本發(fā)明涉及集成電路，且更特定來說，涉及一種溫度補償振蕩器驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)(其有時被稱為無線傳感器及致動器網(wǎng)絡(luò)(wsan))是監(jiān)測/控制物理或環(huán)境條件(例如，溫度、聲音、壓力等等)的空間分布的自主傳感器或節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)上的傳感器或致動器合作通過網(wǎng)絡(luò)將收集到的數(shù)據(jù)傳遞到其中對數(shù)據(jù)進行分析并存儲所述數(shù)據(jù)及/或被發(fā)送命令以對相應網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行操作的中央位置。許多網(wǎng)絡(luò)是雙向的，且因此，也使能夠控制傳感器活動。這些網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點用于許多工業(yè)及消費者應用(例如，工業(yè)過程監(jiān)測及控制、機器健康監(jiān)測等等)中。對網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點進行操作的一個重要的因素是為了非常低的電力消耗。

此類網(wǎng)絡(luò)中的電力消耗是一重要因素，這是因為每一節(jié)點處所運用的裝置相對廉價且通常使用電池電力進行操作。減小低功率無線網(wǎng)絡(luò)的功率的一種方式是：在發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點及接收到節(jié)點的數(shù)據(jù)時，具有間歇數(shù)據(jù)傳送(突發(fā)操作)。有時運用休眠計時器來同步突發(fā)操作。因為休眠計時器通?？偸菫榻油ǎ孕菝哂嫊r器需要是非常低功率且非常準確的以獲得最低系統(tǒng)功率。然而，休眠計時器中的常規(guī)晶體振蕩器驅(qū)動器具有較大的溫度變化，且因此在高溫下致使較高的電力消耗，從而減小電池壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種溫度補償振蕩器驅(qū)動器。在一個實例中，電路包含具有驅(qū)動器及諧振器的振蕩器。所述驅(qū)動器接收供應輸入處的供應電壓并提供驅(qū)動輸出以驅(qū)動所述諧振器產(chǎn)生振蕩器輸出信號。電力轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓并產(chǎn)生到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓。所述電力轉(zhuǎn)換器中的溫度追蹤裝置基于溫度控制到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓的電壓電平，使得所述供應電壓與所述電路的所述溫度逆向變化。

在另一實例中，一種電路包含具有驅(qū)動器及晶體諧振器的振蕩器。所述驅(qū)動器接收供應輸入處的供應電壓并提供驅(qū)動輸出以驅(qū)動所述晶體諧振器產(chǎn)生振蕩器輸出信號。線性調(diào)節(jié)器接收輸入電壓并產(chǎn)生到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓。所述線性調(diào)節(jié)器包含：傳遞晶體管裝置，其將所述供應電壓提供到所述驅(qū)動器的所述供應輸入；及泄漏電流產(chǎn)生裝置，其供應電流以對所述傳遞晶體管裝置的柵極進行操作。溫度追蹤裝置可操作地耦合到所述線性調(diào)節(jié)器中的所述泄漏電流產(chǎn)生裝置及所述傳遞晶體管的所述柵極。所述溫度追蹤裝置經(jīng)由所述傳遞晶體管裝置基于溫度控制到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓的所述電壓電平，使得所述供應電壓與所述電路的所述溫度成反比例地變化。

在又一實例中，一種設(shè)備包含：遠程傳感器裝置，其包含經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)連接與所述裝置進行通信的無線電電路。所述遠程傳感器裝置包含對所述裝置進行操作的時序電路。所述時序電路包含：振蕩器，其具有驅(qū)動器及晶體諧振器。所述驅(qū)動器接收供應輸入處的供應電壓并提供驅(qū)動輸出以驅(qū)動所述晶體諧振器產(chǎn)生振蕩器輸出信號。所述時序電路中的電力轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓并產(chǎn)生到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓。所述電力轉(zhuǎn)換器中的溫度追蹤裝置基于溫度控制到所述驅(qū)動器的所述供應輸入的所述供應電壓的電壓電平，使得所述供應電壓輸入與所述時序電路的所述溫度成反比例地變化。

