CN102624363A - 具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器 - Google Patents

具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN102624363A
CN102624363A CN201210020263XA CN201210020263A CN102624363A CN 102624363 A CN102624363 A CN 102624363A CN 201210020263X A CN201210020263X A CN 201210020263XA CN 201210020263 A CN201210020263 A CN 201210020263A CN 102624363 A CN102624363 A CN 102624363A
Authority
CN
China
Prior art keywords
relaxation oscillator
supply power
power voltage
offset current
current circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210020263XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102624363B (zh
Inventor
N.达达尔特
R.诺尼斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN102624363A publication Critical patent/CN102624363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102624363B publication Critical patent/CN102624363B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/501—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/01—Details
    • H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0231—Astable circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器。对应于具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器的技术和架构被描述。在一个特定实施例中，一种设备包括具有一个或多个电容器的张弛振荡器以及耦合到张弛振荡器的补偿电流电路。补偿电流电路被配置成响应于提供给补偿电流电路和张弛振荡器的供电电压的变化而调节提供给张弛振荡器的一个或多个电容器的电流。

Description

具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器
技术领域
本发明涉及电路，特别涉及张弛振荡器。
背景技术
张弛振荡器以特定的频率（通常数量级为千赫或兆赫）提供输出信号。许多张弛振荡器通过耗散存储在张弛振荡器中的能量（例如存储在一个或多个电容器中的能量）来提供输出信号。对于许多应用来说，期望具有恒定的或接近恒定的输出频率的张弛振荡器。
张弛振荡器的输出频率可以取决于张弛振荡器存储规定量的能量的时间量，例如对张弛振荡器的一个或多个电容器进行充电的时间量。张弛振荡器的输出频率还可以取决于与张弛振荡器的其他部件的操作相关联的延迟，例如与一个或多个比较器、一个或多个触发器等等的操作相关联的延迟。
特定张弛振荡器试图通过提供恒定电流以在张弛振荡器中存储能量以便实现对张弛振荡器进行充电所需的恒定的时间，来实现恒定的输出频率。另外，许多张弛振荡器试图通过使与张弛振荡器的其他部件的操作相关联的延迟最小化来提供恒定的输出频率。然而，即使当在张弛振荡器中存储能量的时间是恒定的或接近恒定的时，与张弛振荡器的部件的操作相关联的延迟仍然能够引起输出频率的不能接受的变化，尤其是当输出频率增加并且供电电压变化时。而且，许多张弛振荡器利用昂贵的且技术上先进的部件以试图使这些部件的延迟最小化，但是这些部件常常增加与张弛振荡器相关联的功率消耗。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种设备。所述设备包括：张弛振荡器，其包括一个或多个电容器；以及补偿电流电路，其被耦合到所述张弛振荡器，并被配置成响应于提供给所述补偿电流电路和所述张弛振荡器的供电电压的变化，调节提供给所述张弛振荡器的所述一个或多个电容器的电流。
根据本发明的另一方面，提供一种张弛振荡器。所述张弛振荡器包括：参考电流发生器，其被配置成提供参考电流；电流源，其被耦合到供电电压源和所述参考电流发生器，其中所述电流源被配置成接收所述参考电流以及基于所述参考电流来提供偏置电流；以及一个或多个电容器，其被耦合到所述电流源和补偿电流电路，其中所述一个或多个电容器中的每个被配置成接收斜坡电流，所述斜坡电流具有基于由所述补偿电流电路生成的补偿电流的、与所述偏置电流的值不同的值。
根据本发明的又一方面，提供一种方法。所述方法包括：由第一测试装置执行特定张弛振荡器的频率校准以确定频率校准数据，所述频率校准数据对于所述特定张弛振荡器的技术转角产生所述特定张弛振荡器的一个或多个目标输出频率；存储与所述特定张弛振荡器相关联的所述频率校准数据；由第二测试装置执行耦合到所述特定张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准，所述供电电压依赖校准用以确定供电电压依赖校准数据，所述供电电压依赖校准数据在提供给所述张弛振荡器的供电电压改变时降低所述特定张弛振荡器的输出频率的变化；以及存储与所述补偿电流电路相关联的所述供电电压依赖校准数据。
附图说明
参考附图来描述详细描述。在附图中，附图标记的最左边的（一位或多位）数字标识该附图标记首次出现的附图。在说明书和附图中的不同实例中使用相同的附图标记可以指示类似的或相同的项。
