[发明专利]一种高精度有源RC振荡器及其高精度校准方法

说明书

本发明公开了一种高精度有源RC振荡器及其高精度校准方法，根据目标频率及要求的输出频率可调范围分别确定可变电流源、可变电容、可变电阻的可调范围，通过不断调整可变电流源、可变电容、可变电阻，经过粗校准、细校准、精校准三步分步校准步骤，使输出频率趋向目标频率。本发明使有源RC振荡器在频率校准过程中的校准步进更加均匀，线性化更高，校准精度更高，校准速度更快。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体涉及一种针对提高有源RC振荡器精度的校准方法，可广泛应用定时芯片，无线或有线通信芯片。

背景技术

有源RC振荡器的原理主要是由频率校准电路、电阻R、电容C、参考电流源、放电晶体管和比较器组成的选频网络。

有源RC振荡器的频率输出表达式为：

（1）

传统有源RC振荡器校准方法通常只校准电阻或电容，如图2所示，该图代表只校准电阻R或电容C时，校准控制字与输出频率之间的关系。假设单位电阻为r，电阻R的可变范围为m*r到n*r（nm,且m,n为整数），则振荡器的输出频率的校准范围为：

（2）

频率校准步进为：

（3）

其中，x∈（m,n）。频率校准步进随x的增大逐渐变小，当x=m时，校准步进最大，当x=n时，校准步进最小；校准的频率步进为非线性步进，且最大步进与最小步进之差为：

（4）

由公式（4）可以看出，n-m越小，则最大步进与最小步进之差越小，频率校准步进越接近，即频率校准步进越均匀，但是由于振荡器的校准范围有限制，m与n的取值将受到限制，所以传统校准方法精度有限，需要多次校准，校准时间过长。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中有源RC振荡器校准精度受限的问题，本发明提供一种有源RC振荡器的高精度校准方法。

本发明另一目的是提供一种高精度有源RC振荡器。

技术方案：一种有源RC振荡器高精度校准方法，包括以下步骤：

提供目标频率及要求的输出频率的可调范围；已知固定电流源的电流值I0、可变电阻的理想值R0、可变电容的理想值C0；设可变电流源为I，可变电容为C，可变电阻为R；

定义参数α、β、γ，

（5）

（6）

（7）

从α、β、γ中先选择其中一个作为第一参数，在剩余的两个参数中选择其中一个作为第二参数，最后剩余的参数作为第三参数，对应地从可变电流源、可变电容及可变电阻中选择第一变量、第二变量及第三变量；根据目标频率及要求的输出频率的可调范围分别计算第一参数、第二参数及第三参数的取值范围；根据第一参数、第二参数及第三参数的取值范围分别确定第一变量、第二变量及第三变量相应的控制位的可调范围；

在第一变量的可调范围内调整第一变量的控制位，并计算输出频率与目标频率的差值，当差值最小时，在第二变量的可调范围内调整第二变量的控制位，并计算输出频率与目标频率的差值，当差值最小时，在第三变量的可调范围内调整第三参数的控制位，并计算输出频率与目标频率的差值，当差值最小时，完成校准。