CN115580292A - 晶体振荡器及其启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶体振荡器(XO)及其快速启动方法。所述XO可以包括XO核心电路、频率合成器和快速启动接口电路，其中所述频率合成器可以包括压控振荡器(VCO)和分频器。所述XO核心电路产生具有XO频率的XO信号。所述VCO产生具有VCO频率的VCO时钟，所述分频器产生具有分频的分频时钟，其中所述VCO频率除以所述分频器的除数得到所述分频。所述快速启动接口电路将所述分频时钟传送至所述XO核心电路，然后根据所述XO信号产生具有所述XO频率的参考时钟。更具体的，本发明根据所述参考时钟校准所述VCO频率，以使所述分频接近所述XO频率。实施本发明实施例，可以提高XO的启动过程对温度变化的鲁棒性，且不会大幅增加整体成本。

Description

晶体振荡器及其启动方法
技术领域
本发明涉及晶体振荡器(XO)的启动，尤其涉及一种快速启动的XO及其快速启动方法。
背景技术
对于未来的通信应用(例如，占空比的(duty-cycled)无线/有线系统)，当没有数据要发送或接收时，通信设备内的晶体振荡器(XO)可能会进入睡眠模式(sleep mode)(例如，禁用(disable)XO的振荡功能)以节省电力(power)；当有数据发送或接收时，XO可以进入唤醒模式(wakeup mode)开始振荡，然后进入有稳定振荡的监听模式(listen mode)，使通信设备可以正常发送或接收数据。
相关技术中提出了一些快速启动的方法。然而，相关技术中存在一些缺点。例如，当电子设备通电时，需要校准(calibrate)与振荡的启动相关的一些设置。相关技术中这些设置的校准是耗时的，因此不适宜在XO每次从休眠模式进入唤醒模式时执行。因此，如果这些设置在上电后固定，启动的性能将对温度变化(temperature variation)等环境因素敏感。为了补偿温度变化的影响，可能需要对XO启动电路中受温度影响的组件进行一些微调，以确保启动性能，但硬件资源和测量任务等总体成本将大大增加。
因此，需要一种快速启动XO的新型架构和相关的快速启动方法，以确保XO的启动性能(例如，速度)对温度变化不太敏感。
发明内容
本发明提供晶体振荡器及其启动方法，可以提高XO的启动过程对温度变化的鲁棒性，且不会大幅增加整体成本。
本发明提供的一种晶体振荡器(XO)，包括：XO核心电路、频率合成器及接口电路，其中XO核心电路用于产生具有XO频率的XO信号；所述频率合成器包括用于产生具有VCO频率的VCO时钟的压控振荡器(VCO)和耦接于所述压控振荡器用以产生具有分频的分频时钟的分频器，其中所述分频由所述VCO频率除以分频器的除数得到；所述接口电路，耦接于所述XO核心电路与所述频率合成器之间，用以将分频时钟传送至所述XO核心电路，并根据所述XO信号产生具有所述XO频率的参考时钟，其中所述VCO频率根据所述参考时钟进行校准。
本发明提供的一种晶体振荡器(XO)的启动方法，包括：利用压控振荡器(VCO)产生具有VCO频率的VCO时钟；利用分频器产生具有分频的分频时钟，其中所述分频由所述VCO频率除以分频器的除数得到；和利用接口电路将所述分频时钟传送至XO核心电路；利用所述XO核心电路藉助所述分频时钟产生具有XO频率的XO信号；和利用所述接口电路根据所述XO信号产生具有所述XO频率的参考时钟，其中所述VCO频率根据所述参考时钟进行校准。
本发明实施例提供的XO和快速启动方法可以根据具有所述XO频率的参考时钟校准VCO频率，以使分频接近XO频率，由此可消除温度变化对XO启动的影响。因此本发明实施例可以提高XO的启动过程对温度变化的鲁棒性。另外，本发明实施例可以不对温度进行微调，因此，不会大幅增加整体成本。
附图说明
图1是图示根据本发明实施例的射频(RF)收发器10的图。
图2是图示根据本发明实施例的快速启动的XO 200的图。
