CN108092625B - 一种信号幅度的校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号幅度的校准方法及装置，所述方法包括：利用晶体振荡器产生正弦信号；检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。

Description

一种信号幅度的校准方法及装置

技术领域

本发明涉及晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种信号幅度的校准方法及装置。

背景技术

晶体振荡器包括数控晶体振荡器(DCXO，Digital Control Crystal Oscillator)和压控晶体振荡器(VCXO，Voltage Control Crystal Oscillator)等多种类型。晶体振荡器电路在现代无线通信芯片系统中得到广泛应用，通常由以下几部分组成：提供振荡所需负阻的振荡放大器，保证起振的振幅检测与控制电路，有的设计还会加上温度补偿电路来修正温度变化带来的振荡频率的漂移；其中，振荡幅度检测和控制电路用来保证起振和/或快速的启动。

在晶体振荡器起振后，对输出信号幅度进行很好的控制是提高晶体振荡器电路的可靠性，进而延长晶体寿命的有效方式；基于此，晶体振荡器电路如何对输出信号幅度进行很好的控制已成为亟待解决的问题。

对输出信号幅度进行控制主要有两种方案，一种是采用模拟电路，控制偏置电压的方式改变电流，这种方式幅度校准速度虽然较快，但是会引入大量的噪声，导致晶体振荡器的噪声性能较差。另一种是采用调节电流开关的方式，在此方法中通常采用单位递增或递减的方式改变电流，这种方式虽然噪声性能较好，但是幅度校准的速度很慢。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种信号幅度的校准方法及装置，能够基于电流开关的方式对信号幅度进行快速校准。

本发明实施例提供的信号幅度的校准方法，包括：

利用晶体振荡器产生正弦信号；

检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；

将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；

根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；

将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。

本发明实施例中，所述方法还包括：

产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号。

本发明实施例中，所述将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，包括：

当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号。

本发明实施例中，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，产生电流控制信号之前，所述方法还包括：

设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

本发明实施例中，所述方法还包括：

当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；

当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。

本发明实施例中，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；

当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

本发明实施例中，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；

当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，调整当前的电流控制信号后，所述方法还包括：

当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

本发明实施例提供的信号幅度的校准装置，包括：

振荡模块，用于利用晶体振荡器产生正弦信号；

检测模块，用于检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；

比较模块，用于将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；

幅度控制状态模块，用于根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。

本发明实施例中，所述装置还包括：

参考信号产生模块，用于产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号。

本发明实施例中，所述比较模块，具体用于：当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块，具体用于：当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，所述装置还包括：设置单元，用于设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

本发明实施例中，所述设置单元，还用于当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；

当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

本发明实施例的技术方案中，利用晶体振荡器产生正弦信号；检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。采用本发明实施例的技术方案，能够实现更快速的信号幅度校准。

附图说明

附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本发明实施例的信号幅度的校准方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的信号幅度的校准装置的结构组成示意图；

图3为本发明实施例的晶体振荡器幅度控制框图；

图4为本发明实施例的晶体振荡器基本电路结构图；

图5为本发明实施例的幅度控制过程图；

图6为本发明实施例的幅度控制状态机的工作流程图；

图7为本发明实施例的幅度控制输出时序波形图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。

图1为本发明实施例的信号幅度的校准方法的流程示意图，如图1所示，所述信号幅度的校准方法包括以下步骤：

步骤101：利用晶体振荡器产生正弦信号。

步骤102：检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号。

步骤103：将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号。

本发明实施例中，所述方法还包括：产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号。

本发明实施例中，所述将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，包括：

当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号。

步骤104：根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号。

本发明实施例中，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

在一具体示例中，产生电流控制信号之前，所述方法还包括：

设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

基于此，当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。执行如下1)和2)中的步骤。

1)判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；

当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

2)判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；

当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，调整当前的电流控制信号后，所述方法还包括：

当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

步骤105：将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。

图2为本发明实施例的信号幅度的校准装置的结构组成示意图，如图2所示，所述装置包括：

振荡模块21，用于利用晶体振荡器产生正弦信号；

检测模块22，用于检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；

比较模块23，用于将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；

幅度控制状态模块24，用于根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值。

本发明实施例中，所述装置还包括：

参考信号产生模块25，用于产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号。

本发明实施例中，所述比较模块23，具体用于：当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块24，具体用于：当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，所述装置还包括：设置单元26，用于设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

