CN107645288A - 用于产生脉冲的电子电路、方法及电子装置 - Google Patents

用于产生脉冲的电子电路、方法及电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于产生脉冲的电子电路、方法及电子装置，本发明的实施例提供一电子电路包括第一振荡器、第二振荡器以及辅助电路。第一振荡器，其配置用以产生第一脉冲信号且具有第一唤醒延迟。第二振荡器，其配置用以产生第二脉冲信号且具有第二唤醒延迟，第二唤醒延迟较第一唤醒延迟短。辅助电路配置用以在第一振荡器唤醒期间提供第二脉冲信号作为一输出信号，以及在第一唤醒延迟后提供第一脉冲信号作为该输出信号。

Description

用于产生脉冲的电子电路、方法及电子装置
技术领域
本发明有关于一种振荡器电路，以及关于减少晶体振荡器的唤醒延迟的方法与系统。
背景技术
晶体振荡器用于各种应用，如在各种类型的电子设备中产生准确的脉冲信号。然而某些晶体振荡器，通常为低功率振荡器，虽然准确但是唤醒缓慢。
发明内容
在此描述的本发明的实施例提供一电子电路包括第一振荡器、第二振荡器以及辅助电路。第一振荡器，其配置用以产生第一脉冲信号且具有第一唤醒延迟。第二振荡器，其配置用以产生第二脉冲信号且具有第二唤醒延迟，第二唤醒延迟较第一唤醒延迟短。辅助电路配置用以在第一振荡器唤醒期间提供第二脉冲信号作为一输出信号，以及在第一唤醒延迟后提供第一脉冲信号作为该输出信号。
在部分实施例中，第一振荡器具有一第一准确度，以及其中该第二振荡器具有一第二准确度，其第二准确度较第一准确度差。在部分实施例中，第一振荡器包括晶体振荡器，以及其中第二振荡器包括自激振荡器。
在公开的实施例中，辅助电路包括多工器，其配置用以将第一脉冲信号或第二脉冲信号的其中之一切换至一输出端，且该输出信号通过该输出端来提供；以及计数器，其被配置用以计算预先定义的延迟，且当预先定义的延迟逾时，该多工器从输出第二脉冲信号切换为输出第一脉冲信号。
在替代性实施例中，辅助电路包括多工器，其配置用以将第一脉冲信号或第二脉冲信号的其中之一切换至一输出端，且该输出信号通过该输出端来提供，以及一检测电路，其配置用以反应当检测到晶体振荡器达到预先定义的预期性能时将多工器从输出第二脉冲信号切换为输出第一脉冲信号。
在实施例中，第二振荡器或辅助电路配置用以在开始提供第一输出信号作为输出脉冲信号之后，中止第二振荡器。
根据本发明的实施例，另外提供脉冲产生方法。该方法包括通过具有第一唤醒延迟的第一振荡器产生第一脉冲信号，以及通过具有第二唤醒延迟的第二振荡器产生第二脉冲信号，其第二唤醒延迟较第一唤醒延迟短。在第一振荡器唤醒期间提供第二脉冲信号作为输出脉冲信号，以及第一唤醒延迟后提供第一脉冲信号作为输出信号。
根据本发明的实施例，提供电子装置，其包括电子电路以及脉冲产生电路。电子电路通过一脉冲信号时控。该脉冲产生电路包括第一振荡器、第二振荡器以及辅助电路。第一振荡器，其配置用以产生第一脉冲信号且具有第一唤醒延迟。第二振荡器，其配置用以产生第二脉冲信号且具有第二唤醒延迟，第二唤醒延迟较第一唤醒延迟短。辅助电路，其配置用以在第一振荡器唤醒期间用第二脉冲信号时控电子电路，以及在第一唤醒延迟后，用第一脉冲信号时控电子电路。
通过本发明的产生脉冲的电子电路、方法以及装置，可以将电子设备中的脉冲信号准确且快速唤醒。
由随后对于实施例及其搭配的释例图的详细说明，本发明可更加完整了解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一方块示意图，其根据本发明的实施例示意性地说明一集成电路(IC)包括一快速唤醒脉冲产生电路；
图2为一流程图，其根据本发明的实施例示意性地说明一快速产生脉冲的方法；以及
图3为根据本发明的实施例的一脉冲多工器的电路图。
附图标号：
20：集成电路
24：晶体振荡器
28：自激振荡器
32：多工器
36：计数器
40：控制模块
50、54、58：步骤
62：确认步骤
66：切换步骤
