CN111209712B - 一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片，包括时间检测模块，检测晶体振荡器的死区时间；控制电路与时间检测模块和晶体振荡器连接，根据时间检测模块检测到的死区时间向晶体振荡器提供输入电压，当晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高晶体振荡器的输入电压并检测晶体振荡器的死区时间的步骤直至晶体振荡器的死区时间小于预设阈值以得到晶体振荡器的工作电压。本发明根据晶体振荡器的死区时间重复调节晶体振荡器的输入电压以得到晶体振荡器的工作电压，经过多次迭代选取合适的晶体振荡器工作电压，在保证晶体振荡器能够正常工作的情况下，有效降低的电路降低整体功耗，输出稳定的振荡频率，降低芯片功耗。

Description

一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，具体的涉及一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片。

背景技术

目前现有的集成电路芯片中，设计一个具有长时间保持稳定、并且受时间和外界碰撞等其他因素的影响较小的极低功耗并且具有高性能的时钟发生器是一件十分有挑战的事情，晶体振荡器作为一种高精度和高稳定度的振荡器，具有很高的频率稳定度和优异的相位噪声性能，能够为各种电子系统提供高度精确的基准时钟信号，被广泛应用于各类手持设备和便携式电子产品中，由于其在工作状态下消耗的电流较大，在低功耗电池供电并且需要较高精度的领域，往往成为一个受限的问题。一个晶体器件在生产后，其具体的工艺参数已经决定了，不同批次不同厂家生产的产品都会存在不同的工艺参数，本征的Gm（增益裕值，决定振荡器能否正常起振）大小变化也很大，在晶体驱动电路设计的过程中，电路的驱动Gmc必须满足Gmc>5Gm，外加设计中工艺的参数、温度、电压，驱动电路的Gm要远远大于5 Gm值，这会导致驱动能力远远大于所需要的值，在实际应用中，晶体振荡器驱动电路所消耗的功耗较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中晶体振荡器消耗功率较大的技术问题，提供一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种获取晶体振荡器工作电压的系统，包括：

时间检测模块，用于检测所述晶体振荡器的死区时间；

控制电路，与所述时间检测模块和所述晶体振荡器连接，用于根据所述时间检测模块检测到的所述死区时间向所述晶体振荡器提供输入电压，其中当所述晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间小于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，所述控制电路还用于当所述晶体振荡器的死区时间小于预设阈值时，重复调低所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间近似等于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，所述控制电路包括数字控制电路、电压源调节模块，所述数字控制电路与所述时间检测模块连接，所述电压源调节模块分别与所述数字控制电路和所述晶体振荡器连接，所述数字控制电路根据所述晶体振荡器的死区时间控制电压源调节模块重复调节所述晶体振荡器的输入电压。

进一步的，还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中，当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，控制电路重新根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，还包括寄存器，所述寄存器用于存储和记忆环境温度变化超过预警范围时控制电路重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器所处的环境温度读取对应的工作电压以实现自适应调整。

一种芯片，包括上述的获取晶体振荡器工作电压的系统。

一种获取晶体振荡器工作电压的方法，包括：

向所述晶体振荡器提供初始输入电压；

检测所述晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值；

当所述晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间小于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，还包括：当所述晶体振荡器的死区时间小于预设阈值时，重复调低所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间近似等于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中，当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，重新根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压。

进一步的，存储和记忆环境温度变化超过预警范围时重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器所处的环境温度读取对应的工作电压以实现自适应调整。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片，根据所述晶体振荡器的死区时间与预设阈值的比较结果重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压，经过多次迭代选取合适的晶体振荡器工作电压，在保证晶体振荡器能够正常工作的情况下，有效降低的电路降低整体功耗，输出稳定的振荡频率，降低芯片功耗。