图1是包括耦合到补偿电流电路的张弛振荡器的***的示意图，所述补偿电流电路改变用来产生张弛振荡器的振荡的电流。
图2是示出张弛振荡器的频率校准和耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖（dependence）校准的图。
图3是包括耦合到补偿电流电路的张弛振荡器的特定实施例的***的示意图。
图4是包括耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的特定实施例的***的示意图。
图5是执行张弛振荡器的频率校准以及执行耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准的过程的流程图。
具体实施方式
本公开内容描述了包括具有一个或多个电容器的张弛振荡器以及耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的设备。补偿电流电路被配置成响应于提供给补偿电流电路和张弛振荡器的供电电压的变化而调节提供给张弛振荡器的一个或多个电容器的电流。特别地，补偿电流电路改变被提供以对一个或多个电容器进行充电的电流以便改变对这些装置进行充电所花费的时间。因此，当供电电压的变化影响与张弛振荡器的其他部件相关联的延迟时，补偿电流电路使一定量的电流被提供给一个或多个电容器以便在抵销（offset）与其他部件相关联的延迟的变化的时间量内对这些电容器进行充电。以这种方式，张弛振荡器能够以恒定的或接近恒定的频率提供输出信号。在特定实施例中，补偿电流电路可以包括具有一对金属氧化物半导体（MOS）晶体管的电流镜布置。
图1是包括耦合到补偿电流电路104的张弛振荡器102的***100的示意图，该补偿电流电路104改变用来产生张弛振荡器102的振荡的电流。张弛振荡器102包括电流/电压参考发生器106，其提供参考电流IREF和参考电压VREF。张弛振荡器102还包括斜坡发生器108。斜坡发生器108可包括一个或多个储能装置，例如一个或多个电容器。斜坡发生器108的所述一个或多个储能装置可以通过源自参考电流的电流来充电。例如，斜坡发生器108的电流源可以接收IREF并利用IREF来向斜坡发生器108的至少一个储能装置提供充电电流。当斜坡发生器108的相应储能装置正被充电时，相应储能装置可以产生在图1中被标记为V斜坡的电压。在一些情形下，V斜坡可以由斜坡发生器108的多于一个储能装置产生。
另外，张弛振荡器102包括耦合到斜坡发生器108的一个或多个电压比较装置110，例如一个或多个比较器。所述一个或多个电压比较装置110可以将斜坡发生器108的电压V斜坡与参考电压VREF进行比较。当V斜坡达到VREF时，至少一个电压比较装置110可以向耦合到电压比较装置110的双稳态器112提供信号。在一些实施例中，双稳态器112可以包括一个或多个置位/复位触发器。当双稳态器112从电压比较装置110接收信号时，双稳态器112可以改变状态并产生一个或多个输出信号114。双稳态器112还可以提供反馈给斜坡发生器108以控制斜坡发生器108的储能装置的充电和放电。
输出信号114的频率可以取决于在电压V斜坡达到阈值电压VREF之前的时间量。另外，输出信号114的频率可以取决于与电压比较装置110的操作和双稳态器112的操作相关联的延迟。在一些情况下，与电压比较装置110和双稳态器112的操作相关联的延迟可以取决于提供给张弛振荡器102的供电电压的变化。例如，当供电电压增加时，电压比较装置110和/或双稳态器112的操作的速度可能增加。因此，与电压比较装置110和双稳态器112的操作相关联的延迟可能减少。因此，当提供给张弛振荡器102的供电电压改变时，输出信号114的频率可能改变。相反地，当供电电压减少并且电压比较装置110和/或双稳态器112的操作减慢时，与电压比较装置110和/或双稳态器112相关联的延迟可能增加并且从而影响输出信号114的频率。
补偿电流电路104可以操作来降低或消除由于供电电压的变化而造成的输出信号114的频率的变化。在一个说明性实施例中，补偿电流电路104可以改变被提供以对斜坡发生器108的储能装置进行充电的电流以降低或消除输出信号114的频率的变化，而非试图使电压比较装置110和双稳态器112的延迟最小化。例如，当供电电压增加并且与电压比较装置110和/或双稳态器112相关联的延迟减少时，补偿电流电路104可以减少提供给斜坡发生器108的储能装置的电流。因此，斜坡发生器108的储能装置将花费更长时间充电来弥补电压比较装置110和/或双稳态器112的操作的经增加的速度。在另一实例中，当供电电压减少时，补偿电流电路104可以增加提供给斜坡发生器108的储能装置的电流以便补偿电压比较装置110和/或双稳态器112的操作的经减少的速度。通过基于供电电压变化而改变提供给斜坡发生器108的储能装置的电流，斜坡发生器108、电压比较装置110和双稳态器112进行操作的总的时间量是恒定的或接近恒定的，并且输出信号114的频率也是恒定的或接近恒定的。
***100还包括一个或多个控制器，其由提供控制信号给电流/电压参考发生器106和补偿电流电路104的控制器116表示。控制器116可以包括或被耦合到微处理器。在一个特定实施例中，控制器116可以提供控制信号给电流/电压参考发生器106以产生具有特定值的IREF和VREF。IREF和VREF的值可以基于相对于张弛振荡器102执行的频率校准来确定。在一个特定实施例中，IREF和VREF的值可以为张弛振荡器102的技术转角（corner）产生输出信号114的恒定的或接近恒定的频率。张弛振荡器102的技术转角可以指代基于用来制造张弛振荡器102的过程的变化的张弛振荡器102的操作特性。为了说明，在与张弛振荡器102相同的晶片上、或相同晶片批次（lot）的不同晶片上、或不同晶片批次上制造的附加的张弛振荡器可以基于在晶片上制造张弛振荡器期间发生的过程变化而在不同的速度下操作或者在其操作特性方面具有其他差异。
另外，控制器116可以提供控制信号给补偿电流电路104以基于供电电压的变化而控制对提供给斜坡发生器108的储能装置的电流的改变。对提供给斜坡发生器108的储能装置的电流的改变的程度经由补偿电流电路104的供电电压依赖校准来确定。供电电压依赖校准可以基于供电电压的对应变化来确定提供给斜坡发生器108的储能装置的电流的变化量，以便提供输出信号114的恒定的或接近恒定的频率。
