CN101194416A - 用于单片时钟发生器及定时/频率参考的频率控制器 - Google Patents

Abstract

在不同的实施例中，本发明提供控制和提供时钟发生器和/或定时和频率参考的稳定谐振频率的频率控制器。随所选参数如温度和制造工艺变化提供所述稳定性。不同的装置实施例包括适于响应于多个参数中的至少一参数提供信号的传感器；及适于响应于第二信号修改谐振频率的频率控制器。在示例性实施例中，传感器被实施为响应于温度波动的电流源，及频率控制器被实施为可有选择地连接到谐振器或一个或多个控制电压的多个受控电抗模块。受控电抗模块可包括固定或可变电容或电感，并可被二进制加权。电阻模块的阵列也被提供以产生一个或多个控制电压。

Description

用于单片时钟发生器及定时/频率参考的频率控制器

技术领域

本发明总体上涉及振荡或时钟控制信号发生，特别涉及用于时钟信号发生器及定时/频率参考以响应于环境或工作温度的变化或其它参数如电压、频率、使用期及制造工艺的变化提供频率控制的频率控制器。

背景技术

准确的时钟发生器或定时参考通常依靠晶体振荡器，如石英振荡器，其提供特定频率的机械谐振。这样的晶体振荡器的困难在于它们不能被制造为将由其时钟信号驱动的同一集成电路(IC)的一部分。例如，微处理器如Intel奔腾处理器要求分开的时钟IC。为此，实际上每一需要准确时钟信号的电路均需要片外时钟发生器。

对于这样的非集成解决方案有几种结果。例如，由于所述处理器必须通过外部电路(如印刷电路板(PCB)上的电路)连接，功率耗散相对增加。在依靠有限电源的应用中，如依靠电池电力的移动通信，所述额外的功率耗散非常有害。

此外，非集成的解决方案因需要额外的IC而增加了空间及面积需要，无论是PCB上还是已完成产品内，这在移动环境中也是有害的。此外，这样的另外的组件也增加了制造和生产成本，因为另外的IC必须被制造并与主要电路(如微处理器)装配在一起。

已被制造为与其它电路集成在一块的电路的其它时钟发生器通常不足够准确，其随制造工艺、电压和温度(PVT)变化。例如，环形、张驰和相移振荡器可提供适于一些低敏感度应用的时钟信号，但不能够提供更复杂电子电路所需要的更高准确度，如需要强大处理能力或数据通信的应用所需要的准确度。此外，这些时钟发生器或振荡器通常展现相当的频移、抖动、具有相对低的Q值、并因噪声和其它干扰而遭受其它畸变。

为此，需要可与其它电路如单一IC单片地集成在一起且随PVT变化保持高度准确的时钟发生器或定时参考。这样的时钟发生器或定时参考应自激及自参考，而不应需要锁定或参考另一参考信号。这样的时钟发生器或定时参考应展现最小的频移且具有相对低的抖动，且应适于要求高度准确的系统时钟的应用。这样的时钟发生器或定时参考还应提供多种运行模式，包括时钟模式、参考模式、能量保存模式、及受脉冲作用模式。最后，这样的时钟发生器或定时参考应能控制输出频率，以响应于环境或结温的变化或其它参数如电压、制造工艺、频率和使用期的变化而提供稳定的且需要的频率。

发明内容

在不同的示例性实施例中，本发明提供用于对低抖动、自激及自参考时钟发生器和/或定时及频率参考提供开环频率控制和选择的频率控制器和温度补偿器，所述时钟发生器和/或定时及频率参考随PVT及使用期(时间)变化保持高度准确并可与其它电路单片地集成在一起以形成单一集成电路。不需要单独的参考振荡器。本发明的不同示例性实施例包括随制造工艺、电压和温度(PVT)变化产生高度准确的频率的特征。这些特征包括频率调谐和选择、补偿由于温度和/或电压波动导致的频率变化、制造工艺变化、及由于集成电路老化引起的变化。

本发明的频率控制器的示例性实施例还提供几种不同程度和类型的控制。例如，提供离散和连续实时控制，从而根据所述变化控制自激振荡器的输出频率。此外，所述控制通常提供为开环，而不需要反馈连接及不需要使振荡器连续锁定另一参考信号。

此外，本发明的不同示例性实施例提供具有多种运行模式的时钟发生器和/或定时及频率参考，包括如能量保存模式、时钟模式、参考模式、及受脉冲作用模式。此外，不同的实施例提供多个不同频率的输出信号，并在这些不同的信号之间提供低等待时间和无假信号转换。

值得注目地，本发明的不同实施例产生较大且相当高的频率，如数百MHz和GHz范围，之后，其被分为多个更低的频率。每一这样的除N(有理数、整数比)导致有效的降噪，相位噪声降低N及相位噪声功率降低N²。因此，本发明的不同示例性实施例相较其它直接或通过频率倍增产生输出的振荡器导致低得多的相对期抖动。

不同的装置实施例包括谐振器、放大器、及频率控制器，其可包括不同的组件或模块如温度补偿器、工艺变化补偿器、电压隔离器和/或电压补偿器、使用期(时间)变化补偿器、分频器、及选频器。谐振器提供具有谐振频率的第一信号。温度补偿器响应于温度调节谐振频率，工艺变化补偿器响应于制造工艺变化调节谐振频率。此外，不同的实施例还可包括将具有谐振频率的第一信号分为多个具有相应多个频率的第二信号的分频器，所述相应多个频率实质上等于或低于所述谐振频率；及选频器从多个第二信号提供输出信号。选频器还可包括假信号抑制器。输出信号可提供为多种形式中的任何形式，如微分或单端，及方波或正弦。

本发明的示例性实施例提供用于集成、自激谐波振荡器的频率控制的装置，包括适于提供具有谐振频率的第一信号的谐振器；适于响应于多个参数中的至少一个参数如控制电压提供第二信号的传感器；及连接到传感器和可连接到谐振器的频率控制器，频率控制器适于响应于第二信号修改连接到谐振器的电抗元件以修改谐振频率。多个参数是可变的且包括至少下述参数之一：温度、制造工艺、电压、频率、和使用期(即已用时间)。

在示例性实施例中，频率控制器还适于响应于第二信号修改连接到谐振器的有效电抗或阻抗元件，如响应于第二信号修改谐振器的总电容、将固定或可变电容连接到谐振器或与谐振器断开连接、通过改变变抗器或将其转换到所选控制电压而修改谐振器的有效电抗、或相当地，响应于第二信号修改谐振器的电感或电阻，如通过将固定或可变电感或电阻连接到谐振器或与谐振器断开连接。在其它实施例中，差分加权或大小的电抗如可变电容器(变抗器)可在其与谐振器之间转换、在其与多个不同的可选择控制电压之间转换或二者同时存在。例如，在所选实施例中，连接到谐振器的一个或多个可变电容器的电抗可通过将一个或多个可变电容器转换到多个控制电压中的所选控制电压而进行变化，从而导致不同或差分加权的有效电抗连接到谐振器。

例如，多个固定电容(具有不同的、二进制加权或差分加权的容量)可连接到谐振器以提供离散级的频率控制，连接到谐振器的变抗器可被提供以多个控制电压中的所选控制电压，其响应于温度而变化，其可用于随所述温度波动而保持频率不变，且其提供连续级的频率控制。此外，所述控制电压中的任何电压或响应于所选参数如温度变化，或相对于所述参数为常数。所使用的不同电抗的不同权重可以多种形式体现，如二进制加权、线性加权、或使用任何其它希望的方案的加权，所有这些均被视为完全等同并在本发明的范围内。

应注意，术语“固定的”及“可变的”按本领域公知的方式使用，“固定的”理解为相对于所选参数配置通常没有变化，“可变的”意为配置通常随所选参数变化。例如，固定电容器通常意为其电容不随所施加电压而变，而可变的电容器(变抗器)将具有随所施加电压而变的电容。然而，二者均可具有且通常将具有随制造工艺而变的电容。此外，例如，固定电容器可被形成为连接到不变电压的变抗器。本领域技术人员将认识这些不同的情形和环境，如图所示及如下所述，以及当使用这样的术语时的含义。

在示例性实施例中，频率控制器还可包括：适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有多个连接到系数寄存器并可连接到谐振器的可转换电容性模块的第一阵列，每一可转换电容性模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的对应系数以在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压。多个可转换电容性模块可被二进制加权。频率控制器还可包括具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块且还具有电容性模块的第二阵列，电容性模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的对应系数以将可转换电阻模块转换到控制电压结点。在所选实施例中，传感器还包括响应于温度的电流源，其中电流源通过电流反射镜连接到第二阵列以产生跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块的控制电压。同样，在所选实施例中，电流源具有至少下述之一：相反于绝对温度(CTAT)结构、正比于绝对温度(PTAT)结构、正比于绝对温度的平方(PTAT²)结构、或这些结构的组合。此外，多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对所选电流具有不同的温度响应。

在其它示例性实施例中，传感器是参数(温度、工艺、电压、使用期等)传感器并响应于所选参数的变化改变第二信号，例如，传感器可以是温度或电压传感器并响应于温度或电压变化改变第二信号。所选实施例还可包括连接到传感器的模数转换器以响应于第二信号提供数字输出信号，以及将数字输出信号转换为第一多个系数的控制逻辑块。

在其它示例性实施例中，频率控制器还包括工艺变化补偿器，其可连接到谐振器并适于响应于多个参数中的制造工艺参数修改谐振频率。工艺变化补偿器还可包括适于保存多个系数的系数寄存器；及具有多个连接到系数寄存器和谐振器的二进制加权、可转换电容性模块的阵列，每一可转换电容性模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容性模块响应于多个系数中的对应系数以在第一固定电容和第二固定电容之间转换。在其它示例性实施例中，工艺变化补偿器还可包括适于保存多个系数的系数寄存器；；及具有多个连接到系数寄存器和谐振器的可转换可变电容性模块的阵列，每一可转换可变电容性模块响应于多个系数中的对应系数以在第一电压和第二电压之间转换，如转换到所选控制电压。

在其它示例性实施例中，频率控制器还包括适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有多个连接到系数寄存器及谐振器的可转换、电容性模块的第一阵列，每一可转换电容性模块具有可变电容，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的对应系数以将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。在其它示例性实施例中，工艺变化补偿器还可包括适于保存至少一系数的系数寄存器；及连接到系数寄存器和谐振器的至少一可转换可变电容性模块，其响应于至少一系数转换到所选控制电压。传感器可包括响应于温度的电流源，频率控制器还可包括具有多个通过电流反射镜连接到电流源的电阻模块的第二阵列，多个电阻一模块适于其它多个控制电压，且其中多个电阻模块中的每一电阻模块对温度具有不同的响应且适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的对应控制电压。

在其它示例性实施例中，用于谐振器的频率控制的装置并可适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有多个连接到系数寄存器和谐振器的可转换电抗或阻抗模块的第一阵列，每一可转换电抗模块响应于第一多个系数中的对应系数以转换对应的电抗从而修改谐振频率。对应的电抗或阻抗可以是固定或可变电感、固定或可变电容、固定或可变电阻、或其任何组合。对应的电抗可被转换到谐振器，或当连接到谐振器时可转换到控制电压、电源电压或接地电势，控制电压可由电流源响应于温度确定。例如，对应的电抗是可变的并连接到谐振器和转换到多个控制电压中的所选控制电压。在所选实施例中，第一多个系数由传感器响应于多个可变参数中的至少一参数进行计算或确定，所述参数如温度、制造工艺、电压、频率和使用期。

在其它示例性实施例中，用于集成、自激谐波振荡器的频、控制的装置包括：适于产生多个控制电压的多个电阻模块：连接到谐波振荡器的多个受控电抗模块；及连接到多个电阻模块和多个受控电抗模块的多个开关，多个开关响应于控制信号将多个控制电压的第一控制电压连接到多个受控电抗模块中的第一受控电抗模块以修改谐波振荡器的谐振频率。

如上所述，所述装置还可包括连接到多个电阻模块的电流源，电流源适于将随参数而定的电流提供给多个电阻模块中的至少一电阻模块以产生多个控制电压中的至少一控制电压，其随参数而定。在其它实施例中，电流源适于将实质上与参数无关的电流提供给多个电阻模块中的至少一电阻模块以产生多个控制电压中的至少一控制电压，其实质上与参数无关。根据示例性实施例，多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对所选电流可具有不同的温度响应。

因此，当参数是温度时，多个控制电压中的至少一控制电压随温度而定，且多个控制电压中的至少一控制电压实质上与温度无关。

示例性的装置还可包括连接到多个开关并适于保存第一多个系数的系数寄存器，其中控制信号由第一多个系数中的至少一系数提供。多个受控电抗模块还可包括多个差分(如二进制)加权的固定电容和可变电容，及其中多个开关响应于第一多个系数将固定电容连接到谐波振荡器及将多个控制电压中的第一控制电压连接到与谐波振荡器连接的可变电容。多个电阻模块还可包括连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块和电容性模块，电容性模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供第一控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的对应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点。

在示例性实施例中，模数转换器可被连接到多个可转换电阻模块以响应于第一控制电压提供数字输出信号，从而例如将随温度而定的电流(作为传感器)转换为数字格式；及将数字输出信号转换为第一多个系数或控制信号的控制逻辑块。

同样，在示例性实施例中，多个受控电抗模块还包括：连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个可转换电容性模块，每一可转换电容性模块具有可变电容，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的对应系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。根据实施例，响应于多个可变参数中的参数的电流源通过电流反射镜连接到多个电阻模块；其中多个电阻模块中的每一电阻模块对参数具有不同的响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的对应控制电压。根据实施例，多个控制电压中的至少一控制电压实质上随参数而定，及多个控制电压中的至少一控制电压实质上与参数无关。

同样，在示例性实施例中，多个受控电抗模块还包括：连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个差分加权的可转换电容性模块，每一可转换电容性模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容性模块响应于多个系数中的对应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。在其它实施例中，多个受控电抗模块还包括：连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个可转换可变电容性模块，每一可转换可变电容性模块响应于多个系数中的对应系数而在多个控制电压中的第一电压和第二电压之间转换。在其它实施例中，多个受控电抗模块还包括：连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个可转换可变电容性模块，每一可变电容性模块响应于多个系数中的对应系数而转换到多个控制电压中的所选控制电压，多个控制电压包括多个不同大小的电压，且其中所选控制电压随温度变化实质上为常数。

同样，在示例性实施例中，所述装置还可包括：响应于控制信号将相应的电阻转换到谐波振荡器从而修改谐振频率的多个可转换电阻器。所述装置可包括连接到多个受控电抗模块并适于响应于电压变化提供所选控制电压的分压器。此外，使用期变化补偿器可被连接到谐振器并适于将多个参数中的所选参数的当前值与所选参数的初始值进行比较并响应于所选参数的当前值和初始值之间的差修改谐振频率。

众多其它示例性实施例在下面进行了详细描述，且包括另外的用于电压变化和使用期(IC寿命)变化的调节器和补偿器。

本发明还可包括连接到选频器的模式选择器，其中模式选择器适于提供多种运行模式，其可选自包括下述模式的组：时钟模式、定时和频率参考模式、能量保存模式、及受脉冲作用(或脉冲)模式。

对于参考模式，本发明还可包括连接到模式选择器的同步电路；及连接到同步电路并适于提供第三信号的受控振荡器；其中在定时和参考模式中，模式选择器还适于将输出信号连接到同步电路以控制第三信号的定时和频率。所述同步电路可以是延迟锁定环、锁相环、或注入锁定电路。