图3是图2所示的快速启动XO的第一配置的示意图。
图4是图2所示的快速启动XO的第二配置的示意图。
图5是图示根据本发明实施例的与VCO时钟CK的FCAL相关的一些信号(例如，FCAL_EN、WIN、CK和ADOUT)的图。
图6是图示根据本发明的实施例的VCO频率(例如，Fvco)的FCAL的一些细节的图。
图7是图示根据本发明实施例的快速启动过程的整体时序的图。
图8是图示根据本发明实施例的第一数字控制方案的图。
图9是图示根据本发明实施例的第二数字控制方案的图。
图10是图示根据本发明实施例的XO(例如，图2所示的快速启动的XO 200)的快速启动方法的工作流程的图。
图11是示出图10所示的快速启动方法的示例的图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体上”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。以下所述为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
接下面的描述为本发明预期的最优实施例。这些描述用于阐述本发明的大致原则而不应用于限制本发明。本发明的保护范围应在参考本发明的权利要求书的基础上进行认定。
图1是图示根据本发明实施例的射频(RF)收发器10的图。如图1所示，RF收发器10可以包括基带电路11(在图1中简洁标记为“BASEBAND”)、发射器路径、接收器路径、单刀双掷(Single Pole Double Throw，SPDT)开关电路12和天线ANT。特别地，发射器路径可以包括低通滤波器(LPF)13TX、可变增益放大器(VGA)14TX、混频器15TX和功率放大器(PA)16TX，并且接收器路径可以包括低噪声放大器(LNA)16RX、混频器15RX、VGA14RX和LPF 13RX。此外，射频收发器10还可以包括锁相环120，锁相环120内的压控振荡器(VCO)121耦接于混频器15TX和15RX，以允许混频器15TX和15RX分别基于来自PLL 120的时钟输出进行上变频和下变频。在本实施例中，射频收发器10可以采用快速启动的晶体振荡器(XO)100，其中快速启动的XO 100可以包括锁相环120、XO核心电路110和快速启动接口电路130。
图2是图示根据本发明实施例的快速启动的XO 200的图，其中快速启动的XO 200可以是图1所示的快速启动的XO 100的示例。如图2所示，快速启动的XO 200可以包括XO核心电路210、频率合成器220和耦接在XO核心电路210和频率合成器220之间的快速启动接口电路230。更具体地，频率合成器220可以包括VCO 221、分频器(例如耦接到VCO 221的分频器222)、以及控制器(例如耦接到VCO 221和分频器222的状态机223)。快速启动接口电路230可以包括耦接在XO核心电路210和分频器222之间的驱动器231(图中简洁标记为“DRV”)，并且进一步包括耦接在XO核心电路210和状态机223之间的方波产生器(例如方波产生器232(在图中简洁标记为“SQ”))。
在本实施例中，XO核心电路210被配置为产生具有XO频率的XO信号(例如，正弦波)。VCO 221被配置为产生具有VCO频率的VCO时钟CK。分频器222被配置为产生具有分频(divided frequency)的分频时钟(divided clock)OUT，其中VCO频率被分频器222的除数(divisor)分频(divide)以获得分频(divided frequency)。快速启动接口电路230被配置为将分频时钟OUT传送至XO核心电路210，然后根据XO信号产生具有XO频率的参考时钟CKR。更具体地，驱动器231被配置为通过将分频时钟OUT传送至XO核心电路来将能量注入XO信号中，并且方波产生器232被配置为通过将XO信号转换为方波来产生参考时钟CKR，其中方波可以代表参考时钟CKR。基于上述操作，可以根据参考时钟CKR校准VCO频率，以使分频接近XO频率。例如，可以将分频与XO频率之间的频率差校准为小于目标值，例如百万分之(partsper million，ppm)500，从而确保快速启动的XO 200的快速启动过程在因温度变化(例如-40℃至125℃)引起的一定的频率漂移范围(frequency drifting)内可以有效提高启动速度。
