CN103378856A - 自动校正振荡信号的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种自动校正振荡信号的方法及其装置，其装置在当一静态调整表和一动态调整表建立后，每隔一预设时间将其输出时钟脉冲信号转换成一目前动态调整值，然后比较目前动态调整值和一根据静态调整表的一静态调整值所产生的参考动态调整值，或是比较目前动态调整值和一根据参考动态调整值所产生的插入动态调整值，以产生一偏差值。当静态调整表和动态调整表已建立成完后，通过此偏差值，输出时钟脉冲信号被校正以符合其目标频率，而无须使用外在参考时钟脉冲单元或闩锁回路单元的辅助。

Description

自动校正振荡信号的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种提供一输出时钟脉冲信号至一处理器的振荡电路，特别涉及一种自动校正振荡信号的方法及其装置。

背景技术

精准的时钟脉冲产生器或计时参考值通常都是使用晶体振荡器，例如石英振荡器来实现，以提供具有一工作频率的一机械式共振振荡。然而，这些晶体振荡器无法被制作在由晶体振荡器提供的时钟脉冲信号所驱动的集成电路(IC)中。举例来说，微处理器需要一个独立的时钟脉冲IC。因此，为了获得一精准的时钟脉冲信号，电路中就需要额外地设置一时钟脉冲产生器。

然而，上述非整合的作法需要外加一颗IC。外加IC将使得印刷电路板(PCB)甚至是产品的空间和体积增加，如此将对移动装置的设计造成不利。此外，当外加的IC必须与其他主要电路(例如一微处理器)组装在一起时，这些外加的元件将会提高制造的成本。

一般来说，与其他电路一同制作成集成电路的其他类型的时钟脉冲产生器都不是很精确，尤其是在其制造过程、电压和温度(PVT)的变化。举例来说，环状振荡器、弛张振荡器和相移振荡器较适合提供一时钟脉冲信号给一些低敏感度的应用装置，但却无法应付高精密电子电路(例如：需要有效处理能力的应用装置)对高精确度的要求。再者，这些时钟脉冲产生器或时钟脉冲振荡器经常会有相当程度的频率飘移、抖动以及较低的Q值等问题，并且容易受噪声和其他干扰的影响而失真。

因此，一个能自动校正振荡信号的装置乃是目前科技发展的目标。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种自动校正振荡信号的方法及其装置，藉以解决现有外加时钟脉冲产生器IC所产生的问题。

本发明所揭露的一种用以自动校正振荡信号的装置，适用于一处理器，且包含一静态调整表、一动态调整表、一处理单元、一信号转换电路和一振荡电路。静态调整表储存有多个静态调整值。这些静态调整值包含一对应于此装置的一可调目标频率的目标静态调整值。动态调整表储存有多个动态调整值。每一个动态调整值是根据其中一个静态调整值所产生。这些动态调整值包含一参考动态调整值。此参考动态调整值对应目标静态调整值。振荡电路根据目标静态调整值，输出此输出时钟脉冲信号。每隔一预设时间，信号转换电路将输出时钟脉冲信号转换成一第一数字信号。处理单元将第一数字信号转换成一目前动态调整值，然后控制振荡电路根据一偏差值，自动校正输出时钟脉冲信号，使输出时钟脉冲信号的频率符合可调目标频率。此偏差值是由目前动态调整值和参考动态调整值的比较结果，或者由目前动态调整值和插入动态调整值的比较结果所产生。插入动态调整值是对应参考动态调整值所产生。

藉此，处理单元控制此装置运作在一正常运作模式，以根据偏差值，自动校正输出时钟脉冲信号，使输出时钟脉冲信号符合目标频率。

此外，本发明另提供一自动校正振荡信号的方法，适用于一装置，使一输出时钟脉冲信号的频率维持在一可调目标频率。首先，提供一静态调整表和一动态调整表，其中静态调整表包含多个静态调整值。这些静态调整值包含一目标静态调整值。目标静态调整值对应于可调目标频率。动态调整表包含多个动态调整值，且动态调整值对应静态调整值。

接着，每隔一预设时间，根据输出时钟脉冲信号，获得一目前动态调整值，以及藉由查找动态调整表，获得对应目标静态调整值的一参考动态调整值，或者获得一插入动态调整值。插入动态调整值是根据参考动态调整所产生。藉由比较目前动态调整值和参考动态调整值，或者藉由比较目前动态调整值和插入动态调整值，以产生一偏差值。最后，利用此偏差值，补偿输出时钟脉冲信号。

