CN102195646A - 时钟振荡器自动校准方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时钟振荡器自动校准方法以及实现这种方法所采用的时钟振荡器自动校准电路，通过外部的一个精准参考时钟计数产生特定的周期T，在该周期T期间对待校准时钟信号进行计数，得到的计数值与待校准的时钟信号的标准计数值进行比较，根据该比较结果先采用二分法的方式增大或者减小控制字进行粗调，使得所述待校准的时钟振荡器输出的时钟信号的频率达到标准值对应频率所允许的误差范围以内，然后在粗调找到的控制字周围进行微调找到使频率误差达到最小的控制字。本发明能够快速的自动对时钟振荡器进行校准，大大提高了时钟振荡器的校准速度，并且保证了校准的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种时钟振荡器自动校准方法。本发明还涉及一种关于时钟振荡器的电路，尤其是一种时钟振荡器自动校准电路。
背景技术
时钟振荡器由于制造工艺的误差，同一晶圆(wafer)的不同地方的晶片(die)会产生不同的振荡频率，因此在使用时钟振荡器前需要对时钟振荡器的时钟信号频率进行校准。现有的时钟振荡器中，在振荡器中设置了控制字可以调整振荡器内部的电流或电压实现振荡器频率的调整，该控制字以数字形式存储在电路中，在控制时钟频率时将控制字转换成相应的模拟量来控制时钟振荡器的时钟信号频率。控制字的大小与时钟振荡器的时钟信号频率呈单调增函数关系，即控制字越大，相应的时钟振荡器的时钟信号频率就越高。目前对于时钟震荡器的时钟信号频率的校准时，控制字的设置往往通过手动的查找方式，这样效率很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种时钟振荡器自动校准方法，以及这种时钟振荡器自动校准方法所采用的时钟振荡器自动校准电路，能够快速自动的对时钟振荡器的时钟信号频率进行校准。
为解决上述技术问题，本发明时钟振荡器自动校准方法的技术方案是，所述时钟振荡器自动校准方法所采用的电路包括待校准的时钟振荡器，时钟基准产生器，频率计数器，频率误差比较器和自动搜索控制字逻辑电路，所述时钟振荡器自动校准方法包括如下步骤：
第一步，将所述自动搜索控制字逻辑电路中的控制字初始化为控制字最大值的一半；
第二步，所述待校准的时钟振荡器根据所述自动搜索控制字逻辑电路的控制字输出待校准时钟信号；所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，并对所述外部精准参考时钟信号进行计数以确定一个周期T；所述频率计数器接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；所述频率误差比较器接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
第三步，将第二步中待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值，与一个预先设定的门限值进行比较，如果待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值大，则进行第四步，如果门限值大，则进行第五步；
第四步，当第二步中待校准时钟信号的当前频率小于标准频率时，将控制字修改为当前控制字的一半；当第二步中待校准时钟信号的当前频率大于标准频率时，将控制字修改为当前控制字与控制字最大值的平均值；之后跳转到第二步；
第五步，将当前的控制字以及与当前控制字大小相邻的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
本发明还提供了一种实现上述时钟振荡器自动校准方法所采用的时钟振荡器自动校准电路，其技术方案是，包括待校准的时钟振荡器，其特征在于，还包括：
时钟基准产生器，所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，对其进行计数后以确定一个周期T；
频率计数器，接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；
频率误差比较器，接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
自动搜索控制字逻辑电路，接收所述频率误差比较器的比较结果，并根据该比较结果增大或者减小控制字，使得所述待校准的时钟振荡器输出的时钟信号的频率最大限度的接近待校准的时钟振荡器所应该输出的频率。
本发明采用上述技术方案，能够快速的自动对时钟振荡器进行校准，大大提高了时钟振荡器的校准速度，并且保证了校准的精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明时钟振荡器自动校准电路的电路图；
图2为本发明时钟振荡器自动校准方法的流程图；
图3为本发明时钟振荡器自动校准方法第五步的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种时钟振荡器自动校准电路，如图1所示，包括待校准的时钟振荡器，以及：
时钟基准产生器，所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，对其进行计数后以确定一个周期T；
频率计数器，接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；
频率误差比较器，接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
自动搜索控制字逻辑电路，接收所述频率误差比较器的比较结果，并根据该比较结果增大或者减小控制字，使得所述待校准的时钟振荡器输出的时钟信号的频率最大限度的接近待校准的时钟振荡器所应该输出的频率。
本发明还公开了一种采用上述时钟振荡器自动校准电路实现的时钟振荡器自动校准方法，如图2和图3所示，包括如下步骤：
第一步，将所述自动搜索控制字逻辑电路中的控制字初始化为控制字最大值的一半；
第二步，所述待校准的时钟振荡器根据所述自动搜索控制字逻辑电路的控制字输出待校准时钟信号；所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，并对所述外部精准参考时钟信号进行计数以确定一个周期T；所述频率计数器接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；所述频率误差比较器接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