在快速启动过程开始时，XO核心电路210所产生的XO信号的能量非常小。如图3所示，在快速启动过程的第一驱动阶段，驱动器231可被启用(enabled)且方波产生器232可被禁用(disabled)，以增加XO信号的能量，其中用实线表示被启用的组件及其相关信号，用虚线表示禁用的组件及其相关信号。在本实施例中，可以在第一驱动阶段禁用状态机223，但本发明不限于此。此外，驱动器231可以具有电平移位的功能，用于将分频时钟OUT从第一电压域移位到第二电压域，但本发明不限于此。例如，频率合成器220(例如，其中的分频器222)可以在0.8伏(V)的电源电压下操作，因此分频时钟OUT可以是在0V-0.8V之间变化的方波，其中驱动器231可以将分频时钟OUT转换成在0V-1.8V之间变化的方波。如图4所示，在快速启动过程位于第一驱动阶段之后的频率校准(frequency calibration，FCAL)阶段，驱动器231可以被禁用并且方波产生器232可以被启用，以校准VCO频率，其中用实线表示被启用的组件及其相关信号，用虚线表示被禁用的组件及其相关信号。例如，方波产生器232可以将诸如20毫伏峰峰值(mVpp)正弦波的XO信号转换成诸如在0V-0.8V之间变化的方波的参考时钟CKR，并且状态机223可接收参考时钟CKR以控制与校准相关的操作。如图3所示，在快速启动过程位于FCAL阶段之后的第二驱动阶段，驱动器231可以被启用并且方波产生器232可以被禁用，以通过具有已校准的分频的分频时钟OUT来继续增加XO信号的能量。由于在FCAL阶段之后分频可以接近XO频率(例如，分频和XO频率之间的频率差小于500ppm)，所以第二驱动阶段增加XO信号能量的速度可以比第一驱动阶段快得多。
需要说明的是，实际中在FCAL阶段之后分频可能与XO频率略有不同。更具体地，如果分频时钟OUT与XO信号之间的相位差累积并因此达到一定值，则XO信号的能量将减小，从而减慢启动速度。有鉴于此，在快速启动过程位于第二驱动阶段之前且位于FCAL阶段之后的第一同步阶段(synchronization phase)，如图4所示，可以禁用驱动器231并且可以启用方波产生器232，并且分频器222可根据参考时钟CKR被重置(reset)(例如，通过根据参考时钟CKR产生的重置信号RST重置)，以使分频时钟OUT的相位与XO信号的相位同步，由此保证XO信号的能量一直增加。
另外，第二驱动阶段和第一同步阶段的操作可以进行多次。例如，在快速启动过程位于第二驱动阶段之后的第二同步阶段，可以禁用驱动器231并可以启用方波产生器232，并且可以根据参考时钟CKR重置分频器222，以便再次将分频时钟的相位与XO信号的相位同步。在快速启动过程位于第二同步阶段之后的第三驱动阶段，驱动器231可以被启用且方波产生器232可以被禁用，以便通过分频时钟OUT来继续增加XO信号的能量。
特别地，在FCAL阶段，图2中所示的状态机223被配置为根据来自分频器222的计数结果ADOUT通过控制信号SCA来控制VCO频率(例如，通过控制信号SCA控制VCO 221内的至少一个可变电容器或至少一个电阻器)，计数结果ADOUT可以指示在计数周期(例如，由状态机223输出的窗口信号WIN指定的时间段)内的VCO时钟CK的周期计数是否达到目标值。另外，目标值是根据是XO频率的N倍的目标频率确定的，N可以表示分频器的除数。例如，Fxo可以表示XO频率，其中VCO时钟CK的VCO频率被校准为接近N×Fxo，目标值通过计算频率等于N×Fxo的时钟的周期数来确定。因此，当计数结果ADOUT指示VCO时钟CK的周期计数达到目标值(即VCO 221太快)时，状态机223可降低VCO频率；当计数结果ADOUT指示VCO时钟CK的周期计数未达到目标值(即VCO 221太慢)时，状态机223可增加VCO频率。