通过上述的静态调整表和动态调整表，本发明可自动校正装置的输出时钟脉冲信号的频率，使输出时钟脉冲信号的频率维持在一可调目标频率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为根据本发明的用以自动校正振荡信号的装置的方框示意图；

图2A为当图1的用以自动校正振荡信号的装置在一初始模式下的方框示意图；

图2B为当图1的用以自动校正振荡信号的装置在一动态模式下的方框示意图；

图2C为当图1的用以自动校正振荡信号的装置在一正常运作模式下的方框示意图；

图3为根据图2A和图2B的自动校正振荡信号的方法的流程图；

图4为根据图2C的自动校正振荡信号的方法的流程图。

其中，附图标记

10用以自动校正振荡信号的装置

110  参考信号产生电路

111  参考时钟脉冲单元

112  闩锁回路单元

120  校正电路

121  选择单元

122  计数器

130  处理单元

140  静态调整表

150  振荡电路

160  转换电路

161  频率转换器

162  模拟数字转换器

170  动态调整表

180  计时器

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

本发明在于提供一自动校正振荡信号的方法及其装置。此方法和装置可应用于一电子装置的一处理器。

图1为根据本发明的用以自动校正振荡信号的装置的方框示意图。用以自动校正振荡信号的装置10包含一参考信号产生电路110、一校正电路120、一处理单元130、一静态调整表140、一振荡电路150、一转换电路160、一动态调整表170和一计时器180。

处理单元130电性连接装置10中的每一个元件，并且控制这些元件的运作，以进一步控制装置10运作在一初始模式、一动态模式以及一正常运作模式。初始模式是指装置10刚被驱动，并建立静态调整表140的阶段。动态模式是指在初始模式之后，装置10进一步建立动态调整表170的阶段。正常运作模式是指在动态模式之后，装置10根据静态调整表140和动态调整表170运作的阶段。

在一实施例中，处理单元130可以为一处理器的固件。在其他实施例中，处理单元130可以为一设置在处理器中的一硬件装置。而关于上述初始模式、动态模式和正常运作模式下的运作记载如下。

图2A为当图1的用以自动校正振荡信号的装置在一初始模式下的方框示意图。在初始模式下，参考信号产生电路110、校正电路120、静态调整表140和振荡电路150根据处理单元130的控制开始运作。被处理单元130启动的每一元件间的信息传输通道以实线表示。其他未被处理器130启动的元件间的信息传输通道则以虚线表示。

参考信号产生电路110包含一参考时钟脉冲单元111和一闩锁回路单元112。参考时钟脉冲单元111电性连接于处理单元130和闩锁回路单元112。参考时钟脉冲单元111提供一初始时钟脉冲信号至闩锁回路单元112。闩锁回路单元112电性连接于校正电路120。闩锁回路单元112根据初始时钟脉冲信号产生多个参考信号。闩锁回路单元112例如为一锁相回路(phase-locked loop,PLL)或一延迟闩锁回路(delay locked loop,DLL)。

校正电路120包含一选择单元121和一计数器122。选择单元121电性连接于闩锁回路单元112、计数器122和处理单元130。选择单元121根据处理单元130的控制，选择其中一个参考信号作为一目标参考信号。计数器122电性连接于处理单元130和振荡电路150，用以根据一输出时钟脉冲信号，计数目标参考信号。此输出时钟脉冲信号由振荡电路150所输出。选择单元121例如可为一多工器或其他电路。

此外，处理单元130将计数器122计数的结果转换成一静态调整值，以进一步建立静态调整表140。在一实施例中，此静态调整值表示在初始模式下，输出时钟脉冲信号的一频率值。静态调整表140可为例如一表单，或是其他型态的整合性数据。静态调整表140储存于处理器的例如一暂存器或一储存装置中。暂存器或储存装置电性连接于处理单元130和振荡电路150。

藉此，处理单元130控制振荡电路150，使振荡电路150根据静态调整值，输出一输出时钟脉冲信号。通过此过程，输出时钟脉冲信号可通过静态调整值来被更新，使得输出时钟脉冲信号的频率符合the operation target requirementbased on process variation。振荡电路150可为例如一LC振荡器、一弛张(relaxation)振荡器、一相移(phase shift)振荡器、或其他型态的可调自由(free-running)时钟脉冲产生器。