70：D型正反器
74：与门
78：或门
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。
概述
本发明在此描述的实施例，其针对减少晶体振荡器的长唤醒(long wake-up)延迟提供改进方法及系统。该公开技术可被用于，例如，在移动计算装置中产生脉冲信号，或在其他应用系统中呼叫脉冲信号，其脉冲信号为准确的且可快速唤醒的。虽然通常为非必要，这样的应用系统趋向为低功率应用系统。
在部分实施例中，输出脉冲信号通过脉冲产生电路产生。该脉冲产生电路包括晶体振荡器、自激振荡器以及辅助电路。自激振荡器的准确度通常较晶体振荡器低，但另一方面具有相当短的唤醒延迟(wake-up delay)。
在部分实施例中，虽然非必要，自激振荡器的尺寸通常可较晶体振荡器小，且/或功耗更低。在部分实施例中，自激振荡器可全部在装置里实现，此装置运用脉冲信号(如，硅集成电路)；然而晶体振荡器也可至少部分地在装置外侧实现，因而需要专用的装置接脚及外部元件如晶体、电容以及/或电阻。
在部分实施例中，晶体振荡器以及自激振荡器皆于电源启动时开始动作。此外，在辅助电路中的计数器开始计数一预先定义的延迟。计数器通常通过自激振荡器提供脉冲。最初，在计数器逾时之前，辅助电路提供自激振荡器的输出作为输出脉冲信号。在计数器逾时之后，辅助电路开始提供晶体振荡器的输出作为输出脉冲信号。
例如，辅助电路可包括多工器，其依据计数器状态选择自激振荡器的输出或晶体振荡器的输出的其中之一。用于计数器计数的预先定义的延迟通常至少设定为晶体振荡器的唤醒延迟的最坏情况。因此，当计数器逾时，晶体振荡器可安全地使用作一种稳定的及有效的脉冲信号。在切换至晶体振荡器后，自行中止自激振荡器的选择性变化同样地于下文描述。
系统描述
图1为方块示意图，其根据本发明的实施例示意性地说明集成电路(IC)20，其包括快速唤醒脉冲产生电路。在本范例中，集成电路20为移动装置或笔记本电脑的一部份。在替代性实施例中，已公开的脉冲产生方案可被用于任意一种适合的电子设备。
在图1的实施例中，在集成电路20中的脉冲产生电路包括一晶体振荡器24、一自激振荡器28以及辅助电路，其辅助电路包括多工器(MUX)32、时间计数器36以及一控制模块40(可选择的)。多工器32接收晶体振荡器24及自激振荡器28的输出作为其输入，且选择性地输出其中之一。在多工器32的输出端的脉冲信号，被称为由脉冲产生电路所产生的输出脉冲信号。多工器32受计数器36(或至少依据计数器36的逾时/无逾时状态)来控制。
晶体振荡器24被视为主要振荡器，且其被用于在正常及稳定态的情况下产生输出脉冲信号。晶体振荡器24通常具高度准确度，例如，在百万分之数十(ppm)的等级。晶体振荡器24通常具有长唤醒延迟。在例示性实施例中，晶体振荡器24的唤醒延迟为数百毫秒的等级。
在一些实施例中，在晶体振荡器24的长唤醒延迟期间，脉冲产生电路使用自激振荡器28来产生输出脉冲信号。自激振荡器28也称为次要振荡器。自激振荡器28的准确度通常较晶体振荡器24低得多，例如，当经过校准温度与工艺变异后为百分之二到百分之三的等级，或在未校准下，为百分之数十的等级。一个装置在制造期间通常只会被校准以补偿工艺变异。温度补偿电路可减少因为温度造成的变异。
虽然自激振荡器28的准确度较低，但是自激振荡器28的缓醒延迟明显较晶体振荡器24的唤醒延迟短。在部分实施例中，自激振荡器28在开始作动后(例如，电源启动或重新启动时)几乎立即产生有效的脉冲信号。在其他实施例中，自激振荡器具有更短的唤醒延迟，其为几微妙或更短的时间。
在各种实施例中，自激振荡器28可包括，例如，电阻-电容(RC)振荡器、环式振荡器或任意其他适合的振荡器类型。
在本专利应用及申请专利范围中，振荡器(例如，晶体振荡器24或自激振荡器28)的准确度，此术语可参考为绝对的长期频率准确度、短期抖动或偏移、相位噪音以及/或任意其他相对于频率准确度的适合基准。