图5是图示根据本发明实施例的与VCO时钟CK的FCAL相关的一些信号(例如，FCAL_EN、WIN、CK和ADOUT)的图。当控制信号FCAL_EN从低(例如，代表逻辑值“0”的电平)拉到高(例如，代表逻辑值“1”的电平)时，VCO时钟的FCAL可以被启用。所属技术领域具有通常知识者应当理解，分频器222可以通过对分频器222的一些内部信号进行门控(gating)来配置为计数器，为简洁起见，在此省略相关细节。当窗口信号WIN由低拉到高时，分频器222可开始对VCO时钟CK的周期进行计数，且当VCO时钟CK的周期计数达到目标值时，可将计数结果ADOUT由低拉到高。在窗口信号WIN由高拉到低的瞬间，计数结果可传送至状态机223，若此时计数结果ADOUT的逻辑状态为高(即VCO 221太快)，状态机223可利用控制信号SCA来降低VCO频率，若此时计数结果ADOUT的逻辑状态为低(即VCO 221太慢)，状态机223可利用控制信号SCA增加VCO频率。
图6是图示根据本发明的实施例的VCO频率(例如，Fvco)的FCAL的一些细节的图。在第一阶段(标记为“1”的圆圈)，其可以是上述第一驱动阶段的示例，为了更好地理解，标记为“VCO驱动”，VCO频率Fvco与目标频率(例如，N×Fxo)之间的频率差ΔF由于温度变化可能很大(例如，ΔF＝10000ppm)，其中为更好地理解，在图6中目标频率被表示为水平虚线。在本实施例中，当N×Fxo＝4800兆赫兹(MHz)时，第一阶段的时间长度可以为2微秒(μs)，但本发明不限于此。在第二阶段(标记为“2”的圆圈)，其可以是前述FCAL阶段的示例并且标记为“VCO FCAL”以便更好地理解，频率差ΔF被校准为小于某个可以接受的值(例如，ΔF<500ppm)。在本实施例中，VCO频率Fvco被校准为藉助图6所示的二分搜索(binary search)算法接近目标频率，但本发明不限于此。在采用二分搜索算法且N×Fxo＝4800MHz的情况下，第二阶段的时间长度可以至少为6.5μs，在本实施例中设置为10μs，其足以将频差10000ppm校准为小于500ppm，但本发明不限于此。在第三阶段(标记为“3”的圆圈)，其可以是第一同步阶段和第二驱动阶段的组合示例，为了更好理解，分别将第一同步阶段和第二驱动阶段标记为“XO同步”和“VCO驱动”，在第三阶段，重置分频器222和驱动XO核心电路210的操作重复进行，以不断增加XO信号的能量或摆幅(swing)。在本实施例中，在第三阶段中，重置分频器222的每个时间段设置为0.5μs，并且驱动XO核心电路210的每个时间段设置为20μs，但本发明不限于此。在第四阶段(标记为“4”的圆圈)，由于XO信号的能量或摆幅足够大以允许XO核心电路210自行振荡，因此快速启动接口电路230可被禁用，并且XO核心电路能够提供精确的参考时钟以供进一步使用(标记为“XO驱动”以便更好地理解)。
需要说明的是，上述各时间段仅用于说明，并不构成对本发明的限制。例如，本实施例使用5位(5-bit)校准码来校准VCO频率Fvco，但该数字码的位数可响应于FCAL的不同目标分辨率而变化。更精细的FCAL分辨率(对应于在FCAL后具有更小的频差ΔF)可以允许驱动XO核心电路210的时间段(例如，第二驱动阶段的时间段)更长，并且可以减少同步的次数(例如，重置分频器222的次数)。为了将频差ΔF校准到较小的值，可以增加校准码的位数，并增加图5所示的窗口信号WIN的宽度(例如，利用更长的时间来计算VCO时钟CK的周期数)，这可能导致FCAL阶段的更长的时间段。基于以上描述，所属技术领域具有通常知识者应该理解如何确定上述各阶段(例如第一驱动阶段、FCAL阶段、第二驱动阶段等)的时间段，相关细节在此不再赘述。