这些及另外的实施例将在下面更详细地讨论。本发明的众多其它优点和特征从下面本发明及其实施例的详细描述、权利要求以及附图可明显看出。

附图说明

本发明的目标、特征和优点在参考下面结合构成说明书的一部分的附图和例子进行的描述基础上将更容易地意识到，其中同一附图标记用于识别不同附图中的相同或类似组件，其中：

图1为根据本发明的示例性系统实施例的框图。

图2为根据本发明的第一示例性装置实施例的框图。

图3为根据本发明的第二示例性装置实施例的框图。

图4为根据本发明的、图示示例性频率控制器、振荡器和频率校准实施例的高级原理及框图。

图5A为由于注入振荡器的具有特殊滤波器响应的电流谐波分量导致的振荡器电压波形(频率)畸变的示例性曲线图。

图5B为图5A中所示的振荡器电压波形(频率)随温度而变的示例性曲线图。

图5C为振荡器频率随维持放大器的跨导而变的示例性曲线图。

图6为根据本发明的第一示例性负跨导放大器、温度响应电流发生器(I(T))、及LC振荡器实施例的电路图。

图7A为根据本发明的示例性温度响应CTAT电流发生器的电路图。

图7B为根据本发明的示例性温度响应PTAT电流发生器的电路图。

图7C为根据本发明的示例性温度响应PTAT²电流发生器的电路图。

图7D为根据本发明的具有所选CTAT、PTAT和PTAT²结构的示例性可选及可伸缩温度响应电流发生器的电路图。

图8为根据本发明的第二示例性负跨导放大器、温度响应电流发生器(I(T))、及LC振荡器实施例的电路框图。

图9为根据本发明的、频率-温度补偿模块中使用的示例性第一受控(或可控)电容模块的电路图。

图10为根据本发明的、频率-温度补偿模块中使用的示例性第一电压控制模块的电路图。

图11为根据本发明的示例性第一工艺变化补偿模块的电路图。

图12为根据本发明的示例性第二工艺变化补偿模块的电路图。

图13为根据本发明的示例性频率校准模块的框图。

图14为根据本发明的示例性分频器、方波发生器、异步选频器及假信号抑制模块的框图。

图15为根据本发明的示例性低等待时间频率转换的图解。

图16为根据本发明的示例性分频器的框图。

图17为根据本发明的示例性功率模式选择模块的框图。

图18为根据本发明的用于第二振荡器的示例性同步模块的框图。

图19为根据本发明的示例性方法的流程图。

图20为根据本发明的、补偿模块中使用的示例性受控阻抗模块的框图和电路图。

图21为根据本发明的第一示例性频率控制器和装置的框图。

图22为根据本发明的、频率-温度补偿模块中使用的示例性第二受控电容模块的电路图。

图23为根据本发明的、在频率-温度补偿模块中使用的示例性第二电压控制模块的电路图。

图24为根据本发明的响应于温度变化的示例性频率控制的图表。

图25为根据本发明的第二示例性频率控制器和装置的框图。

图26为根据本发明的、在参数补偿模块中使用的示例性第三受控电容模块和示例性第三电压控制模块的电路图。

图27为根据本发明的示例性电压变化补偿模块的电路和框图。

图28为根据本发明的、在频率和工艺补偿模块中使用的示例性第四电压控制模块的电路图。

图29为根据本发明的示例性电阻控制模块的电路图。

图30为根据本发明的示例性使用期变化补偿器的框图。

具体实施方式

在本发明容许许多不同形式的实施例的同时，附图中示出了其特定实施例并在此详细描述，应当理解，本说明书应被视为本发明原理的例证，而不是将本发明限制为在此描述的特定实施例。

如上所述，本发明的不同实施例提供大量优点，包括将高度准确(随PVT和使用期)、低抖动、自激和自参考时钟发生器和/或定时及频率参考与其它电路集成的能力，如图1中所示。图1为根据本发明的示例性系统实施例150的框图。如图1中所示，系统150是单一集成电路，本发明的时钟发生器和/或定时/频率参考100与其它或第二电路180、连同接口(I/F)(或输入/输出(I/O)电路)120单片地集成在一起。接口120通常将如从电源(未示出)、大地、及其它线路或总线提供功率给时钟发生器100，如用于校准和频率选择。如图所示，一个或多个输出时钟信号在总线125上提供，其为多个频率，如第一频率(f₀)、第二频率(f₁)，依此类推，直到第(n+1)频率(f_n)此外，(同样在总线125上)提供能量保存模式(或低功率模式(LP))。第二电路180(或I/F120)也可提供时钟发生器100的输入，如通过选择信号(S₀，S₁，…，S_n)及一个或多个校准信号(C₀，C₁，…，C_n)。或者，选择信号(S₀，S₁，…，S_n)及一个或多个校准信号(C₀，C₁，…，C_n)可通过接口120直接提供给时钟发生器100，如在总线135上，连同功率(在线路140上)和接地(在线路145上)。

除了低功率模式以外，时钟发生器和/或定时/频率参考100还具有另外的在下面详细讨论的模式。例如，在时钟模式中，装置100将提供一个或多个作为输出信号的时钟信号给第二电路180。第二电路180可以是任何类型或种类的电路，如微处理器、数字信号处理器(DSP)、射频电路、或任何其它可利用一个或多个输出时钟信号的电路。同样，例如，在定时或频率参考模式中，来自装置100的输出信号可以是参考信号，如用于第二振荡器的同步的参考信号。因此，术语时钟发生器和/或定时/频率参考在此将可互换地使用，应当理解，时钟发生器通常还将提供方波信号，其可以也可不随定时/频率参考提供，其实质上可使用正弦信号作为代替。此外，如下所详述的，本发明的不同实施例还提供受脉冲作用的模式，其中来自时钟发生器和/或定时/频率参考100的输出信号猝发或间隔提供，从而例如增加指令处理效率及降低功耗。

应注意，不同信号、电压、随参数而定的电流源等被称为“实质上”正弦或方波信号、实质上不变的控制电压、或实质上随参数而定的电压或电流。这将适应不同的波动、噪声源及可导致所述信号、电压或电流的其它畸变以在实践中与在课本中找到的更理想的描述区别开。例如，如下所详述的，示例性的“实质上”方波信号在图15A和15B中示出，其展现了多种畸变，如下冲、上冲、及其它变化，且在实践中仍然被视为非常高质量的方波。

本发明的几个重要特征在系统150中。首先，高度准确、低抖动、自激及自参考时钟发生器100与其它(第二)电路180单片地集成在一起以形成单一集成电路(系统150)。这明显区别于现有技术，在现有技术中，参考振荡器用于提供时钟信号如晶体参考振荡器，其不能与其它电路集成在一起且在片外，作为第二及分开的装置，其必须通过电路板连接到任何另外的电路。例如，根据本发明，包括时钟发生器100的系统150可使用传统CMOS(互补金属氧化物半导体)、BJT(双极结晶体管)、BiCMOS(双极及OMOS)、或在现代IC制造中使用的其它制造技术与其它、第二电路一起制造。

其次，不需要单独的参考振荡器。而是，根据本发明，时钟发生器100自参考且自激，使得其不参考或锁定另一信号，如在锁相环(PLL)、延迟锁定环(DLL)中或经注入锁定同步到参考信号，这在现有技术中非常普遍。

第三，时钟发生器100提供多个输出频率及能量保存模式，使得频率可以低等待时间及无假信号方式进行转换。例如，第二电路180可改变为能量保存模式，如电池或较低频率模式，并(通过选择信号)请求更低的时钟频率从而使功耗最小，或请求低功率时钟信号以进入睡眠模式。如下所详述的，这样的频率转换的等待时间实质上可以忽略，因假信号防止引起的等待时间很低(正比于假信号防止级的数量)，仅使用少量时钟周期，而不是从PLL/DLL改变输出频率所需要的成千上万个时钟周期。

此外，给出下述时钟发生器和/或定时/频率参考100的很高的可用输出频率，则可得到新的运行模式。例如，时钟启动时间实际上或实质上可以忽略，使得时钟发生器和/或定时/频率参考100将被重复启动和停止，如为了能量保存完全关掉或断续打开。例如，不是随时钟连续运行，而是时钟发生器和/或定时/频率参考100可以相当短的、不连续间隔或猝发(即受脉冲作用)、定期或非定期运行，以用于第二电路180如处理器的指令处理。如下所详述的，由于快速启动时间，所述受脉冲作用的运行节约功率，因为每毫瓦(mW)功耗处理的指令更多(每秒百万指令或MIPS)。此外，除了其它使用以外，所述受脉冲作用的模式还可用于定期同步第二时钟或振荡器。因此，时钟发生器和/或定时/频率参考100(及下述的其它实施例)具有多种运行模式，包括时钟模式、定时和/或频率参考模式、能量保存模式、及受脉冲作用模式。

第四，如下所详述的，时钟发生器和/或定时/频率参考100包括随制造工艺、电压、温度(PVT)及使用期变化而保持高度准确的频率产生的特征。这些特征包括频率调谐和选择、及对由于温度和/或电压波动、制造工艺变化及IC老化导致的频率变化的补偿。

第五，时钟发生器和/或定时/频率参考100产生很大及相当高的频率，如几百MHz和GHz范围，之后，其被分为多个更低的频率。每一所述除N(有理数、整数比)导致有效降噪，相位噪声降低N及相位噪声功率降低N²。因此，本发明的时钟发生器较直接或通过频率倍增产生其输出的其它振荡器导致低得多的相对期抖动。

这些特征在图2中详细示出，其是第一示例性装置实施例200的框图，包括根据本发明的频率控制器215。如图2中所示，装置200是时钟发生器和/或定时/频率参考，提供一个或多个输出信号，如具有使用选频器205选择的多个频率中的任何频率的时钟或参考信号。装置(或时钟发生器)200包括振荡器210(具有谐振元件)、频率控制器215、分频器220、模式选择器225、及上面提及的选频器205。根据本发明，振荡器210产生具有相当高频率f₀的信号。由于上面提及的PVT或使用期变化，频率控制器215用于频率选择或调谐振荡器210，使得振荡频率f₀可从多个可能振荡频率选择，即频率控制器215提供具有随PVT和使用期变化仍保持准确的频率的输出信号。

例如，给定这些PVT变化，振荡器如振荡器210的输出频率可变化正负5％。对于一些应用，如使用环形振荡器的应用，这样的频率可变性是可接受的。然而，根据本发明，需要更高准确度的时钟发生器200，特别是对于更灵敏或更复杂的应用，如为集成的微处理器、微控制器、数字信号处理器、通信控制器等提供时钟信号。因此，频率控制器215用于根据这些PVT变化进行调节，使得振荡器的输出频率是所选或所希望的频率f₀，其具有数量小几级的变化如±0.25％或更小，并具有相当低的抖动。

根据本发明，频率控制器215的不同示例性实施例在下面详细说明。例如，参考图21，其是根据本发明的示例性频率控制器1415和装置1400的框图，振荡器(谐振器310及维持放大器305)提供具有谐振频率f₀的第一输出信号。示例性频率控制器1415连接到振荡器并响应于第二信号如一个或多个传感器1440提供的第二信号修改谐振频率f₀。示例性的频率控制器1415包括一个或多个下述组件：跨导调节器1420、可变参数调节器(或控制器)1425(如一个或多个下述的受控电容或受控电抗模块)、工艺(或其它参数)调节器(或补偿器)1430、电压补偿器1455、系数寄存器1435、及可能的使用期变化补偿器1460。根据所选实施例，频率控制器1415还可包括一个或多个传感器1440、模数(A/D)转换器(ADC)1445、及控制逻辑块1450。例如，根据本发明，图4中所示的随温度而定的电流源I(T)(或更一般地，yI(x))发生器415有效地用作温度传感器，提供随环境温度或结温而变的相应输出电流。这样的随温度而定的输出电流可由A/D转换器(ADC)1445转换为数字信号，并用于提供频率控制器1415的不同调节器或补偿器1420、1425、1430、1455和1460使用的相应系数(保存在寄存器1435中)，以根据不同的参数如可变运行温度或可变制造工艺控制谐振(或输出)频率f₀。在其它所说明的实施例中，所述随温度而定的输出电流(作为第二信号，不插入A/D转换)直接提供给不同的调节器，如跨导调节器1420和可变参数调节器(或控制器)1425。这些调节器继而例如通过修改流过谐振器310和维持放大器305的电流或修改连接到谐振器310并有效形成为谐振器310的一部分的有效电抗或阻抗(如电容、电感或电阻)而修改谐振频率f₀。例如，有效电抗(或阻抗)可通过将固定或可变电容连接到谐振器310或与其断开连接而进行修改，或通过修改连接到谐振器的一个或多个电抗的大小而进行修改，如通过修改控制电压或其它连续控制参数。

在下述的不同实施例中，跨导调节器1420和可变参数调节器(或控制器)1425通常均得以实施以使用温度参数，使得随运行温度的变化提供实质上稳定的谐振频率f₀。本领域技术人员将理解的是，这些调节器可被实施以提供随其它可变参数而变或响应于其它可变参数实质上稳定的谐振频率f₀，所述可变参数如由于制造工艺引起的变化、电压变化、老化、及其它频率变化。

现在再次参考图2，为提高性能和减少抖动(噪声)及其它干扰，不是如通常使用PLL和DLL所进行的那样产生低频输出并将其倍增到更高的频率，本发明产生相当高的频率输出f₀，其之后使用分频器220分为一个或多个更低的频率(f₁…f_n)。之后，具有来自分频器220的多个频率中的一个或多个频率的时钟信号使用选频器205进行选择。如上所述，所述频率选择无假信号并具有低等待时间，从而提供相当快且无假信号的频率转换。此外，使用模式选择器225提供多种运行模式。

图3为根据本发明的第二示例性装置实施例的更详细的框图，即时钟发生器和/或定时/频率参考300。参考图3，时钟发生器和/或定时/频率参考300包括谐振器310和维持放大器305 (构成振荡器395)、温度补偿器(或调节器)315、工艺变化补偿器(或调节器)320、频率校准模块325、电压变化补偿器(或调节器)380、使用期(时间)变化补偿器(或调节器)365、一个或多个系数寄存器340，及根据所选实施例，还可包括传感器385、模数转换器(ADC)390、分频器和方波发生器330、电压隔离器355、谐振频率选择器360、输出频率选择器335、模式选择器345、及低等待时间启动模块399。维持放大器305、温度补偿器315、工艺变化补偿器320、电压隔离器355、电压变化补偿器380、使用期变化补偿器365、谐振频率选择器360、及频率校准模块325通常包括在频率控制器内，如频率控制器349(或215或1415)。或者，维持放大器305和谐振器310可被视为包括振荡器395，具有一个或多个包括在频率控制器349(或215或1415)内的不同控制器元件(如温度补偿器315、工艺变化补偿器320、电压隔离器355、电压变化补偿器380、使用期变化补偿器365、谐振频率选择器360、传感器385、ADC390、及频率校准模块325)。还应注意，(330的)方波发生器在定时或频率参考实施例中不需要。

