CN104168015B - 振荡装置与时脉信号的产生方法 - Google Patents

Abstract

一种振荡装置以及时脉信号的产生方法，适用于电子设备中，所述振荡装置包括系统振荡器、时脉振荡器、检测电路以及调整单元。系统振荡器在电子设备启动时内建产生第一时脉信号。时脉振荡器依据外部电路以振荡产生第二时脉信号。检测电路耦接系统振荡器以及时脉振荡器。调整单元耦接检测电路以及时脉振荡器。其中，检测电路利用第一时脉信号来判断第二时脉信号是否产生，当检测电路判断第二时脉信号并未产生时，调整单元调整时脉振荡器中的内部参数，使时脉振荡器重新振荡产生第二时脉信号。

Description

振荡装置与时脉信号的产生方法

技术领域

本发明是有关于一种振荡装置，且特别是有关于一种避免时脉信号起振困难的振荡装置以及时脉信号的产生方法。

背景技术

为使电子产品能够正常的运作，所依靠的就是提供时脉的振荡器(oscillator)。通过振荡器产生准确的时脉，让电子产品内部的芯片可以有顺序的处理其所接收到的数据或信号，并于正确的时间传送至其下一级的电路。目前电子产品中最广为使用的为石英振荡器(crystal oscillator)，由于石英振荡器不但能提供较为精准的时脉，且同时具有不易受外在温度、湿度、操作电压等因素干扰的特性，所以电子产品大多会使用石英振荡器来提供其所需要的时脉。

图1为一种振荡处理模块的方块示意图。请参照图1，时脉信号产生模块100包括外部电路110(如，石英振荡器，或是电阻-电感-电容(RLC)等效电路模块)以及振荡装置120。外部电路110可以包括电容C1、C2。由于外部电路110本身的机电共振十分稳定，所以振荡装置120利用外部电路110的上述特性，来输出一个较为稳定的时脉信号。但也因如此，外部电路110好坏会影响振荡装置120是否能够起振，以提供起振后时脉信号CLK。

一般来说，设计者在设计振荡装置120时，无法预先得知使用者所使用的外部电路110的品质好坏，例如是外部电路110于人工焊接不当或松香水清洗处理过程不够完全，容易导致外部电路110的品质不良。若使用的外部电路110品质不良的话，容易造成振荡装置120起振速度过度缓慢而导致无法起振的可能。现有解决外部电路110品质差异的影响的处理方式是，分别调整外部电路110中电容C1、C2的比值，从而使振荡装置120能够稳定起振。然而，通常使用此方法却往往导致使用者需重新调整震荡装置120的内部设定，造成使用以及设计上的不便利。

发明内容

本发明提供一种振荡装置以及时脉信号的产生方法，用以有效改善振荡装置因外部电路品质不佳从而导致无法起振的问题，因而提升在整体系统的操作上的便利性。

本发明的一种振荡装置以及时脉信号的产生方法，适用于电子设备中，所述振荡装置包括系统振荡器、时脉振荡器、检测电路以及调整单元。系统振荡器在电子设备启动时内建产生第一时脉信号。时脉振荡器依据外部电路以振荡产生第二时脉信号。检测电路耦接系统振荡器以及时脉振荡器。调整单元耦接检测电路以及时脉振荡器。其中，检测电路利用第一时脉信号来判断第二时脉信号是否产生，当检测电路判断第二时脉信号并未产生时，调整单元调整时脉振荡器中的内部参数，使时脉振荡器重新振荡产生第二时脉信号。

本发明的一种时脉信号的产生方法，适用于电子设备，包括：当电子设备启动时，内建产生第一时脉信号；依据外部电路以振荡产生第二时脉信号；利用第一时脉信号来判断第二时脉信号是否产生；以及当判断第二时脉信号并未产生时，则调整时脉振荡器中的内部参数，以重新振荡产生第二时脉信号。

在本发明的一实施例中，上述振荡装置更包括频率追踪单元以及多工器。频率追踪单元根据第二时脉信号来校正第一时脉信号的频率，并产生第一校正时脉信号。多工器耦接系统振荡器以及频率追踪单元以分别接收第一时脉信号以及第一校正时脉信号，其中，于电子设备启动时，多工器将第一时脉信号传送至电子设备，并且当检测电路判断第二时脉信号已产生时，多工器被切换以传送第一校正时脉信号至电子设备。

在本发明的一实施例中，上述检测电路更包括计数单元，当检测电路判断第二时脉信号并未产生时，计数单元进行计数以增加计数值的数值，其中，调整单元对应计数单元的计数值而调整时脉振荡器中的内部参数。