本发明实施例中，所述设置单元26，还用于当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；

当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块24，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

本发明实施例中，所述幅度控制状态模块24，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

本发明实施例中，当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

本领域技术人员应当理解，图2所示的信号幅度的校准装置中的各模块的实现功能可参照前述信号幅度的校准方法的相关描述而理解。图2所示的信号幅度的校准装置中的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

下面结合具体晶体振荡器电路对本发明实施例的信号幅度的校准方法做进一步详细描述。

参照图3，图3为本发明实施例的晶体振荡器幅度控制框图，框图中的各个模块的功能如下：

1)振荡核心电路(OSC_core)：产生正弦信号。

2)幅度检测电路(Peak detector)：模块检测振荡核心电路输出的正弦信号的幅度，并将幅度值转换为电平信号Vpeak，送到比较电路(Comparator)。

3)参考信号产生电路(Reference Voltage Generator)：产生比较电路(Comparator)需要的参考信号。该电路产生2个参考电压Vh和Vl，且Vh>Vl，可以通过配置改变Vh和Vl的大小。

4)比较电路(Comparator)：该模块包含两个Comparator，两个Comparator的参考电压分别为Vh和Vl。

5)幅度控制状态机(Amplitude Control state machine)：根据比较电路(Comparator)输出的幅度状态信号(ampcntr_stateh和ampcntr_statel)，产生振荡核心电路(OSC_core)的电流控制信号(ibias_cntr_d1)，改变振荡核心电路(OSC_core)的电流，从而改变振荡核心电路(OSC_core)输出的幅度。

参照图4，图4为本发明实施例的晶体振荡器基本电路结构图，本示例中的晶体振荡器即为图3中的振荡核心电路(OSC_core)，如图4所示，晶体振荡器包括电流源41、提供振荡所需负阻的振荡放大器42、反馈电阻(Rf)43、晶体44、电容(C1)45、电容(C2)46。其中，电流控制信号(ibias_cntr_d1)输入至电流源41，通过电流开关来控制晶体振荡器的电流大小，进而控制晶体振荡器的幅度大小。

参照图5，图5为本发明实施例的幅度控制过程图，其中，时钟分频器(Clockdivider)将时钟信号输入至各个电路中。幅度检测电路(Peak detector)接收晶体振荡器产生的正弦信号OSC_OUTP，检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号Vpeak，将Vpeak分两路分别输出给两个比较电路(Comparator)。参考信号产生电路(Reference Voltage Generator)产生2个参考电压Vcom_high(也即Vh)和Vcom_low(也即Vl)，分别输出给两个比较电路(Comparator)。其中一个比较电路(Comparator)比较Vpeak与Vcom_high，输出ampcntr_stateh作为第一幅度状态信号；其中另一个比较电路(Comparator)比较Vpeak与Vcom_low，输出ampcntr_statel作为第二幅度状态信号。幅度控制状态机(Amplitude Control state machine)根据ampcntr_stateh和ampcntr_statel，产生电流控制信号(ibias_cntr_d1)，改变振荡核心电路(OSC_core)的电流，从而改变振荡核心电路(OSC_core)输出的幅度。