在本专利应用及申请专利范围中，振荡器(例如，晶体振荡器24或自激振荡器28)的唤醒延迟，此术语的定义为记录振荡器启动后(例如，从电源启动或重新启动)直到振荡器达到其特定性能时产生脉冲信号之间的延迟时间。所谓的特定性能可有关于，例如，振幅、频率准确度、稳定度、频谱纯度或任意其他适合的性能基准。
如图1所示的脉冲产生电路的配置为示例性配置，其单纯描绘为了概念清楚起见。在替代性实施例中，可运用任意其他适合配置。例如，脉冲产生电路可包括一检测电路以代替计数器36。检测电路可用以验证晶体振荡器24的性能以及检测晶体振荡器24是否到达某些预先定义的预期性能。预期性能可包括脉冲信号的目标振幅，或任意其他适合参数，其可指出晶体振荡器24达到其稳定过程。在这些实施例中，检测电路控制多工器32，例如，当检测该晶体振荡器24达到预先定义的预期性能时，从自激振荡器28切换至晶体振荡器24的切换。使用检测电路取代计数器可达成提前切换，因为其依据晶体振荡器24的实际性能而非最差性能。
通常，晶体振荡器24以及自激振荡器28产生的脉冲信号具有同样频率。另外，两种振荡器亦可产生具有不同频率的脉冲信号。在这样的实施例中，辅助电路包括一个或多个分频器或倍频器，其与两个脉冲信号到达多工器32时的频率相匹配。
在各种实施例中，不同脉冲产生电路的元件可运用任意适合的硬件实现，如特殊应用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。
运用自激振荡器减少晶体振荡器的长唤醒延迟
图2为一流程图，其根据本发明的实施例示意性地说明快速产生脉冲的方法。此方法开始于集成电路20启动或其一部分启动时。起初，预设情况下，多工器32被设定为提供自激振荡器28的输出信号作为输出脉冲信号。
通常当电源起动，三个事件会同时被触发：在次要振荡器启动的步骤50，自激振荡器28开始运作。在主要振荡器启动的步骤54，晶体振荡器24开始运作。在计数器启动的步骤58，计数器36开始计数。
随后于步骤50，有效的输出脉冲信号几乎立即出现于多工器32的输出端。在此阶段，输出脉冲信号由自激振荡器28产生，且因此其具较差的准确度。
计数器36设置用于测量一预先定义的时间延迟。在部分实施例中，预先定义的延迟设置为晶体振荡器24的唤醒延迟的至少最坏情况。唤醒延迟的最坏情况可视为晶体振荡器24的所有可能的工作条件，例如，考虑所有电压与温度的范围。此外，唤醒延迟的最坏情况也可视为一晶体振荡器至另一振荡器，其制造过程中的变异。若预期晶体振荡器24的唤醒延迟会在其使用寿命期间中恶化，则此因素可被列入考量。此外，可增加一合适的边际。当正确地考量以上因素，可保证当计数器36逾时时，晶体振荡器24为稳定的且可产生有效以及准确的脉冲信号。在替代性实施例中，无论如何，预先定义的延迟可被设定为任意其他的适合值。
在本范例中，计数器36利用自激振荡器28产生的脉冲信号来计算上述预先定义的延迟(因为在此阶段，晶体振荡器24的输出可能不可靠)。在一替代性实施例中，计数器的时控可通过晶体振荡器24实现，而非通过自激振荡器28。在该实施例中，当晶体振荡器24开始振荡，计算器即开始计算，且于晶体振荡器24于最差情况下稳定之后，计算其循环的预先定义的数值。
于计数器确认的步骤62，计数器36确认预先定义的延迟是否逾时。当预先定义的延迟已经逾时，则于切换至步骤66，计数器36切换多工器32以提供晶体振荡器24的输出作为输出脉冲信号。从此之后，输出脉冲信号节由自激振荡器28产生，且因此其具有高准确度。
在部分实施例中，切换步骤66被设计为可使由自激振荡器至晶体振荡器的输出信号无缝的切换且仅引发少量暂态反应或无暂态反应。一符合此条件的多工器32的执行范例，如图3所示。
在部分实施例中，某些上述功能可通过控制模块40执行。例如，控制模块可于电源启动或重新启动时启动晶体振荡器24及自激振荡器28、通过预先定义的延迟设定计数器36、启动计数器36、初始化多工器32，以及/或反应计数器36逾期而切换多工器32。另外，任意或全部功能可通过逻辑电路执行，其耦接至振荡器、计数器及/或多工器；或通过任意其他辅助电路的元件执行。