图7是图示根据本发明实施例的快速启动过程的整体时序的图。例如，图1所示的收发器10可以包括时序控制器(未示出)，其被配置为产生控制信号32K_CLK_EN、DA_XO_FS_EN、AD_XO_FS_PWR_RDY、DA_VSTEP1、DA_VSTEP2、DA_VSTEP3、CK_XO、CK_SX、DRIVE和FCAL_EN以及DIV_RST，以控制快速启动过程的操作，其中时钟CK_XO和CK_SX可以分别是参考时钟CKR和分频时钟OUT的示例，并且控制信号DIV_RST可以是重置信号RST的示例。当控制信号32K_CLK_EN从低拉到高时，一些设置可以加载到这个时序控制器和/或状态机223中以用于XO快速启动场景，控制信号DA_XO_FS_EN可以从低拉到高以启用快速启动过程，由此快速启动过程开始(图7中标记为“XO FS开始”)。当XO低压差稳压器(LDO)准备就绪时，控制信号AD_XO_FS_PWR_RDY可以由低拉到高，快速启动过程进入第一驱动阶段(例如控制信号DRIVE上标记为“#0”的时段)。当控制信号DA_VSTEP1由低拉到高时，快速启动过程进入FCAL阶段，控制信号FCAL_EN由低拉到高以启动VCO 221的FCAL。FCAL完成后，控制信号DA_VSTEP2可从低拉到高，快速启动过程进入第一同步阶段，其中状态机223可传送控制信号DIV_RST的高逻辑状态至分频器222以执行同步。当控制信号DA_VSTEP3由低拉到高时，快速启动过程进入第二驱动阶段(例如，控制信号DRIVE上标记为“#1”的时段)。当控制信号DA_VSTEP3由高拉到低时，确定驱动阶段#1结束，同步和VCO驱动的操作(例如，如控制信号DRIVE上标记为“#2”的周期所示)可以再次执行。当XO信号的摆幅增加到可接受的水平(例如，高于预定阈值)时，控制信号DA_XO_FS_EN和所有XO快速启动相关信号(DA_STEP1、DA_STEP2、DA_STEP3、CK_SX、DRIVE、FCAL_EN和DIV_RST)都可以被拉低，无论它们之前的状态是什么，并且快速启动过程结束(在图7中标记为“XO FS完成”)。在DA_XO_FS_EN被拉低后，频率合成器220关闭(turn off)(如时钟CK_SX所示，在DA_XO_FS_EN拉低后CK_SX不活动)以省电。在本实施例中，VCO 221的控制电压Vctrl在整个快速启动过程中可以固定在预定电压，例如固定在频率合成器220的供电电压Vdd的一半(在图7中标记为“Vctrl＝Vdd/2”)，但本发明不限于此。
在一些实施例中，当RF收发器10在监听模式下操作时，XO核心电路210可以被配置为从顶部数字电路81(例如顶部数字控制电路)接收控制信号(例如顶部数字控制信号)，并且频率合成器220可以被配置为从RF数字电路82(例如RF数字控制电路)接收控制信号(例如RF数字控制信号)。应当注意，只要配备有RF收发器10的电子设备通电，顶部数字电路81总是被启用，但是当RF收发器10进入睡眠模式(例如，XO核心电路被禁用)，RF数字电路82可被禁用。在一些实施例中，RF数字电路82在启动过程完成后被启用。为了保证频率合成器220在快速启动过程中能够接收到控制信号，需要对上述控制管理进行修改。