张弛振荡器102可以在许多应用（例如照明应用、汽车应用等等）中被利用。在许多应用中，即使张弛振荡器102被持续地供电，张弛振荡器102也可能消耗少量功率。在一些情况下，张弛振荡器102可以提供唤醒信号给车辆的部件。在一个说明性实施中，车辆的特定部件当不在操作时可以处于非激活状态以便节约功率。例如，车门的部件（例如电动窗和电动锁）可以是非激活的，直到由用户来操作与这些部件相关联的控制。响应于与电动窗或电动锁相关联的控制的操作，车辆的控制器可以向张弛振荡器102发送唤醒序列，该张弛振荡器102提供输出信号114以激活车门部件中的一个或多个。
虽然已在涉及对斜坡发生器108的储能装置进行充电的实施例中描述了张弛振荡器102的操作，但是其他实施例可以涉及对存储在张弛振荡器102的储能装置中的能量进行放电以便产生振荡输出信号。因此，补偿电流电路104能够相对于正供电电压的变化和/或负供电电压的变化而操作。
图2是示出张弛振荡器的频率校准以及耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准的图。在图2所示的特定实施例中，相对于衬底202来进行晶片检测。衬底202包括张弛振荡器204和耦合到张弛振荡器204的补偿电流电路206。衬底202还可以包括附加的张弛振荡器以及它们对应的补偿电流电路。
在一个说明性实施中，衬底202可以被连接到频率校准器208。频率校准器208可以相对于张弛振荡器204来执行频率校准。频率校准器208可以生成频率校准数据，其相对于张弛振荡器204的频率校准而被存储。特别地，频率校准可以识别频率控制值，其被用来生成特定的参考电流和参考电压以应用于张弛振荡器204的各部件，以便以一个或多个目标频率一贯地提供输出信号。
频率控制值可以基于张弛振荡器204的技术转角。由于在衬底202上制造张弛振荡器的过程变化，张弛振荡器204的技术转角可以不同于在衬底202上所包括的其他张弛振荡器的技术转角。因此，由于与衬底202的张弛振荡器相关联的不同的技术转角，可以为衬底204上不同的张弛振荡器确定不同的频率控制值以便提供相同的目标频率。在一些情况下，张弛振荡器204的所述一个或多个目标频率可以取决于张弛振荡器204的应用。
在张弛振荡器204的频率校准之后，由于诸如供电电压变化之类的特定操作状况，张弛振荡器204的输出频率可能仍然遭受不能接受的变化。因此，衬底202还可以被连接到供电电压依赖校准器210以相对于补偿电流电路206执行供电电压依赖校准。供电电压依赖校准器210可以生成供电电压依赖校准数据，其相对于补偿电流电路206的供电电压依赖校准而被存储。特别地，供电电压依赖校准可以确定补偿控制值，其被用来基于提供给张弛振荡器204的供电电压的对应变化而改变被提供以对张弛振荡器204的储能装置进行充电的电流。为了说明，提供给张弛振荡器204的储能装置的电流可以基于由补偿电流电路206生成的补偿电流而被改变。
为了确定用于补偿电流电路206的补偿控制值，供电电压依赖校准器210可以测量在最大供电电压下和在最小供电电压下张弛振荡器204的输出频率而不提供任何补偿电流。供电电压依赖校准器210然后可以提供具有规定值的补偿电流并且测量在最大供电电压和最小供电电压下张弛振荡器204的输出频率。如果用于最大和最小供电电压的输出频率是不同的，则供电电压依赖校准器210可以执行迭代过程以改变提供给张弛振荡器204的补偿电流，直至张弛振荡器204的输出频率相同或在最大供电电压和最小供电电压二者的规定的范围内。基于用于耦合到补偿电流电路的相应张弛振荡器的不同频率控制值，可以为衬底202上不同的补偿电流电路确定不同的补偿控制值。
频率校准数据和供电电压依赖校准数据可以包括数字数据，所述数字数据被存储在一个或多个数据存储装置（例如一个或多个熔丝（fuse）、一个或多个寄存器等等）中，所述一个或多个数据存储装置能够由张弛振荡器204、补偿电流电路206、和/或提供控制信号给张弛振荡器204和补偿电流电路206的控制器进行访问。频率校准数据和供电电压依赖数据还可以被存储在计算机存储器存储装置中以便为了质量控制的目的而能够由张弛振荡器204和补偿电流电路206的制造商进行访问。此外，虽然频率校准器208和供电电压依赖校准器210在图2中被示出为两个分开的器件，但是频率校准器208和供电电压依赖校准器210可以被实施为单个设备。
图3是包括耦合到补偿电流电路304的张弛振荡器302的一个特定实施例的***300的示意图。张弛振荡器302包括电流/电压参考发生器306，其提供参考电流IREF和参考电压VREF。参考电流IREF和参考电压VREF可以基于提供给电流/电压参考发生器306的频率校准数据而被生成。频率校准数据可以从耦合到张弛振荡器302的一个或多个熔丝中被检索，或者由耦合到张弛振荡器302的控制器来提供，等等。
张弛振荡器302还包括电流源308，其被耦合到正供电电压VDD的源并被耦合到电流/电压参考发生器306。电流源308可以从电流/电压参考发生器306接收电流IREF。电流源308可以利用IREF来生成电流I偏置，其可包括被提供以对张弛振荡器302的电容器310、312进行充电的电流的至少一部分。在一些情况下，电流I偏置可由电流I补偿改变以产生用来对电容器310、312进行充电的电流I斜坡。电流I斜坡在此也被称为“斜坡电流”。
电流I补偿由补偿电流电路304提供。在特定情形下，I补偿被添加到I偏置，而在其他实例中，I补偿被从I偏置中去除。补偿电流电路304可以基于供电电压VDD的变化而生成I补偿。补偿电流电路304也可基于从耦合到补偿电流电路304的一个或多个熔丝检索的供电电压依赖校准数据或者由控制器提供的供电电压依赖校准数据等等而生成I补偿。
电容器310被耦合到开关314、316，以及电容器312被耦合到开关318、320。开关314-320可以操作来对电容器310、312进行充电和放电。另外，电容器310被耦合到比较器322，以及电容器312被耦合到比较器324。比较器322、324的反相输入可具有经由电流/电压参考发生器306提供的电压VREF。此外，比较器322的非反相输入可具有电容器310的电压V斜坡1，以及比较器324的非反相输入可具有电容器312的电压V斜坡2。