在本发明的一实施例中，上述调整单元包括可变电流源，随着计数值而调整输出至时脉振荡器的输出电流。

在本发明的一实施例中，上述调整单元包括可变电阻，随着计数值而调整时脉振荡器的反馈电阻。

在本发明的一实施例中，上述调整单元包括可变电流源以及可变电阻。可变电流源随着计数值而调整输出至时脉振荡器的输出电流。可变电阻随着计数值而调整时脉振荡器的反馈电阻，其中，调整可变电阻的反馈电阻相较于调整可变电流源的输出电流有较高的优先权。

在本发明的一实施例中，上述第一时脉信号的频率为16MHz，且第二时脉信号的频率为32kHz。

在本发明的一实施例中，上述第一时脉信号的频率大于第二时脉信号的频率。

在本发明的一实施例中，上述时脉信号的产生方法更包括当电子设备启动时，将内建产生的第一时脉信号传送至电子设备。

在本发明的一实施例中，上述时脉信号的产生方法更包括当判断第二时脉信号已产生时，根据第二时脉信号来校正第一时脉信号的频率，并产生第一校正时脉信号；以及传送第一校正时脉信号至电子设备。

在本发明的一实施例中，上述时脉信号的产生方法更包括当判断第二时脉信号并未产生时，进行计数以增加计数值的数值，并对应计数单元的计数值而调整时脉振荡器中的内部参数。

在本发明的一实施例中，上述时脉信号的产生方法更包括随着计数值而调整时脉振荡器的反馈电阻或输出电流。

在本发明的一实施例中，上述时脉信号的产生方法更包括随着计数值而调整时脉振荡器的反馈电阻及输出电流，其中，调整时脉振荡器的反馈电阻相较于调整时脉振荡器的输出电流有较高的优先权。

基于上述，本发明提供一种振荡装置以及时脉信号的产生方法，为了避免振荡器使用品质不良的外部电路而导致振荡装置无法起振的问题，于是提出振荡装置以及时脉信号的产生方法，以有效地改善品质不良的外部电路所造成的影响，从而提升在整体系统的操作上的便利性以及稳定性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为一种振荡处理模块的方块示意图。

图2为依照本发明的一实施例的振荡装置的方块示意图。

图3为依照本发明的第一实施例关于检测电路与调整单元的电路示意图。

图4为依照本发明的第二实施例关于检测电路与调整单元的电路示意图。

图5为依照本发明的第三实施例关于检测电路与调整单元的电路示意图。

图6为依照本发明的一实施例的振荡装置的振荡方法的简易流程示意图。

附图标号说明：

C1、C2：电容

CLK1：第一时脉信号

CLK2：第二时脉信号

CLK：时脉信号

CLK1'：第一校正时脉信号

M1、M2、M3、M4、M5：晶体管

100：时脉信号产生模块

110：外部电路

120：振荡装置

210：系统振荡器

220：时脉振荡器

230：调整单元

240：检测电路

250：频率追踪单元

260：多工器

310：可变电流源

320：可变电阻

340：计数单元

350：电流源

S610～S650：步骤

具体实施方式

现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/符号代表相同或类似部分。

图2为依照本发明的一实施例的振荡装置的方块示意图。请参考图2，在本实施例中，适用于电子设备中的振荡装置120包括系统振荡器210、时脉振荡器220、检测电路240以及调整单元230。检测电路240耦接系统振荡器210以及时脉振荡器220，调整单元230耦接检测电路240以及时脉振荡器220。系统振荡器210在电子设备启动时内建产生第一时脉信号CLK1，而时脉振荡器220依据外部电路110以振荡产生第二时脉信号CLK2，其中所述外部电路即为石英振荡器(crystal oscillator)，或可为一种电阻-电感-电容(RLC)等效电路模块。此外，第一时脉信号CLK1的频率大于第二时脉信号CLK2的频率，举例而言，第一时脉信号CLK1可为16MHz，而第二时脉信号CLK2可为32kHz，但并不以此为限。

