CN110729985B - 一种时钟信号生成电路及电子设备 - Google Patents

一种时钟信号生成电路及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110729985B
CN110729985B CN201810788751.2A CN201810788751A CN110729985B CN 110729985 B CN110729985 B CN 110729985B CN 201810788751 A CN201810788751 A CN 201810788751A CN 110729985 B CN110729985 B CN 110729985B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clock signal
module
rosc
correction table
temperature
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.)
Active
Application number
CN201810788751.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110729985A (zh
Inventor
杨家奇
黄正乙
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.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
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 Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp, Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN201810788751.2A priority Critical patent/CN110729985B/zh
Publication of CN110729985A publication Critical patent/CN110729985A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110729985B publication Critical patent/CN110729985B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

一种时钟信号生成电路及电子设备，所述电路包括：ROSC模块，适于产生时钟信号；参考时钟模块连接ROSC模块，适于提供参考时钟信号；温度传感器连接ROSC模块，适于感测温度；电压传感器连接ROSC模块，适于感测电压；存储模块连接温度传感器、电压传感器和ROSC模块，适于存储基础校正表，表中记录有针对温度和电压的微调数据；ROSC模块初始化时，利用参考时钟信号校正时钟信号的频率；否则，ROSC模块根据温度和电压搜索匹配的微调数据校正时钟信号的频率，当搜索时间超过预设阈值时，利用参考时钟信号校正时钟信号的频率，本发明方案提供了一种价格较低的基于环形振荡器的高精度时钟信号生成电路。

Description

一种时钟信号生成电路及电子设备
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体地涉及一种时钟信号生成电路及电子设备。
背景技术
传统方案中，时钟信号可以采用实时时钟(Real Time Clock，简称RTC)芯片生成。RTC芯片包含晶振(crystal)，因晶振的价格较高造成RTC芯片成本高，其价格居高不下。
环形振荡器(Ring OSCillatior，简称ROSC)也可以生成时钟信号，但ROSC的缺点在于其振荡频率随外界因素影响而发生变化，频率精度低，频率不稳定。现有的ROSC优化方案主要采用工艺、电压、温度(Process Voltage Temperature，简称PVT)传感器对ROSC的时钟信号的频率进行校正，但PVT传感器结合ROSC难以提供高精度的频率，时钟精度无法达到百万分之一(1part per million，简称1ppm)。因此，在现有电子设备的电路设计中，一旦需要高精度时钟信号，仍然采用较昂贵的RTC晶振。
目前，缺乏满足精度要求且成本较低的时钟信号生成电路。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种满足精度要求且成本较低的时钟信号生成电路。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种时钟信号生成电路，所述时钟信号生成电路包括：ROSC模块，适于产生时钟信号；参考时钟模块，连接所述ROSC模块，所述参考时钟模块适于提供参考时钟信号；温度传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作温度；电压传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作电压；存储模块，连接所述温度传感器、所述电压传感器和所述ROSC模块，所述存储模块适于存储基础校正表，所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和所述工作电压的微调数据；其中，所述ROSC模块初始化时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率；否则，所述ROSC模块根据所述工作温度和工作电压在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据，并基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率，当搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。
