[发明专利]时钟信号合成的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子电路，特别是关于一种用以产生频率信号的电路组件。

背景技术

一般准确时钟(accurate clock)由一石英振荡器(crystal oscillator)产生。其它的时钟则依据此准确时钟来产生。然而，石英振荡器的体积很大，且大部分的可携式产品希望能够最小化其体积。再者，若振荡频率很高时，石英振荡器的成本会相当高。相反地，在大幅度缩小体积的集成电路中所设置的时钟产生器具有相当小的体积，且其成本非常低。但是集成电路的时钟产生器常在制程、电压、及温度(Process，voltage and temperature(PVT))等变化的影响下，无法维持输出时钟的稳定。因此，集成电路的时钟产生器不易维持频率的准确性问题则有待克服。

而集成电路的振荡器用以产生周期信号(例如时钟信号)，其中振荡器可为环形振荡器(ring oscillator)或电感电容共振腔振荡器(LC-tankoscillator)。

一般来说，电感电容共振腔振荡器受上述PTV变化导致频率变动的影响比环形振荡器小。两种振荡器皆可利用改变调谐电路组件(tuningcircuit element)的电容调整而振荡，其中，电容的大小可依据相关控制信号来控制。

而调谐电路组件可为各种组件或电路，例如晶体管或变容器(varactor)。调谐电路组件的电容可采用数字或模拟的方式改变。以数字的方式调整时，调谐电路组件的控制输入信号为二进制的1或0分别致能或禁能调谐电路组件，以产生较大的电容或较小的电容。以模拟方式调整时，调谐电路组件的控制输入信号为一模拟电压，该模拟电压的大小用以决定调谐电路组件的电容值。

振荡器时钟的频率可在每一运作点的PVT量测出，且之后利用调谐电路组件进行相对应的调整，可以排除PVT变动的影响、且在指定频率与要求的精确度内产生振荡器时钟。然而，此种处理方式需要多点校正(multi-point calibration)才可达到真正的准确，且以测试成本来考虑的话会较不实际。

详细说明需要多点校正的原因如下：

在单点校正(one-point calibration)期间、且在已知供应电压与温度的情况下，准确时钟的频率可调整到指定的频率；另外，在单点校正后，准确时钟的频率由于制程变动导致指定的频率改变的问题可被消除至可忽视微小量。但是，准确时钟的频率只有在已知供应电压与温度下才能真正准确，当供应电压与芯片的温度改变时，准确时钟的频率将偏离指定的频率。

一般，解决温度变化导致频率变化的方法如下：为了维持频率的准确而抵制芯片的温度变动，可利用温度传感器量测芯片的温度。再将量测到的芯片温度输入至一温度补偿频率控制器。接着，温度补偿频率控制器估计温度改变时准确时钟的频率变化。其中，准确时钟的频率可利用下列两种方式调整：

第一种方法是改变振荡器的调谐电路组件的电容。

第二种方法是利用分数N锁相回路(fractional-N phase-locked loop)改变其相关的分数控制字符(fractional control word)，以调整其输出时钟的频率。此种方式为熟悉本领域技术者知悉的方式，即将分数N锁相回路的输出时钟频率设计为实质上等于其输入时钟与分数控制字符的倍数。如此，分数控制字符的值的调整可改变分数N锁相回路的输出时钟。此处的输出时钟频率定义为准确时钟。

再者，一般解决电压变化导置频率变化的方法如下：为了维持频率的准确而抵制供应电压的变动，在单点校正期间常采用线性调节器(linearregulator)来保持相同的供应电压，并以此供应电压作为准确时钟的供应电压。而为了达到最小化频率变化，会采用数字控制振荡器来产生准确时钟。其中，数字控制振荡器采用数字控制的调谐电路组件来改调整频率。以数字控制的方式控制调谐电路组件，设定调谐电路组件接收的二进制控制信号为二进制1或0，以分别致能或禁能该调谐电路组件。但是，控制信号为二进制，二进制信号的特性会导致数字控制振荡器的震荡频率对于供应电压变化的反应相当不灵敏。

发明内容

本发明的目的之一，在提供一种用以产生时钟信号的方法与装置，且该时钟信号的频率可达到指定频率要求的准确度范围内。

一实施例的方法与装置用以调整输出时钟信号的频率，让该频率接近一振荡频率要求的精确度范围内。

一实施例的方法与装置用以合成时钟信号至一频率要求的精确度范围内。