谐振器310可以是保存能量的任何类型的谐振器，如连接的电感器(L)和电容器(C)以形成LC储能电路， 其中LC储能电路具有多种LC储能电路配置中的所选配置，或在电学上或机电上等价于或通常在本领域表示为连接到电容器的电感器。这样的LC谐振器在图4中图示为谐振器405。除了LC谐振器之外，其它谐振器均被视为等效且在本发明范围内；例如，谐振器310可以是陶瓷谐振器、机械谐振器(如XTAL)、微机电(MEMS)谐振器、或薄膜体声波谐振器。在其它例子中，不同的谐振器可由电或机电模拟表示为LC谐振器，且也在本发明范围内。在示例性实施例中，LC储能电路已被用作谐振器，以为完全集成的解决方案提供高Q值。

维持放大器305为谐振器310提供启动及维持放大。温度补偿器315对谐振器310提供频率控制，以基于由于温度引起的变化调节振荡频率。在所选实施例中，根据所希望或要求的控制程度，温度补偿器315可包括对电流和频率的控制，如下对所选实施例的描述。例如，温度补偿器315可包括图21的跨导调节器1420和可被参数调节器1425之一或同时包括二者，调节器1420和1425均响应于温度波动。类似地，工艺变化补偿器320对谐振器310提供频率控制，以基于半导体制造技术中固有的工艺变化调节振荡频率，所述工艺变化包括给定铸造厂内的工艺变化(如批或运行变化、给定晶片内的变化、及同一晶片内管芯与管芯之间的变化)及不同铸造厂及铸造厂工艺之间的工艺变化(如130nm和90nm工艺)。电压变化补偿器380可用于随电源电压变化及其它电压变化保持稳定的输出频率。使用期变化补偿器365可用于随IC使用期的增长保持稳定的输出频率，其中随着时间的消逝电路元件中具有相应的变化。频率校准模块325用于从谐振器310中出现的多个振荡频率调整和选择所需输出频率f₀，即从多个可用或可能频率选择输出频率f₀。在所选实施例中，系数寄存器340用于保存不同示例性补偿器和校准实施例中使用的系数值，其将在下面更详细地描述。

如上所述，在所选实施例中，频率控制器349还可包括一个或多个传感器385和模数转换器(ADC)380。此外，频率控制器的许多其它补偿器和调节器包括用作传感器的组件，如随温度而定的电流源及其它电压变化检测器。除了用于产生对不同转换元件提供控制的多个所保存系数以外，即将受控电抗模块(下述)转换到谐振器310(作为不连续形式的控制)及改变连接的或转换的电抗提供给谐振器310(连续形式的控制)的有效电抗量，不同的传感器、补偿器和调节器还可用于对谐振器310的谐振频率提供其它形式的连续控制。如下所述，来自传感器、电流发生器、控制电压等的不同连续输出用作本发明范围内的控制信号。例如，不同的控制电压，其随所选参数(如温度)变化或相对于所选参数保持不变，用作用于修改使用可变电抗器实现的受控电容模块的相应大小的控制信号。

除了温度和工艺补偿以外，电压隔离器355提供与电压变化的隔离，如来自电源的电压变化，并可单独实施或作为其它组件的一部分实施，如作为温度补偿器315的一部分。除了因这些PVT和使用期变化进行的频率调节之外，谐振频率还可通过谐振频率选择器360单独选择，从而从可用频率范围获得所选频率。

对于时钟信号发生，时钟发生器300使用(模块330中的)分频器将输出振荡频率f₀转换为多个更低的频率(f₁…f_n)并使用方波发生器(也在模块330中)将实质上正弦的振荡信号转换为实质上方波信号以用于时钟应用。之后，选频器335选择具有多个频率的可用输出信号中的一个或多个，及模式选择器345还可提供运行模式选择，如提供低功率模式、受脉冲作用模式、参考模式等。使用这些组件，时钟发生器300提供多个高度准确(随PVT)、低抖动、及稳定的输出频率f₀，f₁…f_n，其具有因所述PVT变化引起的最小可以忽略的频移，从而对如上所述的灵敏或复杂应用提供足够的准确度和稳定性。

图4为根据本发明的示例性频率控制器、振荡器和频率校准实施例的高级原理及框图。如图4中所示，谐振器被体现为谐振LC储能电路405，且频率控制器被体现为几个元件，负跨导放大器410(用于实现维持放大器)、温度响应(或随温度而定)电流发生器I(T)(或更一般地，yI(x)，响应于任何所述参数x)415，温度响应(或随温度而定)频率(f₀(T))补偿模块420、工艺变化补偿模块425，且还可包括频率校准模块430。不同的温度响应或随温度而定的模块415和420对温度波动敏感或响应于温度波动，并提供相应的调节，使得谐振频率随PCT和使用期变化保持稳定和准确。

具有维持放大器的谐振LC储能电路405可被等同地描述为谐波振荡器或谐波核，且所有这样的变化均在本发明范围内。应注意，在谐振LC储能电路405是电感器435与电容器440并联的同时，其它电路布局也是众所周知的并等价于所述结构，如电感与电容串联。另一这样的等效布局如图8中所示。此外，如上所述，其它类型的谐振器也可使用并视为等价于在此所述的示例性谐振LC储能电路。此外，如下所详述的，另外的电容和/或电感，无论固定还是可变(及更一般地指阻抗或电抗(或电抗元件))，均分布在不同的模块中并有效地构成谐振LC储能电路405的一部分，且用作本发明的频率控制器的一部分。此外，相应的电阻(不同阻抗的电阻元件)R_L 445和R_C 450被分开示出，但应当理解为分别是电感器435和电容器440的本质，其作为制造的一部分出现，而不是相应电感器435和电容器440之外的另外或单独的组件。相反，所述另外或本质(寄生)的电阻也能作为对PVT变化的补偿的一部分包括，如下参考图29所述。

谐振LC储能电路或振荡器405的电感器435和电容器440的大小正好或大约提供所选振荡频率f₀或f₀附近的振荡频率范围。此外，电感器435和电容器440的大小具有或满足IC布图面积要求，越高的频率要求越少的面积。本领域技术人员将认识到， $f_0\≈1/2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}},$ 但仅作为一阶近似，因为如下所述，其它因素如阻抗R_L和R_C、任何另外的电阻器、连同温度和工艺变化及其它畸变一起影响f₀，井可包括在二阶和三阶近似中。例如，电感器435和电容器440的大小可产生在1-5GHz范围内的谐振频率；在其它实施例中，可能需要更高或更低的频率，所有这样的频率均在本发明范围内。此外，电感器435和电容器440可使用任何半导体或其它电路工艺技术制造，并可与CMOS兼容、与双极结型晶体管兼容，同时存其它实施中，电感器435和电容器440可使用绝缘硅片(SOI)、金属-绝缘体-金属(MiM)、多晶硅-绝缘体-多晶硅(PiP)、GaAs、应变硅、半导体异质结技术或基于MEMS(微机电)的技术制造，同样是作为例子而非限制。应当理解，所有这样的实施例均在本发明范围内。此外，除了谐振LC储能电路405之外或代替其，其它谐振器和/或振荡器实施例也可使用且也在本发明范围内。如在此使用的，“LC储能电路”将意味着可提供振荡的任何及所有电感器和电容器电路布图、结构或布局。应注意，将使用传统工艺如CMOS技术制造的振荡器405的能力使时钟发生器能与其它电路如第二电路180集成且单片地制造，并提供本发明的独特优点。

此外，图4中所示的电容440仅是谐振LC储能电路405的谐振和频率确定所涉及的全部电容的一部分，且为固定电容。在所选实施例中，该固定电容可代表振荡器中最终使用的总电容的大约10％-90％。或者，如果需要，电容440也可实施为可变电容。如下所详述的，全部电容均被分配，使得另外的固定及可变电容有选择地包括在时钟发生器和/或定时/频率参考300内，并例如由频率控制器(215、1415)的组件提供，所述组件如温度-响应频率(f₀(T))补偿模块420及工艺变化补偿模块425，以选择谐振频率f₀及使谐振频率f₀能实质上独立于温度及工艺变化。

在所选实施例中，电感435已被固定，但也可以可变的方式实施，或实施为固定及可变电感的结合。因此，本领域技术人员将认识到，对于频率调谐及温度和工艺独立，固定及可变电容的详细讨论类似地适合电感选择。例如，不同的电感可在振荡器中或之外转换以类似地提供调谐。此外，单一电感器的电感也可被调节。由此，所有这样的电感和电容变化均在本发明范围内，且被图示为图20的示例性受控阻抗模块1305及图25-27的受控电抗模块1805的可转换、可变和/或固定电抗元件或组件。

同样如图4中所示，谐振LC储能电路405及在结点或线路470和475处的、称为第一(输出)信号的所得输出信号是差分信号并提供共模抑制。其它构造包括非差分或其它单端构造也在本发明范围内。例如，在单端构造中，只有一个不同模块(如485、460)的例示应被需要，而不是如图所示使用两个实现平衡结构。类似地，下述的其它组件和特征如分频器也应具有单端而不是差分结构。此外，所示的不同实施例使用不同形式(如CMOS、积累型MOSFET(AMOS)、反型MOSFET(IMOS)等)的MOSFET晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管)；但其它实施也可以，如使用双极结型晶体管(BJT)、BiCMOS等。所有这样的实施例均视为等效并在本发明范围内。

选择负跨导放大器410以通过跨导(g_m)调节及其电阻器的导通电阻提供温度补偿。跨导(g_m)调节也可在频率选择时独立使用。本发明的另一重要优点是负跨导放大器410的选择以提供启动和维持放大，因为振荡振幅及频率受维持放大器的跨导影响，从而除提供温度补偿之外还提供振幅调节和频率修整(或调谐)。负跨导放大器410响应于跨谐振LC储能电路405(如图所示，跨结点470和475)的电压v将电流注入谐振LC储能电路405(及特别注入在电容器440上)。该电流注入继而将改变(和使失真)电压波形(因为电压是电流的积分)，从而导致频率改变或变化，其通常反比于跨导g_m的大小，如图5A中所示。应注意，该跨导是负值，因为提供了增益以消除谐振元件的损耗本质。因此，无论在此何时使用“跨导放大器”，应当理解其意为且仅是“负跨导放大器”的简化。跨导也随偏流而变，实质上(大约)正比于通过放大器410的电流(yI(x))的平方根(对于MOSFET)，及实质上(大约)正比于通过放大器的电流(yI(x))(对于BJT)，其随温度而定，从而导致随温度和偏流而定的波形失真，如图5B中所示。此外，如图5C中所示，振荡频率也与维持负跨导放大器410的跨导行关并随其而变，从而提供振荡频率选择。此外，除了温度相关(为I(T))之外，电流也可随其它参数或变量而变(因此更一般地称为电流I(x))，所述参数或变量如电压或外部调谐，电流也可被放大如通过因子y(如下所述)；因此电流被称为yI(x)。

如上所述，更一般地，所述可变电流yI(x)可用作传感器或传感器的一部分，如图21的一个或多个传感器1440或跨导调节器1420或图25的传感器1815。例如，当所述可变电流由I(T)发生器415提供时，使得所提供的电流随温度而变(参数或变量x＝温度参数T)，从而I(T)发生器415用作温度传感器，并可同样地用在示例性实施例中，如由频率控制器(215、349、1415)用于响应于温度波动调节谐振频率f₀。例如，图21的跨导调节器1420可包括这样的温度(或其它参数)响应电流源415(其也用作传感器1440)，从而向维持放大器305提供电流。

本发明的重大发明突破包括有利地使用这些可能失真，在产生振荡器的所选f₀值时进行频率补偿及通过维持放大器的跨导的调节进行频率调节。因此，如下所详述的，首先，跨导可为频率选择进行修改或改变，其次，可对由于温度、电压、制造工艺或老化引起的频率变化进行补偿，其通过通常实时或几乎实时地修改电流yI(x)进行。根据本发明，所选频率f₀及其相对于温度变化的稳定性可通过适当地选择跨导g_m和选择I(T)确定。换言之，根据本发明，偏流被使得与温度相关，其为I(T)(或更一般地，为yI(x))，其继而影响跨导g_m，继而影响振荡频率f₀。该方法也可用于其它变量，如电压波动、工艺变化、或老化变化。

图6是根据本发明的示例性负跨导放大器(410)、温度-响应电流发生器(I(T)415)、及LC储能电路谐振器(405)实施例的电路图。如图6中所示，谐振LC储能电路500连接到实施为互补交叉连接对放大器的负跨导放大器505(包括晶体管M1、M2、M3和M4)，其继而通过电压隔离器510(实施为电流反射镜(晶体管525A和525B)并在此可互换)连接到温度-响应电流发生器(I(x))515。电流反射镜510(电压隔离器)也可实施成共基共射布局(520A和520B)，从而随电源变化提供提高的稳定性并使振荡器与电源隔离(电压隔离)。温度-响应电流发生器515可使用技术如分别如图7A、7B和7C所示的CTAT(相反于绝对温度)、PTAT(正比于绝对温度)或PTAT²(正比于绝对温度的平方)及如图7D所示的CTAT、PTAT和PTAT²的结合进行实施。在每一情形中，注入负跨导放大器(互补交叉连接对放大器)505的电流I(T)(或yI(x))与温度相关，如图所示，随温度增加而增力电流(PTAT和PTAT²)或降低电流(CTAT)。这些温度-响应电流发生器的一个或多个组合也可实施为如图7D中所示，如CTAT与PTAT并联。

特定温度-响应或随温度而定的电流发生器的选择也随所使用的制造工艺而变；例如，CTAT可用于台湾半导体(TSMC)制造工艺。更一般地，由于不同的制造者使用不同的材料，如铝或铜，R_L通常变化，这导致不同的温度系数，其继而改变振荡器的温度系数，从而需要I(T)补偿差别。相应地，可能需要不同比例的CTAT、PTAT和PTAT²以提供随温度而变的有效平坦频率响应。没有单独示出，图7A、7B、7C和7D中所示的不同温度-响应电流发生器可包括启动电路。此外，对于所示的示例性布局，包括所选温度-响应电流发生器结构的晶体管可被不同地加偏压，如对于CTAT(M7和M8)和PTAT²(M13和M14)加强反型偏压，对于PTAT(M9和M10和PTAT²(M11和M12)按亚阈值加偏压。

图8是根据本发明的另外的示例性负跨导放大器、温度-响应(或随温度而定)电流发生器(I(T或I(x))、及LC储能电路振荡器实施例的电路和框图。如图8中所示，谐振LC储能电路550具有不同于先前所示的布局，但也连接到实施为互补交叉连接对放大器的负跨导放大器505(晶体管M1、M2、M3和M4)，其继而通过多个电流反射镜510(或520)及530连接到温度-响应(或随温度而定)电流发生器(I(T或I(x))515。如图所示，多个电流反射镜用于接连提供增益并增加进入负跨导放大器505和谐振LC储能电路550的电流I(T)。通常，提供进入结点B的电流且其驱动负跨导放大器的电流反射镜(如图6中的晶体管M6)中的末尾器件被选择为PMOS器件，因而可能需要几级反射(如图所示)以将PMOS电流反射镜输入提供给g_m放大器。通常选择PMOS，因为在现代CMOS工艺中，PMOS器件通常为埋沟器件，众所周知，其相较一样大小且类似偏压的NMOS器件展现更小的闪变噪声。在末尾器件中闪变噪声的降低导致振荡器的相位噪声和抖动的降低，因为闪变噪声由电路中的非线性有效器件在振荡频率附近增频变换。