比较器322、324可以向置位/复位触发器326提供信号。特别地，当电容器310正在充电时，比较器322可以将电容器310的电压V斜坡1与VREF进行比较。当V斜坡1达到VREF时，比较器322可以向置位/复位触发器326提供信号，所述信号改变置位/复位触发器326的状态。当置位/复位触发器326改变状态时，置位/复位触发器326可以提供输出信号。另外，置位/复位触发器326可以向开关314、316提供信号来打开以便对电容器310进行放电，以及向开关318、320提供信号来闭合以便对电容器312进行充电。以类似的方式，当电容器312正在充电时，当电容器312的电压V斜坡2达到VREF时比较器324可以提供信号来改变置位/复位触发器326的状态。置位/复位触发器326然后可以提供附加的输出信号，并且提供信号来打开开关318、320以便对电容器312进行放电以及闭合开关314、316以便对电容器310进行充电。
在一个说明性实施例中，张弛振荡器302的输出信号的频率取决于对电容器310或电容器312进行充电的时间、与比较器322或比较器324的操作相关联的延迟、以及与置位/复位触发器326的操作相关联的延迟。当供电电压VDD改变时，补偿电流电路304可以产生电流I补偿以便抵销与比较器322或324相关联的延迟和/或置位/复位触发器326的延迟的变化。例如，当VDD增加时，比较器322或324和置位/复位触发器326的延迟可能减少，从而增加张弛振荡器302的输出信号的频率。因此，补偿电流电路304可以生成I补偿-，使得电流I偏置被降低并且提供给电容器310或312的I斜坡的值小于I斜坡的前一值。以这种方式，对电容器310或312进行充电的时间增加以抵销与比较器322或324和置位/复位触发器326的操作相关联的延迟的减少。因此，张弛振荡器302可以响应于供电电压的增加而以恒定的或接近恒定的频率提供输出信号。
在另一实例中，当VDD减少时，比较器322或324的延迟和/或置位/复位触发器326的延迟可能增加，从而减少张弛振荡器302的输出信号的频率。响应于VDD减少，补偿电流电路304可以提供I补偿以添加到I偏置值以便增加提供给电容器310或312的I斜坡。通过增加I斜坡，对电容器310或312进行充电的时间增加，以便补偿在比较器322或324的操作中经增加的延迟和/或置位/复位触发器326的经增加的延迟，以便维持以恒定的或接近恒定的频率提供张弛振荡器302的输出信号。
图4是包括耦合到张弛振荡器404的补偿电流电路402的一个特定实施例的***400的示意图。张弛振荡器404可以被实施为图1的张弛振荡器102或图3的张弛振荡器302，尽管张弛振荡器的其他实施例可以与补偿电流电路402结合被使用。补偿电流电路402包括具有第一MOS晶体管406和第二MOS晶体管408的电流镜布置。虽然MOS晶体管406和408在图4中被示出为n型MOS（NMOS）晶体管，但是补偿电流电路402也可利用一个或多个p型MOS（PMOS）晶体管来实施。
在图4中所示的特定实施例中，MOS晶体管406的栅极被耦合到MOS晶体管408的栅极。另外，MOS晶体管406的漏极被耦合到MOS晶体管406的栅极以及阻抗装置410。在一些情况下，阻抗装置410可包括一个或多个电阻器、一个或多个晶体管、一个或多个电容器、一个或多个电感器等等。阻抗装置410被耦合到正供电电压VDD的源。此外，MOS晶体管408的漏极被耦合到张弛振荡器404。向MOS晶体管406的漏极提供电流IC_REF，同时向MOS晶体管408的漏极提供电流I补偿。
在一个说明性实施例中，当供电电压VDD增加时，提供给MOS晶体管406的电流IC_REF也增加。电流IC_REF的增加通过增加I补偿从而相对于MOS晶体管408进行镜像。以这种方式，从被提供以对张弛振荡器404的储能装置进行充电的电流中汲取出电流。因此，当供电电压改变时，可以以或者接近规定的目标频率提供张弛振荡器404的输出信号，这是因为，当张弛振荡器404的其他部件由于供电电压增加而以较高速度操作时，对张弛振荡器404的储能装置进行充电的时间增加对应的量。
在另一说明性实施例中，当供电电压VDD减少时，提供给MOS晶体管406的电流IC_REF也减少。提供给MOS晶体管406的电流IC_REF的减少通过减少I补偿的值而相对于MOS晶体管408进行镜像。因此，从被提供以对张弛振荡器404的储能装置进行充电的电流中汲取出更少的电流，并且张弛振荡器404的储能装置能够以更快的速率被充电。因此，对张弛振荡器404的储能装置进行充电的时间量的减少补偿了在诸如电压比较装置、双稳态器等等之类的张弛振荡器的其他装置的操作中经增加的延迟，以便以恒定的或接近恒定的频率提供输出信号。
补偿电流电路402可以是可数字编程的，以调节提供给张弛振荡器404的储能装置的电流量。特别地，可以将供电电压依赖校准数据提供给补偿电流电路402。供电电压依赖校准数据可以从诸如熔丝、寄存器等等之类的存储装置中提供。在特定情景下，控制器可将供电电压依赖校准数据提供给补偿电流电路402。供电电压依赖校准数据可被用来根据VDD的变化来调整I补偿以便以恒定的或接近恒定的频率提供张弛振荡器404的输出信号。
在一些情况下，供电电压依赖校准数据可包括在补偿电流电路402和张弛振荡器404被安装在特定设备中之前在晶片检测操作期间存储的数据。在其他情况下，供电电压依赖校准数据可包括在补偿电流电路402和张弛振荡器404安装在特定设备中之后存储的数据。为了说明，包括补偿电流电路402和张弛振荡器404的设备可以具有测试装置，其能够为补偿电流电路402周期性地生成供电电压依赖校准数据。例如，在一些实例中，补偿电流电路402的操作特性可随时间而改变，并且测试装置可基于在补偿电流电路402的操作中的变化而存储新的供电电压依赖校准数据，以便为张弛振荡器404以恒定的或接近恒定的频率提供输出信号。
另外，虽然特征已在图4的说明性实施例中被描述为被连接到相应MOS晶体管406、408的源极或漏极，但是这些源极或漏极的连接在其他实施例中可以被互换，例如当使用不同类型的MOS晶体管和/或当补偿电流电路被配置成基于负供电电压变化来改变张弛振荡器的电流时。因此，在一个说明性实例中，MOS晶体管406、408可以是PMOS晶体管，其中MOS晶体管406的漏极连接被耦合到负供电电压VSS的源，以及MOS晶体管408被配置成提供有助于张弛振荡器402的储能装置的放电的电流I补偿。
