[发明专利]低功率晶体振荡器

说明书

本文描述了低功率晶体振荡器。利用振荡器生成时钟信号。振荡器电路内的晶体振荡器芯被导通，以产生相位大致相反的第一振荡信号和第二振荡信号。当第一振荡信号的电压和第二振荡信号的电压之间的差超过上阈值范围时，晶体振荡器芯被关断。当第一振荡信号的电压和第二振荡信号的电压之间的差下降到低于上阈值范围时，晶体振荡器芯被重新导通。该操作被重复以便产生时钟信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月23日提交的美国临时专利申请号62/795,784的优先权，其内容通过引用并入。

技术领域

本申请涉及振荡器电路领域，并且具体地涉及实现低功耗同时在没有多余的面积消耗的情况下被实现的晶体振荡器电路。

背景技术

皮尔斯振荡器是压电晶体振荡器电路中常用的电子振荡器类型。已知的皮尔斯振荡器5在图1中被示出，并且包括压电晶体6、电容器C1和C2、电阻器R和反相器7。

压电晶体6具有晶体输入XTALIN和晶体输出XTALOUT。电容器C1连接在晶体输入XTALIN与接地之间，并且电容器C2连接在晶体输出XTALOUT与接地之间。电阻器R连接在晶体输入XTALIN和晶体输出XTALOUT之间。附加地，反相器7的输入耦合到晶体输入XTALIN，并且其输出耦合到晶体输出XTALOUT。

电阻器R1用作反馈电阻器，将反相器7偏置在其线性操作区域中并有效地使其用作高增益反相放大器。电阻器R1和电容器C1和C2提供必要的负载阻抗。

尽管该皮尔斯振荡器提供了精确的输出频率以及在工艺、电压和温度(PVT)上的稳定性，电池供电的电子设备中通常需要振荡器。可以理解，在电池供电的电子设备中期望降低功耗。

众所周知，在诸如皮尔斯振荡器的振荡器上执行占空比循环以便将所产生的振荡信号的电压和电流的振幅保持在期望的范围内，从而降低功耗。然而，用于执行这样的占空比循环的技术通常涉及生成外部参考电压，外部参考电压用于确定振荡电压的振幅是否在期望的范围内。该解决方案不仅针对生成外部参考电压、而且针对利用这样的外部参考来执行占空比循环的电路都带来不期望的面积消耗量。

因此，仍然需要进行开发，使得在没有常规设计的过多面积消耗的情况下，可以执行占空比循环以便减少功耗。

发明内容

本文公开了一种晶体振荡器电路，包括产生相位大致相反的第一振荡信号和第二振荡信号的晶体以及监控电路。监控电路被配置为响应于第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差超过上阈值范围而关断对晶体振荡器芯的供电，并且响应于第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差下降到上阈值范围以下而导通对晶体振荡器芯的供电。

监控电路可以包括第一比较器，第一比较器被配置为当第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差超过上阈值范围时，通过向其输出施加脉冲来指示第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差是否超过上阈值范围。

第二比较器可以被配置为当第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差超过下阈值范围时，通过向其输出施加脉冲来指示第一振荡信号的电压与第二振荡信号的电压之间的差是否超过下阈值范围，下阈值范围低于上阈值范围。

监控电路可以根据第一振荡信号和第二振荡信号来输出时钟信号。

晶体可以分别在第一端子和第二端子处产生第一振荡信号和第二振荡信号。晶体管可以具有连接到晶体的第二端子的第一导电端子、连接到参考电压的第二导电端子以及连接到晶体的第一端子的控制端子。电流源可以连接到晶体管的第一导电端子。反馈电阻器可以连接在晶体管的第一导电端子和晶体管的控制端子之间。第一电容器可以连接在晶体的第一端子与参考电压之间，并且第二电容器可以连接在晶体的第二端子与参考电压之间。