在部分实施例中，步骤66执行后(例如，切换至晶体振荡器24的输出脉冲信号之后)，自激振荡器28自动中止。此特征可帮助减少功率消耗。另外，自激振荡器28的中止可通过任意辅助电路的元件执行，例如，通过控制模块40。
图3为根据本发明的实施例示的多工器32的电路图。图3的多工器可接受两个脉冲信号作为输入信号，即是晶体振荡器24的输出信号以及自激振荡器28的输出信号。该多工器电路也可接受一选择信号(例如，来自计数器36)，其选择信号指示多工器电路提供脉冲信号输出作为输出脉冲信号。图3的多工器电路包括四个D型正反器(D-FF)70，四个与门74以及一个或门78。
通常，四个D型正反器70皆具有非同步重设输入端，其连接至一重设信号，以确保电源启动后的脉冲输出预设信号。为图示清楚起见，此特征并未示于图示。
假设两个脉冲信号皆经由切换过程切换，且假设预设为“0”的选择信号(例如，选择自激振荡器的输出)，切换其选择信号至“1”时，将造成输出脉冲信号无缝切换至晶体振荡器的输出，且无突波(glitch)。
虽然在此描述的实施例主要述及自激振荡器结合晶体振荡器的动作，在此描述的方法与系统亦可被运用于其他应用，如其他各种适合的振荡器类型。在这样的替代性实施例中，具有慢唤醒时间的任一种振荡器(主要振荡器)通过与快唤醒振荡器(次要振荡器)搭配，其唤醒时间可被缓和，且经由主要振荡器的唤醒时间产生输出脉冲信号。
因此，已察知以上描述的实施例通过范例的方法引用的部分，且本发明并不局限于上文中特别出示与描述的内容本发明的范围包括各种于上文描述的特征的组合与次组合，以及其变化与修改，其范围可发生于已阅读先前描述的本领域技术人员，以及其范围未在现有技术中公开。在本专利应用中，当作参考文献合并的文件不为此专利内容的一部份，除了以特定方式定义于此合并文件中的任意术语于本说明书中明确或隐含地创作的定义相冲突，仅本说明书中的定义应当被考虑。

Claims (18)

1.一种用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，其包括：
具有一第一唤醒延迟的一第一振荡器，配置用以产生一第一脉冲信号；
具有一第二唤醒延迟的一第二振荡器，配置用以产生一第二脉冲信号，该第二唤醒延迟较该第一唤醒延迟短；以及
一辅助电路，配置用以在该第一振荡器的唤醒期间提供该第二脉冲信号作为一输出信号，以及在该第一唤醒延迟后，提供该第一脉冲信号作为该输出信号。
2.如权利要求1所述的用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，该第一振荡器具有一第一准确度，而该第二振荡器具有一第二准确度，该第二准确度较该第一准确度差。
3.如权利要求1所述的用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，该第一振荡器包括一晶体振荡器，而该第二振荡器包括一自激振荡器。
4.如权利要求1所述的用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，该辅助电路包括：
一多工器，配置用以将该第一脉冲信号或该第二脉冲信号的其中任一切换至该多工器的一输出端，且该输出信号通过该输出端来提供；以及
一计数器，配置用以计算一预先定义的延迟，且当该预先定义的延迟逾时，则将该多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号。
5.如权利要求3所述的用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，该辅助电路包括：
一多工器，配置用以将该第一脉冲信号或该第二脉冲信号的其中之一切换至该多工器的一输出端，且该输出信号通过该输出端来提供；以及
一检测电路，当检测到该晶体振荡器达到一预先定义的预期性能时，该检测电路将该多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号。