值得注意的是，检测电路240利用第一时脉信号CLK1来判断第二时脉信号CLK2是否产生。当检测电路240判断第二时脉信号CLK2并未产生(也就是说，判断时脉振荡器220无法起振)时，则调整单元230可对应调整时脉振荡器220中的内部参数，使时脉振荡器220重新起振以产生第二时脉信号CLK2(此部分容后进行详细说明)。详细而言，检测电路240利用第一时脉信号CLK1来判断第二时脉信号CLK2是否产生的方式为利用第一时脉信号CLK1对第二时脉信号CLK2进行除频，假若检测电路240得到的除频结果为持续的逻辑0或逻辑1，也就是说，检测电路240无法从第一时脉信号CLK1对第二时脉信号CLK2的除频过程中得到除频后的时脉信号时，则检测电路240即可判断时脉振荡器220并未产生第二时脉信号CLK2。

另一方面，振荡装置120更包括频率追踪单元250以及多工器260。在本实施例中，当检测电路240判断时脉振荡器220已产生第二时脉信号CLK2后，频率追踪单元250用以根据该第二时脉信号CLK2来校正第一时脉信号CLK1的频率，以产生第一校正时脉信号CLK1'。多工器260耦接系统振荡器210以及该频率追踪单元250，用以分别接收第一时脉信号CLK1以及第一校正时脉信号CLK1'。此外，多工器260的控制端亦耦接至检测电路240，如图2所示。应注意的是，在本实施例中，于电子设备启动时，多工器260即会将从系统振荡器210接收到的第一时脉信号CLK1传送至电子设备，以确保电子设备能够持续运作。而后，当检测电路240判断第二时脉信号CLK2已产生时，则检测电路240即可控制多工器260切换传送第一校正时脉信号CLK1'至电子设备。

图3为依照本发明的第一实施例关于检测电路与调整单元的电路示意图。请参考图3，检测电路240更包括计数单元340，其用以于检测电路240判断第二时脉信号CLK2并未产生时进行计数以增加计数值的数值，而调整单元230对应计数单元340的计数值，从而调整时脉振荡器220中的内部参数。在本实施例中，虽然仅以调整单元230对应计数单元340的计数值，从而调整时脉振荡器220中的内部参数的方式进行说明，但并不以此为限。

值得注意的是，在本实施例中，调整单元230对应计数单元340的计数值，从而调整时脉振荡器220中的内部参数，所述内容参数包括通过调整单元230中的可变电流源310调整时脉振荡器220中的输出电流以及通过调整单元230中的可变电阻320调整时脉振荡器220中的反馈电阻，如图3所示。详细而言，时脉振荡器220中的反馈电阻与输出电流可决定于时脉振荡器220的开回路增益(open-loop gain)，通过调整单元230中的可变电流源310以及可变电阻320的数值调整，从而增大时脉振荡器220的开回路增益，以致使时脉振荡器220能够重新起振输出第二时脉信号CLK2。

此外，应注意的是，调整单元230调整时脉振荡器220中的反馈电阻相较于调整时脉振荡器220中的输出电流有较高的优先权，其是因为时脉振荡器220有其预设的功耗限制，假若优先调整时脉振荡器220中的输出电流，容易导致输出电流过大进而造成时脉振荡器220毁损，降低时脉振荡器220的使用寿命。后面将针对调整单元230如何对应检测电路240中的计数单元340的计数值，从而调整时脉振荡器220中的内部参数的方式进行举例说明。

举例而言，假设计数单元340的计数值的初始值为0，当检测电路240判断时脉振荡器220并未产生第二时脉信号CLK2时，则检测电路240中的计数单元340增加计数值的数值为1，而调整单元230中的可变电阻320则对应所述计数值调整时脉振荡器220中的反馈电阻。接下来，检测电路240再次判断时脉振荡器220是否产生第二时脉信号CLK2，应注意的是，每当检测电路240的检测结果仍为“否”时，则检测电路240中的计数单元340再增加计数值的数值为2，进而调整单元230中的可变电阻320则对应所述计数值调整时脉振荡器220中的反馈电阻，以此类推。当调整单元230中的可变电阻320已经无法再调整时，则调整单元230中的可变电流源310方对应所述计数值调整时脉振荡器220中的输出电流，并重复上述步骤接续调整时脉振荡器220中的反馈电阻，直到检测电路240判断时脉振荡器220产生第二时脉信号CLK2为止。

图4为依照本发明的第二实施例关于检测电路240与调整单元230的电路示意图。应注意的是，图4与图3的差别在于，在图4中，仅调整单元230中的可变电阻320对应检测电路240中的计数单元340的计数值调整时脉振荡器220中的反馈电阻。举例而言，假设计数单元340的计数值的初始值为0，当检测电路240判断时脉振荡器220并未产生第二时脉信号CLK2时，则检测电路240中的计数单元340增加计数值的数值为1，而调整单元230中的可变电阻320则对应所述计数值调整时脉振荡器220中的反馈电阻，以此类推，直到检测电路240判断时脉振荡器220产生第二时脉信号CLK2为止。