一般来说，输出时钟脉冲信号容易受环境改变，例如温度改变、电压改变或寿命下降等的影响而产生偏移。为了克服上述状况，处理单元130可进一步控制装置10运作在一动态模式，其运作方法如下。

如图2B所示，在动态模式下，参考信号产生电路110、静态调整表140、振荡电路150、信号转换电路160和动态调整表170根据处理单元130的控制而被启动并开始运作。在处理单元130所启动的每一元件间的信息传输通道是以实线标示。其余未启动的元件间的信息传输通道则以虚线标示。

信号转换电路160包含一频率转换器161和一模拟数字转换器162。频率转换器161电性连接于振荡电路150和模拟数字转换器162。频率转换器161将输出时钟脉冲信号转换成一模拟信号。模拟数字转换器162电性连接于闩锁回路单元112，以及根据目标参考信号，将模拟信号转换成一数字信号。频率转换器161可为例如一频率转电压转换器、一频率转电流转换器或其他类似的转换器。

因此，处理单元130转换数字信号，以产生一动态调整值，以进一步根据每一个或多个可调设定，建立动态调整表170。在一实施例中，此动态调整值表示在动态模式下，输出时钟脉冲信号的一频率值。动态调整表170例如为一表单，或其他型态的整合性数据。动态调整表170可储存于处理器中的例如一暂存器或一储存装置。此暂存器或储存装置电性连接于处理单元130。

在完成建立静态调整表140和动态调整表170后，处理单元130进一步控制装置10运作在正常运作模式下。装置10内的每一元件间的运作如下所示。

如图2C所示，在正常运作模式下，静态调整表140、振荡电路150、信号转换电路160、动态调整表170和计时器180根据处理单元130的控制而被启动并开始运作。在处理单元130所启动的元件间的信息传输通道是以实线标示。其余未启动的元件间的信息传输通道则以虚线标示。

计时器180电性连接于处理单元130、频率转换器161和模拟数字转换器162。处理单元130控制计时器180，使计时器180计时一预设时间，以进一步启动频率转换器161和模拟数字转换器162。当频率转换器161和模拟数字转换器162被启动时，频率转换器161将输出时钟脉冲信号转换成一模拟信号，而模拟数字转换器162将模拟信号转换成一数字信号。

处理单元130转换数字信号，以产生一目前动态调整值。然后，处理单元130比较目前动态调整值和一参考动态调整值，或是比较目前动态调整值和一插入动态调整值，以产生一偏差值。参考动态调整值是根据一目标静态调整值所产生，并且记录于动态调整表170中。目标静态调整值对应于处理器的可调目标频率。插入动态调整值是指当在动态调整表中找不到目前动态调整值时，在两个相邻的动态调整值之间所插入的一数值。因此，处理单元130可根据上述偏差值来补偿目前动态调整值，以控制振荡电路150更新输出时钟脉冲信号，进而使更新后的输出时钟脉冲信号的频率符合处理器的可调目标频率。

图3为根据图2A和图2B的自动校正振荡信号的方法的流程图。首先，提供多个参考信号(步骤S310)。当装置10刚启动时，处理单元130控制装置10运作在一初始模式下。处理单元130启动参考信号产生电路110，使参考信号产生电路110提供一初始时钟脉冲信号。同时，处理单元130也控制闩锁回路单元112，使闩锁回路单元112产生这些参考信号。

接着，选择其中一个参考信号作为一目标参考信号(步骤S320)。也就是说，处理单元130控制选择单元121，使选择单元121根据处理器的一可调目标频率，从上述的参考信号中选择其中一个作为目标参考信号。

计数具有一初始频率的一输出时钟脉冲信号，以产生一静态调整值(步骤S330)。也就是说，处理单元130启动振荡电路150，使振荡电路150输出此输出时钟脉冲信号。处理单元130启动计数器122，使计数器122根据目标参考信号，计数输出时钟脉冲信号，以产生静态调整值。此初始频率可根据振荡电路150的规格而调整。接着，储存上述静态调整值，以建立一静态调整表140，如步骤S340。藉此，根据此静态调整值，更新输出时钟脉冲信号，使更新后的输出时钟脉冲信号符合可调目标频率，如步骤S350。

转换上述更新的输出时钟脉冲信号，以产生一动态调整值(步骤S360)。换句话说，当上述静态调整值被用来更新输出时钟脉冲信号后，处理单元130启动信号转换电路160，使信号转换电路160转换此更新的输出时钟脉冲信号，以产生一数字信号。接着，处理单元130转换此数字信号，以产生一动态调整值。最后，动态调整值将被储存，以建立一动态调整表170(步骤S370)。