如上所述，电流反射镜510或520(或其它电路)获得进入负跨导放大器505的电流的部分应在其输出具有高阻抗以减少电源频移，如通过使用长晶体管几何结构及共基共射结构增加输出电阻，并在结点B提供很好的稳定性。此外，分路电容器570也可被采用以滤波从而降低来自不同末尾器件的闪变噪声。

根据所选应用，具有其I(T)(或yI(x))偏压的负跨导放大器505的使用可提供足够的频率稳定性，使得另外的频率控制器组件在该应用中不必须或不需要。然而，在其它实施例中，可使用下面详述的一个或多个组件提供另外的准确度和更少的频移。

除了提供随温度而定的电流yI(x)(或I(T))之外，不同的晶体管M1、M2、M3和M4中的每一个在传导期间均具有相关联的电阻，其也趋于在振荡期间导致频率失真和频移。在每半周中，或M1和M4或M2和M3接通和导电。所述电阻也随温度而定。因此，晶体管M1、M2、M3和M4大小(宽度和长度)应被调节以对所述频率效应进行补偿。应注意，注入谐振LC储能电路405的电流必须足以维持振荡(如图5C中所示)，因而将具有最小值，其可限制容易通过负跨导放大器410(或505)及随温度而定的电流发生器415(或515)实施的频率控制的程度或能力。因此，I(T)和晶体管(M1、M2、M3和M4)大小应被共同选择以进行振荡启动、适应功耗束缚条件的最大电流、及装配到所选IC区域和布局。例如，可选择跨导g_m以大约提供足够的电流从而确保启动和维持振荡，其具有随温度增加频率降低的频率特征，之后将晶体管M1、M2、M3和M4的大小调整到足够大以使频率独立于温度或随温度增加而增加，之后用适当的I(T)选择微调频率-温度关系。在所选模型的实施例中，这已导致随PVT变化频率准确度大约±0.25％-0.5％，对于许多应用这已远超出所需的准确度。

再次参考图4，另外的补偿模块也用作频率控制器(215，349，1415)的一部分以对谐振频率f₀提供更大的控制和准确度，如用于需要更大准确度和更小变度(或频移)的应用，或其中技术不允许先前的技术随PVT或使用期变化提供足够的准确度的应用，使得提供大约±0.25％或更好的频率准确度。在这些情况下，可使用随温度而定的(或温度-响应)频率(f₀(T))补偿模块420，如示例性的温度-响应频率(f₀(T))补偿模块420。例如，该模块可使用受控(或可控)电容模块485实现，每一电容模块连接到谐振LC储能电路405的相应侧或干线(线路470和475)，每一电容模块均在第一多个(w)转换系数(p₀…p_(w-1))(寄存器495)提供的集中控制之下，及电压控制器提供由第二多个(x)转换系数(q₀…q_(x-1))(寄存器455)确定的控制电压，如图9和10中所示的典型实例。(术语“受控”及“可控”在此可互换地使用)。另外的示例性实施例在图20中示出，其图示了频率-温度补偿模块中使用的示例性受控阻抗模块1300，如代替模块420中的受控(或可控)电容模块485或作为除其之外的模块；在图22中，其示出了受控电容模块485的另一变化，因为受控电容模块1500具有多个随温度而定的或随其它参数而定的控制电压(按图23或26中所示产生)；在图25中，其示出了多个受控电抗模块1805，这些模块响应于来自控制逻辑1810和传感器1815的控制信号接通或断开(连接到谐振器或与其断开连接)，所述控制信号包括来自振荡器的反馈；在图26中，示出了多个受控电抗模块1805，这些模块响应于控制信号(连续)或系数(离散)接通或断开和/或转换到控制电压；及在图27中，示出了多个受控电抗模块1805，这些模块响应于控制信号进行转换，从而用于电压变化补偿。有几种不同类型的可用转换，如将电抗或阻抗连接到谐振器或与其断开连接、或将连接的电抗或阻抗转换到所选控制电压或其它控制信号。

图9为根据本发明的示例性第一可控电容模块635的电路图，其可用作频率-温度补偿模块420中的受控(或可控)电容模块485(及连到谐振LC储能电路405的每一侧(结点或线路470和475))。如图所示，受控(或可控)电容模块635包括一组多个(w)二进制加权的固定电容器(C_r)620及二进制或其它差分加权的可变电容器(可变电抗器)(C_v)615的可转换电容模块640。任何类型的固定电容器620和可变电容器(可变电抗器)615均可使用；在所选实施例中，可变电抗器615为AMOS(积累型MOSFET)、IMOS(反型MOSFET)、和/或结型/二极管可变电抗器。每一可转换电容模块640具有一样的电路布局，及每一电容模块由二进制加权的电容区别开，可变电容模块640₀具有1个单位的电容，可变电容模块640₁具有2个单位的电容，依此类推，可变电容模块640_(w-1)具有2^(w-1)单位的电容，每一单位代表特定电容大小或值(通常为毫微法拉(fF)或皮法拉(pF))。如上所述，其它差分加权方案也可等同地应用，如线性或二进制，且也可包括通过将电抗转换到所选控制电压而提供所述差分加权，从而增加或降低其有效电抗。

在每一可转换模块640内，每一固定和可变电容初始相等，可变电容被允许响应于在结点625提供的控制电压变化。该控制电压继而随温度或另一所选可变参数变化，从而导致受控电容模块635提供的所有或全部电容也随温度(或其它参数)变化，这继而用于改变谐振频率f₀。在其它所选实施例中，多个控制电压中的任何控制电压均可使用，包括静态控制电压，以进行如下所述的其它类型的补偿。同样，在每一可转换电容模块640内，通过使用转换系数p₀…p_(w-1)，或固定电容C_r或可变电容C_v被转换入电路，而非二者同时存在。例如，在所选实施例中，对于给定或所选模块640，当其相应p系数是逻辑高(或高电压)时，相应的固定电容C_r被转换入电路，而相应的可变电容C_v被转换出电路(并连接到电源干线电压V_DD或接地(GND)，取决于器件是AMOS还是IMOS，以避免浮动结点并使呈现给储能电路的电容最小)，当其相应p系数是逻辑低(或低电压)时，相应的固定电容C_r被转换出电路，而相应的可变电容C_v被转换入电路并连接到在结点625上提供的控制电压。

在示例性实施例中，全部8个可转换电容模块640(及相应的8个转换系数)均已被实施以提供固定和可变电容的256种组合。因此，提供了对振荡频率随温度而变的有效控制。

应注意，在该示例性实施例中，提供将固定电容C_r或可变电容C_v转换入或转换出，固定与可变的比相应地改变可控电容模块635的温度响应的量或程度。例如，随着可变电容C_v的量增加，可控电容模块635响应于温度(或其它参数)提供更大的可变性，从而调节储能电路或其它振荡器的频率响应。

图10为根据本发明的用于在(频率-温度补偿模块420的)可控电容模块635中提供控制电压V_CTRL480(图4)的示例性随温度而定的电压控制模块650的电路图。如图所示，电压控制模块650使用如先前所述的电流发生器655、使用PTAT、PTAT²和/或CTAT电流发生器的一个或多个组合产生随温度而定的电流I(T)(或更一般地，电流I(x))，并可与负跨导放大器410共享所使用的I(T)发生器415，而不是提供单独的发生器655。随温度而定的电流I(T)(或I(x))通过电流反射镜670反射到多个可转换电阻模块或支路675及固定电容模块或支路680，所有均并联构造。在其它示例性实施例中，根据将补偿的参数变化，也可使用下述的其它控制电压发生器。

在其它组合中，根据PTAT、PTAT²和/或CTAT电流发生器的选择和加权，随温度而定的电流也可被产生。例如，PTAT发生器和CTAT发生器，具有相等的大小但相反的斜率，可被结合在一起以产传随温度波动提供恒定电流的电流发生器。例如，这样的电流发生器可用于在图30中所示的老化变化补偿器中提供恒定电流源。本领域技术人员将认识到，其它电流源也可使用，如随电源电压变化的电流源，并可用作相应的电压传感器。

电阻器685可以是任何类型或不同类型的结合，如扩散电阻器(p或n)、多晶硅、金属电阻器、自对准多晶硅化物或非自对准多晶硅化物电阻器、或阱电阻器(p或n阱)。根据所选电阻器的类型或类型组合，电阻器685通常还将具有相应的温度相关(或响应)，从而对于通过所选电阻器685的给定电流，跨所选电阻器685提供随温度而变的相应电压变化。例如，扩散电阻器通常将具有高温度系数(随温度提供更大的电压变化)，而多晶硅电阻器通常将具有低温度系数(随温度提供更小的电压变化)，而对于所选模块675，多个这些不同电阻器类型的串联混合将提供在这些高和低响应级之间的相应响应。或者，电阻器685可被调整大小或加权为提供随给定电流如随温度而定的电流(如I(T)变化的不同电压水平，从而对于所述随温度变化的电流提供相应随温度而变的电压变化。

每一可转换电阻模块675通过第二多个(x)转换系数q₀…q_(x-1)中的相应q系数转换入或转换出电压控制模块650。当可转换电阻模块675被转换入电路时(如当其相应系数为逻辑高或高电压时)，由于随温度而定的电流I(T)，所得的跨其相应电阻器685的电压也随温度而定。在所选实施例中，使用三个可变电阻模块675，提供8种支路组合。因此，提供给结点625的控制电压也随温度(或其它参数)变化，从而对可控电容模块635中的可变电容器615提供温度或其它参数相关或灵敏度。更一般地随参数而定或随温度而定的其它电阻模块将在下面分别结合图23和26及图28进行描述。

第一多个转换系数p₀…p_(w-1)及第二多个转换系数q₀…q_(x-1)可通过测试具有本发明时钟发生器的典型IC而在制造后确定。对于给定制造工艺(下面结合图11和12描述)，一旦谐振频率f₀已被选择和/或校准，振荡器的温度(或其它参数)响应即被确定和调节，以对于环境或运行温度(或其它可变参数)的所述变化提供实质上恒定的所选谐振频率f₀。在示例性实施例中，第一多个转换系数p₀…p_(w-1)通过测试系数的不同组合而被首先确定，以提供初级调节，从而导致随变化环境温度而变的实质上或大概平坦频率响应。如图24中所示，更多或更少的固定电容C_r或可变电容C_v被转换入或转换出振荡器。例如，当振荡器对温度变化的未补偿频率响应由线1705或1710表示时，另外的可变电容C_v可被转换入，从而将振荡器的频率响应初步调节为线1715。相反，当振荡器对温度变化的未补偿频率响应由线1725或1730表示时，另外的固定电容C_r可被转换入，从而将振荡器的频率响应初步调节为线1720。

之后，第二多个转换系数同样通过测试系数的不同组合进行确定，以提供出色级的调节，从而导致随变化环境温度而变的实质上平坦的频率响应，如图24中所示，将部分补偿的频率响应(线1715或1720)调节为线1700的实质上平坦的响应，其通过选择不同电阻器685的温度响应进行。之后，第一和第二多个系数载入所选处理轮次(或批次)中制造的所有IC中的相应寄存器495和455中。根据制造处理，在其它情形下，为了更高的准确度，每一IC可被单独校准。因此，与负跨导放大器410和I(T)发生器415提供的温度补偿协力，时钟发生器的全部频率响应实质上独立于温度波动。

在其它示例性实施例中，第一多个转换系数p₀…p_(w-1)和第二多个转换系数q₀…q_(x-1)也可在振荡器运行期间动态确定和改变，如通过如图21中所示的传感器1440和A/D转换器1445，或通过如图25中所示的传感器1815和控制逻辑(或控制环)1810。在这些备选实施例中，所保存的第一和第二多个系数可被删除或绕过，如图9和10中所示，相应的电压作为控制信号直接施加给相应的转换组件(及类似地，扩大到下述的其它多个系数)。

例如，如图26中所示，如下所详述的，多个电流源1955中的任何电流源均可以不同的组合提供给多个电阻模块，以响应于所选参数P产生多个控制电压，其可以任何组合转换到多个受控电抗模块1805中的每一模块，例如，所述模块体现为受控电容模块1505(图22)，以控制谐振器的有效电抗。此外，多个恒定(独立于温度)的控制电压中的任何电压也可被产生，如图28中所示。此外，也可使用其它或另外类型的电流源，或产生控制电压或提供传感器385、1440能力，如随电源电压V_DD变化的电流源或独立于电源电压、温度及其它参数的电流源。除了离散控制之外，这些控制电压中的任何控制电压均可用于对参数变化如温度变化进行实时连续控制。

由此，提供给谐振LC储能电路405的所有电容被分配给固定和可变部分的组合，可变部分响应提供温度补偿，因此控制谐振频率f₀。转换入电路(受控电容器模块635)的可变电容C_v越多，对环境温度波动的频率响应越大。如上所述，固定及可变电容器均可使用分别连接或转换到实质上恒定或可变电压的可变电容器(可变电抗器)实施。

除了提供温度补偿以外，应注意，转换或受控(或可控)电容模块635也可用于选择或调谐谐振频率f₀。对本领域技术人员很明显的是，转换或可控的电容模块635也可用于对其它参数变化提供频率响应，如制造工艺变化、频率及电压波动。此外，如下结合图20和25-27所述，电容、电感、电阻、或任何其它电抗或阻抗元件均可在这些不同的示例性实施例中使用，从而提供受控电抗或阻抗模块以对多个可变参数如温度、电压、制造工艺或频率中的任何参数提供所选频率响应。

图22是根据本发明的、频率-温度补偿模块420或更一般地，频率控制器215、349、1415中(连同图23的模块1600)(代替模块485和480或除其之外)使用的示例性第二受控电容器模块1500的电路图。第二受控电容模块1500运行类似于第一受控电容模块635，但使用可变电容代替固定和可变电容组合，并使用多个不同的控制电压代替单一控制电压。此外，所述可变电容不被连接到谐振器或与其断开连接(即可变电容总是连接到谐振器)，且被转换到不同的控制电压以控制随所选参数如温度而变的频率响应。此外，所选实施例可使用一个模块，且差分加权可通过转换到多个控制电压中的所选控制电压实现。

参考图22，第二受控电容器模块1500使用多个(g)可变电容模块1505中的至少一个，每一可变电容模块包含可变电容(C_v)1515_A0…1515_B(g-1)(以A和B对图示，对应于对称连接到结点475或470，且图示具有二进制加权)，其可(通过多个晶体管或其它开关1520₀…1520_(g-1))转换到多个控制电压V₀，V₁(x)，…V_(k-1)(x)中的所选控制电压，其中控制电压V₀实质上不变(实质上不响应于所选参数x，如温度)，而其余控制电压V₁(x)…V_(k-1)(x)通常响应于所选参数x如温度或对其敏感。如图所示，每一相应的可变电容器对1515(A和B)的后板均相互连接(短接在一起)，之后经开关连接到所选控制电压。每一所述可变电容对1515可通过相应的系数(图示为第四多个系数d₀，d₁，…d_(k-1)…h₀，h₁，…h_(k-1)转换，使得每一模块1505可被单独并独立于多个控制电压V₀，V₁(x)，…V_(k-1)(x)中的任何控制电压转换。因此，这些可转换模块可保持将通过转换到一个或多个控制电压改变的有效阻抗(如电抗)连接到谐振器。

