專利名稱：內(nèi)部振蕩器到外部頻率參考的自動同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路振蕩器，且更特定來說，涉及集成電路內(nèi)部振蕩器到頻率參 考的自動同步。
背景技術(shù)：
集成電路數(shù)字邏輯電路將時(shí)鐘用于其操作。由所述邏輯電路執(zhí)行的某些計(jì)時(shí)功能 需要時(shí)鐘具有精確的頻率。一般來說，可在制造廠針對特定操作溫度及電壓對內(nèi)部時(shí)鐘振 蕩器的頻率確定元件進(jìn)行校準(zhǔn)。操作溫度及/或電壓的任何偏差可改變內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的 頻率校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要在操作溫度及電壓范圍上維持集成電路內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的較好長期頻 率準(zhǔn)確度?？捎欣乩梅€(wěn)定且準(zhǔn)確的頻率源來改進(jìn)操作溫度、電壓及時(shí)間范圍上的內(nèi)部 時(shí)鐘振蕩器準(zhǔn)確度。此尤其有利于需要長期穩(wěn)定且準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)的應(yīng)用，例如但不限于實(shí)時(shí) 時(shí)鐘及日歷(RTCC)應(yīng)用等。根據(jù)本發(fā)明的教示內(nèi)容，可通過以下步驟使內(nèi)部集成電路時(shí)鐘振蕩器自動同步到 外部頻率參考計(jì)數(shù)所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的發(fā)生于較低頻率外部頻率參考的周期內(nèi)的周期 的數(shù)目(下文稱“計(jì)數(shù)”)，接著比較所述計(jì)數(shù)與參考計(jì)數(shù)。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)大于所述計(jì)數(shù) 時(shí)，增加所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的頻率。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)小于所述計(jì)數(shù)時(shí)，減小所述內(nèi)部時(shí)鐘 振蕩器的所述頻率。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)與所述計(jì)數(shù)大致相同時(shí)，不改變所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器 的所述頻率。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例，一種具有被同步到外部頻率參考的內(nèi)部時(shí)鐘振 蕩器的集成電路裝置包括時(shí)鐘振蕩器；計(jì)數(shù)器，其具有耦合到所述時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘輸 入，其中所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所述時(shí)鐘振蕩器的周期；頻率調(diào)整控制器，其具有計(jì)數(shù)輸入、參考 計(jì)數(shù)輸入、外部頻率參考輸入、復(fù)位輸出、頻率遞增輸出(128)及頻率遞減輸出；及振蕩器 調(diào)諧電路，所述振蕩器調(diào)諧電路具有分別耦合到所述頻率調(diào)整控制器的所述頻率遞增及遞 減輸出的頻率增加及減小輸入；所述振蕩器調(diào)諧電路耦合到所述時(shí)鐘振蕩器，其中時(shí)鐘振 蕩器頻率由所述振蕩器調(diào)諧電路確定；其中所述頻率調(diào)整控制器在參考頻率周期完成時(shí)比 較來自所述計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)與所述參考計(jì)數(shù)輸入處的參考計(jì)數(shù)，所述參考頻率周期來自 耦合到所述頻率調(diào)整控制器的所述外部頻率參考輸入的外部頻率參考；其中如果所述參 考計(jì)數(shù)大于所述計(jì)數(shù)，那么所述頻率調(diào)整控制器致使所述振蕩器調(diào)諧電路增加所述時(shí)鐘振 蕩器頻率，如果所述參考計(jì)數(shù)小于所述計(jì)數(shù)，那么所述頻率調(diào)整控制器致使所述振蕩器調(diào) 諧電路減小所述時(shí)鐘振蕩器頻率，如果所述參考計(jì)數(shù)與所述計(jì)數(shù)大致相同，那么所述頻率 調(diào)整控制器不對所述振蕩器調(diào)諧電路進(jìn)行任何操作且所述時(shí)鐘振蕩器頻率保持處于大致 相同的頻率下；且此后所述頻率調(diào)整控制器復(fù)位所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)例性實(shí)施例，一種用于使時(shí)鐘振蕩器同步到外部頻率參考的方法包括以下步驟提供具有可調(diào)諧頻率的時(shí)鐘振蕩器；計(jì)數(shù)所述時(shí)鐘振蕩器的發(fā)生 于參考頻率周期內(nèi)的周期的數(shù)目；比較所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目與參考 計(jì)數(shù)，其中，如果所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目小于所述參考計(jì)數(shù)，那么增加 所述時(shí)鐘振蕩器的所述可調(diào)諧頻率，如果所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目大于 所述參考計(jì)數(shù)，那么減小所述時(shí)鐘振蕩器的所述可調(diào)諧頻率，且如果所述時(shí)鐘振蕩器的周 期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目與所述參考計(jì)數(shù)大致相同，那么保持所述時(shí)鐘振蕩器的當(dāng)前可調(diào)諧 頻率。