图8是图示根据本发明实施例的第一数字控制方案的图。如图8所示，在该实施例中，多路复用器(MUX)83耦接到诸如低功率合成器(Low Power Synthesizer，LPSX)84的频率合成器220。在本实施例中，XO核心电路210和快速启动接口电路230可以统称为图8所示的XO 85，其中回馈时钟CKFB可以代表图2所示的分频时钟OUT，参考时钟CKREF可以表示图2中所示的参考时钟CKR。在本实施例中，顶部数字电路81(图中简洁标记为“TOP DIG”)始终处于启用状态，而RF数字电路82(图中简洁标记为“RF DIG”)在快速启动过程完成后被启用。基于此配置，当控制信号XO_FS_EN的逻辑值为“1”时，快速启动过程(RF数字电路82尚未被启用)被启用，MUX 83可选择顶部数字电路81用于向LPSX 84提供控制信号；当控制信号XO_FS_EN的逻辑值为“0”时，快速启动过程完成后被禁用(RF数字电路82被启用)，MUX 83可选择RF数字电路82用于向LPSX 84提供控制信号，但本发明不限于此。
图9是图示根据本发明实施例的第二数字控制方案的图。在本实施例中，射频数字电路82被省略，LPSX 84一直被配置为接收来自顶部数字电路81的控制信号，且顶部数字电路81始终被启用，但本发明不限于此。
图10是图示根据本发明实施例的XO(例如，图2所示的快速启动的XO 200)的快速启动方法的工作流程的图。需要说明的是，图10所示的工作流程仅用于说明性的目的，并不意味着对本发明的限制。在一些实施例中，可以在图10所示的工作流程中增加、删除或修改一个或多个步骤。另外，如果可以得到相同的结果，则这些步骤不必按照图10所示的确切顺序执行。
在步骤S110中，VCO(例如，VCO 221)可以产生具有VCO频率的VCO时钟。
在步骤S120中，分频器(例如，分频器222)可以产生具有分频的分频时钟，其中VCO频率被分频器的除数分频以获得分频。
在步骤S130中，快速启动接口电路(例如，快速启动接口电路230内的驱动器231)可将分频时钟传送至XO核心电路(例如，XO核心电路210)。
在步骤S140中，XO核心电路(例如XO核心电路210)可藉助分频时钟产生具有XO频率的XO信号。
在步骤S150中，快速启动接口电路(例如，快速启动接口电路230内的方波产生器232)可根据XO信号产生具有XO频率的参考时钟，其中VCO频率根据参考时钟进行校准，以使分频接近XO频率。
图11是示出图10所示的快速启动方法的示例的图。需要说明的是，图11所示的工作流程仅用于说明性的目的，并不意味着对本发明的限制。在一些实施例中，可以在图11所示的工作流程中增加、删除或修改一个或多个步骤。另外，如果可以得到相同的结果，则这些步骤不必按照图11所示的确切顺序执行。在本实施例中，可以配置参数ND来指示进行了多少次驱动操作，在XO快速启动过程开始时将参数ND设置为零，但本发明不仅限于此。
在步骤S210中，利用分频VCO时钟(例如分频时钟OUT)驱动XO核心电路(例如XO核心电路210)。
在步骤S220中，VCO频率漂移(例如，由于温度变化引起的VCO时钟的频率漂移)被随温度校准。
在步骤S230中，通过重置分频器(例如，分频器222)来使驱动器相位(例如，用于驱动XO核心电路210的分频时钟OUT的相位)与XO信号同步。
在步骤S240中，利用FCAL后的分频VCO时钟(例如分频时钟OUT)驱动XO核心电路(例如XO核心电路210)。
在步骤S250中，参数ND加1，控制器(例如图7的实施例中提到的时序控制器或状态机223)判断参数ND是否小于预定阈值Nth(标记为“ND++；ND<Nth？”)。若判断结果为“是”，则工作流程进入步骤S230；若判断结果为“否”，则工作流程进入步骤S260。需要说明的是，预定阈值Nth(可视为运行包括步骤S230和S240的循环的预定次数)可以是可编程的，并且不限于任何特定值。
在步骤S260中，XO快速启动过程结束，XO信号的摆动自然增大。需要说明的是，本发明的FCAL是根据参考时钟CKR校准VCO频率，以使分频接近XO频率。VCO频率可以是超过千兆赫(GHz)级别的频率，因此VCO优选地由对温度变化不太敏感的电感-电容(LC)振荡器来实现。此外，FCAL的操作是在高频(例如VCO频率)下进行的，而不是在低频(例如XO频率)下进行。与在XO频率进行校准相比，本发明可以大大缩短FCAL的时间，由此FCAL可以在每次唤醒时进行，而不会耗费大量时间。尽管其他类型的振荡器，例如环形振荡器和电阻电容(RC)振荡器可能比LC振荡器对温度更敏感，但它们亦可以将由于温度变化引起的频率漂移校准到可接受的水平以下，而不会大大增加成本(例如、校准时间、硬件区)。
