CN108880504B - 用于激励晶体振荡电路的方法以及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于激励晶体振荡电路的方法以及电路，避免反复校准激励振荡器，极大的减少了电路和算法的复杂性，能够快速激励晶体振荡器。该晶体振荡电路包括：利用充电电路对压控振荡器进行充电；利用压控振荡器提供激励信号；利用直流阻断电容器阻断从压控振荡器到晶体振荡电路的直流电流；以及利用激励信号激励晶体振荡电路。该用于激励晶体振荡电路的电路包括：充电电路；压控振荡器，压控振荡器耦联于充电电路，并且被配置成向晶体振荡电路提供激励信号；以及直流阻断电容器，直流阻断电容器被连接在压控振荡器和晶体振荡电路之间，并且被配置成阻断来自压控振荡器的直流电流。

Description

用于激励晶体振荡电路的方法以及电路
技术领域
本发明涉及一种晶体振荡电路，更具体地但不限于一种用于激励晶体振荡电路的方法以及电路。
背景技术
常规晶体振荡器电路中，为了减少电路中晶体的启动时间，可以使用附加的振荡器作为激励源。在晶体振荡器电路开始工作之前，附加振荡器的频率通过校准电路被校准成接近该晶体振荡器电路的频率。在正常操作时，在受到振荡器激励后，晶体振荡器电路的启动相对较快。
然而，如果激励振荡器是自激振荡器，则在校准之后，频率不能随着环境温度变化而改变。当温度变化大时，频率将会偏离晶体振荡器电路的频率太多，并且不会实现激励的效果。于是需要重新校准激励振荡器，这将增加电路设计的复杂性。
结果，可能需要一种用于激励晶体振荡电路的新方法以及电路。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种方法以及电路使用了具有电阻器和电容器的充电电路，以及用于激励晶体振荡电路的压控振荡器。
本发明的一个实施例中，一种用于激励晶体振荡电路的方法包括以下步骤：利用充电电路对压控振荡器进行充电；利用压控振荡器提供激励信号；利用直流阻断电容器阻断从压控振荡器到晶体振荡电路的直流电流；以及利用激励信号激励晶体振荡电路。
优选地，该方法中，充电电路还包括电阻器和电容器，其中电容器通过开关与电阻器并联连接。
优选地，该方法中，充电电路的输出电压是从0开始增加的线性电压。
优选地，该方法中，压控振荡器的频率随着充电电路的输出电压的变化而变化，并且晶体振荡电路的振荡频率落入压控振荡器的最小频率到压控振荡器的最大频率的频率范围内。
优选地，该方法中，晶体振荡电路还包括输出时钟，输出时钟被连接到压控振荡器并且被配置成控制压控振荡器的振荡时间。
在另一实施例中，该电路包括：充电电路；压控振荡器，压控振荡器耦联于充电电路并且被配置为向晶体振荡电路提供激励信号；以及直流阻断电容器，直流阻断电容器连接在压控振荡器和晶体振荡电路之间，并且被配置为阻断来自压控振荡器的直流电流。
本发明的另一实施例涉及一种用于激励晶体振荡电路的电路，包括：
充电电路；
压控振荡器，压控振荡器耦联于充电电路，并且被配置成向晶体振荡电路提供激励信号；以及
直流阻断电容器，直流阻断电容器被连接在压控振荡器和晶体振荡电路之间，并且被配置成阻断来自压控振荡器的直流电流。
优选地，充电电路还包括电阻器和电容器，其中电容器通过开关与电阻器并联连接。
优选地，充电电路的输出电压是从0开始增加的线性电压。
优选地，压控振荡器的频率随着充电电路的输出电压的变化而变化，并且晶体振荡电路的振荡频率落入压控振荡器的最小频率到压控振荡器的最大频率的频率范围内。
优选地，晶体振荡电路还包括输出时钟，输出时钟被连接到压控振荡器，并且被配置成控制压控振荡器的振荡时间。
激励振荡器的频率要和晶体振荡器的频频基本相同才能有效加快振荡速度，由于激励振荡器的频率由RC决定，在实际生产工艺中RC会随工艺变化，同时也会随温度变化，所以为了保证RC振荡频率的变化很小，需要在不同的温度下进行校准，显然需要非常复杂的电路和算法。本发明电路通过RC振荡频率的扫描，频率由低到高或由高到低的过程中，总能经过和晶体振荡器频率相同的点，从而能够快速激励晶体振荡器。
附图说明
下面参照附图对本发明的非限制性的、非穷尽的实施例进行描述，其中，除非另有说明，在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
图1是本发明的一个实施例中的晶体振荡电路和激励电路的一个实施例的示意图。
图2是本发明的另一个实施例中的用于如图1所示的压控振荡器的电压和频率的函数图。
图3是本发明的另一个实施例中的晶体振荡电路和激励电路的一个实施例的示意图。
图4是本发明的一个实施例中的一种用于激励如图1或图2所示的晶体振荡电路的方法流程图。
具体实施方式
现在将描述本发明的各个方面和各个实施例。下面的描述提供了具体细节，以彻底地理解和实施这些实施例。但是，本领域的技术人员能够了解，本发明可以在没有这些细节的情况下实施。另外，一些众所周知的结构或功能可能没有详细的揭示或描述，以避免不必要的使相关说明发生混淆。