附圖說明

圖1說明為振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)膶嵗娐返目驁D。

圖2說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)膶嵗娐返氖疽庑钥驁D。

圖3說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娏D(zhuǎn)換器的實例電力特性。

圖4說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)目膳渲秒娏D(zhuǎn)換器電路的示意圖。

圖5說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娐返牟僮鞣秶膶嵗怼?/p>

圖6說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娐返膶嵗僮鞴β是€。

圖7說明為遠程傳感器裝置中的振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)膶嵗O(shè)備的框圖。

具體實施方式

本發(fā)明涉及溫度補償振蕩器驅(qū)動器。隨著運用振蕩器(例如，晶體振蕩器)處的溫度增加，在相應振蕩器電路中進行操作的相應驅(qū)動器電路可能經(jīng)歷電流的急劇增加。在此類動態(tài)溫度條件下，在常規(guī)電路中，供應驅(qū)動器的電池供應電壓可隨著電流負載的增加而減小。如本文所描述的溫度補償驅(qū)動器包含：將電壓供應到驅(qū)動器的電力轉(zhuǎn)換器，所述電力轉(zhuǎn)換器隨著溫度增加而減小被提供到驅(qū)動器的供應電壓以減輕驅(qū)動器中的電力增加。

在一個實例中，電路包含具有驅(qū)動器及諧振器的振蕩器。驅(qū)動器接收供應輸入處的供應電壓，并提供驅(qū)動輸出以驅(qū)動諧振器產(chǎn)生振蕩器輸出信號。電力轉(zhuǎn)換器又接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器的供應輸入的供應電壓。電力轉(zhuǎn)換器中的溫度追蹤裝置基于溫度控制到驅(qū)動器的供應輸入的供應電壓的電壓電平。控制到驅(qū)動器的電壓，使得供應電壓與電路溫度逆向變化(例如，隨著溫度增加，供應電壓減少，且反之亦然)。以此方式，驅(qū)動器功率隨著溫度增加而減小，從而使利用振蕩器及驅(qū)動器的電路的電池壽命得以保存。電力轉(zhuǎn)換器中的各種裝置可選擇性地經(jīng)切換以調(diào)整轉(zhuǎn)換器的操作范圍(例如，隨著溫度的電壓及/或電流范圍操作)。大體上，可運用利用溫度追蹤裝置基于如本文所描述的電路的溫度減小供應電壓的任何電力轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器可包含(例如)線性調(diào)節(jié)器、開關(guān)電容器供應器及基于電感的開關(guān)供應器。

圖1說明為振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)膶嵗娐?00。如本文所使用，術(shù)語電路可包含執(zhí)行電路功能(例如(舉例來說)模擬電路、數(shù)字電路或控制電路)的有源及/或無源元件的集合。術(shù)語電路還可包含(例如)全部電路元件被制造于共同襯底上的集成電路。電路100包含具有驅(qū)動器130及諧振器132(例如，晶體諧振器)的振蕩器110。驅(qū)動器接收供應輸入140處的供應電壓，并提供驅(qū)動輸出150以驅(qū)動諧振器132在輸出120處產(chǎn)生振蕩器輸出信號114。如所展示，驅(qū)動輸出150驅(qū)動信號154到諧振器132，其中信號154與振蕩器信號114相位不同。信號114被饋送回到驅(qū)動器130的輸入160，其中所述驅(qū)動器操作作為逆變器。電力轉(zhuǎn)換器170接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓。電力轉(zhuǎn)換器170中的溫度追蹤裝置180基于溫度控制到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓的電壓電平，使得供應電壓與電路100的溫度逆向變化。因此，隨著電路100的溫度增加，電力轉(zhuǎn)換器170中的溫度追蹤裝置180致使供應電壓動態(tài)減少送到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓。以此方式，電路100中的功率可減小，這是因為在輸入140處的供應電壓的較小值處，驅(qū)動器130消耗較少電力。