图5是执行张弛振荡器的频率校准和执行耦合到张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准的过程500的流程图。过程500被示出为逻辑流程图中块的集合，其表示能够在硬件、软件或其组合中实施的操作的序列。操作被描述的顺序并非意图被解释为限制，并且任何数目的所描述的块可以以任何顺序和/或并行地被组合以实施所述过程。
在502，执行特定张弛振荡器的频率校准。该特定张弛振荡器可以是包括在特定衬底上的许多张弛振荡器之一。张弛振荡器的频率校准可以通过将该衬底提供给第一测试装置而经由晶片检测来进行。该特定张弛振荡器的频率校准可确定频率校准数据，所述频率校准数据被用来产生该特定张弛振荡器的一个或多个目标输出频率。另外，该频率校准数据可基于该特定张弛振荡器的技术转角而产生。在504，与该特定张弛振荡器相关联的频率校准数据被存储在一个或多个数据存储装置中。例如，该频率校准数据可被存储在一个或多个熔丝、一个或多个寄存器等等中。
在506，第二测试装置可执行耦合到该张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准。该补偿电流电路可以是包括在该衬底上的许多补偿电流电路之一，其中每个补偿电流电路被耦合到相应的张弛振荡器。供电电压依赖校准可通过将该衬底提供给第二测试装置而经由晶片检测来进行。供电电压依赖校准可确定供电电压依赖校准数据，其被用来在提供给该张弛振荡器的供电电压改变时降低该特定张弛振荡器的输出频率的变化。在一个特定实施例中，当提供给该特定张弛振荡器的供电电压改变时，供电电压依赖校准数据可被用来将对被提供以对该特定张弛振荡器的一个或多个电容器进行充电的电流改变规定的量。
在508，与补偿电流电路相关联的供电电压依赖校准数据被存储在一个或多个数据存储装置中。在一些情况下，供电电压依赖校准数据可以被存储在存储频率校准数据的相同的或类似的数据存储装置中。此外，供电电压依赖校准数据和/或频率校准数据可以被存储在计算机存储器存储装置上，以便由张弛振荡器和补偿电流电路的制造商用于质量控制的目的或者用于其他用途。
在一些实例中，过程500可以是迭代过程，其中多个频率校准和/或多个供电电压依赖校准由第一测试器和第二测试器相对于特定张弛振荡器和/或补偿电流电路来执行。例如，在506执行供电电压依赖校准之后，可能需要确定新的频率校准数据，以便为张弛振荡器实现特定的目标频率。因此，可以由第一测试装置执行附加的频率校准以产生附加的频率校准数据，以便对于张弛振荡器的技术转角实现张弛振荡器的特定目标输出频率。可能需要由第一测试装置和第二测试装置执行其他供电电压依赖校准和频率校准以确定频率校准数据和供电电压依赖校准数据的最终版本，其被用来为张弛振荡器以特定目标频率提供输出信号。
此外，在一些情况下，补偿电流电路的一个或多个附加的供电电压依赖校准可以在将包括特定张弛振荡器和补偿电流电路的集成电路安装在特定设备中之后进行。附加的供电电压依赖校准可以确定附加的供电电压依赖校准数据，其不同于原始的供电电压依赖校准数据。例如，在特定情形下，补偿电流电路的操作可随时间而改变。因此，通过确定附加的供电电压依赖校准数据，能够说明对补偿电流电路的操作的任何改变。因此，由补偿电流电路提供的补偿电流在当补偿电流电路的操作特性改变时提供特定张弛振荡器的恒定的或接近恒定的输出频率中仍然可以是有效的。附加的供电电压依赖校准可以由耦合到补偿电流电路的附加的测试装置执行。该附加的测试装置可被包括在与补偿电流电路相同的集成电路中。另外，该附加的供电电压依赖校准数据可被存储在补偿电流电路能够访问的一个或多个数据存储装置中。
出于本公开内容以及跟随的权利要求书的目的，术语“耦合”和“连接”已被用来描述各种元件如何进行接口。各种元件的这种所述的接口可以是直接的或间接的。此外，虽然以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题，但是应当理解，在所附权利要求书中限定的主题不一定限于所述的特定的特征或动作。代之以，特定的特征和动作被公开为实施权利要求的优选形式。在本公开内容中所述的特定的特征和动作以及这些特定的特征和动作的变化可以被分开地实施或者可以被组合。

Claims (20)

1. 一种设备，包括：
张弛振荡器，其包括一个或多个电容器；以及
补偿电流电路，其被耦合到所述张弛振荡器，并被配置成响应于提供给所述补偿电流电路和所述张弛振荡器的供电电压的变化，调节提供给所述张弛振荡器的所述一个或多个电容器的电流。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述补偿电流电路包括电流镜布置，所述电流镜布置包括第一金属氧化物半导体（MOS）晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的栅极被耦合到所述第二MOS晶体管的栅极，以及所述第一MOS晶体管的漏极被耦合到所述第一MOS晶体管的栅极和与供电电压源耦合的阻抗装置。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二MOS晶体管的漏极被耦合到所述张弛振荡器。
4. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一MOS晶体管和所述第二MOS晶体管是n型MOS（NMOS）晶体管，以及所述供电电压是正供电电压。
5. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述补偿电流电路被配置成在所述供电电压增加时降低提供给所述一个或多个电容器的电流量，以及所述补偿电流电路被配置成在所述供电电压减少时增加提供给所述一个或多个电容器的电流量。
6. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一MOS晶体管和所述第二MOS晶体管是p型MOS（PMOS）晶体管，以及所述供电电压是负供电电压。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述补偿电流电路是可数字编程的，以调节提供给所述一个或多个电容器的电流量。
8. 一种张弛振荡器，包括：
参考电流发生器，其被配置成提供参考电流；