图23为根据本发明的频率-温度补偿模块中使用的示例性第二电压控制模块1600的电路图。如图23中所示，对参数灵敏或响应的电流源655(如先前结合图7A-7D所述的不同CTAT、PTAT和PTAT²温度敏感电流源及其组合中的任何电流源)(通过一个或多个电流反射镜(如670、510、520))提供给k-1个电阻模块1605的阵列(图示为模块1605₀，1605₁，…1605_(k-1))，每一所述模块提供单独或独立的控制电压V₁(x)，V₂(x)，…V_(k-1)(x)，所述电压提供给模块1505(图22)。不同的相应电阻器1620₀，1620₁，…1620_(k-1)可以是先前结合图10所述的任何类型、大小或权重，以对所选参数如温度提供任何所选的电压响应。如图所示，静控制电压V₀通常使用连接在电压供应干线V_DD和地之间的任何分压器，选择相应的电阻大小或值1605₀和1605_y以提供所需静电压水平。此外，多个不同静或不变(即独立于温度)电压的产生如图28中所示，其通过响应于温度(或另一参数)将具有不同成形的电流的不同电流源与具有互补或相反温度响应的不同随温度而定的电阻器结合，从而导致具有不同大小且实质上随温度变化保持不变的多个控制电压。这些不同电压中的任何电压均可按需使用为不同控制电压中的任何控制电压。

在示例性实施例中，多个控制电压中的每一所述控制电压不同，以提供多个控制电压，每一控制电压不同响应或成形(即提供随所选参数如温度变化而变的不同响应(响应曲线))，并可响应于不同参数及相对于所选参数实质上保持不变。根据所选实施例，电阻模块1605的阵列可(通过相应的晶体管1610(图示为晶体管1610₀，1610₁，…1610_(k-1)))转换，从而转换入或转换出阵列1600，或可被静态地包括(固定连接1615，在图23中图示为虚线) 以自动产生预定数量的控制电压V₀，V₁(x)，…V_(k-1)(x)。根据电阻器1620(和/或晶体管1610，如果有的话)的选择，不同控制电压V₀，V₁(x)，…V_(k-1)(x)中的每一控制电压将不同并对所选参数或变量提供不同的响应如不同的温度响应。

类似地，图26是根据本发明的、可用于向不同模块中的任何模块提供控制电压的示例性第三电压控制模块1900的电路图。如图26中所示，对参数灵敏或响应的电流源1955(如先前结合图7A-7D所述的不同CTAT、PTAT和PTAT²温度敏感电流源及其组合中的任何电流源)(通过一个或多个电流反射镜(如670、510、520))提供给n-1个电阻模块1905的阵列(图示为模块1905₀，1905₁，…1905_(n-1))，每一电阻模块1905提供单独或独立的控制电压V₀(P)，V₁(P)，V₂(P)，…V_(n-1)(P)，从而响应于所选参数P或根据所选参数P产生多个控制电压，且其提供给受控电抗模块1805、受控电容模块1505(图22)、或任何其它使用一个或多个控制电压的模块。不同的相应电阻器1920₀，1920₁，…1920_(n-1)可以是先前所述的任何类型、大小或权重，以对所选参数提供任何所选的电压响应。电流源(或电流源的组合)的选择及电阻器大小和类型使能整形任何所希望控制电压对所选参数的响应。此外，图28中所示的多个不同的静或恒定(即独立于温度)电压中的任何电压也可按需使用为用于所述任何模块的不同控制电压中的任何控制电压。

根据所选实施例，电阻模块1905的阵列可(通过相应的晶体管1915(图示为晶体管1915₀，1915₁，…1915_(n-1)))转换，从而动态地或静态地转换入或转换出阵列，以自动产生多个控制电压V₀(P)，V₁(P)，V₂(P)，…V_(n-1)(P)。之后，这些不同控制电压中的每一控制电压在控制信号和/或系数1950的转换控制下以任何组合静态地或动态地(使用开关1930，如全纵横开关)转换到受控电抗模块1805，其可连接到谐振器或也可转换入或转换出储能电路。因此，这些控制电压中的任何电压可用于控制谐振器(振荡器)的有效电抗，从而对所得的谐振频率提供离散和连续控制。例如，这些随参数而定的控制电压V₀(P)，V₁(P)，V₂(P)，…V_(n-1)(P)中的任何电压，或任何实质上独立于参数的控制电压(图28)，可被提供给受控阻抗模块1305或受控电容模块1505或1805以改变提供给谐振器的有效电容，从而随多个参数中的任何参数的变化提供频率控制。

再次参考图22，当这些不同控制电压V₀，V₁(x)，…V_(k-1)(x)或更一般地V₀(P)，V₁(P)，V₂(P)，…V_(n-1)(P)中的每一电压，及任何实质上恒定的控制电压，均可获得并通过第四多个系数d₀，d₁，…d_(k-1)…h₀，h₁…h_(k-1)转换到可变电容模块1505中的可变电容C_v1515，对所选参数(如温度)的高度灵活、精调、及高度可控的频率响应被提供给谐振器405，使能对谐振频率f₀进行高度准确的频率控制。例如，模块1505_(g-1)中的可变电容1515_A(g-1)和1515_B(g-1)可通过设为逻辑高或高电压的参数h₁(或相应的动态施加的电压作为控制信号)转换到控制电压V₁(x)，第四多个参数中的其余h参数设为逻辑低或低电压，从而提供随温度或另一所选参数而变的第一频率响应，同时模块1505₀中的可变电容1515_A0和1515_B0可通过设为逻辑高或高电压的参数d_(k-1)(或相应的动态施加的电压作为控制信号)转换到控制电压V_(k-1)(x)，第四多个参数中的其余d参数设为逻辑低或低电压，从而提供随温度或另一所选参数而变的第二频率响应，依此类推。如上所述，第四多个系数d₀，d₁，…d_(k-1)…h₀，h₁，…h_(k-1)也可通过测试一个或多个IC在制造后确定，或也可在振荡器运行期间动态地确定和改变，如通过如图21中所示的传感器1440和A/D转换器1445，或通过如图25中所示的传感器1815和控制逻辑(或控制环)1810。更一般地，所述通过或系数或控制信号的控制如图26中所示，且可用于随任何所选参数如温度、电压、制造工艺、使用期、或频率而变的离散或连续频率控制或离散及连续频率控制。

此外，代替为第一、第二或第四多个系数保存的系数，特别是当相应的值将被动态确定时，如上所述，相应的电压可被直接施加给不同的开关(如晶体管1520或模块640和650的转换晶体管)作为控制信号。

再次参考图4，另外的补偿模块也用于对谐振频率f₀提供更大的控制和准确度，如用于需要更大准确度和更小变度(或频移)的应用，使得随PVT提供大约±0.25％或更好的频率准确度。在这些情况下，可使用工艺变化补偿模块425，以独立于制造工艺变化对谐振频率f₀进行控制，如图11和12中所示的示例性模块。如上所述，不同模块中的任何模块可包括任何阻抗、电抗、或电阻并被使得响应于任何所选参数如温度、工艺变化、电压变化、及频率变化。

图11是根据本发明的示例性第一工艺变化补偿模块760的电路图。第一工艺变化补偿模块760可用作图4中的工艺补偿模块460，每一模块连到谐振LC储能电路405的干线或旁边(线路或结点470和475)。此外，第一工艺变化补偿模块760中的每一个由保存在寄存器465中的第三多个(y)转换系数r₀…r_(y-1)控制。第一工艺变化补偿模块760提供具有差分加权(如二进制加权)的、第一固定电容750的可转换电容模块阵列，通过相应的多个转换晶体管740(由相应的r系数控制)将多个固定电容750转换入或转换出而调节和选择谐振频率f₀。再次地，随着每一电容支路被转换入或转换出所述阵列或电路760，相应的第一固定电容被增加或从可用于谐振LC储能电路振荡的总电容减去，从而改变有效电抗并调节谐振频率。第三多个转换系数r₀…r_(y-1)也可通过测试IC而在制造后确定，通常为与确定第一和第二(或第四)多个转换系数一样的迭代过程。该校准可使用频率校准模块(325或430)及公知具有预定频率的参考振荡器实现。确定的r系数之后保存在该生产或工艺批次的IC的相应寄存器465中。或者，每一IC可被单独校准。

除了所述校准方法之外，第三多个转换系数r₀…r_(y-1)也可使用其它方法确定，如下所述，如使用不同的电压和电流传感器测量反映制造工艺参数的参数或变量，如晶体管阈值电压、电阻大小或储能电路的值、或不同电流源产生的绝对电流电平。之后，所述测得的值可用于提供相应的系数(第三多个转换系数r₀…r_(y-1))和/或控制信号从而用于相应的频率调节。例如，所述测得或感测的值可转换为数字值，其继而被索引到存储器中的查阅表，之后，基于已知值或其它校准或建模提供保存的值。

为避免另外的频率失真，几个另外的特征可连同该第一工艺变化补偿模块760一起实施。首先，为避免另外的频率失真，MOS晶体管740的接通电阻应很小，因此晶体管的宽度/长度比大。其次，大电容可被拆分为两个支路，具有由相同r系数控制的两个相应晶体管740。第三，为使谐振LC储能电路在所有条件下具有相似的负载，当第一固定电容750被转换入或转换出电路760时，相应的第二固定电容720作为“虚设”电容器(具有小得多的电容或制造工艺的设计规则允许的最小大小)基于相应r系数的倒数被相应地转换出或转换入电路。由此，总是存在大约或实质上相同的晶体管740接通电阻，只有电容量变化。

作为使用“虚设”电容的另一选择，金属熔断器可用于代替晶体管740。金属熔断器将保持原封不动以包括相应的固定电容750，并可“熔解”(开路)以从谐振LC储能电路405消除相应的固定电容750。

图12是根据本发明的示例性第二工艺变化补偿模块860的电路图。第二工艺变化补偿模块860可用作图4中的工艺补偿模块460，每一模块连到谐振LC储能电路405的干线或旁边(线路或结点470和475)，从而代替模块760。更一般地，第二工艺变化补偿模块860用作频率控制器(215、349或1415)的一部分，如工艺(或其它参数)调节器或补偿器1430(图21)。此外，第二工艺变化补偿模块860中的每一个由保存在寄存器465中的第三多个转换系数r₀…r_(y-1)控制。(然而，由于每一示例性工艺变化补偿模块760或860中采用的电路不同，相应的第三多个转换系数r₀…r_(y-1)当然相互也不同。)此外，所述转换可通过使用任何控制信号进行控制，如上所述。

应注意，图12提供不同于其它附图中所使用的时变电抗器图示，其中可变电抗器850由MOS晶体管表示，而不是具有箭头穿过其的电容器。本领域技术人员将认识到，可变电抗器通常为AMOS或IMOS晶体管，或更一般地，为MOS晶体管，如图12中所示的晶体管，并通过短接晶体管的源极和漏极进行配置。因此，作为可能的实施例，其它所示的可变电抗器可被视为包括如图12中所配置的AMOS或IMOS晶体管。此外，可变电抗器850还可相互相对进行二进制加权，或可使用另一差分加权方案。

第二工艺变化补偿模块860具有类似的结构概念，但与第一工艺变化补偿模块760有另外的显著区别。第二工艺变化补偿模块860提供多个没有MOS开关/晶体管的可转换可变电容模块865的阵列，因此消除了通过MOS晶体管的损耗或加载。而是，负载表现为低损耗电容；所述低损耗还意味着振荡器启动能量更少。在第二工艺变化补偿模块860中，MOS可变电抗器850被转换到Vin，其可以是上述的不同的多个控制电压中的任何控制电压，以向谐振LC储能电路405提供相应的电容水平，或可被转换到地或电力干线(电压V_DD)，从而基于可变电抗器850几何结构或提供最小电容或提供最大电容。对于AMOS，转换到电压V_DD将提供最小电容，及转换到地将提供最大电容，而对于IMOS则正好相反。再次地，第二工艺变化补偿模块860由作为可变电抗器850的可变电容的阵列组成，其通过相应的r系数或通过应用相应的控制信号将所选可变电抗器850连接或转换到多个控制电压(Vin)中的任何控制电压、地或V_DD如在第一电压和第二电压之间转换而调节和选择谐振频率f₀。在另一备选方案中，代替多个或阵列，只使用一个可变电抗器850，其有效电抗提供给由所选控制电压控制的储能电路。

随着每一电容支路被转换到相应的控制电压、地或V_DD，相应的可变电容被增加到或不包括在可用于谐振LC储能电路振荡的总电容中，从而改变其有效电抗并调节谐振频率。更具体地，对于AMOS实施例，连接到V_DD(作为V_in)提供更小的电容，连接到地(V_in＝0)提供更大的电容，而对IMOS实施例正好相反，其中连接到V_DD(作为V_in)提供更大的电容及连接到地(V_in＝0)提供更小的电容，其中假定LC储能电路干线(图4的结点或线路470和475)上的电压在0伏特和电压V_DD之间，明显或实质上远离任一电压水平。连接到V_DD和地之间的电压如不同控制电压中的许多电压作为Vin，将向储能电路提供相应的中间水平的电容。第三多个转换系数r₀…r_(y-1)也通过测试IC而在制造后确定，且通常也为确定第一和第二多个转换系数那样的迭代过程。之后，所确定的r系数保存在该生产或工艺批次的IC的相应寄存器465中。再次地，各个IC也可单独校准和测试。此外，任何所选数量的模块850可动态控制以在振荡器运行期间提供连续的频率控制。

如上所述，根据可变电抗器的类型(AMOS或IMOS)，将任何可变电容模块865转换到作为第一和第二电压水平的V_DD或地将导致相应的最大电容或零(可忽略的)电容被包括为谐振器(LC储能电路)的有效电容。然而，如上所述，也可通过将可变电容模块865转换到相应的控制电压而产生所述最大和最小电容之间的电容水平。使用具有不同大小的多个控制电压将导致可变电容模块865的相应电容被增加到LC储能电路(或从其减去)，因而改变其有效电抗并调节谐振频率。

图28为根据本发明的、频率、工艺或其它参数补偿模块中使用的示例性第四电压控制模块2050的电路图。参考图28，多个实质上不变的电压模块2060(图示为2060A，2060B，2060C…2060K)用于产生相应的多个控制电压，其相对于所选参数如温度实质上保持不变，且其具有相应的多个不同的大小，从而产生具有不同大小的多个控制电压V_A，V_B，V_C…V_K。如图所示，多个不同的、实质上静或不变的(即独立于温度)电压通过结合不同的电流源2055(图示为电流源2055_A，2055_B，2055_C…2055_K)产生，每一电流源对温度或另一参数具有不同的响应(响应于温度(或另一参数)不同成形的电流)，并具有相应多个电阻器2040(图示为相应的电阻器2040_A，2040_B，2040_C…2040_K)，每一电阻器具有随温度或其它参数而定的响应，该响应与特定模块2060的相应电流源2055的响应相反或互补。选择每一相应的电流源2055和电阻器2040以相互具有所述相反或互补响应，从而有效地抵消对方对所选参数的响应。例如，电流源2055被选择为具有适当大小的PTAT、CTAT或CTAT²电流源的特定组合，电阻器2040基于大小、类型等进行选择，使得所得电压随参数变化如温度变化实质上保持不变。这些不同电压中的任何电压可按需用作不同控制电压中的任何控制电压，以对图12中所示的可变电容模块865提供相应的Vin，从而调节谐振器的有效电容(电抗)及所得谐振频率。

