递减计数器及DAC可提供于微控制器中。根据另外实施例，所述频率确定元件可提供于所述微控制器中。