电流源，其被耦合到供电电压源和所述参考电流发生器，其中所述电流源被配置成接收所述参考电流以及基于所述参考电流来提供偏置电流；以及
一个或多个电容器，其被耦合到所述电流源和补偿电流电路，其中所述一个或多个电容器中的每个被配置成接收斜坡电流，所述斜坡电流具有基于由所述补偿电流电路生成的补偿电流的、与所述偏置电流的值不同的值。
9. 根据权利要求8所述的张弛振荡器，其中，所述斜坡电流的值是所述偏置电流的值减去所述补偿电流的值，或者所述斜坡电流的值是所述偏置电流的值加上所述补偿电流的值。
10. 根据权利要求8所述的张弛振荡器，还包括一个或多个比较器，所述一个或多个比较器中的每个具有耦合到所述一个或多个电容器中的相应电容器的第一输入和耦合到参考电压发生器的第二输入，以及其中所述一个或多个比较器中的每个被配置成在所述第一输入处具有所述相应电容器的电压以及在所述第二输入处具有参考电压。
11. 根据权利要求10所述的张弛振荡器，还包括耦合到所述一个或多个比较器中的至少一个的置位/复位触发器。
12. 根据权利要求11所述的张弛振荡器，还包括一个或多个开关，其中所述一个或多个开关中的每个被耦合到所述一个或多个电容器中的相应电容器。
13. 根据权利要求12所述的张弛振荡器，其中，所述置位/复位触发器被配置成提供控制信号以操作至少一个开关，以便对耦合到所述至少一个开关的相应电容器进行充电或放电。
14. 一种方法，包括：
由第一测试装置执行特定张弛振荡器的频率校准以确定频率校准数据，所述频率校准数据对于所述特定张弛振荡器的技术转角产生所述特定张弛振荡器的一个或多个目标输出频率；
存储与所述特定张弛振荡器相关联的所述频率校准数据；
由第二测试装置执行耦合到所述特定张弛振荡器的补偿电流电路的供电电压依赖校准，所述供电电压依赖校准用以确定供电电压依赖校准数据，所述供电电压依赖校准数据在提供给所述张弛振荡器的供电电压改变时降低所述特定张弛振荡器的输出频率的变化；以及
存储与所述补偿电流电路相关联的所述供电电压依赖校准数据。
15. 根据权利要求14所述的方法，还包括：在所述供电电压依赖校准之后执行至少一个附加的频率校准以确定附加的频率校准数据，所述附加的频率校准数据为所述特定张弛振荡器的所述技术转角产生所述特定张弛振荡器的所述一个或多个目标输出频率。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述频率校准数据和所述供电电压依赖校准数据被存储在耦合到所述特定张弛振荡器和所述补偿电流电路的一个或多个熔丝、一个或多个寄存器、或这二者中。
17. 根据权利要求14所述的方法，还包括：当提供给所述特定张弛振荡器的供电电压改变时，基于所述供电电压依赖校准数据来将被提供以对所述特定张弛振荡器的一个或多个电容器进行充电的电流改变规定的量。
18. 根据权利要求14所述的方法，还包括：
在特定的设备中安装包括所述特定张弛振荡器和所述补偿电流电路的集成电路；
在安装包括所述特定张弛振荡器和所述补偿电流电路的集成电路之后相对于所述补偿电流电路执行附加的供电电压依赖校准，所述附加的供电电压依赖校准被执行以确定附加的供电电压依赖校准数据，所述附加的供电电压依赖校准数据在提供给所述特定张弛振荡器的供电电压改变时降低所述特定张弛振荡器的输出频率的变化；以及
存储所述附加的供电电压依赖校准数据，所述附加的供电电压依赖校准数据不同于所述供电电压依赖校准数据。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，所述集成电路包括执行所述附加的供电电压依赖校准的附加的测试装置，以及所述附加的测试装置被耦合到所述补偿电流电路。
20. 根据权利要求14所述的方法，还包括：
将包括所述特定张弛振荡器和所述补偿电流电路的衬底提供给所述第一测试装置以便执行所述频率校准；以及
将所述衬底提供给所述第二测试装置以便执行所述供电电压依赖校准。
CN201210020263.XA 2011-01-28 2012-01-29 具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器 Expired - Fee Related CN102624363B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/016761 2011-01-28
US13/016,761 US8742858B2 (en) 2011-01-28 2011-01-28 Relaxation oscillator having a supply voltage independent output frequency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102624363A true CN102624363A (zh) 2012-08-01
CN102624363B CN102624363B (zh) 2016-05-11

Family

ID=46511578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210020263.XA Expired - Fee Related CN102624363B (zh) 2011-01-28 2012-01-29 具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8742858B2 (zh)
CN (1) CN102624363B (zh)
DE (1) DE102012100608B4 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836577A (zh) * 2014-02-11 2015-08-12 无锡华润上华半导体有限公司 一种适用于mems应用的高精度振荡器结构
CN105471226A (zh) * 2015-12-31 2016-04-06 成都芯源***有限公司 开关电源及用于其中的控制器和振荡器
CN106788338A (zh) * 2017-02-10 2017-05-31 杭州士兰微电子股份有限公司 Rc振荡电路
CN107040243A (zh) * 2015-12-22 2017-08-11 硅实验室公司 低频精密振荡器