通過結(jié)合附圖參照下文說明可更全面地理解本發(fā)明，附圖中圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例具有使其頻率自動同步到外部參 考頻率的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的集成電路裝置的示意性框圖；圖2圖解說明圖1中所示的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器及同步電路的更詳細(xì)具體實(shí)例性實(shí)施 例的示意性框圖；且圖3圖解說明圖2中所示的頻率確定電路的具體實(shí)例性實(shí)施例的示意圖。盡管本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但在圖式中是顯示并在本文中詳細(xì)地 描述其具體實(shí)例性實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，本文對具體實(shí)例性實(shí)施例的說明并非打算將本發(fā) 明限定于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明打算涵蓋所附權(quán)利要求書所界定的 所有修改及等效內(nèi)容。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照圖式，其示意性地圖解說明具體實(shí)例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖式中，相同的元 件將由相同的編號表示，且相似的元件將由帶有不同小寫字母后綴的相同編號表示。參照圖1，其描繪根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例具有使其頻率自動同步到外部 參考頻率的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的集成電路裝置的示意性框圖。由編號102表示的集成電路裝 置包括時(shí)鐘振蕩器104、計(jì)數(shù)器106、頻率調(diào)整控制器108、振蕩器調(diào)諧電路110且適于耦合 到外部頻率參考112。集成電路裝置102還可包括數(shù)字處理器114，例如，微控制器、微處理 器、數(shù)字信號處理器(DSP)、可編程邏輯陣列(PLA)等。時(shí)鐘振蕩器104的輸出1 耦合到計(jì)數(shù)器106的時(shí)鐘輸入。計(jì)數(shù)器106對來自輸 出1 的每一時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)直到從頻率調(diào)整控制器108接收復(fù)位134為止。來自計(jì)數(shù) 器106的計(jì)數(shù)122耦合到頻率調(diào)整控制器108且將其與參考計(jì)數(shù)IM進(jìn)行比較。當(dāng)參考計(jì) 數(shù)IM大于計(jì)數(shù)122時(shí)，頻率調(diào)整控制器108將向振蕩器調(diào)諧電路110發(fā)送遞增信號128， 振蕩器調(diào)諧電路110接著增加時(shí)鐘振蕩器104的頻率。當(dāng)參考計(jì)數(shù)124小于計(jì)數(shù)122時(shí)， 頻率調(diào)整控制器108將向振蕩器調(diào)諧電路110發(fā)送遞減信號130，振蕩器調(diào)諧電路110接 著減小時(shí)鐘振蕩器104的頻率。當(dāng)參考計(jì)數(shù)124與計(jì)數(shù)122大致相同時(shí)，頻率調(diào)整控制器 108不進(jìn)行致使振蕩器調(diào)諧電路110改變時(shí)鐘振蕩器104的頻率的任何操作。外部頻率參考112可以是(例如但不限于)結(jié)合頻率調(diào)整控制器108中的振蕩器 電路(未顯示)使用的晶體、陶瓷共振器或任一其它類型的準(zhǔn)確且穩(wěn)定的頻率確定裝置。 外部頻率參考112還可以是穩(wěn)定且準(zhǔn)確的參考頻率源振蕩器(未顯示)?？稍谥圃焯幚砥?br> 5106或其它數(shù)字裝置(未顯示)時(shí)及/或通過處理器106或其它數(shù)字裝置(未顯示)將參 考計(jì)數(shù)IM編程到集成電路裝置102中。當(dāng)外部頻率參考112為不可用時(shí)，可用來自處理 器106或外部源(未顯示)的停用信號138停用頻率調(diào)整控制器108。作為實(shí)例，當(dāng)振蕩器104正在8MHz的頻率下運(yùn)行且外部頻率參考112正提供處于 32. 768kHz的頻率的準(zhǔn)確且穩(wěn)定的信號時(shí)，針對來自外部頻率參考112的32. 768kHz信號 132的每一周期將存在來自8MHz振蕩器104的信號126的244個(gè)周期。計(jì)數(shù)器106將對 信號126的發(fā)生于信號132的一個(gè)周期內(nèi)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。