可选的，当所述搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率之后，根据所述参考时钟信号以及所述工作温度和工作电压，对所述基础校正表进行更新。
可选的，所述基础校正表中记录的微调数据还针对工艺误差，所述ROSC模块完成初始化时，根据所述工作温度、工作电压和工艺误差在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据。
可选的，所述基础校正表记录的针对工艺误差的微调数据的位宽适配所述ROSC模块的最低时钟精度。
可选的，所述ROSC模块包括计数器，所述时钟信号是根据所述计数器的计数结果产生的，所述基础校正表还存储有所述计数结果的溢出信息。
可选的，所述基础校正表中还存储有搜索所述微调数据的计时信息。
可选的，所述存储模块还存储有：微调补正表，适于记录温度变化造成的误差的微调数据；所述ROSC模块一并在所述基础校正表和所述微调补正表中搜索匹配的微调数据。
可选的，所述存储模块为非易失性存储器。
可选的，所述参考时钟模块是蓝牙模块。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述时钟信号生成电路。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种时钟信号生成电路，所述时钟信号生成电路包括：ROSC模块，适于产生时钟信号；参考时钟模块，连接所述ROSC模块，所述参考时钟模块适于提供参考时钟信号；温度传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作温度；电压传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作电压；存储模块，连接所述温度传感器、所述电压传感器和所述ROSC模块，所述存储模块适于存储基础校正表，所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和所述工作电压的微调数据；其中，所述ROSC模块初始化时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率；否则，所述ROSC模块根据所述工作温度和工作电压在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据，并基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率，当搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。
通过本发明实施例提供的技术方案，提供参考时钟信号的参考时钟模块在初始化过程中，可以确保所述时钟生成电路的时钟信号的时钟精度，通过在基础校正表中搜索匹配的微调数据的方式来进行校正，一旦搜索时间超过预设阈值时，仍利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。相比全部使用PVT传感器校正的方式而言，可以在电路运行中通过参考时钟信号适时校正，提高ROSC模块生成的时钟信号的时钟精度，相比使用RTC晶振生成时钟信号而言，既可以满足时钟精度要求，又可以降低电路成本。
进一步，当所述搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率之后，根据所述参考时钟信号以及所述工作温度和工作电压，对所述基础校正表进行更新。通过本发明实施例提供的技术方案，可以对所述基础校正表进行更新，通过所述基础校正表自我更新的方式使ROSC产生的时钟信号的时钟精度随着时间推移逐渐增加。
进一步，所述基础校正表中记录的微调数据还针对工艺误差，所述ROSC模块完成初始化时，根据所述工作温度、工作电压和工艺误差在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据。通过针对工艺误差的微调数据，可以消除所述ROSC模块因工艺误差产生的频率偏差。
进一步，所述存储模块还存储有：微调补正表，适于记录温度变化造成的误差的微调数据；所述ROSC模块一并在所述基础校正表和所述微调补正表中搜索匹配的微调数据。通过所述微调补正表可以消除因温度变化导致ROSC模块产生的频率偏差，进而校正所述时钟信号的频率。
附图说明
图1是本发明本发明实施例的一种时钟信号生成电路的示意性结构框图；
图2是一种典型的ROSC模块输出的时钟信号的频率与温度关系曲线示意图；
图3是图1所示时钟信号生成电路不同时间因温度变化产生的频率偏差示意图；
图4是图1所示时钟信号生成电路存储的基础校正表内的数据更新的流程示意图；
图5是图4中步骤S4052的一种典型实施方式的流程示意图；