CN107659269A (zh) * 2017-10-19 2018-02-02 无锡华润矽科微电子有限公司 低功耗振荡器电路结构
CN109690948A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 德克萨斯仪器股份有限公司 用于低功率张弛振荡器的方法和装置
CN111628752A (zh) * 2020-06-02 2020-09-04 华南理工大学 一种采用预充电技术的rc振荡器
CN113867467A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 上海芯旺微电子技术有限公司 一种免片外晶振的高精度低温漂驰张振荡器及校准方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2696500B1 (en) * 2012-08-09 2019-04-24 ams AG Oscillator circuit and method for generating an oscillator signal
JP2014049888A (ja) * 2012-08-30 2014-03-17 Toshiba Corp 発振回路
US9385649B2 (en) 2014-05-29 2016-07-05 Qualcomm Incorporated RC oscillator based on delay-free comparator
US9503058B1 (en) * 2015-02-24 2016-11-22 Xilinx, Inc. Relaxation oscillator
CN106357236B (zh) * 2015-07-14 2021-07-27 恩智浦美国有限公司 变频张弛振荡器
CN108880507A (zh) * 2018-09-18 2018-11-23 杭州洪芯微电子科技有限公司 张弛振荡器
US10873292B2 (en) 2018-12-11 2020-12-22 Analog Devices International Unlimited Company Relaxation oscillators with delay compensation
US11043936B1 (en) 2020-03-27 2021-06-22 Macronix International Co., Ltd. Tuning method for current mode relaxation oscillator
JP2022143734A (ja) * 2021-03-18 2022-10-03 セイコーエプソン株式会社 半導体集積回路
US11689157B2 (en) * 2021-09-07 2023-06-27 Nxp B.V. Low power relaxation oscillator circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5699024A (en) * 1996-05-06 1997-12-16 Delco Electronics Corporation Accurate integrated oscillator circuit
US6020792A (en) * 1998-03-19 2000-02-01 Microchip Technology Inc. Precision relaxation oscillator integrated circuit with temperature compensation
US7034627B1 (en) * 2004-04-01 2006-04-25 National Semiconductor Corporation Oscillator circuit with variable reference voltage and current
CN1787369A (zh) * 2004-12-10 2006-06-14 三菱电机株式会社 半导体电路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2649505B1 (fr) * 1989-07-07 1991-10-25 Sgs Thomson Microelectronics Circuit integre avec oscillateur reglable a frequence independante de la tension d'alimentation
US5990753A (en) * 1996-01-29 1999-11-23 Stmicroelectronics, Inc. Precision oscillator circuit having a controllable duty cycle and related methods
US6157270A (en) * 1998-12-28 2000-12-05 Exar Corporation Programmable highly temperature and supply independent oscillator
US7432771B2 (en) * 2006-06-02 2008-10-07 Smartech Worldwide Limited Oscillator circuit having temperature and supply voltage compensation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5699024A (en) * 1996-05-06 1997-12-16 Delco Electronics Corporation Accurate integrated oscillator circuit
US6020792A (en) * 1998-03-19 2000-02-01 Microchip Technology Inc. Precision relaxation oscillator integrated circuit with temperature compensation
