[发明专利]一种基于脉宽调节的32.768 kHz晶体振荡器

说明书

本发明涉及一种基于脉宽调节的32.768 kHz晶体振荡器，利用脉冲检测电路和脉冲产生电路，产生窄脉冲信号从而控制自充电电路的工作。在维持晶体正常振荡的情况下，通过脉冲检测电路检测晶体振荡器输出幅度的变化，进而通过改变脉冲宽度调节注入的时间，从而降低整个电路的功耗。

技术领域

本发明涉及一种基于脉宽调节的32.768 kHz晶体振荡器，属于集成电路技术领域。

背景技术

近年来，蓝牙、WI-FI、GPS等通信方式的迅速普及推动了便携式无线通信设备的发展和应用，实现更低功耗水平从而延长电池续航时间成为业界不断追求的目标。大多数片上系统都将32.768kHz晶体振荡器集成在一起。计时设备广泛应用于计量，智能建筑，医药，可穿戴设备和汽车产品中。实时时钟（RTC）是安全系统的关键组件，它与时间同步到受信任的平台，可以防止重放攻击。而32.768 kHz晶体振荡器则被广泛用于实时时钟（RTC）生成，在通用电子设备中被用作始终开启的时序基准。超低功耗32.768kHz晶体振荡器是实现系统低功耗的关键，综上所述，实现低功耗高精度的32.768kHz晶体振荡器具有重要意义。

降低电源电压是实现低功耗的一种直接而有效的途径，采用近阈值电源电压实现32k晶体振荡器成为新的研究热点。电源电压的大幅降低虽然可以显著地降低32k晶体振荡器功耗，但同时也降低了振荡信号的振荡幅度。而电路中的噪声并没有随之减小，这样就相当于降低了电路的信噪比，并进而恶化32k晶体振荡器的相位噪声性能。目前大多数文献采用放大器结构以满足32k晶体振荡器正常工作所需的能量，虽然放大器能够稳定维持振荡器在低电压下正常工作，但其噪声性能、频率精度和总功耗难以令人满意。

另一种实现结构是在常规电源电压下采用90°注入，为电路提供了能量，使晶体振荡器能够维持振荡。但是由于注入时间不受控制，晶体振荡器中的能量损失可能会被过度补偿。在正常的供电情况下，如果注入的时间超过所需的时间，则振荡幅度可能会比原始的启动幅度大，从而消耗不必要的额外功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改变脉冲注入时间的方式，在降低功耗的同时，能够兼顾高相位噪声性能和精度要求的工作在近阈值电源电压下的32k晶体振荡器。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于脉宽调节的32.768 kHz晶体振荡器，包括晶体、脉冲检测电路、脉冲产生电路、自充电电路；其中：晶体的输出端和脉冲检测电路的输入端V_xi、V_xo相连接；脉冲产生电路的输入端与脉冲检测电路的输出端V_ctrl、脉冲检测电路的输入端V_xi、V_xo相连接；脉冲产生电路的输出端V_jxi、V_jxo与自充电电路的输入端相连接；自充电电路的输出端通过输出信号V_o1、V_o2与晶体的输入端相连接。