图6是图1所示时钟信号生成电路的一种时钟信号生成电路的典型结构框图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有的时钟信号生成电路可以采用RTC晶振生成时钟信号，但是其价格偏高；也可以采用环形振荡器(Ring OSCillatior，简称ROSC)结合工艺、电压、温度(Process Voltage Temperature，简称PVT)传感器生成时钟信号，但是其时钟精度难以达到5ppm，无法满足部分特定电子设备对时钟信号的高精度要求。
本申请发明人发现，环形振荡器因结构简单、价格便宜、功耗低，特别适合应用于各类电子设备中。但是，由于环形振荡器不受反馈控制，输出的时钟信号的频率易受到工艺、工作温度和电源电压等因素的影响，存在频率不稳定、时钟精度不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种时钟信号生成电路，所述时钟信号生成电路包括：ROSC模块，适于产生时钟信号；参考时钟模块，连接所述ROSC模块，所述参考时钟模块适于提供参考时钟信号；温度传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作温度；电压传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作电压；存储模块，连接所述温度传感器、所述电压传感器和所述ROSC模块，所述存储模块适于存储基础校正表，所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和所述工作电压的微调数据；其中，所述ROSC模块初始化时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率；否则，所述ROSC模块根据所述工作温度和工作电压在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据，并基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率，当搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。
通过本发明实施例提供的技术方案，提供满足时钟精度要求的参考时钟信号的参考时钟模块在初始化过程中使用，可以确保该场景下生成的时钟信号的时钟精度。基于所述基础校正表中搜索匹配的微调数据来进行校正，并通过比较搜索时间与预设阈值以确定所述微调数据是否适于校正所述时钟信号的频率，一旦搜索时间超过预设阈值时，则利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。相比全部使用PVT传感器校正的方式而言，可以在电路运行中通过参考时钟信号适时校正，提高ROSC模块生成的时钟信号的时钟精度，相比使用RTC晶振生成时钟信号而言，既可以满足时钟精度要求，又可以降低成本。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例的一种时钟信号生成电路。所述时钟信号生成电路100可以包括：存储模块1、ROSC模块2、参考时钟模块3、温度传感器4和电压传感器5。
具体而言，所述ROSC模块2适于生成时钟信号。当所述ROSC模块2生成时钟信号时，产生的电流消耗约为100nA，功耗很低，且所述ROSC模块2具有结构简单、面积小等优点，无需晶振，可以替代价格相对较高的RTC模块，应用于各类电子设备中。
由于ROSC模块2可能因电压漂移或温度变化影响时钟精度。为保证ROSC模块2生成的时钟信号的时钟精度满足要求，所述ROSC模块2可以连接参考时钟模块3，并按照所述参考时钟信号校正生成的时钟信号的频率。具体实施中，当所述ROSC模块2初始化时，所述ROSC模块2可以利用所述参考时钟模块3校正所述时钟信号的频率。
进一步地，所述ROSC模块2的工作温度范围可以为-20℃至125℃。本领域技术人员理解，参考图2，具体实施时，在0℃至80℃之间，环形振荡器的工作温度曲线变化是比较平稳的，对ROSC时钟信号的时钟精度影响较小，也是时钟生成电路的典型应用场景下的常见温度范围。
进一步地，在工作时，所述时钟信号生成电路100可以优先搜索所述存储模块1内存储的微调数据，并利用匹配的微调数据校正所述时钟信号的频率，如果没有匹配的微调数据，则可以仍然利用所述参考时钟模块3校正所述时钟信号的频率。
作为一个非限制性实施例，所述时钟信号生成电路100可以因用户使用原因长期工作在某个特定的温度区间内(例如10℃至40℃之间)，此时，该时钟信号生成电路100内的存储模块1中存储的工作温度和工作电压对应的微调数据(也即记录在基础校正表中的微调数据)主要集中在工作温度10℃至40℃。假设该时钟信号生成电路100迁移至另一个工作环境中，其工作温度也随之变化，假设工作温度更改为45℃至80℃，由于其存储模块1记录的数据较少或者没有记录，此时，该时钟信号生成电路100可以利用所述参考时钟模块3提供高精度的参考时钟信号校正输出的时钟信号的频率，并根据所述参考时钟信号推算出对应的工作温度和工作电压的微调数据，之后，记录在所述基础校正表中。随着时间的推移，所述基础校正表中的工作温度和工作电压对应的微调数据将逐渐完善，利用所述参考时钟模块3校正所述时钟信号的频率的次数也会降低，可以节省电路功耗。
作为一个非限制性实施例，所述参考时钟模块3可以为外部蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，简称BLE)模块。
