[发明专利]一种晶体振荡器系统、晶体振荡器频率校准装置及方法

权利要求书

1.一种具有频率自校准功能的晶体振荡器系统，包括晶体振荡器、晶体振荡器驱动模块以及外接电容；晶体振荡器驱动模块与晶体振荡器连接，提供偏置电压驱动晶体振荡器起振并维持振荡；外接电容一端与晶体振荡器连接，另一端接地；其特征在于：

所述晶体振荡器系统还包括控制模块、电容匹配模块、负载电容测量模块；所述电容匹配模块与外接电容连接；所述电容匹配模块提供一个并联电容给外接电容；所述并联电容与外接电容组成负载电容；所述控制模块与负载电容测量模块、电容匹配模块连接；所述控制模块控制负载电容测量模块测量负载电容；所述负载电容测量模块将负载电容测量结果发送给控制模块；所述控制模块调整电容匹配模块输出的并联电容数值，使负载电容与给定的目标值相等；

所述负载电容测量模块包括电流源模块、参考电压产生器、电压比较器、参考时钟源、计数器；所述控制模块分别与电流源模块、参考电压产生器、参考时钟源、计数器连接；所述电流源模块的输出端与外接电容的一端连接；所述外接电容的另一端接地；所述参考时钟源与计数器连接；所述参考电压产生器的输出端与电压比较器的一个输入端连接；所述电压比较器的另外一个输入端与外接电容和电流源模块的公共端连接，输出端与控制模块连接；

所述电流源模块输出的电流信号为恒定直流信号；

所述控制模块控制电流源模块输出电流信号，控制参考电压产生器输出参考电压，控制参考时钟源输出参考时钟信号以及初始化计数器数值；所述控制模块控制计数器在电流源模块开始给负载电容充电的同时开始计数，并在负载电容电压与参考电压相等时停止计数，计数结果发送给控制模块；所述电流源模块对负载电容进行充电；所述参考时钟源输出参考时钟信号给计数器；所述参考电压产生器输出参考电压给电压比较器；所述电压比较器将负载电容电压与参考电压进行比较，并将比较的结果发送给控制模块；所述控制模块计算晶体振荡器的负载电容；所述控制模块将计算得到的负载电容与目标值进行比较并反馈给电容匹配模块；所述电容匹配模块根据控制模块的反馈信息，调整并联电容的数值，使负载电容与目标值相等；

所述控制模块根据算法C_L＝Q_L/V_L＝∫i_cdt/V_ref计算得到晶体振荡器的负载电容，其中C_L代表负载电容，Q_L代表负载电容的电荷量，V_L代表负载电容两端的电压,i_c代表电流源模块输出的电流信号，V_ref代表参考电压产生器输出的参考电压，t代表充电时间；所述充电时间t＝n/f，其中n代表负载电容电压与参考电压相等时的计数器数值，f代表参考时钟信号的频率。

2.根据权利要求1所述的晶体振荡器系统，其特征在于：还包括第二外接电容；所述第二外接电容具有与外接电容相同配置的元器件。

3.根据权利要求1或2所述的晶体振荡器系统，其特征在于：还包括第一开关；所述第一开关连入晶体驱动模块和晶体振荡器之间，控制晶体振荡系统处于振荡模式或频率校准模式；所述控制模块与第一开关连接，控制第一开关闭合或断开。

4.根据权利要求3所述的晶体振荡器系统，其特征在于：还包括第二开关；所述第二开关连入电流源模块与外接电容之间，控制电流源模块给负载电容充电或电流源模块不给负载电容充电；所述控制模块与第二开关连接，控制第二开关闭合或断开；所述晶体振荡器处于振荡模式，即第一开关闭合时，第二开关断开；所述晶体振荡器处于频率校准模式，即第一开关断开且电流源模块开始给负载电容充电的同时，第二开关闭合。

5.根据权利要求3所述的晶体振荡器系统，其特征在于：还包括第四开关；所述第四开关连入电压比较器与外接电容之间，控制负载电容电压输出到电压比较器或负载电容电压不输出到电压比较器；所述控制模块与第四开关连接，控制第四开关闭合或断开；所述晶体振荡器处于振荡模式，即第一开关闭合时，第四开关断开；所述晶体振荡器处于频率校准模式，即第一开关断开且电流源模块给负载电容充电的同时，第四开关闭合。