在實例中，諧振器132可為晶體諧振器、微機電系統(tǒng)(mems)諧振器或lc網(wǎng)絡(luò)諧振器，然而，大體上，可運用任何類型的諧振器電路。

電力轉(zhuǎn)換器170大體上可為試圖基于給定輸入電壓調(diào)節(jié)恒定的輸出供應電壓的任何類型的經(jīng)調(diào)節(jié)的電力供應器。然而，隨著溫度改變，溫度追蹤裝置180致使到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓改變以補償驅(qū)動器內(nèi)歸因于溫度改變的電流改變。在一個實例中，電力轉(zhuǎn)換器170可為開關(guān)電容器電力供應器，或者電力轉(zhuǎn)換器170可為接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓的基于電感器的開關(guān)電力供應器。在另一實例中，電力轉(zhuǎn)換器170可為接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器130的供應輸入140的供應電壓的線性調(diào)節(jié)器(例如，低壓差調(diào)節(jié)器(ldo))。

如果線性調(diào)節(jié)器被用作電力轉(zhuǎn)換器170，那么線性調(diào)節(jié)器可包含將供應電壓提供到驅(qū)動器130的供應輸入140的傳遞晶體管裝置(參見(例如)圖4)。線性調(diào)節(jié)器還可包含供應電流以對傳遞晶體管裝置的柵極進行操作的泄漏電流產(chǎn)生裝置。在此配置中，泄漏電流產(chǎn)生裝置的柵極泄漏將電流供應到溫度追蹤裝置180以對傳遞晶體管裝置的柵極進行操作。通過使用柵極泄漏控制線性調(diào)節(jié)器內(nèi)的電流，調(diào)節(jié)器中的電力可進一步被保存。

溫度追蹤裝置180可為(例如)二極管、場效應晶體管裝置結(jié)或雙極晶體管裝置結(jié)，所述溫度追蹤裝置180與施加于追蹤裝置的溫度成反比例地更改其電壓的。此歸因于溫度而可變的電壓被施加于線性調(diào)節(jié)器中的傳遞晶體管裝置的柵極以控制驅(qū)動器130的供應輸入140處的供應電壓?？商峁┛删幊涕_關(guān)裝置(參見(例如)圖4)以調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器170的電流或電壓操作范圍。開關(guān)裝置可對數(shù)個串聯(lián)傳遞晶體管裝置、數(shù)個串聯(lián)泄漏電流產(chǎn)生裝置或線性調(diào)節(jié)器中的數(shù)個串聯(lián)或并聯(lián)溫度追蹤裝置進行配置以調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器170的電流或電壓操作范圍。

圖2說明為晶體振蕩器驅(qū)動器210提供溫度補償?shù)膶嵗娐?00。晶體振蕩器驅(qū)動器210(其也被稱為驅(qū)動器)是逆變器，且晶體振蕩器驅(qū)動器210經(jīng)由電阻器r1將其電阻輸出驅(qū)動到晶體諧振器220的一個引線。晶體諧振器220的另一引線耦合到驅(qū)動器210的輸入。也可運用電阻器r2提升電路200中的振蕩器穩(wěn)定性。被展示為vdd的輸入電壓驅(qū)動電力轉(zhuǎn)換器230，其提供供應電壓lvdd(例如，本地vdd)以對驅(qū)動器210進行操作。在一個實例中，vdd可大于1伏特(例如，1.2伏特)且lvdd可小于1伏特(例如，0.5伏特)。隨著整個電路200的溫度改變，溫度追蹤裝置(ttd)240致使電壓lvdd基于溫度改變以便減輕如本文所描述的驅(qū)動器210中的電力損失。電力轉(zhuǎn)換器230具有隨著溫度改變而被提供且在圖3中所描繪的電壓圖中所說明的一些操作特性。