第三步，将第二步中待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值，与一个预先设定的门限值进行比较，如果待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值大，则进行第四步，如果门限值大，则进行第五步；
第四步，当第二步中待校准时钟信号的当前频率小于标准频率时，将控制字修改为当前控制字的一半；当第二步中待校准时钟信号的当前频率大于标准频率时，将控制字修改为当前控制字与控制字最大值的平均值；之后跳转到第二步；
第五步，将当前的控制字以及与当前控制字大小相邻的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
当第四步跳转到第二步的次数达到N-1次，N为控制字的位数，而当前待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值仍然大于所述门限值的时候，那么本次自动校准失败。
当所述控制字已经达到最大值，而当前待校准时钟信号的频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值仍然大于所述门限值的时候，那么本次自动校准失败。
在第五步中，当待校准时钟信号的当前频率小于标准率时，将当前的控制字以及与当前控制字相邻且大于当前的控制字的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与所述标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
在第五步中，当待校准时钟信号的当前频率大于标准频率时，将当前的控制字以及与当前控制字相邻且小于当前的控制字的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与所述标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
如图3所示，该实施例中选取了当前控制字前两个和后两个，总共5个控制字，与外部精准参考时钟信号的频率进行比较，最终选择一个与外部精准参考时钟信号的频率最为接近的控制字作为校准之后得到的控制字。对于门限值大小的选取可以与第五步中所选取控制字的个数相配合，门限值范围越大，则第五步中所选取的控制字就要越多；门限值范围越小，则第五步中所选取的控制字就可以越少。
综上所述，本发明能够快速的自动对时钟振荡器进行校准，大大提高了时钟振荡器的校准速度，并且保证了校准的精度。
Claims (6)
1.一种时钟振荡器自动校准方法，其特征在于，所述时钟振荡器自动校准方法所采用的电路包括待校准的时钟振荡器，时钟基准产生器，频率计数器，频率误差比较器和自动搜索控制字逻辑电路，所述时钟振荡器自动校准方法包括如下步骤：
第一步，将所述自动搜索控制字逻辑电路中的控制字初始化为控制字最大值的一半；
第二步，所述待校准的时钟振荡器根据所述自动搜索控制字逻辑电路的控制字输出待校准时钟信号；所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，并对所述外部精准参考时钟信号进行计数以确定一个周期T；所述频率计数器接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；所述频率误差比较器接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
第三步，将第二步中待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值，与一个预先设定的门限值进行比较，如果待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值大，则进行第四步，如果门限值大，则进行第五步；
第四步，当第二步中待校准时钟信号的当前频率小于标准频率时，将控制字修改为当前控制字的一半；当第二步中待校准时钟信号的当前频率大于标准频率时，将控制字修改为当前控制字与控制字最大值的平均值；之后跳转到第二步；
第五步，将当前的控制字以及与当前控制字大小相邻的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
2.根据权利要求1所述的时钟振荡器自动校准方法，其特征在于，当第四步跳转到第二步的次数达到N-1次，N为控制字的位数，而当前待校准时钟信号的当前频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值仍然大于所述门限值的时候，那么本次自动校准失败。
3.根据权利要求1所述的时钟振荡器自动校准方法，其特征在于，当所述控制字已经达到最大值，而当前待校准时钟信号的频率与待校准的时钟振荡器所应该输出的标准频率之差的绝对值仍然大于所述门限值的时候，那么本次自动校准失败。
4.根据权利要求1所述的时钟振荡器自动校准方法，其特征在于，在第五步中，当待校准时钟信号的当前频率小于标准率时，将当前的控制字以及与当前控制字相邻且大于当前的控制字的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与所述标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
5.根据权利要求1所述的时钟振荡器自动校准方法，其特征在于，在第五步中，当待校准时钟信号的当前频率大于标准频率时，将当前的控制字以及与当前控制字相邻且小于当前的控制字的多个控制字所得到的时钟信号频率分别与所述标准频率进行比较，选取与标准频率最接近的时钟信号频率所对应的控制字作为经校准的控制字。
6.一种实现如权利要求1～5中任意一项所述的时钟振荡器自动校准方法所采用的时钟振荡器自动校准电路，包括待校准的时钟振荡器，其特征在于，还包括：
时钟基准产生器，所述时钟基准产生器接收外部精准参考时钟信号，对其进行计数后以确定一个周期T；
频率计数器，接收所述时钟基准产生器输出的周期T的时间长度，同时接收待校准的时钟振荡器的待校准时钟信号，在周期T期间对所述待校准时钟信号进行计数；
频率误差比较器，接收所述频率计数器在周期T期间对所述待校准时钟信号的当前计数值，并将该当前计数值和待校准的时钟振荡器所应该输出的频率的标准计数值进行比较，得到比较结果；
自动搜索控制字逻辑电路，接收所述频率误差比较器的比较结果，并根据该比较结果增大或者减小控制字，使得所述待校准的时钟振荡器输出的时钟信号的频率最大限度的接近待校准的时钟振荡器所应该输出的频率。
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