本发明实施例中，比较电路(Comparator)进行比较的过程如下：当Vpeak≥Vh时，输出ampcntr_stateh＝1、ampcntr_statel＝1；当Vpeak≤Vl时，输出ampcntr_stateh＝0、ampcntr_statel＝0；当Vl<Vpeak<Vh时，输出ampcntr_stateh＝0、ampcntr_statel＝1。输出的ampcntr_stateh和ampcntr_statel送到下一模块幅度控制状态机(AmplitudeControl statet machine)。幅度控制状态机(Amplitude Control statet machine)根据ampcntr_stateh和ampcntr_statel，改变振荡核心电路(Osc_core)的输入电流，从而改变振荡核心电路(Osc_core)的输出幅度。其中，当ampcntr_stateh＝1、ampcntr_statel＝1时，电流控制信号(ibias_cntr_d1)减小，同时幅度控制时间计数器清零；当ampcntr_stateh＝0、ampcntr_statel＝0时，电流控制信号(ibias_cntr_d1)增加，同时幅度控制时间计数器清零；当ampcntr_stateh＝0、ampcntr_statel＝1时，电流控制信号(ibias_cntr_d1)不变，同时幅度控制时间计数器不清零，继续计数。

参照图6，图6为本发明实施例的幅度控制状态机的工作流程图，其中：

step1：晶体振荡器的初始化启动过程，开始时，Osc_core的电流控制信号ibias_cntr_d1置为最大值，即ibias_cntr_d1＝4'b1111，4'b表示通过4比特二进制表示，1111为具体的二进制值。二分电流控制信号ibias_cntr_d2为电流控制信号的一半，即ibias_cntr_d2＝ibias_cntr_d1>>1，其中，>>为右移符号。幅度控制时间计数器amp_cal_cnt＝0。校准时间间隔amp_cal_time＝5'b00001，5'b表示通过5比特二进制表示，00001为具体的二进制值。幅度控制状态时间amp_stab_time＝5'b11111，5'b表示通过5比特二进制表示，11111为具体的二进制值。幅度控制状态机使能信号amp_cntr_en＝0。

Osc_core使能后，Osc_core开始产生正弦信号，幅度检测模块Peak detector检测正弦信号的幅度，并送给比较电路Comparator，比较电路将比较结果ampcntr_stateh和ampcntr_statel送给幅度控制状态机Amplitude Control statemachine。幅度控制状态机通过检测比较器的输出ampcntr_stateh和时钟信号osc_out_clk，当第一次检测到osc_out_clk的下降沿和ampcntr_stateh的上升沿时，开启幅度控制状态机，此时amp_cntr_en＝1，幅度控制时间计数器开始计数。

step2～6：当amp_cntr_en＝1时，幅度控制时间计数器开始计数。开始时，ibias_cntr_d2>1，采用二分法改变二分电流控制信号，进行幅度校准，以实现幅度校准的快速收敛，同时随着二分法步数的增加，校准的时间间隔amp_cal_time增大一倍，电流变化的校准时间间隔ibias_cntr_d2减小一倍，直到变为1时，二分法结束。采用这种随着二分法步进的同时，增加振荡器的稳定时间的方法，不仅能够实现幅度的快速校准，也能保证晶振的幅度校准达到要求的精度。

在step2～6的过程中，当二分法结束时，此时ibias_cntr_d2＝1，如果幅度仍未达到要求，开始采用单位步进的方式进行幅度校准，电流控制每次校准只减小或增加一位，即ibias_cntr_d1-1或+1的方式继续进行幅度校准。

step7：在step2～6的过程中，当检测到幅度控制时间计数器amp_cal_cnt＝amp_stab_time时，校准结束，关闭幅度校准。

参照图7，图7为本发明实施例的幅度控制输出时序波形图，图7参照图6所示的步骤，从step6到step7的过程可见，本发明实施例能够快速对幅度进行有效校准。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种信号幅度的校准方法，其特征在于，所述方法包括：