作为又一个非限制性实施例，所述参考时钟模块3还可以选自紫峰(Zigbee)模块、近场通信(Near Field Communication，简称NFC)模块、Wi-Fi模块等。
进一步，所述参考时钟模块3可以连接到因特网或其他无线通信网络上，获取网络时钟信号作为参考时钟信号。众所周知，网络时钟信号为时钟精度较高的时钟信号，可以用于校正所述ROSC模块2生成的时钟信号的频率。或者，参考时钟模块3也可以本地产生精准的时钟信号以作为参考时钟信号。
作为一个非限制性实施例，所述ROSC模块2根据BLE信号(例如可以是BLE模块获取的网络时钟信号)输出所述时钟信号生成电路100的时钟信号。此时，所述时钟信号的精度可以达到5ppm甚至1ppm，能够满足绝大多数电子设备的时钟精度。
作为一个非限制性实施例，所述参考时钟模块3可以为电子设备的内部模块，独立存在于所述ROSC模块2；也可以与所述ROSC模块2集成于一体。
具体而言，所述存储模块1存储有微调数据，所述微调数据适于针对所述ROSC模块2的工作温度和工作电压，补偿所述时钟信号生成电路100的频率偏差。所述存储模块1可以为非易失性存储器。在关掉电源后，其中存储的微调数据不会消失。
为保证时钟精度，所述ROSC模块2可以连接温度传感器4和电压传感器5，实时感测当前ROSC模块2的工作温度和工作电压，并在所述基础校正表中搜索该工作温度和工作电压对应的微调数据，如果搜索时间超出预设阈值，则利用所述参考时钟模块3提供的参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。
进一步，根据所述参考时钟模块3提供的参考时钟信号，所述时钟信号生成电路100可以推算出当前工作温度和工作电压的微调数据，并将推算出的微调数据记录在存储模块1内的基础校正表中。
具体而言，所述微调数据可以记录在存储模块1中的基础校正表(图未示)中。随着所述时钟信号生成电路100的持续运行，如果所述基础校正表未记录有工作温度和工作电压对应的微调数据，则可以利用参考时钟模块3提供的参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。与此同时，可以基于所述参考时钟信号推算出当前的工作温度和工作电压对应的微调数据，并记录在所述基础校正表中。
否则，如果所述基础校正表记录有工作温度和工作电压对应的微调数据，且搜索所述微调数据所用的搜索时间在预设阈值内，则可以基于所述微调数据校正所述时钟信号的频率偏差，其中，所述预设阈值可以是所述时钟信号生成电路在设计阶段预先设置的。
具体而言，所述ROSC模块2可以连接所述温度传感器4、所述电压传感器5和所述参考时钟模块3。其中，所述温度传感器4可以被配置成感测所述ROSC模块2的晶片(die)温度，从而得到所述工作温度。
其中，基于被配置成感测所述ROSC模块2的晶片电压的电压传感器5可以感测所述工作电压。其中，所述电压传感器5可以连接所述ROSC模块2和所述存储模块1。在确定工作温度和工作电压后，所述时钟信号生成电路100可以查找所述存储模块1内存储的基础校正表。如果所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和所述工作电压的微调数据并匹配所述工作温度和工作电压，则可以在搜索时间小于预设阈值时，基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率。
进一步，所述基础校正表记录有针对各个工作电压和工作温度的工艺误差的微调数据。所述ROSC模块2还可以结合所述工作温度、工作电压和工艺误差在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据。
表1
Figure BDA0001733349970000081
具体而言，参考表1，所述基础校正表记录有工作温度(表1中以T1、T2、TN等表示)和工作电压(表1中以V1、V2、VN等表示)针对工艺误差的微调数据，可以用于配置相关联器件以补偿频率振荡器生成的时钟信号的频率偏差。其中，所述工艺误差是指因器件运行快慢产生的误差使得ROSC产生频率变化的时钟信号。但是在特定环境(例如工作温度和工作电压)下，固定器件运行、固定晶片的工艺误差是确定值，环形振荡器的时钟信号的频率变化也将是确定值。
因而，基于给定的工作温度和工作电压，根据确定的工艺误差，就能确定该工艺误差下的时钟信号的频率。
一旦确定工作温度、工作电压和工艺误差引入的频率偏差，就可以在所述基础校正表中记录不同条件下频率偏差的补偿信息，并作为微调数据记录在所述基础校正表中。在时钟信号生成电路100开始工作时，所述ROSC模块2内的计数器可以根据所述微调数据校正所述计数器产生的计数结果，所述ROSC模块2按照所述计数结果产生时钟信号。进一步，考虑到计数器可能溢出，因而所述基础校正表中还可以包含1比特溢出标志位(如表1所示的溢出位)，以记录所述计数结果的溢出信息。
作为一个非限制性实施例，所述基础校正表记录的针对工艺误差的微调数据的位宽可以适配所述ROSC模块2的最低时钟精度，以满足时钟信号的最低精度要求。
表2
Figure BDA0001733349970000091
进一步，在所述ROSC模块2完成初始化时，根据所述工作温度、工作电压和工艺误差在所述基础校正表中搜索对应的微调数据后，还可以记录搜索时间，并比较所述搜索时间和所述预设阈值，以确定是否采用所述微调数据校正所述时钟信号的频率。如表1所示，所述搜索时间(也即搜索所述微调数据的计时信息)可以存储在所述基础校正表中。