US7034627B1 (en) * 2004-04-01 2006-04-25 National Semiconductor Corporation Oscillator circuit with variable reference voltage and current
CN1787369A (zh) * 2004-12-10 2006-06-14 三菱电机株式会社 半导体电路

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836577A (zh) * 2014-02-11 2015-08-12 无锡华润上华半导体有限公司 一种适用于mems应用的高精度振荡器结构
CN104836577B (zh) * 2014-02-11 2018-09-04 无锡华润上华科技有限公司 一种适用于mems应用的高精度振荡器结构
CN107040243A (zh) * 2015-12-22 2017-08-11 硅实验室公司 低频精密振荡器
CN107040243B (zh) * 2015-12-22 2021-07-27 硅实验室公司 低频精密振荡器
CN105471226A (zh) * 2015-12-31 2016-04-06 成都芯源***有限公司 开关电源及用于其中的控制器和振荡器
CN105471226B (zh) * 2015-12-31 2018-05-22 成都芯源***有限公司 开关电源及用于其中的控制器和振荡器
CN109690948A (zh) * 2016-08-31 2019-04-26 德克萨斯仪器股份有限公司 用于低功率张弛振荡器的方法和装置
CN109690948B (zh) * 2016-08-31 2022-12-27 德克萨斯仪器股份有限公司 用于低功率张弛振荡器的方法和装置
CN106788338A (zh) * 2017-02-10 2017-05-31 杭州士兰微电子股份有限公司 Rc振荡电路
CN107659269A (zh) * 2017-10-19 2018-02-02 无锡华润矽科微电子有限公司 低功耗振荡器电路结构
CN111628752A (zh) * 2020-06-02 2020-09-04 华南理工大学 一种采用预充电技术的rc振荡器
CN113867467A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 上海芯旺微电子技术有限公司 一种免片外晶振的高精度低温漂驰张振荡器及校准方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8742858B2 (en) 2014-06-03
US20120194279A1 (en) 2012-08-02
DE102012100608B4 (de) 2016-06-09
CN102624363B (zh) 2016-05-11
DE102012100608A1 (de) 2012-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102624363A (zh) 具有供电电压无关的输出频率的张弛振荡器
US7667529B2 (en) Charge pump warm-up current reduction
US8368472B2 (en) Oscillation circuit
US20160112042A1 (en) Gate Leakage Based Low Power Circuits
US20110095811A1 (en) Substrate bias control circuit for system on chip
JP2006197247A (ja) パルス幅変調回路
CN107681994A (zh) 一种振荡器电路
US8692623B2 (en) Relaxation oscillator circuit including two clock generator subcircuits having same configuration operating alternately
CN105099368B (zh) 振荡电路、电流生成电路以及振荡方法
US7889018B2 (en) Low VT dependency RC oscillator
JP4824599B2 (ja) 三角波生成回路
US8890629B2 (en) Oscillator circuit with comparator
KR101675561B1 (ko) 전원 장치
US8258815B2 (en) Clock generator circuits for generating clock signals
CN111181385B (zh) 负电压电路
Park et al. A 270-mA self-calibrating-clocked output-capacitor-free LDO with 0.15–1.15 V output range and 0.183-fs FoM
US7528647B2 (en) Semiconductor integrated circuit which generates different voltages based on an external power supply voltage and a generating method of the different voltages
US20120306549A1 (en) Semiconductor integrated circuit
KR101985953B1 (ko) 펌핑 회로
JP2006352384A (ja) 集積回路内蔵発振器
JP2022156805A (ja) 遅延回路、及び遅延回路の制御方法
CN113448374A (zh) 放电控制电路和电流源电路
JP2012160775A (ja) 発振停止検出回路、半導体装置、時計および電子機器
US11290057B2 (en) Oscillation circuit
US7119626B2 (en) Oscillation circuit and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160511

Termination date: 20200129