还应注意，图示的模块实施例，如图6-12中所示的温度补偿器315(或410、415和/或420)及工艺变化补偿器320(或425及460)，均可用于其它目的。例如，补偿器315(或410、415和/或420)的不同所示实施例可被使得随工艺变化而定，而不是温度。类似地，补偿器320(或425及460)的不同所示实施例可被使得随温度而定，而不是工艺变化。因此，这些及其它模块的实施例不应视为限于所示的示例性电路和结构，因为本领域技术人员将认识到另外且等效的电路和应用，所有这些均在本发明范围内。

如上所述，不同的所示受控电容模块(485，635，460，760，860，1501)可被一般化到任何电抗或阻抗元件，无论是电容、电感、电阻还是电容、电感或电阻的结合。这样的多个(a)可转换、受控阻抗(或电抗)模块1305的阵列1300如图20中所示，并可用在本发明的频率控制器(215，349，1400)内，其作为不同的调节器或补偿器(315，320，355，1420，1425，1430)中的任一。每一不同加权的、受控电抗或阻抗模块1305(图示为1305₀，1305₁，…1305_(a-1))包括一个或多个固定电抗Z_r 1315、可变电抗Z_v 1310、或“虚设”电抗1320，这些电抗可响应于第五多个系数(s₀，s₁，…s_(a-1))中的相应系数s转换。如上所述，在不同实施例的任何实施例中，受控电抗或阻抗模块1305的阵列通常实施为相对于不同受控电容模块中的任何模块运行。第五多个系数可同如上关于其它系数集所述的那样在制造后确定或动态确定。此外，根据实施例，不同的电抗或阻抗可被转换入或转换出阵列1300或转换到不同的控制电压或地，如先前所示，并可用于响应于多个参数如温度变化、电压波动、制造工艺或频率中的任何参数提供振荡器的所选频率响应。

类似地，参考图25，n个可转换、受控电抗模块1805的阵列被示出(受控电抗模块1805₀…1805_(n-1))，且也可作为不同的调节器或补偿器(315，320，355，1420，1425，1430)用在本发明的频率控制器(215，1415)内。这些受控电抗模块1805也可被二进制、线性、或不同的加权，及转换入或转换出不同的电路、转换到一个或多个控制电压、或其任何组合，集可响应于任何所选参数。如上所述，在不同实施例的任何实施例中，受控电抗模块1805的阵列通常实施为相对于不同受控电容模块中的任何模块运行。在该示例性实施例中，不是通过多个系数转换到振荡器，受控电抗模块1805而是通过传感器1815和控制逻辑1810直接提供的电压或电流动态转换，具有反馈(线路或结点1820)，且其可按本领域公知的那样或如上所述进行实施，所有这样的变化均视为在本发明范围内。此外，电抗模块更宽地视为阻抗模块，同时具有电阻和/或电抗特征，如使用图29中所示的不同电阻器。

例如，所选参数中的所述变化可以先前所述的多种方法中的任何方法确定，如通过对温度敏感的电流源、其它温度传感器、或响应于所选参数的任何其它类型的传感器。例如，传感器可包括跨二极管的电压，提供响应于温度的电压输出。参考图21，这样的传感器1440的输出可提供给A/D转换器1445，其提供所感测参数的水平的数字输出指示，之后，所述指示可用作相应系数(上述的多个系数中的任何系数)或用于动态转换不同的受控电抗或阻抗模块(如1305、1805)或不同的第二受控电容模块中的任何模块。类似地，传感器1815的输出可提供给控制逻辑1810，其也可或静态或动态地调节不同的电抗，具有或没有来自谐振器的反馈。

图27是根据本发明的示例性电压变化补偿模块2000的电路和框图，并可用作图3和21中所示的电压变化补偿器380、1455。参考图27，可转换电阻模块1650构成分压器，使用电阻器1620₀和1620₁，提供电压V₀。在电源电压V_DD(电力干线)波动的情况下，电压V₀相应地变化。由于电压在控制信号或系数1950的控制下可被转换(开关1930)(如上所述)到任何受控电抗模块1805，储能电路的有效电容也被变化，从而调节谐振频率。由此，随所述电压波动谐振频率可被控制。其它实施基于其它图示实施例将显而易见，且也在本发明范围内。

如上所述，除了图4的固有或寄生电阻R_L 445和R_C 450之外，储能电路的谐振频率也可通过改变储能电路的电阻进行修改。图29是根据本发明的、可用作不同频率控制模块和不同频率控制器或其一部分的示例性电阻控制模块2100的电路图。所述电阻控制模块2100可被插入图4的谐振器405中的结点Q，与电感器435和R_L 445串联，或与电容器440和R_C 450串联，或二者同时进行。每一可转换电阻模块2115(图示为多个可转换电阻模块2115_M，2115_N，2115_O…2115_U)具有不同加权的(如二进制加权的)电阻器2105(图示为相应的电阻器2105_M，2105_N，2105_O…2105_U)，并可在控制信号和/或系数1950的控制下通过相应的晶体管或开关2110(图示为晶体管2110_M，2110_N，2110_O…2110_U)转换入或转换出阵列或模块2100。如上所述，所述转换还提供另一控制或调制谐振器405的谐振频率的机制，并可随任何所选参数而变，或可以独立于参数，从而用于谐振频率选择。

图30是根据本发明的示例性使用期变化补偿器2200的框图。如图30中所示，不同的传感器用于测量相应参数，其由时间通路影响或其随IC寿命改变，如电压传感器2205测量晶体管的阈值电压、电阻传感器2210测量储能电路的一个或多个电阻大小或值、和/或电流传感器测量不同电流源产生的绝对电流电平。在给定时间点所选测最(经复用器2220)提供给ADC2225从而转换为数字值，该值保存在寄存器或其它非易失性存储器2230中。当IC第一次供电或初始化时，初始测量保存在寄存器2230中以提供用于随后测量的比较基础。随后，可执行另外的测量，所得值保存为寄存器2230中的相应电流值，图示为电流及电压、电阻和电流的初始值。对于给定参数，如电压，电流和初始值可被读取和比较，之后，比较器2235提供正比于两个值之间的任何差的相应使用期补偿信号。由使用期补偿信号提供的所述差值继而可用于相应的系数和/或控制信号以进行相应的频率调节。例如，所述使用期补偿信号可被索引到存储器2240中的查阅表，其继而基于已知值、或使用期影响的其它校准或建模提供所保存的值，并使用上述的任何不同调节器和补偿器进行相应的频率调节。

再次参考图21，本发明的频率控制器215、349、1415可包括一个或多个下述组件：(1)跨导调节器1410(如410、415及图6-8中所示的实施例)，在示例性实施例中，其也可并可或连接到维持放大器305；(2)可变参数调节器1425，以响应于任何所选参数如温度、制造工艺变化、电压变化或频率调节谐振频率f₀，如不同的受控电容模块485、635、1505或受控电抗模块1305、1805；(3)工艺(或其它参数)调节器或补偿器1430，如工艺变化补偿器425、760、860、或受控电抗模块1305、1805；(4)电压变化补偿器380、1455；和/或(5)使用期(时间)变化补偿器(或调节器)365、1460。本领域技术人员将意识到，跨导模块1410、可变参数调节器1425、或工艺(或其它参数)调节器或补偿器1430或其它补偿器和调节器之间的不同划分是任意的且不限制本发明的范围，因为其中的每一个均可使得响应于上述的任何参数，且每一个均可用于上述的任何目的(例如，可变参数模块1425可用于补偿制造工艺变化等，而不是温度变化)。此外，根据所选实施，一个或多个系数寄存器1435(如455、465、495)可用于保存上述多个系数中的任何系数。在备选实施例中，所述系数可能不需要，转换电压或电流或静态或动态地直接施加为控制信号。

同样在示例性实施例中，这些不同的组件可包括传感器1440、1815(如yI(x)(或I(T))发生器415、515)，或者传感器可被提供为单独组件，如连接到二极管的电流源，如上所述。同样，根据所选实施例，还可包括A/D转换器1445和控制逻辑1450、1810以提供所选频率控制。

总之，本发明的示例性实施例提供用于谐振器的频率控制的装置，谐振器适于提供具有谐振频率的第一信号。所述装置包括适于响应于多个参数中的至少一参数提供第二信号如控制电压的传感器(1440，1815)；及连接到传感器和可连接到谐振器的频率控制器(215，1415)，频率控制器适于响应于第二信号修改谐振频率。多个参数是可变的且包括下述参数中的至少一个：温度、制造工艺、电压、频率和使用期。

在示例性实施例中，频率控制器还适于响应于第二信号修改连接到谐振器的电抗或阻抗元件，如响应于第二信号修改谐振器的总电容(图9)，将固定或可变电容(635)连接到谐振器或与其断开连接；通过将可变电抗器转换到所选控制电压修改连接到谐振器的可变电抗器的有效电抗，或等效地，响应于第二信号修改谐振器的电感，如通过将固定或可变电感连接到谐振器或与其断开连接；或响应于第二信号修改谐振器的电阻(或其它阻抗)，如通过将电阻连接到谐振器或与其断开连接。

在示例性实施例中，频率控制器还可包括：适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和可连接到谐振器的多个可转换电容模块的第一阵列(635)，每一可转换电容模块具有固定电容615和可变电容620，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数以在固定电容和可变电容之间转换及将每一可变电容转换到控制电压。多个可转换电容模块可以是二进制加权的模块。频率控制器还可包括具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块且还具有电容模块的第二阵列650，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点625以提供控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数以将可转换电阻模块转换到控制电压结点625。在所选实施例中，传感器还包括响应于温度的电流源655，其中电流源通过电流反射镜670连接到第二阵列以产生跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块的控制电压。同样，在所选实施例中，电流源具有至少一CTAT、PTAT或PTAT²结构(图7A-7D)。此外，多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对所选电流具有不同的温度响应。

在其它示例性实施例中，传感器是温度传感器并响应于温度变化改变第二信号。所选实施例还可包括连接到温度传感器的模数转换器1445以响应于第二信号提供数字输出信号，及包括控制逻辑块1450以将数字输出信号转换为第一多个系数。

在其它示例性实施例中，频率控制器还包括工艺变化补偿器320、425、760或860，工艺变化补偿器可连接到谐振器并适于响应于多个参数中的制造工艺参数修改谐振频率。工艺变化补偿器还可包括适于保存多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电容模块的阵列760，每一可转换电容模块具有第一固定电容750和第二固定电容720，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数以在第一固定电容和第二固定电容之间转换。在其它示例性实施例中，工艺变化补偿器还可包括适于保存多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个二进制加权的可转换可变电容模块865的阵列860，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数以在第一电压和第二电压之间转换。

在其它示例性实施例中，频率控制器还包括适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和可连接到谐振器的多个可转换、二进制加权的电容模块1505的第一阵列1500，每一可转换电容模块具有可变电容1515，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数以将可变电容转换(1520)到多个控制电压中的所选控制电压。传感器可包括响应于温度的电流源，频率控制器还可包括具有通过电流反射镜(670，510，520)连接到电流源(655)的多个电阻模块1605的第二阵列1600，多个电阻模块适于提供多个控制电压，且其中多个电阻模块中的每一电阻模块对温度具有不同的响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的相应控制电压。

在其它示例性实施例中，用于谐振器的频率控制的装置包括适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电抗模块(1305、1805)的第一阵列（1300、1800)，每一可转换电阻模块响应于第一多个系数中的相应系数将相应的电抗转换到谐振器以修改谐振频率。相应的电抗可以是固定或可变电感、固定或可变电容、或其任何组合。相应的电抗可在谐振器和控制电压或地电势之间转换，控制电压可由电流源响应于温度确定。例如，相应的电抗是可变电抗并在谐振器和多个控制电压中的所选控制电压之间转换。在所选实施例中，第一多个系数由传感器响应于多个可变参数如温度、制造工艺、电压和频率中的至少一参数计算或确定。

在示例性实施例中，多个可转换电抗模块还可包括多个(635)二进制加权的可转换电容性模块640，每一可转换电容性模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的相应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压。所述装置还可包括响应于温度的电流源655；及具有连接到系数寄存器及可有选择地连接到电流源的多个可转换电阻模块675的第二阵列，第二阵列还具有电容模块680，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点625以提供控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点，且其中多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对电流源的所选电流具有不同的温度响应。

在其它示例性实施例中，多个可转换电抗模块还包括多个1500二进制加权的可转换电容性模块1505，每一可转换电容性模块具有可变电容1515，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的相应系数将可变电容转换(1520)到多个控制电压中的所选控制电压。所述装置还可包括响应于温度的电流源655；及具有通过电流反射镜(670，510，520)连接到电流源的多个电阻模块1605的第二阵列，多个电阻模块适于提供多个控制电压，且其中多个电阻模块中的每一电阻模块对温度具有不同的响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的相应控制电压。

在其它示例性实施例中，多个可转换电抗模块还可包括连接到系数寄存器和谐振器的多个760二进制加权的、可转换电容模块，每一可转换电容模块具有第一固定电容750和第二固定电容720，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。在其它示例性实施例中，多个可转换电抗模块还可包括连接到系数寄存器和谐振器的多个860二进制加权的可转换可变电容模块865，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数以在第一电压和第二电压之间转换。

在示例性实施例中，根据本发明的装置包括适于提供具有谐振频率的第一信号的谐振器310、405；及连接到谐振器并适于响应于温度变化修改谐振频率的温度补偿器315。谐振器是下述谐振器中的至少一个：电感器(L)和电容器(C)构造成的LC储能电路谐振器、陶瓷谐振器、机械谐振器、微机电谐振器、或薄膜体声波谐振器。所述装置还可包括连接到谐振器和温度补偿器的负跨导放大器410，其中温度补偿器还适于响应于温度变化通过负跨导放大器修改电流。温度补偿器还可包括响应于温度变化的电流源415、515、655。

在其它示例性实施例中，温度补偿器还包括：适于提供响应于温度变化的电流的电流源415、515、655；适于保存第一多个系数的系数寄存器；连接到谐振器和电流源的多个电阻模块675、1605，多个电阻模块中的至少一电阻模块适于提供控制电压或多个控制电压；及多个可转换电抗模块(1305，1805，635，1505)，连接到谐振器和电流源并可有选择地连接到多个电阻模块中的至少一电阻模块。

在其它示例性实施例中，本发明提供用于谐振器的频率控制的频率控制器，包括：适于保存第一多个系数和第二多个系数的系数寄存器；适于提供对应于温度的电流的电流源415、515、655；具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块675、1605且还具有电容模块的第一阵列，第一阵列还通过电流反射镜连接到电流源以产生跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块的至少一控制电压，每一可转换电阻模块响应于第二多个系数中的对应系数转换可转换电阻模块以向控制电压结点提供控制电压；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个二进制加权的可转换电容性模块640的第二阵列，每一可转换电容性模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容性模块响应于第一多个系数中的对应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压结点。

再次参考图3和4，时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)还可包括频率校准模块(325或430)。该频率校准模块是另外的专利申请的主题，但其高级功能在下面简要描述。图13是根据本发明的示例性频率校准模块900(其可用作模块325或430)的高级框图。频率校准模块900包括数字分频器910、基于计数器的频率检测器915、数字脉冲计数器905、及校准寄存器930(其也可用作寄存器465)。使用测试IC，来自时钟发生器(100、200或300)的输出信号被分频(910)并与频率检测器915中的已知参考频率920比较。根据时钟发生器(100、200或300)相对于所述参考是快还是慢，下降或上升脉冲被提供给脉冲计数器905。基于这些结果，第三多个转换系数r₀…r_(y-1)被确定，且时钟发生器(100、200或300)被校准到所选参考频率。再次地，各个IC也可单独校准和测试。

