[发明专利]时钟频率比较装置及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种时钟频率比较装置，特别是关于一种可测试压控石英振荡器(voltage controlled crystal oscillator，VCXO)的时钟频率是否符合标准的时钟频率比较装置与测试方法。 

背景技术

压控石英振荡器是具有高精准度与高稳定度的时钟信号产生器，被广泛应用于彩色电视、计算器、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用作频率产生器，或是为数字处理器产生时钟信号，以及为特定系统提供基准信号。 

压控石英振荡器利用石英晶体的压电效应而产生不同时钟频率的时钟信号。一般而言，压控石英振荡器随控制电压变化的频率偏移量(frequencydeviation)约为石英晶体共振频率的数十至数百万分之一倍，亦即数十至数百PPM(parts per million)。举例而言，若石英晶体共振频率为27兆赫，且压控石英振荡器的频率偏移量规格为+/-120PPM的话，则石英晶体的振荡频率是以+/-3240赫兹的频率间隔作频率偏移。数字式压控石英振荡器(digitally-controlled crystal oscillator，DCXO)则是利用数字信号产生对应不同的频率偏移量，以控制石英晶体的压电效应而产生不同的时钟频率。 

随着系统对压控石英振荡器的频率偏移量精准度与分辨率要求增加，内建于芯片里的压控石英振荡器便不适用于机台量产测试，因为除了需外接频谱分析仪外，要完成一个频率的测量更需耗时数秒。举例而言，石英晶体的共振频率为27兆赫(27MHz)，即每PPM的频率偏移量为27赫兹，若频谱分析仪解析频宽(resolution bandwidth，RBW)为3赫兹的话，则每测量一组频率偏移量需费时六至七秒。因此，为了使压控石英振荡器芯片可用于机台量产 测试，一个有效的内建自我测试(built-in self-test，BIST)电路是有其必要性的。 

然而，现今技术并无因应上述原因的电路技术，仅美国专利第6965224号(申请日：2003年5月16日)有对频率误差或频率偏移量的测量电路有所提及。此专利提出一种测量具相关性但不同频率的时钟间频率误差与频率偏移量的电路，如图1所示。计数器102为一模数-80(modulo 80)的计数器，以时钟信号Ref_in进行计数，正反器(flip flop)104和106用以将计数器102的输出与时钟信号CLK_32M进行同步。正反器108和与门(and gate)110构成一正向边缘(positive edge)检测器，当检测到一正向边缘时清除暂存器114的内容，并重设计数器104的值为0×80，而此时的暂存器114输出值可代表时钟信号CLK_32M和Ref_in的频率偏移量。 

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种时钟频率比较装置及方法。 

本发明提供一种时钟频率比较装置，包括一第一计数器、一第二计数器、一比较器、以及一第三计数器。第一计数器用以接收一控制信号与具一第一时钟频率的一第一时钟信号。第二计数器用以接收控制信号与具一第二时钟频率的一第二时钟信号。比较器接收上述第一和第二计数器的计数值，以产生一致能信号输出。第三计数器用以接收致能信号以及第一时钟信号，当接收到致能信号时以第一时钟频率开始计数。当第一计数器和第二计数器同时接收到上述控制信号时，分别以上述第一时钟频率与上述第二时钟频率开始计数。当第一计数器和第二计数器其中的一者计数至一既定次数时，上述比较器输出上述致能信号至上述第三计数器以开始计数。当上述两者皆计数至上述既定次数时，上述比较器停止输出上述致能信号以停止第三计数器计数。