进一步地，所述存储模块1还适于存储微调补正表(图1未示)，所述微调补正表中记录有固定电压情况下，针对工作温度变化产生的微调数据。参考表2，所述微调补正表中记录有针对特定电压下的温度变化数据，以及针对该工作温度变化引入的误差的微调数据。
具体实施中，如果基础校正表中记录有温度传感器4和电压传感器5感测的工作温度和工作电压对应的微调数据，那么可以调用所述基础校正表中的数据，并结合所述微调补正表中的微调数据确定所述ROSC模块2产生的时钟信号。该计算过程消耗的时间即为所述搜索时间。所述基础校正表可以利用所述计时信息记录所述搜索时间，当所述搜索时间不超过所述预设阈值，则可以基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率。
具体而言，在给定工作电压的前提下，单纯通过过去时间以及当前时间进行时间储存，可能会因工作温度变化引入频率偏差。当引入的频率偏差达到某个阈值时，将导致所述ROSC模块2生成的时钟信号的精度偏低，因此，可以增加温度补正信息表征两次感测温度引入的频率偏差信息。
具体实施中，所述温度传感器4可以实时感测所述工作温度。一般情况下，温度变化是比较平稳的，可以在给定工作电压(如表2所示的工作电压V1)下，采用1比特浮点数来表征温度变化造成的微调数据。如表2所示，所述微调补正表可以记录相关微调数据，例如在工作电压V1不变的情况下，从工作温度T1至工作温度T2引入的频率偏差的微调数据。
更具体而言，在温度传感器4每次感测工作温度后，可以根据感测的温度确定温度误差校正值，并结合所述基础校正表的微调数据生成所述时钟信号。所述时钟信号生成电路100可以实时基于温度传感器4感测工作温度，并计算每次温度变化引入的频率偏差以及对应的微调数据，之后将所述微调数据存入所述微调补正表中。随着所述时钟信号生成电路100的运行，所述基础校正表和所述微调补正表中的微调数据越来越完善，即使不再利用参考时钟模块3提供的参考时钟信号，所述ROSC模块2生成的时钟信号的时钟精度也会逐步提高。
作为一个非限制性实施例，在给定ROSC模块2的工作电压的前提下，所述温度变化导致所述时钟信号的频率偏差可以通过勾股定理计算。具体地，如图3所示，阴影区域即为因温度变化导致从过去时间T1至当前时间T2产生的频率偏差。根据所述温度传感器4感测的当前时间T2的温度可以确定当前时间T2对应的计数值，类似地，也可以确定过去时间T1对应的计数值。由于温度变化曲线平滑，可以采用勾股定理近似计算所述频率偏差，并可以采用1比特浮点数的补正信息来表征温度变化引入的频率偏差，以修正所述时钟信号，降低温度变化对所述ROSC模块2生成的时钟信号的影响，进而输出满足精度要求的时钟信号。
对所述时钟信号生成电路100而言，所述基础校正表中记录的工作电压与工作温度的设计方案是相似的，这里采用固定工作温度，以工作电压变化为例，对更新所述基础校正表和所述微调校正表进行说明。其中，所述存储模块2中已存储有基础校正表和微调补正表。
简言之，在设计基于环形振荡器的时钟信号生成电路100时，更新所述基础校正表中的工作电压是按照时间顺序进行维护、更新的，且要求记录的工作电压(例如从工作电压V1到工作电压V2)满足线性关系。在所述时钟信号生成电路100运行时，所述如果工作电压呈线性变化，则记录在所述存储模块1内的基础校正表中，并依照时间进行更新；否则，当工作电压变化较小时，可以通过对已记录的数据(例如工作电压V1和工作电压V3)进行平均作为更新的电压值。但是，如果已有记录的工作电压(例如工作电压V1和工作电压V3)之间的差异过大，无法满足线性关系，则可以放弃记录该工作电压值。这是因为如果基础校正表中记录的数据差异过大，意味着所述ROSC模块2按照所述基础校正表中的微调数据校正所述时钟信号的时钟精度将无法达到精度要求。
具体而言，如图4所示，假设工作温度T1、工作电压V2以及二者对应的微调数据(也即图4显示的数据T1V2及微调数据D-T1V2)均不包含于所述存储模块1中。在此情况下，利用所述基础校正表中已有的工作温度T1、工作电压V1及其对应的微调数据计算微调数据D-T1V2的主要流程如下：
首先执行步骤S401，也即搜索工作温度T1、工作电压V1(也即图4显示的数据T1V1)；
其次执行步骤S402，也即在所述基础校正表中确定是否记录有数据T1V1对应的微调数据；
如果是，则执行步骤S4031，也即调用所述基础校正表数据T1V1对应的微调数据；否则执行步骤S4032，也即利用所述参数时钟模块3提供的参考时钟信号校正所述ROSC模块2生成的时钟信号的频率；并继续执行步骤S4033，也即利用所述参考时钟信号推算出所述微调数据D-T1V2的值并记录在所述基础校正表中，流程结束；
在执行步骤S4031后执行步骤S404，也即在所述微调补正表中确定是否记录有电压变化对应的微调数据；如果是，则执行步骤S4051，也即调用所述微调补正表中的微调数据，结合所述基础校正表中数据T1V1对应的微调数据一并计算出微调数据D-T1V2的值；如果否，则执行步骤S4052，也即利用基础校正表中数据T1V1对应的微调数据推算数据T1V2对应的微调数据，一旦得到所述微调数据，则执行步骤S406；
进一步，执行步骤S406，也即确定搜索时间，该搜索时间为从搜索数据T1V1至计算出所述微调数据D-T1V2所花费的全部时间；
进一步，执行步骤S407，也即比较所述搜索时间与预设阈值以确定所述搜索时间是否超出预设阈值；如果是，则执行步骤S4032和步骤S4033，流程结束；如果否，则执行步骤S408，也即存储数据T1V2对应的微调数据D-T1V2，流程结束。