综上所述，本发明实施例提供的快速启动的XO和快速启动方法可以通过FCAL消除温度变化对XO启动的影响。因此，与相关技术相比，本发明实施例可以提高快速启动的XO的启动过程对温度变化的鲁棒性。另外，本发明实施例可以不对温度进行微调，因此，不会大幅增加整体成本(例如电路面积、功率、校准时间、测试时间)。此外，由于目前收发器内的压控振荡器通常在超过GHz的频率下工作，其可以通过组件尺寸可接受的LC振荡器来实现，从而进一步降低对温度的敏感度。因此，本发明可以在不引入任何副作用或以不太可能引入副作用的方式解决相关技术的问题。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：
晶体振荡器核心电路，用于产生具有晶体振荡器频率的晶体振荡器信号；
频率合成器，所述频率合成器包括：
压控振荡器，用于产生具有压控振荡器频率的压控振荡器时钟；和
分频器，耦接于所述压控振荡器，用以产生具有分频的分频时钟，其中所述分频由所述压控振荡器频率除以所述分频器的除数得到；
所述晶体振荡器还包括：
接口电路，耦接于所述晶体振荡器核心电路与所述频率合成器之间，用以将所述分频时钟传送至所述晶体振荡器核心电路，并根据所述晶体振荡器信号产生具有所述晶体振荡器频率的参考时钟，其中所述压控振荡器频率根据所述参考时钟进行校准。
2.如权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述接口电路包括：
驱动器，用于通过将所述分频时钟传送至所述晶体振荡器核心电路，为所述晶体振荡器信号注入能量；和
方波产生器，用于通过将所述晶体振荡器信号转换为方波来产生所述参考时钟，其中所述方波代表所述参考时钟。
3.如权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于，
在第一驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以增加所述晶体振荡器信号的能量；
在所述第一驱动阶段之后的频率校准阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，以校准所述压控振荡器频率；和
在所述频率校准阶段之后的第二个驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以通过具有校准的分频的分频时钟继续增加所述晶体振荡器信号的能量。
4.如权利要求3所述的晶体振荡器，其特征在于，
在所述第二驱动阶段之前和所述频率校准阶段之后的第一同步阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，所述分频器根据所述参考时钟被重置，以同步所述分频时钟的相位与所述晶体振荡器信号的相位。
5.如权利要求4所述的晶体振荡器，其特征在于，
在所述第二驱动阶段之后的第二同步阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，所述分频器根据所述参考时钟被重置，以同步所述分频时钟的相位与所述晶体振荡器信号的相位；和
在所述第二同步阶段之后的第三驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以通过所述分频时钟继续增加所述晶体振荡器信号的能量。
6.如权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述频率合成器还包括：