再次参考图2、3和4，本领域技术人员将意识到，随PVT变化保持高度准确、低抖动、自激及自参考的振荡器已被描述，从而提供可在结点470和475获得的、具有可选及可调谐谐振频率f₀的差分、实质上正弦信号。对于许多应用，该信号足够了且可直接使用(及可以是图1的总线125或135上、图2的线250上、或图3的线350上、或图4的干线或线路470和475之间的输出)。例如，该信号可用作定时或参考频率。根据本发明，可存在另外的应用，包括时钟发生(实质上方波)、分频、低等待时间频率转换、及模式选择，如下所述。

图14为根据本发明的示例性分频器和方波发生器1000、及具有示例性假信号抑制模块1080的示例性异步选频器1050的框图。如上所述，分频器和方波发生器1000可被包括在模块220和/或320中或包括模块220和/或330，及选频器1050(具有或没有假信号抑制模块1080)可被包括在模块205和/或335中或包括模块205和/或335。

参考图14，振荡器的输出信号即具有谐振频率f₀的差分且实质上正弦信号，如图2的线250上、或图3的线350上、或图4的干线或线路470和475之间的输出，被输入分频器和方波发生器1000。该实质正弦信号的频率由任一或多个任意值N分为m个不同的频率(包括f₀，适当的地方)，并转换为实质方波信号，从而导致具有m+1个不同可用频率的多个实质方波信号，即线路或总线1020上的输出频率f₀，f₁，f₂，…f_m。具有m+1个不同可用频率的这些实质方波信号中的任何信号可通过示例性异步选频器1050异步地选择，如图所示，所述选频器可被具体化为复用器。具有m+1个不同可用频率的这些实质方波信号中的任何信号的选择可通过多个选择线路(S_m…S₀)1055完成，从而提供具有所选频率的实质方波信号，即线路1060上的输出。

作为异步频率选择的一部分，假信号抑制也由假信号抑制模块1080提供，其可以多种方式具体化，包括通过使用图14中所示的一个或多个示例性D触发器(DFF)。假信号可出现在异步频率变迁中，其中或低态或高态未被保持足够的时间并可在由输出时钟信号驱动的电路中导致亚稳性。例如，异步频率变迁可导致第一频率的低态跃迁为第二频率的高态，在第二频率高态即将变回低态时导致电压尖峰信号或假信号。为避免可能的假信号被提供为输出时钟信号的一部分，所选实质方波信号(具有所选频率)在线路1060上提供给提供保持状态的第一DFF1065；如果假信号出现，其将被保持直到时钟边缘触发DFF为止。为避免假信号出现在时钟边缘，DFF可以低于最大可用频率进行时钟控制，或可使用一个或多个另外的DFF(如DFF1070)，由于在等待另一时钟信号期间，DFF1065的Q输出将已稳定为第一状态(高或低)或第二状态(低或高)，如或电力或接地干线。发明人已表明2个DFF即足够了，另外的DFF可按需增加，但具有另外的DFF将导致转换等待时间增加。在使用示例性DFF图示的同时，其它触发器或计数器也可使用，且本领域技术人员将认识到将实现该结果的无数其它等效实施方式，所有这些变化均在本发明范围内。

根据本发明的所述示例性低等待时间频率转换如图15中所示。图15还是本发明的“实质”方波的说明，其为不同布局中使用的实际方波的典型，展现合理的变化，在其相应的高和低态下冲和上冲(且不是教科书例子的完美“平直”)。图15中的A部分示出了从1MHz到33MHz的异步无假信号转换，B部分示出了测得的从4MHz到8MHz、然后到16MHz、之后到33MHz的无假信号转换。

再次参考图14，分频器和方波发生器1000可以无数方式实施，如差分或单端，图示的分频器仅是示例性的。由于图4中所示的振荡器的输出是差分输出(跨线路或干线470和475)，第一分频器1005也是差分分频器并提供互补输出，以呈现实质上不变的负载给振荡器并保持相位校准，且是快速分频器以支持高频如GHz范围的频率。此外，拒绝第一分频器1005的任何张驰模式振荡可能是必须的或适当的。第二分频器1010也可是差分分频器并提供任何任意分频(用M除)，如除以整数、2的倍数、有理数、或任何其它量或数。所述分频器的布局或结构在本领域是众所周知的，且任何所述分频器均可使用。例如但非限制，所述分频器可以是一连串(多段)计数器或触发器1 075，如图16中所示的那些触发器，其按2的幂或倍数提供分频，每一段的输出提供不同的频率，且还提供用于下一段的时钟信号并反馈回到其自己的输入，如图所示。如图所示，之后，多个频率可用于线路或总线1020上的输出，如f₀/2，f₀/4，依此类推，直到f₀/2`。此外，如图所示，从振荡器到第一分频器1005也可使用缓冲器1085，以提供足以驱动第一分频器1005的电压，及在第二分频器1010多段之间使用缓冲器，以隔离也能影响信号上升和下降时间的随状态而变的负载变化。

还应注意，使用不同触发器还提供实质方波，因为任何实质正弦信号已被提供以时钟控制触发器，其输出继而被拉到高或低电压。也可使用其它方波发生器，如本领域众所周知的方波发生器。在所示实施例中，为保持相位校准，差分信号被保持通过最后划分。在最后分频之后，多个信号(每一信号具有不同频率)(在模块1015中)被调整以提供实质上均匀划分的(如50∶50)占空比，使得信号处于第一(高)态的时间实质上等于该信号处于第二(低)态的时间。

图17为根据本发明的示例性模式选择模块的框图。有些情形下高度准确的高性能参考如本发明的时钟发生器(100、200或300)不必要，如在低功率、备用模式下。在这些情形下，根据本发明，或者没有提供时钟输出，或者提供低功率、降低性能的时钟1105输出。例如，在相当低的频率下，低性能环形振荡器可提供适当的、低功耗性能。如图17中所示，对于这些条件，低功率振荡器1105的输出可被选择(通过复用器1100)并作为时钟输出提供给其它电路。然而，在更高的频率，所述低性能振荡器耗用多得多的功率，通常明显多于本发明的振荡器。通常有随频率而变的“盈亏平衡”点，其后时钟发生器(100、200或300)提供更高的性能和更低的功耗，并可被选择(通过复用器1100)和作为时钟输出提供给其它电路。因此，时钟发生器(100、200或300)也可用于提供低功率模式。

此外，使用模式选择器1110，也可选择其它模式，如无功率模式，而不是仅仅低频率或睡眠模式，在该模式下时钟发生器(100、200或300)可被相当快速地重启，或受脉冲作用的模式，其中时钟发生器(100、200或300)可被定期或不定期反复猝发或有间隔地停止和重启。不同的参考模式如下所述。

相比于现有技术，使用本发明的时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)的该受脉冲作用时钟控制提供功率节约。在特定猝发期间耗用更多功率的同时，由于时钟具有相当高的频率，在该间隔中更多的指令得以处理，之后在非脉冲或断开间隔期间没有或只有有限的功率耗散，从而相比于连续运行的时钟导致更高的MIPS/mW。相反，由于现有技术时钟相当长的启动时间和锁定，所述受脉冲作用的时钟控制导致现有技术功耗更多及效率更低。

图18是根据本发明的用于第二振荡器的示例性同步模块1200的框图。如上所述，时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)可提供参考模式以同步其它振荡器或时钟，其可以也可不是低功率，如第二振荡器1210(如环形、张驰、或相移振荡器)。时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)的输出信号还被按需分频以形成多个可用参考频率，某一参考频率选自该多个频率。这可使用上述模块实现，如通过使用现有分频器(220、330、1000，例如)，然后从选频器1050(或205或335)提供参考信号。例如，参考图3，模式选择器345可选择参考模式并从选频器335提供输出参考信号给第二振荡器(具有同步模块)375。之后，同步模块如PLL或DLL1205用于将来自第二振荡器1210的输出信号同步到由时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)提供的参考信号。除了连续同步模式之外，也可提供受脉冲作用的同步，其中时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)提供受脉冲作用的输出，且同步发生在这些脉冲的间隔即同步间隔期间。

图19为根据本发明的示例性方法的流程图，并提供有用的概要。方法以开始步骤1220开始，如通过时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)启动。应注意，在图19中图示为连续步骤的同时，这些步骤可以任何顺序出现，且通常可随时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)运行同时出现。参考图19，具有谐振频率的谐振信号在步骤1225产生，如通过LC储能电路405或谐振器310。在步骤1230，谐振频率响应于温度进行调节，如通过温度补偿器315，其调节电流和频率。在步骤1235，谐振频率响应于制造工艺变化进行调节，如通过工艺变化补偿器320。如上所述，步骤1235可被执行为第一校准步骤，之后为步骤1230的温度调节。在步骤1240，具有谐振频率的谐振信号被分为具有相应多个频率的多个第二信号，如通过分频器330或1000，其中多个频率实质上等于或低于谐振频率。在步骤1245，输出信号从多个第二信号选择，如通过选频器335或1050。根据所选实施例或模式，所选输出信号可被直接提供为参考信号。

在其它实施例中，如当输出信号是差分而不是单端信号时，及当谐振信号是实质正弦信号时，在步骤1250，所述方法继续从而按需将差分、实质正弦信号转换为具有实质上相等的高和低占空比的单端实质方波信号，使得使用模块330或1000产生时钟输出信号。在步骤1255，运行模式也从多种运行模式选择，如通过使用模式选择器225或345，其中多种运行模式可选自下组：时钟模式、定时和频率参考模式、功率节约模式、及受脉冲作用模式。当在步骤1255选择的是参考模式时，在步骤1260，所述方法进行到步骤1265，以响应于输出信号同步第三信号(如从第二振荡器)，如图18中所示。在步骤1260或1265之后，所述方法结束或重复(继续)(如时钟发生器和/或定时/频率参考(100、200或300)继续运行)，返回步骤1270。

同样，总的来说，本发明提供包括下述组件的装置：适于提供具有谐振频率的第一信号的谐振器；连接到谐振器的放大器；及适于选择具有多个频率中的第一频率的谐振频率的频率控制器(连接到谐振器)。所述装置还包括分频器(连接到谐振器)，其适于将具有第一频率的第一信号分为具有相应多个频率的多个第二信号，所述多个频率实质上等于或低于第一频率，如通过除以有理数实现分频。

第一信号可以是差分信号或单端信号。当第一信号是差分信号时，分频器还适于将差分信号转换为单端信号。类似地，当第一信号是实质正弦信号时，分频器还适于将实质正弦信号转换为实质方波信号。

在不同的实施例中，分频器可包括串联接连连接的多个触发器或计数器，其中所选触发器或计数器的输出是前一触发器或计数器除以2的频率，或更一般地，多个分频器串联接连连接，其中相继分频器的输出低于前一分频器的输出的频率。多个分频器可以是差分、单端、或差分和单端结合的分频器，如差分之后是最后的单端段。分频器还可包括适于将第一信号转换为具有实质上相等的高和低占空比的实质方波信号的方波发生器。

本发明还可包括连接到分频器的选频器，其适于从多个第二信号提供输出信号。选频器还可包括复用器和假信号抑制器。

本发明还可包括连接到选频器的模式选择器，其中模式选择器适于提供多种运行模式，所述运行模式可选自下组；时钟模式、定时和频率参考模式、功率节约模式、及受脉冲作用模式。

对于参考模式，本发明还可包括连接到模式选择器的同步电路；及连接到同步电路并适于提供第三信号的受控振荡器；其中在定时和参考模式中，模式选择器还适于将输出信号连接到同步电路以控制第三信号的定时和频率。所述同步电路可以是延迟锁定环、锁相环、或注入锁定电路。

在所选实施例中，放大器可以是负跨导放大器。频率控制器还适于响应于温度修改通过负跨导放大器的电流，其可包括响应于温度的电流源。所述电流源可具有选自多种结构的一种或多种结构，如多种结构包括CTAT、PTAT和PTAT²结构。此外，频率控制器还适于修改通过负跨导放大器的电流以选择谐振频率、修改负跨导放大器的跨导以选择谐振频率、或响应于电压修改通过负跨导放大器的电流。频率控制器还可包括连接到谐振器和适于将谐振器与电压变化实质上隔离的电压隔离器，并可包括电流反射镜，其还可包括共基共射结构。频率控制器还适于响应于制造工艺变化、温度变化或电压变化修改谐振器的电容或电感。

频率控制器可具有这些不同功能的不同实施例，并还可包括：适于保存第一多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电容模块的第一阵列，每一可转换电容模块具有固定电容和可变电容，每可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数以在固定电容和可变电容之间转换及将每一可变电容转换到控制电压。多个可转换电容模块可以是二进制加权的模块，或具有另一加权方案。频率控制器还可包括具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块且还具有电容模块的第二阵列，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点；及通过电流反射镜连接到第二阵列的随温度而变的电流源。

频率控制器还可包括连接到谐振器并适于响应于制造工艺变化修改谐振频率的工艺变化补偿器。在示例性实施例中，工艺变化补偿器可包括：适于保存多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电容模块的阵列，每一可转换电容模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。多个可转换电容模块可以是二进制加权的模块，或具有另一加权方案。

在另一示例性实施例中，工艺变化补偿器可包括：适于保存多个系数的系数寄存器；及具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换可变电容模块的阵列，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一电压和第二电压之间转换。多个可转换可变电容模块也可是二进制加权的模块，或具有另一加权方案。

本发明还可包括连接到频率控制器并适于响应于参考信号修改谐振频率的频率校准模块。例如，频率校准模块可包括连接到频率控制器的分频器，分频器适于将源自具有第一频率的第一信号的输出信号转换为更低的频率以提供分频后的信号；还包括连接到分频器的频率检测器，频率检测器适于比较参考信号和分频后的信号并提供一个或多个上升信号或下降信号；及连接到频率检测器的脉冲计数器，脉冲计数器适于将一个或多个上升或下降信号之间的差确定为输出信号和参考信号之间的差的指示。

与本发明一起使用的谐振器可包括连接形成LC储能电路的电感器(L)和电容器(C)，具有多种LC储能电路结构中的所选结构，如串联、并联等，并可包括其它组件。在其它实施例中，谐振器可选自下组：陶瓷谐振器、机械谐振器、微机电谐振器、及薄膜体声波谐振器，或电学上等价于电感器(L)连接到电容器(C)的任何其它谐振器。

本发明装置可用作定时和频率参考或用作时钟发生器。此外，本发明还可包括提供第二振荡器输出信号的第二振荡器(如环形、张驰、或相移振荡器)；及连接到频率控制器和第二振荡器的模式选择器，模式选择器适于转换到第二振荡器输出信号以提供功率节约模式。另外的运行模式可由连接到频率控制器的模式选择器提供，其可适于定期启动和停止谐振器以提供受脉冲作用的输出信号，或适于有选择地启动和停止谐振器以提供功率节约模式。

在另一所选实施例中，本发明装置包括：适于提供具有谐振频率的第一信号的谐振器；连接到谐振器的放大器；连接到放大器和谐振器的温度补偿器，温度补偿器适于响应于温度修改谐振频率；连接到谐振器的工艺变化补偿器，工艺变化补偿器适于响应于温度修改谐振频率；连接到谐振器的分频器，分频器适于将具有谐振频率的第一信号分为具有相应多个频率的多个第二信号，多个频率实质上等于或低于谐振频率；及连接到分频器的选频器，选频器适于从多个第二信号提供输出信号。