图4为根据图2C的自动校正振荡信号的方法的流程图。首先，根据一目标静态调整值，提供具有一可调目标频率的一输出时钟脉冲信号(步骤S410)。在静态调整表140和动态调整表170根据图3所提供的方法建立完成后，处理单元130控制装置10运作在一正常运作模式。处理单元130启动振荡电路150，使振荡电路150根据记录于静态调整表140中的目标静态调整值，提供输出时钟脉冲信号。

然后，计时一预设时间(步骤S420)。换句话说，在根据目标静态调整值提供输出时钟脉冲信号后，处理单元130启动计时器180。计时器180计时一预设时间。每当此预设时间计时完毕，处理单元130启动信号转换电路160，使信号转换电路160转换输出时钟脉冲信号，以产生一数字信号。然后，处理单元130转换数字信号，以产生一目前动态调整值。

接着，比较目前动态调整值和一参考动态调整值，或者比较目前动态调整值和一插入动态调整值，以产生一偏差值(步骤S430)。参考动态调整值是记录于动态调整表170中，且是根据一目标静态调整值所产生。此目标静态调整值是对应处理器的可调目标频率。插入动态调整值是指当动态调整表170中找不到目前动态调整值时，在两相邻的动态调整值之间所插入的一数值。在一实施例中，处理单元130将参考动态调整值或插入动态调整值减去目前动态调整值，以获得偏差值。然而，上述实施例不为本发明的限制。

因此，根据上述偏差值，补偿输出时钟脉冲信号，以更新输出时钟脉冲信号(步骤S440)。如此一来，输出时钟脉冲信号的频率即可符合可调目标频率。

通过上述的静态调整表140和动态调整表170，本发明可自动校正装置10的输出时钟脉冲信号的频率，使输出时钟脉冲信号的频率维持在一可调目标频率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种用以自动校正振荡信号的装置，其适用于一处理器，其特征在于，包含：

一静态调整表，用以储存多个静态调整值，该些静态调整值包含对应于该装置的一可调目标频率的一目标静态调整值；

一动态调整表，用以储存多个动态调整值，每一该动态调整值是对应该些静态调整值的其中一个所产生，该些动态调整值包含对应于该目标静态调整值的一参考动态调整值；

一振荡电路，用以根据该目标静态调整值，输出一输出时钟脉冲信号；

一信号转换电路，其是每隔一预设时间，将该输出时钟脉冲信号转换成一第一数字信号；以及

一处理单元，用以将该第一数字信号转换成一目前动态调整值，并且根据一偏差值，控制该振荡电路自动地校正该输出时钟脉冲信号，使该输出时钟脉冲信号符合该可调目标频率，其中该偏差值是由比较该目前动态调整值与该参考动态调整值所产生，或是由比较该目前动态调整值与一插入动态调整值所产生，该插入动态调整值是对应该参考动态调整值所产生。

2.根据权利要求1所述的用以自动校正振荡信号的装置，其特征在于，该静态调整表和该动态调整表是预存于该装置，且该信号转换电路包含：

一频率转换器，其是每隔该预设时间，将该输出时钟脉冲信号转换成一模拟信号；以及

一模拟数字转换器，用以将该模拟信号转换成该第一数字信号。

3.根据权利要求1所述的用以自动校正振荡信号的装置，其中该装置在一初始模式下建立该静态调整表，当该静态调整表建立后，该装置在一动态模式下建立该动态调整表，并且当该装置运作在该动态模式下，且该静态调整表和该动态调整表已建立完成时，该处理单元每隔该预设时间控制该振荡电路自动校正该输出时钟脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的用以自动校正振荡信号的装置，其特征在于，该信号转换电路包含：

一频率转换器，用以当该装置运作在该动态模式时，将该输出时钟脉冲信号转换成一第一模拟信号，以及当该装置运作在依正常运作模式时，每隔该预设时间将该输出时钟脉冲信号转换成一第二模拟信号；以及