頻率調(diào)整控制器108將在信號 132的每一周期之后將來自所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)122與參考計(jì)數(shù)124(在此實(shí)例中為M4)進(jìn) 行比較。如果計(jì)數(shù)122與參考計(jì)數(shù)IM大致相同，那么頻率調(diào)整控制器108將不進(jìn)行致使振 蕩器調(diào)諧110改變振蕩器104的頻率的任何操作。然而，如果計(jì)數(shù)122小于參考計(jì)數(shù)124， 那么頻率調(diào)整控制器108將致使振蕩器調(diào)諧110增加振蕩器104的頻率。相反，如果計(jì)數(shù) 122大于參考計(jì)數(shù)124，那么頻率調(diào)整控制器108將致使振蕩器調(diào)諧110減小振蕩器104的 頻率。每當(dāng)信號132的周期完成時(shí)發(fā)生此事件序列，接著頻率調(diào)整控制器108以復(fù)位信號 134來復(fù)位計(jì)數(shù)器106。涵蓋以下內(nèi)容且其在本發(fā)明的范圍內(nèi)其它振蕩器104及外部頻率 裝置112頻率可與適當(dāng)參考計(jì)數(shù)IM —起使用。參照圖2，其描繪圖1中所示的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器及同步電路的更詳細(xì)具體實(shí)例性 實(shí)施例的示意性框圖。所述頻率調(diào)整控制器可包括數(shù)字比較器208，其將計(jì)數(shù)122與參考計(jì) 數(shù)IM進(jìn)行比較，如上文所述。振蕩器調(diào)諧110可包括增/減計(jì)數(shù)器210及頻率確定電路 220。當(dāng)計(jì)數(shù)122小于參考計(jì)數(shù)124時(shí)，數(shù)字比較器208將向增/減計(jì)數(shù)器210發(fā)送遞 增信號128，借此增/減計(jì)數(shù)器210使其二進(jìn)制輸出( 到遞增。當(dāng)計(jì)數(shù)122大于參考計(jì) 數(shù)IM時(shí)，數(shù)字比較器208將向增/減計(jì)數(shù)器210發(fā)送遞減信號130，借此增/減計(jì)數(shù)器210 使其二進(jìn)制輸出A到％遞減。當(dāng)計(jì)數(shù)122與參考計(jì)數(shù)IM大致相同時(shí)，數(shù)字比較器208不 發(fā)送信號且增/減計(jì)數(shù)器210 二進(jìn)制輸出( 到％不改變。頻率確定電路220可由例如電容器(圖3)、電阻器(未顯示)、電流源(未顯示) 等組件或其任一組合構(gòu)成。根據(jù)增/減計(jì)數(shù)器210的二進(jìn)制(或BCD)輸出( 到％來增加 及減小頻率確定電路220的調(diào)諧組件值。因此，振蕩器104輸出1 的頻率將改變。參照圖3，其描繪圖2中所示的頻率確定電路的具體實(shí)例性實(shí)施例的示意圖。頻 率確定電路220(圖2、可由耦合到時(shí)鐘振蕩器104且確定其頻率的多個(gè)二進(jìn)制加權(quán)電容器 320構(gòu)成。也可以類似方式利用電阻器及/或電流源，數(shù)字電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域且受益于本發(fā)明的 技術(shù)人員將知曉其實(shí)施方案。盡管已參照本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例來描繪、描述及界定本發(fā)明的實(shí)施例，但此參 照并不意味著對本發(fā)明的限定，且不應(yīng)推斷出存在此限定。所揭示的標(biāo)的物能夠在形式及 功能上作出大量的修改、更改及等效形式，數(shù)字電子器件的相關(guān)領(lǐng)域且受益于本發(fā)明的技 術(shù)人員將會聯(lián)想到這些修改、更改及等效形式。所描繪及所描述的本發(fā)明實(shí)施例僅為實(shí)例， 而并非是對本發(fā)明范圍的窮盡性說明。
權(quán)利要求
1.一種集成電路裝置，其具有被同步到外部頻率參考的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，所述集成電 路裝置包括時(shí)鐘振蕩器；計(jì)數(shù)器，其具有耦合到所述時(shí)鐘振蕩器的時(shí)鐘輸入，其中所述計(jì)數(shù)器對所述時(shí)鐘振蕩 器的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)；頻率調(diào)整控制器，其具有計(jì)數(shù)輸入、參考計(jì)數(shù)輸入、外部頻率參考輸入、復(fù)位輸出、頻率 遞增輸出(128)及頻率遞減輸出；及振蕩器調(diào)諧電路，所述振蕩器調(diào)諧電路具有分別耦合到所述頻率調(diào)整控制器的所述頻率遞增及遞減輸 出的頻率增加及減小輸入；所述振蕩器調(diào)諧電路耦合到所述時(shí)鐘振蕩器，其中時(shí)鐘振蕩器頻率由所述振蕩器調(diào)諧 電路確定；其中所述頻率調(diào)整控制器在參考頻率周期完成時(shí)將來自所述計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)與所 述參考計(jì)數(shù)輸入處的參考計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，所述參考頻率周期來自耦合到所述頻率調(diào)整控制 器的所述外部頻率參考輸入的外部頻率參考；其中如果所述參考計(jì)數(shù)大于所述計(jì)數(shù)，那么所述頻率調(diào)整控制器致使所述振蕩器調(diào)諧電路 