利用晶体振荡器产生正弦信号；

检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；

将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；

根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；

将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值；

所述方法还包括：

产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号；

所述将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，包括：

当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号；

所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

2.根据权利要求1所述的信号幅度的校准方法，其特征在于，产生电流控制信号之前，所述方法还包括：

设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

3.根据权利要求2所述的信号幅度的校准方法，其特征在于，所述方法还包括：

当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；

当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。

4.根据权利要求2所述的信号幅度的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；

当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

5.根据权利要求2所述的信号幅度的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号，包括：

判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；

当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；

当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

6.根据权利要求4或5所述的信号幅度的校准方法，其特征在于，调整当前的电流控制信号后，所述方法还包括：

当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

7.一种信号幅度的校准装置，其特征在于，所述装置包括：

振荡模块，用于利用晶体振荡器产生正弦信号；

检测模块，用于检测所述正弦信号的幅度值，并将所述幅度值转化为相应的电平信号；

比较模块，用于将所述电平信号分别与第一参考信号和第二参考信号进行比较，得到第一幅度状态信号和第二幅度状态信号；

幅度控制状态模块，用于根据所述第一幅度状态信号和第二幅度状态信号，产生电流控制信号；将所述电流控制信号输入至所述晶体振荡器，以调整所述晶体振荡器产生的正弦信号的幅度值；

所述装置还包括：

参考信号产生模块，用于产生第一参考信号和第二参考信号，其中，所述第一参考信号大于所述第二参考信号；

所述比较模块，具体用于：当所述电平信号大于等于所述第一参考信号时，通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号小于等于所述第二参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号；

当所述电平信号大于所述第二参考信号且小于所述第一参考信号时，通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号；

所述幅度控制状态模块，具体用于：当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，减小电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，增加电流控制信号，同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变，同时幅度控制时间计数器继续计数。

8.根据权利要求7所述的信号幅度的校准装置，其特征在于，所述装置还包括：设置单元，用于设置如下参数的初始值：电流控制信号、二分电流控制信号、幅度控制时间计数器、校准时间间隔、幅度控制状态时间、幅度控制状态机使能信号；

其中，所述二分电流控制信号的初始值为所述电流控制信号的初始值的一半。

9.根据权利要求8所述的信号幅度的校准装置，其特征在于，所述设置单元，还用于当首次检测到时钟信号的下降沿和第一幅度状态信号的上升沿时，将所述幅度控制状态机使能信号置为第一数值，所述第一数值表明幅度控制状态机处于使能状态；

当所述幅度控制状态机使能信号为第一数值时，所述幅度控制时间计数器开始计数。

10.根据权利要求8所述的信号幅度的校准装置，其特征在于，所述幅度控制状态模块，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否大于第一数值；当所述二分电流控制信号大于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上二分电流控制信号；同时将幅度控制时间计数器清零，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数，将二分电流控制信号减半，以及将校准时间间隔增倍。

11.根据权利要求8所述的信号幅度的校准装置，其特征在于，所述幅度控制状态模块，具体用于：判断所述幅度控制时间计数器的值是否与校准时间间隔一致；当所述幅度控制时间计数器的值与校准时间间隔一致时，判断所述二分电流控制信号是否等于第一数值；当所述二分电流控制信号等于第一数值时，执行以下操作之一：

当通过第一数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号减去第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号和所述第二幅度状态信号时，通过以下方式调整当前的电流控制信号：电流控制信号加上第一数值；同时将幅度控制时间计数器清零；

当通过第二数值表征所述第一幅度状态信号，通过第一数值表征所述第二幅度状态信号时，电流控制信号不变；同时幅度控制时间计数器继续计数。

12.根据权利要求10或11所述的信号幅度的校准装置，其特征在于，

当所述幅度控制时间计数器清零时，幅度控制时间计数器重新开始计数，并重新调整当前的电流控制信号；

当所述幅度控制时间计数器的值与所述幅度控制状态时间一致时，电流控制信号调整结束，将所述幅度控制状态机使能信号置为第二数值。

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