图5为依照本发明的第三实施例关于检测电路240与调整单元230的电路示意图。应注意的是，图5与图3的差别在于，在图5中，仅调整单元230中的可变电流源310对应检测电路240中的计数单元340的计数值调整时脉振荡器220中的输出电流。举例而言，假设计数单元340的计数值的初始值为0，当检测电路240判断时脉振荡器220并未产生第二时脉信号CLK2时，则检测电路240中的计数单元340增加计数值的数值为1，而调整单元230中的可变电流源310则对应所述计数值调整时脉振荡器220中的输出电流，以此类推，直到检测电路240判断时脉振荡器220产生第二时脉信号CLK2为止。

上述图3至图5中更绘示有多个电路元件包括由晶体管M1、M2、M3、M4、M5以及电流源350组合而成的时脉振荡器220，如图3至图5中所示。应用本实施例者可利用其他电路结构来实现符合本揭露的精神的时脉振荡器220，因此不以上述揭示为限。此外，可变电流源310和/或可变电阻320可调整时脉振荡器220中的内部参数，从而改变时脉振荡器220中的输出电流和/或时脉振荡器220中的反馈电阻，便可属于符合本揭示的精神的时脉振荡器。

另一方面，于上述图3至图5的本实施例中，可变电流源310以及可变电阻320可分别由三个晶体管以及三个电阻的并联和串联关系来构成，但晶体管以及电阻的数量跟耦接关系可视实际设计/应用需求做调整，并不仅限于此。

图6为依照本发明的一实施例的振荡装置的振荡方法的简易流程示意图。请同时参考图2以及图6，首先，于步骤S610中，当电子设备启动时，系统振荡器210内建产生第一时脉信号CLK1。其次，在步骤S620中，时脉振荡器220依据外部电路110以振荡产生第二时脉信号CLK2。接下来，在步骤630中，检测电路240利用第一时脉信号CLK1来判断第二时脉信号CLK2是否产生。当步骤S630的判断结果为“否”时，则进入步骤S635中，其中，通过调整单元230调整时脉振荡器220的内部参数，以重新振荡产生第二时脉信号CLK2，并返回步骤S630(步骤S630、S635的详细内容可参考上述图3至图5的相关说明)。

当检测电路240判断第二时脉信号CLK2已经产生(也就是说当步骤S630的判断结果为“是”)时，则进入步骤S640，通过频率追踪单元250以从时脉振荡器220接收的第二时脉信号CLK2对从系统振荡器210接收的第一时脉信号CLK1进行校正。最后，在步骤S650中，检测电路240根据检测结果切换输出校正时脉信号CLK1'至电子设备。

综上所述，本发明提供一种振荡装置以及时脉信号的产生方法，于电子设备启动时，先将从系统振荡器210接收到的第一时脉信号CLK1通过多工器260传送至电子设备，以确保电子设备能够持续运作，而后通过振荡装置120中的检测电路240判断时脉振荡器220是否产生第二时脉信号CLK2(也就是说，判断时脉振荡器220是否能够起振)，若检测结果为“否”时，则调整单元230依据检测结果调整时脉振荡器220的内部参数，直到检测电路240的检测结果为“是”时，则振荡装置120中的频率追踪单元250方用第二时脉信号CLK2对第一时脉信号CLK1进行校正，并通过检测电路240控制多工器260切换输出第一校正时脉信号CLK1'至电子设备。本发明基于上述方法及装置，因而有效避免振荡器使用品质不良的外部电路而导致振荡装置无法起振的问题，从而改善品质不良的外部电路所造成的影响，且有效提升在整体系统的操作上的便利性以及稳定性。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种振荡装置，其特征在于，适用于电子设备中，所述振荡装置包括：

系统振荡器，在所述电子设备启动时内建产生第一时脉信号；

时脉振荡器，依据外部电路以振荡产生第二时脉信号；

检测电路，耦接所述系统振荡器以及所述时脉振荡器；以及

调整单元，耦接所述检测电路以及所述时脉振荡器，

其中所述检测电路利用所述第一时脉信号来判断所述第二时脉信号是否产生，当检测电路判断所述第二时脉信号并未产生时，所述调整单元调整所述时脉振荡器中的内部参数，使所述时脉振荡器重新振荡产生所述第二时脉信号，当所述检测电路判断所述第二时脉信号已产生时，利用所述第二时脉信号校正所述第一时脉信号的频率并产生第一校正时脉信号，