作为一个非限制性实施例，如图5所示，利用所述基础校正表中已有的微调数据推算数据T1V2对应的微调数据(也即执行步骤S4052)的具体实施过程可以如下：
首先执行步骤S40521，也即确定所述基础校正表中是否记录有数据T1V1和数据T1V3，其中，图5以T1表示工作温度，以V1、V3表示工作电压；如果否则执行步骤S4032，也即利用参考时钟信号生成时钟信号，可以参考图4所示的步骤S4032，直至结束；
如果是，则执行步骤S40522，也即确定数据T1V2是否满足约束条件，该约束条件以不等式表示：T1V1≤T1V2≤T1V3；之后，如果不等式T1V1≤T1V2≤T1V3不成立，则执行步骤S40523，也即对工作电压V1与工作电压V3取平均值，以得到数据T1V2，然后转向步骤S406；如果是，则执行步骤S406；
之后，执行步骤S406，确定所述搜索时间，可以参考图4所示的步骤S406，直至结束。
需要说明的是，所述基础校正表中的工作温度的设计方案与工作电压的设计方案是相同的，这里不再赘述。
进一步，通过所述基础校正表中记录的各个工作温度和工作电压的点数值，并利用所述微调补正表记录的各个温度电压变化数值，即可确定所述ROSC模块2中的计数器的正确计数结果。根据所述计数结果，即可使所述ROSC模块2生成满足时钟精度要求的时钟信号。
本领域技术人员理解，当环形振荡器工作时，其工作电压或工作温度的变化可能是上升的，也可能是下降的，为节省所述搜索时间确保时钟精度，可以在所述存储模块1中分开记录工作电压或工作温度上升的微调数据以及工作电压或工作温度下降的微调数据。
需要说明的是，由于存在误操作或电路老化等原因，在开启参考时钟模块3时，可以首先查找基础校正表中是否已经记录有相关微调数据，如果没有记录，则将根据参考时钟信号推算出的微调数据记录在所述基础校正表中，否则，将已记录的相关微调数据与推算出的微调数据进行平均计算，并利用平均计算得到的微调数据替代已有的微调数据。
由上，所述ROSC模块2可以结合所述工艺误差校正表、所述温度误差校正表和所述微调补正表中记录的微调数据配置相关联器件以校正所述时钟信号的频率，从而使所述ROSC模块2不受温度和工艺影响，输出满足精度要求的时钟信号。
下面以设计一个平均每月只误差一秒且精度为一秒的万年历为例对所述存储模块1内存储的基础校正表和微调补正表进行说明。
如图6所示，时钟信号生成电路200可以包括存储模块1、ROSC模块2、参考时钟模块3、温度传感器4和电压传感器5。外部负载模块6从所述时钟信号生成电路200接收所述时钟信号。
其中，所述温度传感器4连接所述ROSC模块2；所述存储模块1连接所述ROSC模块2、所述温度传感器4和所述电压传感器5；所述存储模块1存储有基础校正表，所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和工作电压的微调数据；所述基础校正表还记录有针对工艺误差的微调数据；所述存储模块1还存储有微调补正表，所述微调补正表中记录有针对固定工作电压情况下，因工作温度变化造成的误差的微调数据。
需要说明的是，图6所示的存储模块1、ROSC模块2、参考时钟模块3、温度传感器4和所述电压传感器5的工作原理和工作方式可以分别参考图1所示的存储模块1、ROSC模块2、参考时钟模块3、温度传感器4和所述电压传感器5，这里不再赘述。
具体实施中，如果平均每月只误差1秒且精度为1秒，则需要具备的时钟精度为60(秒)×60(分)×24(时)×30(月)＝2592000秒。通过计算log22.592×107<22可以确定，所述时钟信号生成电路200需要22比特来记录因工艺误差引入的频率偏差对应的微调数据。
如果采用的ROSC模块2的频率为4MHz，那么通过计算可以确定log24000000<22，在设计过程中可以采用4MHz的环形振荡器实现。需要说明的是，根据ROSC模块2的频率的不同，可以对计数器的比特数进行适应性调整。
作为一个非限制性实施例，如果采用的ROSC模块2的频率为16MHz，那么通过计算可以确定log216000000<25，此时，可以采用其中的22比特用做针对在工作温度和工作电压下，所述ROSC模块2针对工艺误差的微调数据，以适配所述ROSC模块2的最低时钟精度，满足每月只误差1秒且精度为1秒的要求；而剩余的3比特可以作为预留信息位。例如，可以用于时钟精度调整。本领域技术人员理解，如果时钟精度要求的误差小于1秒(比如豪秒或奈秒)，则针对工艺误差的微调数据的比特数将增加，其储存空间也会随之增加。
由上，与现有的时钟信号生成电路相比，本发明实施例提供的时钟信号生成电路可以消除工艺、电压和温度对环形振荡器输出时钟信号的影响，并且会随着时间的推移，逐步完善所述基础校正表和所述微调补正表中的微调数据，记录的针对工作温度和工作电压的微调数据越来越多，易于在预设阈值内搜索到匹配的微调数据，从而可以实现既保证环形振荡器生成的时钟信号的时钟精度，又能够降低时钟信号生成电路的功耗。
本发明实施例还公开了一种电子设备，包括上述图1至图6所示实施例中所述的时钟信号生成电路100(或200)。其中，所述电子设备可以是智能家居设备、可穿戴设备等物联网设备，也可以是其它物联网设备。采用本发明实施例提供的时钟信号生成电路，可以延长电子设备的工作时间。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种时钟信号生成电路，其特征在于，包括：
