[发明专利]可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块

权利要求书

1.可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述晶体振荡器模块包括单片集成的反相放大器INV1、反相整形器链INV2、自动增益控制环路AGC、反馈电阻和功率限流电阻，以及外接的无源晶振和负载电容网络；

反相放大器INV1输入端连接外接无源晶振和负载电容网络的输出端XIN，反相放大器INV1的输入端与输出端之间接入一反馈电阻R1，在反相放大器INV1的输入端与偏置端之间接入一个自动增益控制环路AGC；外接无源晶振和负载电容网络的输出端XOUT经功率限流电阻R2连接反相放大器INV1输出端，反相放大器INV1输出端连接反相整形器链INV2的输入端，反相整形器链INV2的输出端为OSC_OUT；

反相放大器INV1由反馈电阻R1确定静态工作点，反相放大器INV1输出的正弦波信号经反相整形器链INV2对正弦波整形，在输出端OSC_OUT输出方波信号；

所述自动增益控制环路AGC接在反相放大器INV1的输入端和偏置端，通过检测INV1输入的振荡幅度并反馈到偏置端，控制反相放大器INV1为晶振提供启动时的大电流和启动后的小电流，使晶体振荡器实现快速起振和降低功耗，并减小了振荡器的相位噪声；

所述反馈电阻R1为阻值可编程调整的大电阻，由反馈电阻R1实现振荡条件的编程控制，该反馈电阻的阻值调节方便并且能节省芯片面积；

所述功率限制电阻R2，降低晶振的驱动功耗和防止晶振被过流驱动而损坏。

2.根据权利要求1所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述反馈电阻R1为微电流源跨导放大器结构的大电阻，该微电流源跨导放大器的尾电流可以编程调整，编程调整微电流源跨导放大器的尾电流大小能调整大电阻的阻值；用于编程调整反馈电阻R1值来改变晶振起荡条件，实现起荡条件的编程控制。

3.根据权利要求2所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述微电流源跨导放大器包括两个电路：

(1)可编程调整的自偏置微电流源：用于为跨导放大器提供尾电流偏置；

(2)跨导放大器：它以可编程调整的自偏置微电流源提供的尾电流偏置，用于实现可编程调整阻值的大电阻；

可编程调整的自偏置微电流源的输出端连接跨导放大器的尾电流偏置输入端。

4.根据权利要求3所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述可编程调整的自偏置微电流源的偏置电阻为可编程调整的偏置电阻，它由n级串联的偏置电阻和n级可控开关管构成，各级可控开关管的漏极分别连接各级偏置电阻的串接点Sn，各级可控开关管源极连接地VSS，各级可控开关管栅极连接相应的编程控制信号字Pn，用于编程调整提供给跨导放大器的尾电流偏置值；其中n为正整数，其取值范围为2～5。

5.根据权利要求1或3所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述可编程调整的自偏置微电流源的偏置电路中配置一个启动电路；所述启动电路结构为由三个MOS管接成的反相器，用于防止偏置电路上电时出现零电流的平衡点，使偏置电路可靠工作。

6.根据权利要求1所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述自动增益控制环路AGC包含一个自动增益控制器和一个π型滤波器；自动增益控制器输入端连接反相放大器INV1的输入端XIN，自动增益控制器的输出端连接π型滤波器的输入端，π型滤波器输出端连接反相放大器INV1的偏置输入端；自动增益控制器的输入端连接反相放大器INV1的输入端和晶振XIN端。

7.根据权利要求7所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器电路，其特征在于，所述的π型滤波器由一个大电阻R2_E和两个电容C0、C5构成，π型滤波器滤除AGC的输入端XIN中的32.768KHz正弦波振荡信号，得到稳定的控制电压，为反相放大器INV1提供电流偏置，防止振荡信号反馈对振荡器相位噪声的恶化。

8.根据权利要求7或8所述的可编程调整起振条件的低功耗、快速起振晶体振荡器模块，其特征在于，所述π型滤波器中的大电阻R2_E由可编程调整的微电流源跨导放大器构成，节省芯片面积，大电阻值易于调节，通过程控来调整电阻R2_E的阻值达到较大值，用以降低晶体振荡器的相位噪声。