其中所述检测电路利用所述第一时脉信号对所述第二时脉信号进行除频，且当所述检测电路无法从所述第一时脉信号对所述第二时脉信号的除频过程中得到除频后的时脉信号时，判断所述时脉振荡器并未产生所述第二时脉信号，

其中所述时脉振荡器中的所述内部参数为所述时脉振荡器中的输出电流及反馈电阻，所述调整单元调整所述时脉振荡器中的所述输出电流或所述反馈电阻以调整所述时脉振荡器中的开回路增益。

2.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于，还包含：

频率追踪单元，根据所述第二时脉信号来校正所述第一时脉信号的频率，并产生所述第一校正时脉信号；以及

多工器，耦接所述系统振荡器以及所述频率追踪单元以分别接收所述第一时脉信号以及所述第一校正时脉信号，

其中，于所述电子设备启动时，所述多工器将所述第一时脉信号传送至所述电子设备，并且当所述检测电路判断所述第二时脉信号已产生时，所述多工器被切换以传送所述第一校正时脉信号至所述电子设备。

3.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于，所述检测电路还包含：

计数单元，当所述检测电路判断所述第二时脉信号并未产生时，所述计数单元进行计数以增加计数值的数值，

其中，所述调整单元对应所述计数单元的计数值而调整所述时脉振荡器中的内部参数。

4.根据权利要求3所述的振荡装置，其特征在于，所述调整单元包括：

可变电流源，随着所述计数值而调整输出至所述时脉振荡器的输出电流。

5.根据权利要求3所述的振荡装置，其特征在于，所述调整单元包括：

可变电阻，随着所述计数值而调整所述时脉振荡器的所述反馈电阻。

6.根据权利要求3所述的振荡装置，其特征在于，所述调整单元包括：

可变电流源，随着所述计数值而调整输出至所述时脉振荡器的所述输出电流；以及

可变电阻，随着所述计数值而调整所述时脉振荡器的所述反馈电阻，

其中，调整所述可变电阻的所述反馈电阻相较于调整所述可变电流源的输出电流有较高的优先权。

7.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于，所述第一时脉信号的频率为16MHz，且所述第二时脉信号的频率为32kHz。

8.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于，所述第一时脉信号的频率大于所述第二时脉信号的频率。

9.一种时脉信号的产生方法，其特征在于，适用于电子设备，包括：

当所述电子设备启动时，内建产生第一时脉信号；

依据外部电路以振荡产生第二时脉信号；

利用所述第一时脉信号来判断所述第二时脉信号是否产生；

当判断所述第二时脉信号并未产生时，则通过调整时脉振荡器中的输出电流或反馈电阻来调整所述时脉振荡器中的开回路增益，以重新振荡产生所述第二时脉信号；以及

当判断所述第二时脉信号已产生时，利用所述第二时脉信号校正所述第一时脉信号的频率并产生第一校正时脉信号，

其中利用所述第一时脉信号来判断所述第二时脉信号是否产生的步骤包括：

利用所述第一时脉信号对所述第二时脉信号进行除频；以及

当无法从所述第一时脉信号对所述第二时脉信号的除频过程中得到除频后的时脉信号时，判断所述时脉振荡器并未产生所述第二时脉信号。

10.根据权利要求9所述的时脉信号的产生方法，其特征在于，还包含：

当所述电子设备启动时，将内建产生的所述第一时脉信号传送至所述电子设备。

11.根据权利要求9所述的时脉信号的产生方法，其特征在于，还包含：

当判断所述第二时脉信号已产生时，根据所述第二时脉信号来校正所述第一时脉信号的频率，并产生所述第一校正时脉信号；以及

传送所述第一校正时脉信号至所述电子设备。

12.根据权利要求9所述的时脉信号的产生方法，其特征在于，还包含：

当判断所述第二时脉信号并未产生时，进行计数以增加计数值的数值，并对应所述计数值而调整所述时脉振荡器中的内部参数。

13.根据权利要求12所述的时脉信号的产生方法，其特征在于，还包含：

随着计数值而调整所述时脉振荡器的所述反馈电阻或所述输出电流。

14.根据权利要求12所述的时脉信号的产生方法，其特征在于，还包含：

随着所述计数值而调整所述时脉振荡器的所述反馈电阻及所述输出电流，

其中，调整所述时脉振荡器的所述反馈电阻相较于调整所述时脉振荡器的所述输出电流有较高的优先权。