[发明专利]片上系统中的温度系数校正方法及片上系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，特别涉及集成电路中的片上系统。

背景技术

在片上系统(System on Chip，简称“SOC”)中的弛张振荡器具有低成本，低功耗，易集成的优点，但其频率的温度稳定性很差。因此，为保证弛张振荡器的温度稳定性，需要进行温度系数校正。

目前，常用的温度系数校正方法有以下2种：

(1)逐个测量好弛张振荡器在至少两个温度下的温度特性，然后逐个或按照一群样本的统计特性来计算需要的校正系数，并将该校正系数存储在非易失性的存储器中。当弛张振荡器工作时就将该校正系数通过校正电路单元来调整振荡器的频率，从而得到一个宽温度范围的稳定性。

(2)事先测量好SOC系统中的弛张振荡器的温度特性并将其每个温度下的补偿值按照表格的形式存储到非易失性存储器当中。工作时利用传感器探知当前元件的工作温度，然后根据当前温度在非易失性存储器中去查找预先设定的补偿值，补偿后就可以得到一个与温度相关性较小的输出。

然而，本发明的发明人发现，在上述第一种温度系数校正方法中，首先单个元件的测量需要在至少两个绝对准确的温度下进行，这就需要一个精确的温度加热或测量装置，对量产的测试设备有较高的要求，而且设备加热的稳定时间一般都很长，测试的时间成本很高。其次，需要对元件进行逐个测量，或至少进行大量样本的测量以求得统计特性，由于测量的样本数目非常多，这也提高了元件测试的成本。再次，系统需要一个非易失性的记忆元件来存储校正值，导致系统实现成本上升。

在上述第二种温度系数校正方法中，整个系统需要温度测量传感器，非易失性存储器等成本昂贵的辅助元件，而且还需要事先测量好待补偿元件的温度特性，整个系统的测试和实现成本都非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种片上系统中的温度系数校正方法及片上系统，以较低的成本保证SOC系统中弛张振荡器的温度稳定性，从而保证了SOC系统的温度稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种片上系统中的温度系数校正方法，片上系统包括张弛振荡器，包含以下步骤：

片上系统在每一次从低功耗模式转换到高功耗模式后，片上系统根据模式转换前的片上系统中弛张振荡器的输出频率和模式转换后的弛张振荡器的输出频率，判断弛张振荡器的温度系数方向性；

如果片上系统判定温度系数方向性为正温度系数，则片上系统对弛张振荡器补偿一个负温度系数；如果片上系统判定温度系数方向性为负温度系数，则片上系统对弛张振荡器补偿一个正温度系数。

本发明的实施方式还提供了一种片上系统，包含模式转换模块、温度系数方向性判断模块、温度补偿模块；

模式转换模块用于将片上系统从低功耗模式转换到高功耗模式，并在每一次模式转换后触发温度系数方向性判断模块；

温度系数方向性判断模块用于根据模式转换前的片上系统中弛张振荡器的输出频率和模式转换后的弛张振荡器的输出频率，判断弛张振荡器的温度系数方向性，并触发温度补偿模块；

温度补偿模块用于在温度系数方向性判断模块判定温度系数方向性为正温度系数时，对弛张振荡器补偿一个负温度系数；在温度系数方向性判断模块判定温度系数方向性为负温度系数时，对弛张振荡器补偿一个正温度系数。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

利用芯片高功耗工作模式下比低功耗模式下温度相对升高这个基本现象，在每一次从低功耗模式转换到高功耗模式后，根据模式转换前的弛张振荡器的输出频率和模式转换后的弛张振荡器的输出频率，判断出弛张振荡器的温度系数方向性，进而根据判定的温度系数方向性，对弛张振荡器给予一定的补偿。由于只要弛张振荡器的频率温度系数仍然是一次线性成分占主导地位，那么任意两个温度点之间的温度系数的方向性都和整个温度工作范围内的温度系数的方向性一致，因此无需知道具体的温度变化大小就可以判断温度系数的方向性。在获知了温度系数方向性后，即可进行相应的温度补偿。而且，由于在每一次从低功耗模式转换到高功耗模式后，都会进行一次温度补偿，因此可以逐步地补偿掉弛张振荡器的频率随温度变化量的一次线性系数，从而使得频率原本的二次非线性成分占了温度变化改变量的主导地位，而当二次非线性成分居主导时，弛张振荡器的温度稳定性也就得到了极大的改善。该温度系数校正方法无需利用温度传感器去得知精确的初始温度和升温幅度的要求，因此能以较低的成本保证SOC系统中弛张振荡器的温度稳定性，从而保证了SOC系统的温度稳定性，且易于集成。保证了弛张振荡器能作为高稳定度的时钟源。