增加所述時(shí)鐘振蕩器頻率，如果所述參考計(jì)數(shù)小于所述計(jì)數(shù)，那么所述頻率調(diào)整控制器致使所述振蕩器調(diào)諧電路 減小所述時(shí)鐘振蕩器頻率，如果所述參考計(jì)數(shù)與所述計(jì)數(shù)大致相同，那么所述頻率調(diào)整控制器不對所述振蕩器調(diào) 諧電路進(jìn)行任何操作且所述時(shí)鐘振蕩器頻率保持處于大致相同的頻率下；且此后所述頻率調(diào)整控制器復(fù)位所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其進(jìn)一步包括具有用于啟用及停用其操作的 停用輸入的所述頻率調(diào)整控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路裝置，其進(jìn)一步包括數(shù)字處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路裝置，其中所述數(shù)字處理器耦合到所述頻率調(diào)整控 制器的所述停用輸入且啟用及停用所述頻率調(diào)整控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路裝置，其中所述數(shù)字處理器將所述參考計(jì)數(shù)提供到 所述頻率調(diào)整控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路裝置，其中所述數(shù)字處理器選自由微控制器、微處 理器、數(shù)字信號處理器(DSP)及可編程邏輯陣列(PLA)組成的群組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其中所述振蕩器調(diào)諧電路包括增/減計(jì)數(shù)器 及多個(gè)二進(jìn)制加權(quán)電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其中所述頻率調(diào)整控制器包括數(shù)字比較器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其中所述外部頻率參考為晶體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路裝置，其中所述晶體在約32.768kHz下操作且所述 振蕩器調(diào)諧電路在約8MHz下操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其中所述時(shí)鐘振蕩器的頻率大致大于所述外部頻率參考的頻率。
12. 一種用于使時(shí)鐘振蕩器同步到外部頻率參考的方法，所述方法包括以下步驟 提供具有可調(diào)諧頻率的時(shí)鐘振蕩器；對所述時(shí)鐘振蕩器的發(fā)生于參考頻率周期內(nèi)的周期的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)； 將所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目與參考計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，其中， 如果所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目小于所述參考計(jì)數(shù)，那么增加所述時(shí) 鐘振蕩器的所述可調(diào)諧頻率，如果所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目大于所述參考計(jì)數(shù)，那么減小所述時(shí) 鐘振蕩器的所述可調(diào)諧頻率，且如果所述時(shí)鐘振蕩器的周期的所述所計(jì)數(shù)的數(shù)目與所述參考計(jì)數(shù)大致相同，那么保持 所述時(shí)鐘振蕩器的當(dāng)前可調(diào)諧頻率。
全文摘要
通過以下步驟使內(nèi)部集成電路時(shí)鐘振蕩器自動同步到外部頻率參考對所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的發(fā)生于較低頻率外部頻率參考的周期內(nèi)的周期的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)(下文稱“計(jì)數(shù)”)，接著將所述計(jì)數(shù)與參考計(jì)數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)大于所述計(jì)數(shù)時(shí)，增加所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的頻率。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)小于所述計(jì)數(shù)時(shí)，減小所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的所述頻率。當(dāng)所述參考計(jì)數(shù)與所述計(jì)數(shù)大致相同時(shí)，不改變所述內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的所述頻率。
文檔編號H03L7/181GK102089981SQ200980107364
公開日2011年6月8日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者約瑟夫·艾倫·湯姆森 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司