6.如权利要求1所述的用于产生脉冲的电子电路，其特征在于，当开始提供该第一脉冲信号作为该输出信号之后，该第二振荡器或该辅助电路中止该第二振荡器。
7.一种用于产生脉冲的方法，其特征在于，包括：
通过一第一振荡器产生一第一脉冲信号，其具有一第一唤醒延迟；
通过一第二振荡器产生一第二脉冲信号，其具有一第二唤醒延迟且其较第一唤醒延迟短；以及
在该第一振荡器唤醒期间提供该第二脉冲信号作为一输出信号，以及在该第一唤醒延迟后，提供该第一脉冲信号作为该输出信号。
8.如权利要求7所述的用于产生脉冲的方法，其特征在于，该第一振荡器具有一第一准确度，以及其中该第二振荡器具有一第二准确度，该第二准确度较该第一准确度差。
9.如权利要求7所述的用于产生脉冲的方法，其特征在于，该第一振荡器包括一晶体振荡器，以及其中该第二振荡器包括一自激振荡器。
10.如权利要求7所述的用于产生脉冲的方法，其特征在于，在提供该第二脉冲信号与该第一脉冲信号的步骤中包括计算一预先定义的延迟，且当该预先定义的延迟逾时，将一多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号。
11.如权利要求9所述的用于产生脉冲的方法，其特征在于，在提供该第二脉冲信号与该第一脉冲信号的步骤中，包括反应当检测到该晶体振荡器达到一预先定义的预期性能时，使用一多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号作为该输出信号。
12.如权利要求7所述的用于产生脉冲的方法，其特征在于，更包括：
在开始提供该第一脉冲信号作为该输出信号之后，中止该第二振荡器。
13.一种用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，其包括：
一电子电路，其通过一脉冲信号时控；以及
一脉冲产生电路，其包括：
一第一振荡器，配置用以产生一第一脉冲信号且具有一第一唤醒延迟；
一第二振荡器，配置用以产生一第二脉冲信号且具有一第二唤醒延迟，该第二唤醒延迟较该第一唤醒延迟短；及
一辅助电路，其配置用以在该第一振荡器唤醒期间以该第二脉冲信号时控该电子电路，以及在该第一唤醒延迟后，以该第一脉冲信号时控该电子电路。
14.如权利要求13所述的用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，该第一振荡器具有一第一准确度，以及该第二振荡器具有一第二准确度，该第二准确度较该第一准确度差。
15.如权利要求13所述的用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，该第一振荡器包括一晶体振荡器，以及该第二振荡器包括一自激振荡器。
16.如权利要求13所述的用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，该辅助电路包括：
一多工器，配置用以切换该第一脉冲信号或该第二脉冲信号的其中任一以时控该电子电路；以及
一计数器，配置用以计时一预先定义的延迟，且当该预先定义的延迟逾时，将该多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号。
17.如权利要求15所述的用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，该辅助电路包括：
一多工器，其被配置以切换该第一脉冲信号或该第二脉冲信号的其中任一以时控该电子电路；以及
一检测电路，其被配置以响应于检测到该晶体振荡器达到一预先定义的预期性能时，将该多工器从输出该第二脉冲信号切换为输出该第一脉冲信号。
18.如权利要求13所述的用于产生脉冲的电子装置，其特征在于，该第二振荡器或该辅助电路配置用以在开始以该第一脉冲信号时控该电子电路之后，中止该第二振荡器。
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