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
图1是本发明的一个实施例中的晶体振荡电路20和激励电路10的一个实施例的示意图。在本实施例中，晶体振荡电路20包括晶体180，逆变器160和缓冲器170。晶体180与逆变器160并联连接。逆变器160和晶体180被串联连接到缓冲器170。实际上，图1所示的晶体振荡电路20是示例性电路。晶体振荡电路20可以是例如Colpitts振荡电路或Pierce振荡电路等。在本实施例中，激励电路10包括充电电路30和压控振荡器140。压控振荡器140耦联于充电电路30并且被配置成向晶体振荡电路20提供激励信号。在本实施例中，激励电路10和晶体振荡电路20通过直流阻断电容器150相连，也就是说，直流阻断电容器150被连接在压控振荡器140和晶体180之间。此外，直流阻断电容器150被配置成阻断来自压控振荡器140的直流电流。其中，充电电路30还包括电阻器110和电容器130，而且其中电容器130通过开关120与电阻器110并联连接。例如，电阻器110为1M欧姆，电容器130为22pF，并且充电电路30的输出电压，即点B(VB)的电压是从0开始增加的线性电压。
在进一步的实施例中，输出时钟190被连接在缓冲器170和压控振荡器140之间，并且被配置成控制压控振荡器140的振荡时间。具体地，时钟190可以命令压控振荡器140在晶体正常振荡后掉电。在本实施例中，输出时钟190可以计数2n个周期，并且n的值可以大于或等于零。例如，32(25)个周期和一个周期是50ns。在晶体180开始振荡后，输出时钟190开始计数，并且在输出时钟190计数32个周期后，压控振荡器140掉电。实际上，如果晶体振荡电路20开始快速振荡，则n的值可以更小，并且如果晶体振荡电路20开始缓慢振荡，则n的值应该更大。
图2是本发明的另一个实施例中的用于如图1所示的压控振荡器的电压和频率的函数图。在开关120闭合之后，充电电路30开始对压控振荡器140进行充电。压控振荡器140的频率随着点B(VB，图1中所示的点B)的电压变化而变化。其中，压控振荡器140的固有频率为f0，压控振荡器140的压控增益为Kvoc。压控振荡器140的电压和频率的函数为F＝f0+Kvoc*VB，其中，例如Kvoc为50MHz/v。.如图2所示，点B的初始值为0，压控振荡器140的初始值为Fmin，即f0。然后，开关120被闭合，点B的值线性增加，并且压控振荡器140的值也线性增加到最大值，即Fmax。其中，晶体振荡电路20中的晶体180的固有频率(Fosc)落入Fmin到Fmax的范围内。由于该范围足够大，它可以在不考虑不同的环境温度的情况下覆盖Fosc。因此，即使环境温度改变，也不需要重新校准压控振荡器140，因此不会增加电路设计的复杂性。
图3是本发明的另一个实施例中的激励电路10和晶体振荡电路40的一个实施例的示意图。激励电路10通过直流阻断电容器150连接到晶体振荡电路40.也就是说，直流阻断电容器150被连接在激励电路10中的压控振荡器140和晶体180中的晶体振荡电路40之间.晶体振荡电路40是科尔皮茨(Colpitts)振荡电路。Colpitts振荡电路40的基本结构类似于图1所示的晶体振荡电路20的结构。这两种结构的区别在于接地模式。然而，晶体振荡电路40的接地模式不影响晶体振荡电路40的运行原理，也就是说，Colpitts振荡电路40的工作类似于图1所示的晶体振荡电路20。然后，激励电路10中的压控振荡器140可以激励晶体振荡电路40中的晶体180，如图1和图2。
在本实施例中，晶体振荡电路40中的输出时钟190被连接在晶体振荡电路40中的缓冲器170和压控振荡器140之间，并且被配置成控制压控振荡器140的振荡时间。具体地，时钟190可以在晶体正常振荡之后命令电压控制振荡器140掉电。在本实施例中，输出时钟190可以计数2n个周期，并且n的值可以大于或等于零。例如，32(25)个周期和一个周期是50ns。在晶体180开始振荡之后，输出时钟190开始计数，并且在输出时钟190计数32个周期之后，压控振荡器140掉电。实际上，如果晶体振荡电路40开始快速振荡，则n的值可以更小，并且如果晶体振荡电路40开始缓慢振荡，则n的值应该更大。
仍然参见图2，在激励电路10中的开关闭合之后，激励电路10中的充电电路30开始对压控振荡器140进行充电。压控振荡器140的频率随着点B(VB，点B在图3中示出)的电压变化而变化。其中，压控振荡器140的固有频率为f0，压控振荡器140的压控增益为Kvoc。压控振荡器140的电压和频率的函数为F＝f0+Kvoc*VB，其中，例如Kvoc为50MHz/v。点B的初始值为0，压控振荡器140的初始值为Fmin，即f0。然后，开关120被闭合，点B的值线性增加，并且压控振荡器140的值也线性增加到最大值，即Fmax。其中，晶体振荡电路40中的晶体180的固有频率(Fosc)落入Fmin到Fmax的范围内。由于范围足够大，它可以在不考虑不同的环境温度的情况下覆盖Fosc。因此，即使环境温度改变，也不需要重新校准压控振荡器140，因此不会增加电路设计的复杂性。
