[发明专利]一种具有自校准功能的片上振荡器及其校准方法

说明书

本发明公开了一种具有自校准功能的片上振荡器及其校准方法。片上振荡器包括振荡单元、分频器、计数器、寄存器和电流校准单元。分频器对振荡信号分频后产生时钟信号送入计数器；计数器在校准信号的时间段内计时钟信号的脉冲个数，输出计数值；寄存器根据微控制器发出的初始化脉冲，调出初始化的校准代码，并在校准信号结束后，更新校准代码为计数器的输出值；电流校准单元根据初始化校准代码产生初始化的电流，并送入振荡单元产生初始化的振荡信号，在校准信号结束后，以更新后的校准代码产生修调后的电流用来调整振荡信号的频率。本发明采用一步自校准，降低了自校准迭代次数，实现了片上振荡器输出频率的高效率、高精度的校准。

[技术领域]

本发明涉及片上振荡器，尤其涉及一种具有自校准功能的片上振荡器及其校准方法。

[背景技术]

片上振荡器由于其功耗小、尺寸小、价格低、易于集成等优点，替代晶体振荡器广泛应用于集成电路中。然而，片上振荡器的主要缺点是其输出频率受工艺、供电电压和温度变化的影响大，如片上RC振荡器3σ的频率变化可高达20％。因此需要通过校准的方法降低片上现有技术的片上振荡器输出频率对工艺、供电电压、温度变化的敏感性，输出频率会随温度、工艺、电压变化而变化，而且同一片晶圆上分布在不同位置的振荡器输出频率也会不同，因此需要校准。

公开号为CN103066996A的发明公开了一种振荡器及其自校准方法，其中，所述振荡器包括：振荡单元，用于产生振荡信号；转换单元，用于将所述振荡信号的频率转换为电压信号；比较单元，用于将所述电压信号与最高频率电压和最低频率电压比较，并输出比较结果信号；加减单元，用于保存校准值，根据所述比较结果信号加减校准值，并输出与所述校准值对应的校准信号；校准单元，用于根据所述校准信号校准所述振荡信号的频率。该发明的的振荡器自校准方法需要在校准时间窗口内多次重复校准步骤，直至校准时间窗口结束。

公开号为CN101212212A的发明涉及一种具有自校准功能的高精度振荡器及校准方法，用于设定数字控制振荡装置的N字节控制字组以产生时序信号，自校准方法先执行该振荡器的电路初始化，再设定N字节控制字组的第(N－1)字节为1。之后，比较时序信号与频率参考信号的频率，当时序信号频率小于该频率参考信号的频率时，设定N字节控制字组的第(N－1)字节为0，当该时序信号频率没有小于频率参考信号的频率时，设定N字节控制字组的第N－1字节为1。重复上述步骤，以依序设定N字节控制字组的第(N－2)字节至第0字节。该发明用于设定数字控制振荡装置的N字节控制字组，该数字控制振荡装置依据该N字节控制字组以产生时序信号，即需要重复校准步骤N次。

这些自校准方法通常需要多次迭代的过程来完成足够精度的频率修调或校准，芯片正常工作被中断较长的时间，校准方法的效率不高。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种具有一步自校准功能、输出频率精度高的片上振荡器。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种具有一步自校准功能的片上振荡器的校准方法，在降低自校准迭代次数的同时又能保证振荡器输出频率修调精度，实现片上振荡器输出频率高效、高精度的校准。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种具有自校准功能的片上振荡器，包括振荡单元、分频器、计数器、寄存器和电流校准单元，

振荡单元用于产生振荡信号；

分频器对振荡信号分频后产生时钟信号送入计数器；

计数器在校准信号的时间段内计时钟信号的脉冲个数，输出计数值，该校准信号由外部微控制器发送；

寄存器根据微控制器发出的初始化脉冲，调出初始化的校准代码，并在校准信号结束后，更新校准代码为计数器的输出值；

电流校准单元根据初始化校准代码产生初始化的电流，让振荡单元产生初始化的振荡信号，在校准信号结束后，以更新后的校准代码校产生修调电流来调整振荡信号的频率。