ROSC模块，适于产生时钟信号；
参考时钟模块，连接所述ROSC模块，所述参考时钟模块适于提供参考时钟信号；
温度传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作温度；
电压传感器，连接所述ROSC模块，适于感测所述ROSC模块的工作电压；存储模块，连接所述温度传感器、所述电压传感器和所述ROSC模块，所述存储模块适于存储基础校正表，所述基础校正表中记录有针对所述工作温度和所述工作电压的微调数据；
其中，所述ROSC模块初始化时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率；否则，所述ROSC模块根据所述工作温度和工作电压在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据，在所述基础校正表中搜索到匹配的微调数据时，基于搜索到的微调数据校正所述时钟信号的频率，在所述基础校正表中无法搜索到匹配的微调数据时，利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率，当搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率。
2.根据权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于，当所述搜索时间超过预设阈值时，所述ROSC模块利用所述参考时钟信号校正所述时钟信号的频率之后，根据所述参考时钟信号以及所述工作温度和工作电压，对所述基础校正表进行更新。
3.根据权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述基础校正表中记录的微调数据还针对工艺误差，所述ROSC模块完成初始化时，根据所述工作温度、工作电压和工艺误差在所述基础校正表中搜索匹配的微调数据。
4.根据权利要求3所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述基础校正表记录的针对工艺误差的微调数据的位宽适配所述ROSC模块的最低时钟精度。
5.根据权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述ROSC模块包括计数器，所述时钟信号是根据所述计数器的计数结果产生的，所述基础校正表还存储有所述计数结果的溢出信息。
6.根据权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述基础校正表中还存储有搜索所述微调数据的计时信息。
7.根据权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述存储模块还存储有：
微调补正表，适于记录温度变化造成的误差的微调数据；
所述ROSC模块一并在所述基础校正表和所述微调补正表中搜索匹配的微调数据。
8.根据权利要求1至7任一项所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述存储模块为非易失性存储器。
9.根据权利要求1至7任一项所述的时钟信号生成电路，其特征在于，所述参考时钟模块是蓝牙模块。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的时钟信号生成电路。
CN201810788751.2A 2018-07-17 2018-07-17 一种时钟信号生成电路及电子设备 Active CN110729985B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810788751.2A CN110729985B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种时钟信号生成电路及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810788751.2A CN110729985B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种时钟信号生成电路及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110729985A CN110729985A (zh) 2020-01-24
CN110729985B true CN110729985B (zh) 2023-04-25

Family

ID=69217612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810788751.2A Active CN110729985B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种时钟信号生成电路及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110729985B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107196626A (zh) * 2017-07-11 2017-09-22 珠海晶通科技有限公司 一种带温度补偿及带工艺误差修正的时钟产生器
