[发明专利]振荡器电路

说明书

提供了一种操作包括谐振器(104)的振荡器电路(102)的方法。所述方法包括通过以下方式来维持所述谐振器(104)的谐振：a)将所述谐振器(104)连接到输入电压(V_buf)并持续第一脉冲周期，以使所述谐振器(104)仅部分地向所述输入电压(V_buf)充电；b)将所述谐振器(104)连接到第二较低电压(108)并持续第二脉冲周期，以至少部分地对所述谐振器(104)放电；和以对应于所述谐振器(104)的所述谐振的速率和对应于所述谐振器(104)的所述谐振的相位重复步骤a)和b)，以维持所述谐振器(104)的所述谐振。

技术领域

本发明涉及振荡器电路和操作振荡器电路的方法。

背景技术

电子振荡器电路在电子设备中很常见，它们用于生成时钟信号并提供定时信息。振荡器电路的一种常见形式是晶体振荡器电路，它包括压电晶体谐振器(通常由石英制成)和驱动放大器，其输出通过晶体谐振器反馈回其输入。晶体谐振器充当非常窄的滤波器，导致电路在或接近晶体的谐振频率处振荡。晶体谐振器通常具有高Q因子和良好的温度稳定性，这意味着它们可用于产生非常稳定的时钟信号。

然而，晶体振荡器电路通常需要比等效非晶体振荡器(例如，调谐LC电路代替晶体的LC振荡器)更多的功率来运行，这是由于驱动放大器(始终供电)中的偏置电流损耗，电路其余部分由于晶体本身的压电运动的电阻损耗和功率损耗。例如，LC振荡器电路可能消耗的功率不到等效晶体振荡器电路的1％(尽管同时提供的定时不太准确)。

已经提出了一种用于晶体振荡器电路的不同方法。图1示出了根据现有技术的脉冲注入晶体振荡器2(或PIXO)，其中压电晶体4以使用定时电路10锁定到晶体谐振的速率交替地连接到电源电压轨6和接地轨8，仅用于短脉冲(例如，微秒级)。PIXO 2的操作如图2所示，从中可以看出节点X0处的电压在电源电压轨6的电压VDDL与接地轨8的电压之间振荡。晶体4连接到电源电压轨6并持续短时间以将晶体4充电到电源电压VDDL。随后，晶体连接到接地8并持续另一短时间以使晶体4放电。这以对应于晶体4的谐振并且锁相到晶体4的谐振的速率重复，这确保了晶体4继续谐振而不需要连续地偏置驱动放大器。这降低了电阻损耗，从而降低了晶体振荡器的总功耗。

然而，在此类设备中，电源电压轨必须由足够强大的电路系统生成，以便在短脉冲期间对晶体及其大负载电容(例如，通常大于10pF)进行完全充电。因此，虽然总功耗降低，但瞬时功率要求相对较高，这会增加PIXO或支持电路系统的成本和尺寸。例如，可能需要一个带有几个非常大的电容器的开关电容器网络来生成电压轨。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种操作包括谐振器的振荡器电路的方法，所述方法包括通过以下方式维持谐振器的谐振：

a)将谐振器连接到输入电压并持续第一脉冲周期，以使谐振器仅部分地向输入电压充电；

b)将谐振器连接到第二较低电压并持续第二脉冲周期，以至少部分地对谐振器放电；和

以对应于谐振器的谐振的速率和对应于谐振器的谐振的相位重复步骤a)和b)，以维持谐振器的谐振。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括谐振器的振荡器电路，其中所述振荡器电路被布置成通过以下方式维持所述谐振器的谐振：

a)将谐振器连接到输入电压并持续第一脉冲周期，以使谐振器仅部分地向输入电压充电；

b)将谐振器连接到第二较低电压并持续第二脉冲周期，以至少部分地对谐振器放电；和

以对应于谐振器的谐振的速率和对应于谐振器的谐振的相位重复步骤a)和b)，以维持谐振器的谐振。