圖3說明為如本文所描述的晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娏D(zhuǎn)換器的實例電力特性。本文所描述的電力轉(zhuǎn)換器的一個特性是在任何給定溫度下為給定輸入電壓(vdd)維持大體上恒定輸出電壓(lvdd)。在310處，展示此關(guān)系，其中在垂直軸上說明lvdd且在水平軸上說明vdd。如所展示，隨著vdd增加，lvdd被維持在大體上恒定電壓。在320處，隨著溫度改變的lvdd變化特性被沿著垂直軸標繪。如320處所展示，隨著溫度增加，本文中所描述的溫度追蹤裝置致使lvdd減少(例如，以大體上線性方式減少)。

圖4說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)目膳渲秒娏D(zhuǎn)換器電路400。在此電路實例中，出于說明目的，形成本文所描述的振蕩器的晶體諧振器及驅(qū)動器被表示為負載電流410。操作作為本文所描述的電力轉(zhuǎn)換器的線性調(diào)節(jié)器420接收輸入電壓vdd并產(chǎn)生到驅(qū)動器的供應輸入的供應電壓lvdd(參見(例如)圖1及2)。線性調(diào)節(jié)器420包含將供應電壓lvdd提供到被表示為電流源410的驅(qū)動器的供應輸入的傳遞晶體管裝置430。也可呈現(xiàn)電容器c1(或多個電容器)以過濾lvdd。泄漏電流產(chǎn)生裝置440將電流供應到二極管d1以對傳遞晶體管裝置430的柵極進行操作。在此實例中，二極管d1操作作為本文所描述的溫度追蹤裝置，且可操作地耦合到線性調(diào)節(jié)器420中的泄漏電流產(chǎn)生裝置440及傳遞晶體管430的柵極。溫度追蹤裝置d1經(jīng)由傳遞晶體管裝置430基于溫度控制到驅(qū)動器的供應輸入的供應電壓lvdd的電壓電平，使得供應電壓lvdd與溫度成反比例地變化。隨著d1的溫度增加，其電壓降減少，且經(jīng)由傳遞晶體管裝置430的柵極控制致使lvdd的減少。

為了維持線性調(diào)節(jié)器420中的最低功率電平，泄漏電流產(chǎn)生裝置440的柵極泄漏將電流供應到溫度追蹤裝置d1以對傳遞晶體管裝置430的柵極進行操作。如先前所述，例如，在此實例中，溫度追蹤裝置d1可為二極管。其它實例包含場效應晶體管裝置結(jié)或雙極晶體管裝置結(jié)，其與施加于追蹤裝置的溫度成反比例地更改其電壓。此歸因于溫度而可變的電壓被施加于傳遞晶體管裝置430的柵極以控制供應電壓lvdd。

可運用可編程開關(guān)裝置450來調(diào)整線性調(diào)節(jié)器的電流或電壓操作范圍。例如，可經(jīng)由出廠設(shè)置命令、現(xiàn)場用戶命令及/或經(jīng)由遠程網(wǎng)絡(luò)控制命令對開關(guān)裝置450進行編程。開關(guān)裝置450可包含啟用或禁用線性調(diào)節(jié)器420中的一或多個串聯(lián)及/或并聯(lián)裝置以控制調(diào)節(jié)器的操作范圍的用戶可編程開關(guān)。禁用可包含閉合短接串聯(lián)裝置的開關(guān)，而啟用可包含斷開開關(guān)以將串聯(lián)裝置有效地插入到電路中。舉例來說，開關(guān)裝置450可通過啟用或禁用跨越相應串聯(lián)裝置的控制開關(guān)對數(shù)個串聯(lián)傳遞晶體管裝置430或數(shù)個串聯(lián)泄漏電流產(chǎn)生裝置440進行配置。編程也可包括切換數(shù)個串聯(lián)或并聯(lián)溫度追蹤裝置以調(diào)整線性調(diào)節(jié)器420的電流或電壓操作范圍。

