[发明专利]一种提高温度补偿精度降低功耗的实时时钟电路

说明书

本公开提供一种提高温度补偿精度降低功耗的实时时钟电路，包括：时钟发生电路，被配置用于产生振荡信号和多级延迟信号；数字温度传感电路，被配置为利用所述振荡信号作为参考计数频率，将实时温度转换为数字温度信息；以及数字补偿电路，被配置用于根据所述数字温度信息对振荡信号的绝对偏移中的整数部分和小数部分进行补偿，以得到最终的时钟信号。相较于传统的温度补偿时钟的时钟具有更低的功耗。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有石英晶体或者其他MEMS谐振器的提高温度补偿精度降低功耗的实时时钟电路。

背景技术

随着物联网技术的不断演进，特别在户外使用电池供电的物联网设备，其对内部的实时时钟电路的功耗和温度稳定性提出了严格的要求。基于石英晶体或者基于其他MEMS谐振器件的实时时钟电路，其谐振元件本身的温度-频率漂移会导致长时间计时巨大的累计误差，需要在电路层面予以纠正。

目前对于基于石英晶体或者其他MEMS谐振元件的实时时钟电路，总体上具有两种矫正方法，一种是对相对频率偏差进行矫正，另一种是对绝对频率偏差进行矫正。相对频率矫正的方法通常使用一个小数锁相环，通过对时钟电路进行小数分频以抵消温度漂移；绝对频率矫正则通常基于整数分频器，产生一个固定的更低频补偿后的时钟输出。

相对频率偏差补偿的方式虽然可以提供和输入时钟频率相等或更高的频率输出，但是由于使用小数锁相环会极大的增加系统的功耗，并不适用于物联网等超低功耗的应用场景；而绝对频率偏差补偿的方式，虽然具有低功耗的优势，但是通常情况下，如果需要实现更高的补偿精度，则只能产生远低于振荡频率的有瞬时抖动的输出信号。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种提高温度补偿精度降低功耗的实时时钟电路，以缓解现有技术中存在的上述技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种提高温度补偿精度降低功耗的实时时钟电路，包括：时钟发生电路，被配置用于产生振荡信号和多级延迟信号；数字温度传感电路，被配置为利用振荡信号作为参考计数频率，将实时温度转换为数字温度信息；以及数字补偿电路，被配置用于根据数字温度信息对振荡信号的绝对偏移中的整数部分和小数部分进行补偿，以得到最终的时钟信号。

根据本公开实施例，时钟发生电路包括：谐振器，输入端和输出端分别连接电容后接地；起振电路，两端分别设置有开关且分别连接至谐振器的输入端和输出端，用于为谐振器注入能量使谐振器的振荡信号幅度增加从而得到初始振荡信号；幅度检测电路，用于检测得到初始振荡信号的幅度值；比较器，与幅度检测电路相连，用于判断初始振荡信号的幅度值是否满足要求并依此输出使能信号；前置放大电路，用于将正弦形式初始振荡信号转换为方波形式的振荡信号；延迟锁定环，用于将振荡信号进行N级延迟输出得到多级延迟信号，N为4的倍数；以及脉冲生成单元，包括相连的脉冲生成器和驱动电路，脉冲生成单元用于根据引出的多级延迟信号中的第级延迟信号和第N级延迟信号生成注入脉冲信号并输入至谐振器。

根据本公开实施例，数字温度传感电路包括：温度-频率转换电路，用于将实时温度转换为温度频率信息；数字电路，包括：第一计数器，用于根据温度频率信息得到第一计数值；第二计数器，用于根据输入的振荡信号作为参考计数频率得到第二计数值；以及转换电路，与第一计数器和第二计数器相连，用于根据第一计数值和第二计数值得到数字温度信息。

根据本公开实施例，温度-频率转换电路包括四个基本延迟单元首尾相连构成的环形振荡器，基本延迟单元包括漏电流尾电流源的反相器和施密特触发器结构。