图4是本发明的一个实施例中的一种用于激励如图1或图3所示的晶体振荡电路的方法400流程图。该方法400包括：在步骤410中，利用充电电路对压控振荡器进行充电；在步骤420中，利用压控振荡器提供激励信号；在步骤430中，利用直流阻断电容器阻断从压控振荡器到晶体振荡电路的直流电流；在步骤440中，利用激励信号激励晶体振荡电路。
在本实施例中，充电电路还包括电阻器和电容器，并且其中电容器通过开关与电阻器并联连接。例如，电阻器是1M欧姆，电容器C2是22pF，并且充电电路的输出电压是从0开始增加的线性电压。
在另一实施例中，压控振荡器的频率随着充电电路的输出电压变化而变化，并且晶体振荡电路的振荡频率落在压控振荡器的最小频率(Fmin)到压控振荡器的最大频率(Fmax)的范围内。其中，压控振荡器的固有频率为f0，压控振荡器的压控增益为Kvoc。压控振荡器的电压和频率的函数为F＝f0+Kvoc*VB，其中，例如Kvoc为50MHz/v。点B的初始值(见图1中的点B)为0，压控振荡器的初始值为Fmin，即f0。然后，当点B的值线性增加时，压控振荡器的值也线性增加到最大值，即Fmax。其中，晶体振荡电路中的晶体的固有频率(Fosc)落入Fmin到Fmax的范围内。由于该范围足够大，它可以在不考虑不同的环境温度的情况下覆盖Fosc。因此，即使环境温度改变，也不需要重新校准压控振荡器，因此不会增加电路设计的复杂性。
在另一实施例中，晶体振荡电路还包括连接在缓冲器和压控振荡器之间、并被配置成控制压控振荡器的振荡时间的输出时钟。具体地，该时钟可以命令压控振荡器在晶体正常振荡之后掉电。在本实施例中，输出时钟可以计数2n个周期，例如32(25)个周期和一个周期为50ns。在晶体开始振荡后，输出时钟开始计数，在输出时钟计数32个周期后，压控振荡器掉电。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还是本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何组合的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构组件，，或者如果他们包括于权利要求的字面语言无实质差异的等同结构组件，则这样的其他的示例在权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于激励晶体振荡电路的方法，其特征在于包括以下步骤：
利用充电电路对压控振荡器进行充电；
利用所述压控振荡器提供激励信号；
利用直流阻断电容器阻断从所述压控振荡器到所述晶体振荡电路的直流电流；以及
利用所述激励信号激励所述晶体振荡电路；
其中，所述压控振荡器的频率随着所述充电电路的输出电压的变化而变化，并且所述晶体振荡电路的振荡频率落入所述压控振荡器的最小频率到所述压控振荡器的最大频率的频率范围内。
2.如权利要求1所述的用于激励晶体振荡电路的方法，其特征在于，所述充电电路还包括电阻器和电容器，其中所述电容器通过开关与所述电阻器并联连接。
3.如权利要求2所述的用于激励晶体振荡电路的方法，其特征在于，所述充电电路的输出电压是从0开始增加的线性电压。
4.如权利要求1所述的用于激励晶体振荡电路的方法，其特征在于，所述晶体振荡电路还包括输出时钟，所述输出时钟被连接到所述压控振荡器并且被配置成控制所述压控振荡器的振荡时间。
5.一种用于激励晶体振荡电路的电路，其特征在于包括：
充电电路；
压控振荡器，所述压控振荡器耦联于所述充电电路，并且被配置成向所述晶体振荡电路提供激励信号；以及
直流阻断电容器，所述直流阻断电容器被连接在所述压控振荡器和所述晶体振荡电路之间，并且被配置成阻断来自所述压控振荡器的直流电流；
其中，所述压控振荡器的频率随着所述充电电路的输出电压的变化而变化，并且所述晶体振荡电路的振荡频率落入所述压控振荡器的最小频率到所述压控振荡器的最大频率的频率范围内。
6.如权利要求5所述的用于激励晶体振荡电路的电路，其特征在于，所述充电电路还包括电阻器和电容器，其中所述电容器通过开关与所述电阻器并联连接。
7.如权利要求6所述的用于激励晶体振荡电路的电路，其特征在于，所述充电电路的输出电压是从0开始增加的线性电压。
8.如权利要求5所述的用于激励晶体振荡电路的电路，其特征在于，所述晶体振荡电路还包括输出时钟，所述输出时钟被连接到所述压控振荡器，并且被配置成控制所述压控振荡器的振荡时间。
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