圖5說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娐返牟僮鞣秶膶嵗?00。如所展示，對于vdd的給定值及-40℃到約90℃的溫度范圍，驅(qū)動器中的電流被維持成約11毫微安(na)的相對恒定值，且功率被維持在約10.5毫微瓦(nw)。如果vdd增加到1.2伏特，那么轉(zhuǎn)換器中的電流被維持在約11na，但功率增加到約13nw，這歸因于線性調(diào)節(jié)器在較高的vdd值下的電力轉(zhuǎn)換損失。

圖6說明為晶體振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)碾娐返膶嵗僮鞴β是€。在此實例中，展示常規(guī)功率曲線610及620，其中在垂直軸上標繪與水平軸上的溫度相對的功率。常規(guī)曲線610及620中的每一者說明隨著溫度增加，驅(qū)動器中的功率增加。當使用如本文所描述的溫度追蹤裝置時，可提供展示隨著溫度增加，驅(qū)動器電路中的功率隨著時間在驅(qū)動器電路中大體上保持恒定的功率曲線630，這歸因于如本文所描述那樣基于溫度更改到驅(qū)動器的供應電壓。

圖7說明為遠程傳感器裝置700中的振蕩器驅(qū)動器提供溫度補償?shù)膶嵗O(shè)備。遠程傳感器裝置700(例如，傳感器、數(shù)據(jù)收集器或可控輸出裝置)包含無線電電路710，其經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)連接與裝置進行通信。遠程傳感器裝置700包含對裝置進行操作的時序電路720。時序電路720包含具有驅(qū)動器730與晶體諧振器740的振蕩器。驅(qū)動器730接收供應輸入750處的供應電壓并提供驅(qū)動輸出754以驅(qū)動晶體諧振器740在輸出756處產(chǎn)生振蕩器輸出信號。時序電路720中的電力轉(zhuǎn)換器760接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器730的供應輸入750的供應電壓。電力轉(zhuǎn)換器760中的溫度追蹤裝置770基于溫度控制到驅(qū)動器730的供應輸入750的供應電壓的電壓電平，使得供應電壓輸入與時序電路720的溫度成反比例地變化。

如先前所述，電力轉(zhuǎn)換器760可為線性調(diào)節(jié)器，其接收輸入電壓并產(chǎn)生到驅(qū)動器730的供應輸入750的供應電壓。所述線性調(diào)節(jié)器可包含：傳遞晶體管裝置，其將供應電壓提供到驅(qū)動器730的供應輸入750；及泄漏電流產(chǎn)生裝置，其供應電流以對傳遞晶體管裝置的柵極進行操作。可運用所述泄漏電流產(chǎn)生裝置的柵極泄漏將電流供應到溫度追蹤裝置770以對傳遞晶體管裝置的柵極進行操作。溫度追蹤裝置770可為二極管、場效應晶體管裝置結(jié)或雙極晶體管裝置結(jié)，所述溫度追蹤裝置770與施加于所述追蹤裝置的溫度成反比例地改變其電壓，且所述電壓被施加于傳遞晶體管裝置的柵極以控制供應電壓。可提供可編程開關(guān)裝置(參見(例如)圖4)以調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器760的電流或電壓操作范圍。

上文已描述實例。當然，不可能描述組件或方法的每個可能組合，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應認識到，許多另外組合及排列是可能的。因此，本發(fā)明希望包括落于包含所附權(quán)利要求書的本申請案的范圍內(nèi)的全部此類變更、修改及變化。如本文所使用，術(shù)語“包含(includes)”意味著包含但不限于，術(shù)語“包含(including)”意味著包含但不限于。術(shù)語“基于”意味著至少部分基于。另外，在本發(fā)明或權(quán)利要求書陳述“一”、“第一”或“另一”元件或其等效物時，應將其解譯為包含一個或多個此元件，既不要求也不排除兩個或多于兩個此類元件。