在另一所选实施例中，本发明装置产生时钟信号，并包括：适于提供具有谐振频率的差分、实质上正弦的第一信号的LC谐振器；连接到LC谐振器的负跨导放大器；连接到负跨导放大器和LC谐振器的温度补偿器，温度补偿器适于响应于温度修改负跨导放大器中的电流且还响应于温度修改LC谐振器的电容；连接到LC谐振器的工艺变化补偿器，工艺变化补偿器适于响应于制造工艺变化修改LC谐振器的电容；连接到谐振器的分频器，分频器适于将具有谐振频率的第一信号转换和分频为具有相应多个频率的多个单端、实质上方波的第二信号，多个频率实质上等于或低于谐振频率，及每一第二信号具有实质上相等的高和低占空比；及连接到分频器的选频器，选频器适于从多个第二信号提供输出信号。

从前述可以看出，可进行无数变化和修改而不背离本发明新概念的精神和范围。应当理解，不意为限于在此所示的具体方法和装置，而是由所附权利要求涵盖落在本发明范围内的所有所述变化。

Claims (73)

1.用于集成、自激谐波振荡器的频率控制的装置，包括：

适于产生多个控制电压的多个电阻模块；

连接到谐波振荡器的多个受控电抗模块；及

连接到多个电阻模块和多个受控电抗模块的多个开关，多个开关响应于控制信号将多个控制电压中的第一控制电压连接到多个受控电抗模块中的第一受控电抗模块以修改谐波振荡器的谐振频率。

2.根据权利要求1的装置，其中多个控制电压中的至少一控制电压响应于多个参数中的参数。

3.根据权利要求2的装置，其中多个参数为可变参数并包括至少一下述参数：温度、制造工艺、电压、使用期、和频率。

4.根据权利要求2的装置，还包括：

连接到多个电阻模块的电流源，电流源适于将随参数而变的电流提供给多个电阻模块中的至少一电阻模块以产生多个控制电压中的至少一控制电压，所述控制电压随参数而变。

5.根据权利要求2的装置，还包括：

连接到多个电阻模块的电流源，电流源适于将独立于参数的电流提供给多个电阻模块中的至少一电阻模块以产生多个控制电压中的至少一控制电压，所述控制电压独立于参数。

6.根据权利要求1的装置，其中多个控制电压中的至少一控制电压随温度而变，及其中多个控制电压中的至少一控制电压独立于温度。

7.根据权利要求1的装置，还包括：

连接到多个开关并适于保存第一多个系数的系数寄存器，其中控制信号由第一多个系数中的至少一系数提供。

8.根据权利要求7的装置，其中多个受控电抗模块还包括多个不同加权的固定电容和可变电容，及其中多个开关响应于第一多个系数将固定电容连接到谐波振荡器和将多个控制电压中的第一控制电压连接到与谐波振荡器相连的可变电容。

9.根据权利要求8的装置，其中多个电阻模块还包括连接到系数寄存器和电容模块的多个可转换电阻模块，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供第一控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点。

10.根据权利要求9的装置，还包括：

电流源响应于温度，及其中电流源通过电流反射镜连接到多个可转换电阻模块以产生跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块的第一控制电压。

11.根据权利要求10的装置，其中电流源具有至少一下述结构：相反于绝对温度CTAT结构、正比于绝对温度PTAT结构、或正比于绝对温度的平方PTAT²结构。

12.根据权利要求10的装置，其中多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对所选电流具有不同的温度响应。

13.根据权利要求10的装置，还包括：

连接到多个可转换电阻模块的模数转换器以响应于第一控制电压提供数字输出信号；及

将数字输出信号转换为第一多个系数或控制信号的控制逻辑块。

14.根据权利要求7的装置，其中多个受控电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和可连接到谐波振荡器的多个可转换电容模块，每一可转换电容模块具有可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

15.根据权利要求14的装置，还包括：

响应于多个可变参数中的参数的电流源，其中电流源通过电流反射镜连接到多个电阻模块；

及其中多个电阻模块中的每一电阻模块对参数具有不同响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的相应控制电压。

16.根据权利要求15的装置，其中多个控制电压中的至少一控制电压随参数而变，及多个控制电压中的至少一控制电压独立于参数。

17.根据权利要求7的装置，其中多个受控电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个不同加权的可转换电容模块，每一可转换电容模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。

18.根据权利要求7的装置，其中多个受控电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和谐波振荡器的至少一可转换可变电容模块，至少一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数在多个控制电压中的第一电压和第二电压之间转换。

19.根据权利要求7的装置，其中多个受控电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和谐波振荡器的多个可转换可变电容模块，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数转换到多个控制电压中的所选控制电压，多个控制电压包括多个不同大小的电压，及其中所选控制电压随温度变化保持不变。

20.根据权利要求1的装置，其中多个受控电抗模块还包括可连接到谐波振荡器的电感。

21.根据权利要求1的装置，还包括：

多个可转换电阻器响应于控制信号将相应电阻转换到谐波振荡器以修改谐振频率。

22.根据权利要求1的装置，还包括：

连接到多个受控电抗模块并适于响应于电压变化提供所选控制电压的分压器。

23.根据权利要求1的装置，还包括：

连接到谐波振荡器的使用期变化补偿器，其适于将多个参数中的所选参数的电流值与所选参数的初始值比较并响应于所选参数的电流值和初始值之间的差修改谐振频率。

24.用于集成、自激谐波振荡器的频率控制的装置，包括：

适于提供具有谐振频率的第一信号的谐振器；

适于响应于多个参数中的至少一参数提供第二信号的传感器；及

连接到传感器和谐振器的频率控制器，频率控制器适于响应于第二信号修改连接到谐振器的阻抗元件从而修改谐振频率。

25.根据权利要求24的装置，其中多个参数为可变参数并包括至少一下述参数：温度、制造工艺、电压、使用期及频率。

26.根据权利要求24的装置，其中频率控制器还适于响应于第二信号修改谐振器的总电容。

27.根据权利要求26的装置，其中频率控制器还包括：

包括相应多个固定电容和可变电容的多个受控电容模块，并还包括连接到多个固定电容和可变电容的多个开关。

28.根据权利要求27的装置，其中频率控制器还适于使多个固定电容和可变电容中的固定或可变电容连接到谐振器或与其断开连接。

29.根据权利要求27的装置，其中频率控制器还包括：

适于产生多个控制电压的多个电阻模块，多个控制电压包括相应的多个不同大小的电压，且其中频率控制器还适于将多个控制电压中的第一控制电压转换到多个固定电容和可变电容中的可变电容以修改谐振器的总电容。

30.根据权利要求29的装置，其中多个控制电压中的至少一控制电压随温度而变，且其中多个控制电压中的至少一控制电压独立于温度。

31.根据权利要求29的装置，其中第二信号是多个控制电压中的至少一控制电压。

32.根据权利要求29的装置，其中频率控制器还包括适于保存第一多个系数的系数寄存器；及其中多个受控电容模块还包括第一阵列，该阵列包括连接到系数寄存器和谐振器的多个二进制加权的、 可转换电容模块，每一可转换电容模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

33.根据权利要求32的装置，其中多个电阻模块还包括具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块且还具有电容模块的第二阵列，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供所选控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点。

34.根据权利要求33的装置，其中传感器还包括响应于温度的电流源，及其中电流源通过电流反射镜连接到第二阵列以跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块产生所选控制电压。

35.根据权利要求34的装置，其中电流源具有至少一下述结构：相反于绝对温度CTAT结构、正比于绝对温度PTAT结构、或正比于绝对温度的平方PTAT²结构。

36.根据权利要求34的装置，其中多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对所选电流具有不同的温度响应。

37.根据权利要求32的装置，传感器是温度传感器并响应于温度变化改变第二信号。

38.根据权利要求37的装置，还包括连接到温度传感器的模数转换器以响应于第二信号提供数字输出信号。

39.根据权利要求38的装置，还包括将数字输出信号转换为第一多个系数的控制逻辑块。

40.根据权利要求24的装置，其中频率控制器还包括：

适于保存至少一系数的系数寄存器；及

连接到系数寄存器和可连接到谐振器的至少一可转换电容模块，至少一可转换电容模块具有可变电容并响应于所述系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

41.根据权利要求40的装置，其中传感器包括响应于温度的电流源，及其中频率控制器还包括：

通过电流反射镜连接到电流源的多个电阻模块，多个电阻模块适于提供多个控制电压，及其中多个电阻模块中的每一电阻模块对温度具有不同的响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的相应控制电压。

42.根据权利要求24的装置，其中频率控制器还适于响应于第二信号修改谐振器的电感。

43.根据权利要求24的装置，其中频率控制器还适于响应于第二信号修改谐振器的电阻。

44.根据权利要求24的装置，其中频率控制器还包括：

连接到谐振器并适于响应于多个参数中的制造工艺参数修改谐振频率的工艺变化补偿器。

45.根据权利要求44的装置，其中工艺变化补偿器还包括：

适于保存多个系数的系数寄存器；及

包括连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电容模块的阵列，每一可转换电容模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。

46.根据权利要求44的装置，其中工艺变化补偿器还包括：

适于保存多个系数的系数寄存器；及

包括连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换可变电容模块的阵列，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一电压和第二电压之间转换。

47.根据权利要求44的装置，其中工艺变化补偿器还包括：

适于保存多个系数的系数寄存器；及

包括连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换可变电容模块的阵列，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数转换到多个控制电压中的所选控制电压，多个控制电压包括多个不同大小的电压，及其中所选控制电压随温度变化保持不变。

48.根据权利要求47的装置，其中频率控制器还包括：

连接到谐振器并适于响应于多个参数中的电压参数修改谐振频率的电压变化补偿器。

49.根据权利要求47的装置，其中频率控制器还包括：

连接到谐振器的使用期变化补偿器，其适于将多个参数中的所选参数的电流值与所选参数的初始值比较并响应于所选参数的电流值和初始值之间的差修改谐振频率。

50.用于谐振器的频率控制的装置，所述谐振器适于提供具有谐振频率的第一信号，所述装置包括：

适于保存第一多个系数的系数寄存器；及

具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电抗模块的第一阵列，每一可转换电抗模块响应于第一多个系数中的相应系数将相应电抗转换到谐振器以修改谐振频率。

51.根据权利要求50的装置，其中多个可转换电抗模块被二进制加权。

52.根据权利要求50的装置，其中相应电抗是固定或可变电感。

53.根据权利要求50的装置，其中相应电抗是固定或可变电容。

54.根据权利要求50的装置，其中相应电抗在谐振器和控制电压、电源电压或地电势之间转换。

55.根据权利要求54的装置，其中控制电压由电流源响应于温度确定。

56.根据权利要求50的装置，其中相应电抗是可变电抗并在谐振器和多个控制电压中的所选控制电压之间转换。

57.根据权利要求50的装置，其中第一多个系数被校准。

58.根据权利要求50的装置，其中第一多个系数由传感器响应于多个可变参数中的至少一参数确定。

59.根据权利要求58的装置，其中多个可变参数包括温度、制造工艺、电压、使用期和频率，

60.根据权利要求50的装置，其中多个可转换电抗模块还包括：

多个二进制加权的可转换电容模块，每一可转换电容模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压。

61.根据权利要求60的装置，还包括：

响应于温度的电流源；及

具有连接到系数寄存器和可有选择地连接到电流源的多个可转换电阻模块的第二阵列，第二阵列还具有电容模块，电容模块和多个可转换电阻模块还连接到结点以提供控制电压，每一可转换电阻模块响应于系数寄存器中保存的第二多个系数中的相应系数将可转换电阻模块转换到控制电压结点，及其中多个可转换电阻模块中的每一可转换电阻模块对电流源的所选电流具有不同的温度响应。

62.根据权利要求50的装置，其中多个可转换电抗模块还包括：

多个可转换电容模块，每一可转换电容模块具有可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

63.根据权利要求62的装置，还包括：

响应于温度的电流源；及

具有通过电流反射镜连接到电流源的多个电阻模块的第二阵列，多个电阻模块适于提供多个控制电压，及其中多个电阻模块中的每一电阻模块对温度具有不同的响应并适于响应于电流源的电流提供多个控制电压中的相应控制电压。

64.根据权利要求63的装置，其中多个控制电压中的至少一控制电压响应于温度，及多个控制电压中的至少一控制电压不响应于温度。

65.根据权利要求50的装置，其中多个可转换电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和谐振器的多个二进制加权的可转换电容模块，每一可转换电容模块具有第一固定电容和第二固定电容，每一可转换电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一固定电容和第二固定电容之间转换。

66.根据权利要求50的装置，其中多个可转换电抗模块还包括：

连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换可变电容模块，每一可转换可变电容模块响应于多个系数中的相应系数在第一电压和第二电压之间转换。

67.响应于温度变化进行频率控制的装置，包括：

谐振器，该谐振器适于提供具有谐振频率的第一信号；及

连接到谐振器的温度补偿器，该温度补偿器适于响应于温度变化修改谐振频率。

68.根据权利要求67的装置，还包括：

连接到谐振器和温度补偿器的负跨导放大器；

及其中温度补偿器还包括响应于温度变化的电流源，且还适于响应于温度变化修改通过负跨导放大器的电流。

69.根据权利要求67的装置，其中温度补偿器还包括：

适于提供响应于温度变化的电流的电流源；

适于保存第一多个系数的系数寄存器；

连接到谐振器和电流源的多个电阻模块，多个电阻模块中的至少一电阻模块适于提供控制电压；及

连接到谐振器和电流源且可有选择地连接到多个电阻模块中的至少一电阻模块的多个可转换电抗模块。

70.根据权利要求69的装置，其中多个可转换电抗模块还包括：

多个二进制加权的可转换电容模块，每一可转换电容模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压。

71.根据权利要求69的装置，其中多个电阻模块中的每一电阻模块适于提供相应的控制电压以形成多个控制电压，及其中多个可转换电抗模块还包括：

多个可转换电容模块，每一可转换电容模块具有可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

72.用于谐振器的频率控制的频率控制器，包括：

适于保存第一多个系数和第二多个系数的系数寄存器；

适于提供对应于温度的电流的电流源；

具有连接到系数寄存器的多个可转换电阻模块且还具有电容模块的第一阵列，第一阵列还通过电流反射镜连接到电流源以跨多个可转换电阻模块中的至少一可转换电阻模块产生至少一控制电压，每一可转换电阻模块响应于第二多个系数中的相应系数将提供控制电压的可转换电阻模块转换到控制电压结点；及

具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换电容模块的第二阵列，每一可转换电容模块具有固定电容和可变电容，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数在固定电容和可变电容之间转换并将每一可变电容转换到控制电压结点。

73.用于谐振器的频率控制的频率控制器，包括：

适于保存第一多个系数的系数寄存器；

电流源；

具有连接到系数寄存器并通过电流反射镜连接到电流源以产生多个控制电压的多个可转换电阻模块的第一阵列；及

具有连接到系数寄存器和谐振器的多个可转换可变电容模块的第二阵列，第二阵列还可有选择地连接到第一阵列，每一可转换电容模块响应于第一多个系数中的相应系数将可变电容转换到多个控制电压中的所选控制电压。

Images