CN107884608A (zh) * 2017-11-02 2018-04-06 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 一种电能表控制***及时钟校正方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101659840B1 (ko) * 2010-03-11 2016-09-30 삼성전자주식회사 스큐드 게이트 타입 듀티 교정회로를 갖는 디지털 지연 동기 루프 및 그의 듀티 교정방법
CN102545838B (zh) * 2011-10-21 2015-02-04 嘉兴联星微电子有限公司 一种超低功耗的时钟产生器
CN103092258B (zh) * 2013-01-28 2016-08-24 深圳市汇顶科技股份有限公司 时钟产生电路自校正***及其校正方法
CN103166604B (zh) * 2013-01-29 2015-10-28 殷明 一种低功耗片内时钟产生电路
TWI517565B (zh) * 2013-03-11 2016-01-11 聯詠科技股份有限公司 驅動能力與晶片終端電阻値自我調校方法及其裝置
CN103346735A (zh) * 2013-06-13 2013-10-09 深圳市芯海科技有限公司 一种微控制器的时钟信号生成方法、装置及微控制器
GB2521635A (en) * 2013-12-24 2015-07-01 Nordic Semiconductor Asa Improved low-power oscillator
CN104539286B (zh) * 2014-12-10 2017-12-01 深圳市国微电子有限公司 基频时钟产生电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107196626A (zh) * 2017-07-11 2017-09-22 珠海晶通科技有限公司 一种带温度补偿及带工艺误差修正的时钟产生器
CN107884608A (zh) * 2017-11-02 2018-04-06 钜泉光电科技(上海)股份有限公司 一种电能表控制***及时钟校正方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110729985A (zh) 2020-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202818249U (zh) Rc振荡器装置和电路
US9587994B2 (en) Semiconductor device
KR101593603B1 (ko) 반도체 장치의 온도 감지 회로
US6788159B2 (en) Temperature compensated oscillator, adjusting method thereof, and integrated circuit for temperature compensated oscillator
US9276586B2 (en) Semiconductor device and clock correction method
US20140218123A1 (en) Temperature compensation for oscillator
US8896388B2 (en) Temperature-compensated crystal oscillator
JP2009222486A (ja) 時刻装置および可搬型電子機器
US9342054B2 (en) Apparatus and method of keeping time of day over an industrial temperature range
CN109586673B (zh) 一种动态温度校正的振荡电路
KR20180082707A (ko) 온도 보상 발진 제어기 및 그것을 포함하는 온도 보상 수정 발진기
JP2007104162A (ja) 水晶発振器の製造方法及び水晶発振器
US9838023B2 (en) Slow-clock calibration method and unit, clock circuit, and mobile communication terminal
CN110729985B (zh) 一种时钟信号生成电路及电子设备
JP2010251653A (ja) 抵抗ばらつき検出回路、半導体装置、及び抵抗ばらつき検出方法
US7679466B1 (en) Counter-based resonator frequency compensation
CN103095290A (zh) 振荡器
CN110729984B (zh) 一种时钟信号生成电路及电子设备
JP5263887B2 (ja) 自動調整発振器
JP2012138890A (ja) 圧電発振器
JP4641045B2 (ja) 半導体集積回路及びマイクロコンピュータ
JP2011103564A (ja) 温度補償圧電発振器及びその周波数調整方法
JP4711546B2 (ja) リアルタイムクロックの温度補正方法およびリアルタイムクロックを備えた処理装置
TWI694675B (zh) 智慧型具寬操作電壓與溫度補償的低電流振盪電路之方法
CN114499509A (zh) 频率发生器和校正其频率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant