CN109842374B - 限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种限幅高频振荡电路，包括依次串联形成回路的高频晶振驱动电路模块、振荡摆幅检测模块、比较判断模块和驱动控制码调整模块，电连接至所述振荡摆幅检测模块的偏置产生模块以及时钟恢复模块，所述时钟恢复模块的输入端电连接至所述高频晶振驱动电路模块，所述时钟恢复模块的输出端分别电连接至所述比较判断模块和所述驱动控制码调整模块；本发明还提供了一种振荡信号产生方法，与相关技术相比，本发明的限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法的稳定性好且低功耗。
Description
技术领域
本发明属于驱动电路技术领域，具体涉及一种限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法。
背景技术
相关的低功耗高频晶振(HOSC)驱动电路通过高频晶振驱动电路为外部无源晶体提供驱动，依靠其高Q值(品质因素)的特性产生频率精准的振荡信号。利用模拟电路对振荡波形的峰值进行检测，产生模拟电压输出，再将输出的检测电压与设定偏置电压进行比较产生模拟输出，用于控制HOSC驱动电路。
然而，相关技术的整个低功耗高频晶振驱动电路的控制环路采用的是模拟控制，则需要考虑到环路的稳定性问题。另外，采用模拟控制的环路随工艺波动比较大，会一定程度影响高频晶振的性能。
这对于低功耗有需求，同时有高频晶振时钟需求的应用场合，比如手持设备，穿戴式设备等受到限制。
因此，实有必要提供一种新的限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法解决上述问题。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提出一种具有低功耗的限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种限幅高频振荡电路，包括依次串联形成回路的高频晶振驱动电路模块、振荡摆幅检测模块、比较判断模块和驱动控制码调整模块，电连接至所述振荡摆幅检测模块的偏置产生模块以及时钟恢复模块，所述时钟恢复模块的输入端电连接至所述高频晶振驱动电路模块，所述时钟恢复模块的输出端分别电连接至所述比较判断模块和所述驱动控制码调整模块；
所述高频晶振驱动电路模块用于产生振荡信号以驱动外部电路；
所述偏置产生模块用于产生偏置信号；
所述时钟恢复模块用于产生与所述高频晶振驱动电路模块对应的时钟恢复信号；
所述振荡摆幅检测模块用于检测所述振荡信号并将所述振荡信号与所述偏置信号进行比较，得出与所述振荡信号的幅度匹配的脉冲信号；
所述比较判断模块用于将所述脉冲信号与所述时钟恢复信号进行比较并判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否同频；
所述驱动控制码调整模块用于产生驱动控制码信号，并根据所述比较判断模块的判断结果调整所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度。
优选的，所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为波形信号。
优选的，所述脉冲信号与所述时钟恢复信号不同频时，所述驱动控制码调整模块产生的所述驱动控制码信号增大；所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频时，所述驱动控制码调整模块产生的所述驱动控制码信号减小。
本发明还提供了一种振荡信号产生方法，包括上述限幅高频振荡电路，该方法包括如下步骤：
步骤S1、启动所述高频晶振驱动电路模块使其在默认配置状态起振并输出振荡信号；
步骤S2、通过所述振荡摆幅检测模块对所述振荡信号进行检测，并将所述振荡信号与所述偏置产生模块产生的所述偏置信号进行比较，产生脉冲信号；
步骤S3、通过所述比较判断模块将所述脉冲信号与所述时钟恢复模块产生的与所述高频晶振驱动电路模块对应的时钟恢复信号进行比较，判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否为同频：
步骤S31、若不同频，则通过所述驱动控制码调整模块增大所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度进行增大校正，之后返回步骤S2；
步骤S32、若同频，则判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频是否来回切换预定次数：
步骤S321、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数小于预定次数，则通过所述驱动控制码调整模块减小所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度进行减小校正，之后返回步骤S2；
步骤S322、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数等于预定次数，则校准结束。
优选的，步骤S32中，所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换预定次数为三次。
优选的，所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为波形信号。
与相关技术相比，本发明的限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法通过所述偏置产生模块、所述比较判断模块及所述驱动控制码调整模块实现整个所述限幅高频振荡电路的数字控制，避免了模拟环路控制结构中带来的环路稳定性问题及对艺波动敏感的问题，从而使所述限幅高频振荡电路的稳定性好；所述高频晶振驱动电路模块从起振到校准结束后，所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度则可达到所需要的幅度，即实现控制所述高频晶振驱动电路模块所消耗的功耗，从而实现低功耗的目的。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
图1为本发明限幅高频振荡电路的结构框图；
图2为本发明振荡信号产生方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
请参图1所示，为本发明限幅高频振荡电路的结构框图。本发明提供了一种限幅高频振荡电路100，包括高频晶振驱动电路模块1、振荡摆幅检测模块2、比较判断模块3、驱动控制码调整模块4、偏置产生模块5以及时钟恢复模块6。
所述高频晶振驱动电路模块1、所述振荡摆幅检测模块2、所述比较判断模块3以及所述驱动控制码调整模块4依次串联形成回路；所述偏置产生模块5电连接至所述振荡摆幅检测模块2；所述时钟恢复模块6的输入端电连接至所述高频晶振驱动电路模块1，所述时钟恢复模块6的输出端分别电连接至所述比较判断模块3和所述驱动控制码调整模块4。上述电路结构共同围成了数字环路控制电路结构，避免了传统的模拟环路控制电路的产生的环路稳定性问题和对工艺波动敏感的问题，从而使得所述限幅高频振荡电路100的稳定性和可靠性增加。具体如下：
所述高频晶振驱动电路模块1于产生振荡信号以驱动外部电路(图未示)工作。因所述限幅高频振荡电路100为数字环路电路结构，则所述振荡信号为数字信号。
所述偏置产生模块5用于产生偏置信号并将产生的所述偏置信号传送至所述振荡摆幅检测模块2。所述偏置信号同理为数字信号。
所述时钟恢复模块6用于产生与所述高频晶振驱动电路模块1对应的时钟恢复信号。所述时钟恢复信号同理为数字信号。
所述振荡摆幅检测模块2用于检测所述振荡信号并将所述振荡信号与所述偏置信号进行比较，得出与所述振荡信号的幅度匹配的脉冲信号，也即脉冲波形信号。
本实施方式中所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为波形信号。
所述比较判断模块3用于将所述脉冲信号与所述时钟恢复信号进行比较并判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否同频：
具体的，比如，所述脉冲信号与所述时钟恢复信号不同频时，所述驱动控制码调整模块4产生的所述驱动控制码信号增大。
所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频时，所述驱动控制码调整模块4产生的所述驱动控制码信号减小。当然，并不限于此判断比较模式。
所述驱动控制码调整模块4用于产生驱动控制码信号，并根据所述比较判断模块3的判断结果调整所述高频晶振驱动电路模块1的振荡幅度，即实现调整所述高频晶振驱动电路模块1产生的所述振荡信号的幅度(幅值)，从而实现对所述高频晶振驱动电路模块1产生的振荡信号的摆幅进行控制。
相对于相关技术的模拟环路控制而言，本发明的所述限幅高频振荡电路100采用了数字环路控制方法实现对所述高频晶振驱动电路模块1的摆幅控制，避免了模拟环路控制中存在的环路稳定性问题，同时减小了环路对工艺漂移的敏感度，可比较快地进行工艺植。本发明的所述限幅高频振荡电路100对低功耗有需求，同时有高频晶振驱动时钟需求的应用场合可满足该需求，比如手持设备，穿戴式设备等。
从所述高频晶振驱动电路模块1开始起振到最后校准结束后，所述高频晶振驱动电路模块1的振荡信号的振荡幅度即达到了所需要的幅度，进而可以实现控制所述高频晶振驱动电路模块1所消耗的功耗，最终实现所述限幅高频振荡电路100的限幅和低功耗的目的。
请结合参图2所示，为本发明振荡信号产生方法的流程框图。本发明还提供了一种振荡信号产生方法，为了方便进行更清楚说明，本实施方式以上述限幅高频振荡电路100为例进行说明，该方法包括如下步骤：
步骤S1、启动所述高频晶振驱动电路模块1使其在默认配置状态起振并输出振荡信号。
步骤S2、通过所述振荡摆幅检测模块2对所述振荡信号进行检测，并将所述振荡信号与所述偏置产生模块5产生的所述偏置信号进行比较，产生与所述振荡信号的幅度匹配的脉冲信号，本实施方式中为脉冲波形信号。
步骤S3、通过所述比较判断模块3将所述脉冲信号与所述时钟恢复模块6产生的与所述高频晶振驱动电路模块1对应的时钟恢复信号进行比较，判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否为同频：
步骤S31、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号不同频，则通过所述驱动控制码调整模块4增大所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块1的振荡幅度进行增大校正，之后返回所述步骤S2；
步骤S32、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频，则判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频是否来回切换预定次数，本实施方式中，所述预定次数优选为三次：
步骤S321、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数小于预定次数，即小于三次，则通过所述驱动控制码调整模块4减小所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块1的振荡幅度进行减小校正，之后返回步骤S2；
步骤S322、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数等于预定次数，即等于三次，则校准结束。即得到所需要的幅度的振荡信号。
本实施方式中，所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为数字信号，具体为波形信号。
从所述高频晶振驱动电路模块1开始起振到最后校准结束后，所述高频晶振驱动电路模块1的振荡信号的振荡幅度即达到了所需要的幅度，进而可以实现控制所述高频晶振驱动电路模块1所消耗的功耗，最终实现低功耗的目的。同时，所述振荡信号产生方法为通过数字环路控制的方法实现所述高频晶振驱动电路模块1的摆幅控制，比模拟环路控制而言，避免了模拟环路控制中存在的环路稳定性问题，同时减小了环路对工艺漂移的敏感度，可较快地进行工艺移植。
与相关技术相比，本发明的限幅高频振荡电路及振荡信号产生方法通过所述偏置产生模块、所述比较判断模块及所述驱动控制码调整模块实现整个所述限幅高频振荡电路的数字控制，避免了模拟环路控制结构中带来的环路稳定性问题及对艺波动敏感的问题，从而使所述限幅高频振荡电路的稳定性好；所述高频晶振驱动电路模块从起振到校准结束后，所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度则可达到所需要的幅度，即实现控制所述高频晶振驱动电路模块所消耗的功耗，从而实现低功耗的目的。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
Claims (6)
1.一种限幅高频振荡电路，其特征在于，包括依次串联形成回路的高频晶振驱动电路模块、振荡摆幅检测模块、比较判断模块和驱动控制码调整模块，电连接至所述振荡摆幅检测模块的偏置产生模块以及时钟恢复模块，所述时钟恢复模块的输入端电连接至所述高频晶振驱动电路模块，所述时钟恢复模块的输出端分别电连接至所述比较判断模块和所述驱动控制码调整模块；
所述高频晶振驱动电路模块用于产生振荡信号以驱动外部电路；
所述偏置产生模块用于产生偏置信号；
所述时钟恢复模块用于产生与所述高频晶振驱动电路模块对应的时钟恢复信号；
所述振荡摆幅检测模块用于检测所述振荡信号并将所述振荡信号与所述偏置信号进行比较，得出与所述振荡信号的幅度匹配的脉冲信号；
所述比较判断模块用于将所述脉冲信号与所述时钟恢复信号进行比较并判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否同频；
所述驱动控制码调整模块用于产生驱动控制码信号，并根据所述比较判断模块的判断结果利用所述驱动控制码信号调整所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度。
2.根据权利要求1所述的限幅高频振荡电路，其特征在于，所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为波形信号。
3.根据权利要求1所述的限幅高频振荡电路，其特征在于，所述脉冲信号与所述时钟恢复信号不同频时，所述驱动控制码调整模块产生的所述驱动控制码信号增大；所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频时，所述驱动控制码调整模块产生的所述驱动控制码信号减小。
4.一种振荡信号产生方法，包括如权利要求1所述的限幅高频振荡电路，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤S1、启动所述高频晶振驱动电路模块使其在默认配置状态起振并输出振荡信号；
步骤S2、通过所述振荡摆幅检测模块对所述振荡信号进行检测，并将所述振荡信号与所述偏置产生模块产生的所述偏置信号进行比较，产生脉冲信号；
步骤S3、通过所述比较判断模块将所述脉冲信号与所述时钟恢复模块产生的与所述高频晶振驱动电路模块对应的时钟恢复信号进行比较，判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号是否为同频：
步骤S31、若不同频，则通过所述驱动控制码调整模块增大所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度进行增大校正，之后返回步骤S2；
步骤S32、若同频，则判断所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频是否来回切换预定次数：
步骤S321、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数小于预定次数，则通过所述驱动控制码调整模块减小所述驱动控制码信号，从而对所述高频晶振驱动电路模块的振荡幅度进行减小校正，之后返回步骤S2；
步骤S322、若所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换次数等于预定次数，则校准结束。
5.根据权利要求4所述的振荡信号产生方法，其特征在于，步骤S32中，所述脉冲信号与所述时钟恢复信号同频和不同频来回切换预定次数为三次。
6.根据权利要求4所述的振荡信号产生方法，其特征在于，所述振荡信号、所述时钟恢复信号及所述脉冲信号均为波形信号。
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