控制器，耦接于所述压控振荡器和所述分频器，用于根据所述分频器的计数结果控制所述压控振荡器频率，所述计数结果指示一个计数周期内所述压控振荡器时钟的周期数是否达到目标值。
7.如权利要求6所述的晶体振荡器，其特征在于，所述目标值是根据目标频率确定的，所述目标频率等于所述晶体振荡器频率的N倍，所述N表示所述分频器的除数。
8.如权利要求6所述的晶体振荡器，其特征在于，当所述计数结果指示所述压控振荡器时钟的周期计数达到所述目标值时，所述控制器降低所述压控振荡器频率；当所述计数结果指示所述压控振荡器时钟的周期计数未达到所述目标值时，所述控制器提高所述压控振荡器频率。
9.一种晶体振荡器的启动方法，其特征在于，包括：
利用压控振荡器产生具有压控振荡器频率的压控振荡器时钟；
利用分频器产生具有分频的分频时钟，其中所述分频由所述压控振荡器频率除以所述分频器的除数得到；
利用接口电路将所述分频时钟传送至晶体振荡器核心电路；
利用所述晶体振荡器核心电路藉助所述分频时钟产生具有晶体振荡器频率的晶体振荡器信号；
利用所述接口电路根据所述晶体振荡器信号产生具有所述晶体振荡器频率的参考时钟，其中所述压控振荡器频率根据所述参考时钟进行校准。
10.如权利要求9所述的启动方法，其特征在于，
所述利用所述接口电路将所述分频时钟传送至晶体振荡器核心电路包括：利用所述接口电路的驱动器通过将所述分频时钟传送至所述晶体振荡器核心电路来将能量注入到所述晶体振荡器信号中；
所述利用所述接口电路根据所述晶体振荡器信号产生具有所述晶体振荡器频率的参考时钟包括：利用所述接口电路的方波产生器将所述晶体振荡器信号转换为方波来产生参考时钟，其中所述方波代表所述参考时钟。
11.如权利要求10所述的启动方法，其特征在于，
在第一驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以增加所述晶体振荡器信号的能量；
在所述第一驱动阶段之后的频率校准阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，以校准所述压控振荡器频率；和
在所述频率校准阶段之后的第二个驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以通过具有校准的分频的分频时钟继续增加所述晶体振荡器信号的能量。
12.如权利要求11所述的启动方法，其特征在于，
在所述第二驱动阶段之前和所述频率校准阶段之后的第一同步阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，所述分频器根据所述参考时钟被重置，以同步所述分频时钟的相位与所述晶体振荡器信号的相位。
13.如权利要求12所述的启动方法，其特征在于，
在所述第二驱动阶段之后的第二同步阶段，所述驱动器被禁用且所述方波产生器被启用，所述分频器根据所述参考时钟被重置，以同步所述分频时钟的相位与所述晶体振荡器信号的相位；和
在所述第二同步阶段之后的第三驱动阶段，所述驱动器被启用且所述方波产生器被禁用，以通过所述分频时钟继续增加所述晶体振荡器信号的能量。
14.如权利要求9所述的启动方法，其特征在于，还包括：
根据所述分频器的计数结果控制所述压控振荡器频率，所述计数结果指示一个计数周期内所述压控振荡器时钟的周期数是否达到目标值。
15.如权利要求14所述的启动方法，其特征在于，所述目标值是根据目标频率确定的，所述目标频率等于所述晶体振荡器频率的N倍，所述N表示所述分频器的除数。
16.如权利要求14所述的快速启动方法，其特征在于，根据所述分频器的所述计数结果控制所述压控振荡器频率包括：
当所述计数结果指示所述压控振荡器时钟的周期计数达到所述目标值时，所述控制器降低所述压控振荡器频率；或
当所述计数结果表明所述压控振荡器时钟的周期计数未达到所述目标值时，所述控制器提高所述压控振荡器频率。
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