[发明专利]用于晶体振荡器的周期性启动器

说明书

本发明揭示一种具有接近振荡器中的晶体谐振频率的脉冲重复率的循环脉冲振荡器，其将更有效的起动能提供到晶体振荡器电路，且因此提供快很多的起动时间。起动脉冲振荡器运行若干循环或直到晶体振荡器振幅建立期望值。所述脉冲振荡器可具有从大约三分之一所述晶体谐振频率到大约一半所述晶体谐振频率的重复率，因此将更有效的起动能提供到所述晶体振荡器电路。

相关专利申请案

本申请案要求Ajay Kumar的名称为“用于晶体振荡器的周期性启动器(PeriodicKickstarter for a Crystal Oscillator)”的2015年6月22日申请的共同所有的第62/183,027号美国临时专利申请案的优先权，所述案为所有目的特此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种晶体振荡器，特定地说本发明涉及一种减少振荡器的接通时间的用于晶体振荡器的周期性启动器。

背景技术

适当切割的石英晶体可用作为高质量机电谐振器。机电谐振器的压电性质(跨越晶体的电压使晶体变形；使晶体变形产生电压)允许机电谐振器为电子电路中的频率确定元件。依据晶体的高质量因子(QF)；优异频率稳定性；紧密生产公差；及相对较低的成本，晶体被广泛用于振荡器、时基及频率合成器中。所有晶体振荡器电路具有起动时间。起动时间是电池供电式应用中的重要考虑，其中经常接通及关断装置。更短振荡器起动时间减少低功率系统中所浪费的能量。

取决于系统的类型，晶体振荡器的起动时间的定义可变动。对于微处理器系统，起动时间通常是从初始功率应用的时间到稳定时钟信号可用的时间。锁相回路(PLL)的起动时间通常是从初始功率应用的时间到稳定参考信号可用时，其通常稳定于从最终稳态振荡频率的可接受频率偏移内。晶体振荡器的起动时间可由以下各者确定：接通时的噪声或瞬时条件；归因于负电阻的小信号包络扩充；及大信号振幅限制。

已知晶体振荡器具有长起动时间。一旦存在其本身耗费长时间的信号的小增建，晶体振荡器可耗费额外2,000个循环到8,000个循环以基于晶体振荡器的运动臂电感而稳定。对于32KHz振荡器，起动时间可超过3到4秒，及对于24到32MHz振荡器，起动时间可扩展高达5到20毫秒。晶体振荡器的此类长起动时间已由许多用户报告为问题。已在设备接通时采用具有单稳态单发振荡器的晶体振荡器的启动但不总是成功，此是由于来自单稳态单发振荡器的单脉冲的能量频谱趋向于落在远离晶体振荡操作频率外且因此无法将足够能量添加到用于晶体振荡器电路的快速及可靠起动的晶体电感器元件。

发明内容

因此，需要一种减少晶体振荡器的起动时间的方式。

根据实施例，一种经配置以与外部晶体耦合的集成振荡器可包括：振荡器电路，其与所述外部晶体耦合；及起动电路，其可包括启动脉冲器，所述启动脉冲器经耦合到所述振荡器电路，且所述起动电路将起动能脉冲发射到所述振荡器电路。

根据另一实施例，所述启动脉冲器可包括：电流源，其对电容器充电；放电开关，其与所述电容器并联耦合，其中所述电流源与所述电容器之间的节点可经耦合到比较器的输入，所述比较器的输出控制所述放电开关；及脉冲开关，其由所述比较器控制且经耦合到所述振荡器电路。根据另一实施例，所述比较器可具有磁滞。根据另一实施例，数字计数器可在由所述起动电路产生预定数目的脉冲之后停用所述起动电路。根据另一实施例，所述预定数目的脉冲可从大约16个脉冲到大约32个脉冲。根据另一实施例，所述预定数目的脉冲可从大约32个脉冲到大约64个脉冲。

根据另一实施例，所述启动脉冲器的频率可从所述外部晶体的中心频率的大约三分之一到大约一半。根据另一实施例，所述启动脉冲器的频率可在所述外部晶体的中心频率的十倍内。根据另一实施例，所述启动脉冲器的频率可在所述外部晶体的带通频率内。