附图说明

图1为本发明具体实施例一获取晶体振荡器工作电压的系统框图；

图2为本发明具体实施例一获取晶体振荡器工作电压的方法流程图；

图3为本发明具体实施例二获取晶体振荡器工作电压的系统框图；

图4为本发明具体实施例二获取晶体振荡器工作电压的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

具体实施例一：

如图1所示，一种获取晶体振荡器工作电压的系统，包括时间检测模块1、控制电路2，

所述时间检测模块1检测所述晶体振荡器的死区时间，时间检测模块采用可控时钟，可控时钟可精准检测晶体振荡器的死区时间；

所述控制电路2与所述时间检测模块1和所述晶体振荡器连接，根据所述时间检测模块1检测到的所述死区时间向所述晶体振荡器提供输入电压，其中当所述晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间小于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压，当所述晶体振荡器的死区时间小于预设阈值时，重复调低所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间近似等于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压，其中，所述控制电路2包括数字控制电路21、电压源调节模块22，所述数字控制电路21与所述时间检测模块1连接，所述电压源调节模块22分别与所述数字控制电路21和所述晶体振荡器连接，所述数字控制电路21根据所述晶体振荡器的死区时间控制电压源调节模块22重复调节所述晶体振荡器的输入电压，数字控制电路具有很的控制精度和很强的抗干扰性，预设阈值可根据需求，例如设定死区时间为1s，死区时间小于1s时晶体振荡器工作正常，死区时间大于1s时晶体振荡器工作异常，经过多次迭代选取合适的晶体振荡器工作电压，在保证晶体振荡器能够正常工作的情况下，有效降低的电路降低整体功耗，输出稳定的振荡频率。

一种芯片，包括上述的获取晶体振荡器工作电压的系统。

如图2所示，一种获取晶体振荡器工作电压的方法，包括以下步骤：

S101：向所述晶体振荡器提供初始输入电压Vdd，

例如，芯片正常工作的电压范围为4.5V~5.5V，设定晶体振荡器驱动电路正常工作的电压为2~4V，可将初始输入电压Vdd先调节到3.6V；

S102：检测晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值，当大于或等于预设阈值时，进入步骤S103，当小于预设阈值时，进入步骤S104，

等待初始输入电压Vdd稳定后，检测检测晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值，例如设定死区时间为1s，死区时间大于等于1s时晶体振荡器工作异常，此时输入电压Vdd偏低，进入步骤S103，

S103：重复调高晶体振荡器的输入电压并检测晶体振荡器的死区时间的步骤直至晶体振荡器的死区时间小于预设阈值以得到晶体振荡器的工作电压；

死区时间小于1s时晶体振荡器工作正常，此时输入电压Vdd偏高，进入步骤S104，

S104：重复调低晶体振荡器的输入电压并检测晶体振荡器的死区时间的步骤直至晶体振荡器的死区时间接近预设阈值以得到晶体振荡器的工作电压，

经过步骤S103、步骤S104多次迭代之后选出一个稳定的、功耗最低的输入电压Vdd作为晶体振荡器正常工作时的工作电压，保证晶体振荡器处在最优的工作状态，输出稳定的振荡频率，且功耗最低。

本实施例提供的一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片，根据所述晶体振荡器的死区时间与预设阈值的比较结果重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压，经过多次迭代选取合适的晶体振荡器工作电压，在保证晶体振荡器能够正常工作的情况下，有效降低的电路降低整体功耗，输出稳定的振荡频率，降低芯片功耗。

具体实施例二：

如图3所示，本实施例的获取晶体振荡器工作电压的系统与具体实施例一具有相同的时间检测模块1、控制电路2，与具体实施例一不同的是，由于晶体振荡器所处的工作环境温度变化是不可控制的，在本实施例中还包括温度检测模块3、寄存器4，

所述温度检测模块3检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，控制电路2重新根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压，所述寄存器4存储和记忆环境温度变化超过预警范围时控制电路2重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器所处的环境温度读取对应的工作电压以实现自适应调整。

一种芯片，包括上述的获取晶体振荡器工作电压的系统。

由于晶体振荡器所处的工作环境温度变化是不可控制的，本实施例的获取晶体振荡器工作电流的方法的与具体实施例一的区别在于还包括：检测所述晶体振荡器的环境温度变化并进行存储和记忆以实现自适应调整。

如图4所示，一种获取晶体振荡器工作电压的方法，包括以下步骤：

S201：向所述晶体振荡器提供初始输入电压Vdd，

例如，芯片正常工作的电压范围为4.5V~5.5V，设定晶体振荡器驱动电路正常工作的电压为2~4V，可将初始输入电压Vdd先调节到3.6V；

S202：检测晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值，当大于或等于预设阈值时，进入步骤S203，当小于预设阈值时，进入步骤S304，