一模拟数字转换器，用以在该动态模式下，将该第一模拟信号转换成一第二数字信号，以及在该正常运作模式下，将该第二模拟信号转换成该第一数字信号；

其中，该处理单元在该动态模式下，将该第二数字信号转换成储存在该动态调整表中的该些动态调整值的其中一个。

5.根据权利要求3所述的用以自动校正振荡信号的装置，其特征在于，更包含：

一参考信号产生电路，用以根据该处理单元的控制，在该初始模式下提供多个参考信号，以及在该动态模式下提供该些参考信号的一目标参考信号；

一校正电路，该处理单元只在该初始模式下启动并控制该校正电路，使该校正电路选择该些参考信号的其中一个作为该目标参考信号，以及根据该目标参考信号和该输出时钟脉冲信号，提供该输出时钟脉冲信号的一频率值；以及

其中，在该初始模式下的该处理单元将该频率值转换成一目前静态调整值，并将该目前静态调整值储存于该静态调整表中，以及根据该目前静态调整值，控制该振荡电路更新该输出时钟脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的用以自动校正振荡信号的装置，其特征在于，该参考信号产生电路包含：

一参考时钟脉冲单元，用以当该处理单元在该初始模式和该动态模式下启动时，该参考时钟脉冲单元提供一初始时钟脉冲信号；以及

一闩锁回路单元，用以根据该初始时钟脉冲信号，产生该些参考信号，并在该初始模式下提供该些参考信号至该校正电路，以及在该动态模式下提供该些参考信号中的该目标参考信号至该信号转换电路。

7.根据权利要求5所述的用以自动校正振荡信号的装置，其特征在于，该校正电路包含：

一选择单元，该处理单元控制该选择单元，使该选择单元根据该可调目标频率，从该些参考信号中选择该目标参考信号；以及

一计数器，用以根据该目标参考信号，计数该输出时钟脉冲信号，以产生该频率值。

8.一种自动校正振荡信号的方法，适用于一装置，使该装置的一输出时钟脉冲信号的频率维持在一可调目标频率，其特征在于，该方法包含：

提供一静态调整表和一动态调整表，该静态调整表包含多个静态调整值，该些静态调整值包含对应于该可调目标频率的一目标静态调整值，该动态调整表包含多个对应该些静态调整值的动态调整值；

每隔一预设时间，根据该输出时钟脉冲信号，取得一目前动态调整值；

查找该动态调整表，以取得对应于该目标静态调整值的一参考动态调整值，或是取得一插入动态调整值，该插入动态调整值是根据该参考动态调整值所产生；

比较该目前动态调整值与该参考动态调整值，或是比较该目前动态调整值与该插入动态调整值，以产生一偏差值；以及

利用该偏差值来补偿该输出时钟脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，所述取得该目前动态调整值的步骤包含：

在所述提供该静态调整表和该动态调整表的步骤以后，根据该些静态调整值的其中一个，更新该输出时钟脉冲信号；

将该更新的输出时钟脉冲信号转换成一数字信号；以及

将该数字信号转换成该目前动态调整值。

10.根据权利要求9所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，所述将该更新的输出时钟脉冲信号转换成该数字信号的步骤包含：

将该更新的输出时钟脉冲信号转换成一模拟信号；以及

将该模拟信号转换成该数字信号。

11.根据权利要求8所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，该提供该静态调整表的步骤包含：

提供一目标参考信号；

根据该目标参考信号，计数该输出时钟脉冲信号，以产生该输出时钟脉冲信号的一频率值；

将该频率值转换成该静态调整值；以及

将该静态调整值储存于该静态调整表中。

12.根据权利要求14所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，该提供该目标参考信号的步骤包含：

提供一初始信号；

根据该初始信号，产生多个参考信号；以及

根据该可调目标频率，选择该些参考信号的其特征在于，一个作为该目标参考信号。

13.如请求项第8项所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，在该提供该静态调整表的步骤之后，且所述提供该动态调整表的步骤包含：

根据该些静态调整值的其中一个，更新该输出时钟脉冲信号；

转换该更新的输出时钟脉冲信号，以产生一数字信号；

将该数字信号转换成该动态调整值；以及

将该动态调整值储存于该动态调整表中。

14.根据权利要求13所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，所述转换该更新的输出时钟脉冲信号的步骤包含：

将该更新的输出时钟脉冲信号转换成一模拟信号；以及

将该模拟信号转换成该数字信号。

15.根据权利要求8所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，该偏差值由该参考动态调整值减去该目前动态调整值所产生，或是由该插入动态调整值减去该目前动态调整值所产生。

16.根据权利要求8所述的自动校正振荡信号的方法，其特征在于，该静态调整表和该动态调整表是预先储存于该处理器中。

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