[发明专利]快速频率计算器

说明书

本发明提供包括电容器、参考电压、待测量的输入信号和频率计算电路的装置。频率计算电路被配置为选择电容器的电容值，用参考电压对电容器充电，将电容器放电至阈值电压，以及基于将电容器放电至阈值电压的时间与输入信号的时钟周期的比较来确定输入信号的频率。

相关专利申请

本申请要求2017年11月16日提交的美国临时专利申请号62/587,174的优先权，该申请的内容据此全文并入。

技术领域

本公开涉及时钟频率计算电路，并且更具体地涉及用于电子器件的快速频率计算器和限定器。

背景技术

电子振荡器通常包括谐振电路，该谐振电路产生给定频率的周期性时变电信号。谐振电路周期的倒数确定了它的频率。例如，电信号可用于通过对若干信号振荡进行计数来跟踪时间的流逝。普通电子振荡器采用石英晶体作为其谐振元件，但也可使用其他类型的压电材料(例如，多晶陶瓷)。

电子振荡器用于为许多电子器件生成时钟信号。电子振荡器是射频(RF)和电子器件的重要部件。通常，将振荡器电路设置在电子器件上。

在诸如环境监测的应用中，可跟踪各种系统或器件特性。这些特性可包括欠压或过电压监测、超频或降频监测、晶体交换、器件的加热和冷却、功率带切断保护和动态功率加扰。为了提供超频或降频监测，可监测时钟信号。可测量并监测时钟信号的频率。

发明内容

本公开的实施方案可包括装置。该装置可包括电容器、参考电压、待测量的输入信号和频率计算电路。频率计算电路可被配置为用于选择电容器的电容值，用参考电压对电容器充电，将电容器放电至阈值电压，以及基于将电容器放电至阈值电压的时间与输入信号的时钟周期的比较来确定输入信号的频率。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路还可被配置为基于电容器的放电时间与输入信号的时钟周期的比较来选择电容器的后续电容值。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路还可被配置为在用后续电容值设置电容器之后用参考电压对电容器充电，在用后续电容值设置电容器之后将电容器放电至阈值电压，以及基于输入信号的时钟周期与在用后续电容值设置电容器之后将电容器放电至阈值电压的时间的比较来进一步确定输入信号的频率。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路可被进一步配置为在达到搜索阈值之前，基于电容器的放电时间与输入信号的时钟周期之间的先前比较迭代地选择并设置电容器的后续电容值，在针对电容器迭代地选择并设置每个电容值之后对电容器充电和放电，以及将输入信号的时钟周期与在给定后续电容值的情况下将电容器放电至阈值电压的给定时间进行比较。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路可被配置为用于执行二进制搜索以迭代地选择并设置后续电容值。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路可被配置为基于输入信号的时钟周期与在给定后续电容值的情况下将电容器放电至阈值电压的给定时间的比较来进一步确定输入信号的频率。结合上述实施方案中的任一个，装置还可包括比较电路，该比较电路被配置为通过将放电时电容器的瞬时电压与参考电压的分压的比较来确定电容器到阈值电压的放电。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路可被实现为逐次逼近寄存器。结合上述实施方案中的任一个，电容器可以是可变电容器，并且频率计算电路被配置为设置可变电容器的电容。结合上述实施方案中的任一个，输入信号的频率确定可基于将电容器放电至阈值电压的时间与电容器的电容值的关联。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路还可被配置为基于将电容器放电至阈值电压的时间的倒数来确定输入信号的频率。结合上述实施方案中的任一个，频率计算电路还可被配置为将可变电容器放电至阈值电压的完成与输入信号时钟周期的完成进行比较。基于确定可变电容器放电至阈值电压在输入信号的时钟周期完成之前完成，频率计算电路可被配置为用于选择可变电容器的第二电容值，其中可变电容器的第二电容值高于第一电容值。基于确定可变电容器放电至阈值电压在输入信号的时钟周期完成之后完成，频率计算电路可被配置为用于选择可变电容器的第二电容值，其中可变电容器的第二电容值低于第一电容值。频率计算电路可被配置为基于第二电容值来确定输入信号的频率。

本公开的实施方案可包括微控制器、微处理器、集成电路器件或包括上述实施方案的装置中的任一个的系统。