等待初始输入电压Vdd稳定后，检测检测晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值，例如设定死区时间为1s，死区时间大于等于1s时晶体振荡器工作异常，此时输入电压Vdd偏低，进入步骤S203，

S203：重复调高晶体振荡器的输入电压并检测晶体振荡器的死区时间的步骤直至晶体振荡器的死区时间小于预设阈值以得到晶体振荡器的工作电压；

死区时间小于1s时晶体振荡器工作正常，此时输入电压Vdd偏高，进入步骤S204，

S204：重复调低晶体振荡器的输入电压并检测晶体振荡器的死区时间的步骤直至晶体振荡器的死区时间接近预设阈值以得到晶体振荡器的工作电压，

经过步骤S103、步骤S104多次迭代之后选出一个稳定的、功耗最低的输入电压Vdd作为晶体振荡器正常工作时的工作电压，保证晶体振荡器处在最优的工作状态，输出稳定的振荡频率，且功耗最低；

S205：检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中，当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，重新进入S202步骤，根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压；

S206：存储和记忆环境温度变化超过预警范围时重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器所处的环境温度读取对应的工作电压以实现自适应调整。

本实施例提供的一种获取晶体振荡器工作电压的系统、方法、芯片，根据所述晶体振荡器的死区时间与预设阈值的比较结果重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压，经过多次迭代选取合适的晶体振荡器工作电压，在保证晶体振荡器能够正常工作的情况下，有效降低的电路降低整体功耗，输出稳定的振荡频率，降低芯片功耗，增加了温度检测模块和寄存器，检测所述晶体振荡器环境温度的变化，根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压，并存储和记忆环境温度变化超过预警范围时重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器的温度变化读取对应的工作电压以实现自适应调整，在较大的温度范围内输出稳定的振荡频率，降低芯片功耗。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种获取晶体振荡器工作电压的系统，其特征在于，包括：

时间检测模块，用于检测所述晶体振荡器的死区时间；

控制电路，与所述时间检测模块和所述晶体振荡器连接，用于根据所述时间检测模块检测到的所述死区时间向所述晶体振荡器提供输入电压，其中当所述晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间小于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压；

所述控制电路还用于当所述晶体振荡器的死区时间小于预设阈值时，重复调低所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间近似等于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

2.根据权利要求1所述的获取晶体振荡器工作电压的系统，其特征在于：所述控制电路包括数字控制电路、电压源调节模块，所述数字控制电路与所述时间检测模块连接，所述电压源调节模块分别与所述数字控制电路和所述晶体振荡器连接，所述数字控制电路根据所述晶体振荡器的死区时间控制电压源调节模块重复调节所述晶体振荡器的输入电压。

3.根据权利要求1所述的获取晶体振荡器工作电压的系统，其特征在于：还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中，当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，控制电路重新根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压。

4.根据权利要求3所述的获取晶体振荡器工作电压的系统，其特征在于：还包括寄存器，所述寄存器用于存储和记忆环境温度变化超过预警范围时控制电路重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器所处的环境温度读取对应的工作电压以实现自适应调整。

5.一种芯片，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的获取晶体振荡器工作电压的系统。

6.一种获取晶体振荡器工作电压的方法，其特征在于，包括：

向所述晶体振荡器提供初始输入电压；

检测所述晶体振荡器的死区时间是否大于或等于预设阈值；

当所述晶体振荡器的死区时间大于或等于预设阈值时，重复调高所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间小于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压；

还包括：当所述晶体振荡器的死区时间小于预设阈值时，重复调低所述晶体振荡器的输入电压并检测所述晶体振荡器的死区时间的步骤直至所述晶体振荡器的死区时间近似等于所述预设阈值以得到所述晶体振荡器的工作电压。

7.根据权利要求6所述的获取晶体振荡器工作电压的方法，其特征在于：检测所述晶体振荡器环境温度的变化，其中，当所述晶体振荡器的环境温度变化超过预警范围时，重新根据所述晶体振荡器的死区时间重复调节所述晶体振荡器的输入电压以得到所述晶体振荡器的工作电压。

8.根据权利要求7所述的获取晶体振荡器工作电压的方法，其特征在于：存储和记忆环境温度变化超过预警范围时重新调节的所述晶体振荡器的工作电压，并根据所述晶体振荡器的温度变化读取对应的工作电压以实现自适应调整。

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