CN117792387B - 锁相装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锁相装置。为解决芯片间的差异性和温度覆盖范围窄的技术问题，本发明锁相装置包括全数字锁相环、仿真值查找表和温度传感器，所述温度传感器包括环形振荡器；所述全数字锁相环包括捕获电容阵列；当锁相装置上电时，从所述仿真值查找表中查找校正变量，并根据所述校正变量对所述温度传感器校正；当所述温度传感器完成校正后，根据温度传感器输出的对参考时钟的计数，获得与温度成正比的计数值，并根据该计数值设定捕获电容阵列控制字为初值。本发明通过上电时自动校正温度传感器并设定捕获电容阵列控制字初值，解决了芯片差异性和温度覆盖范围窄的技术问题，最大化了锁相装置温度覆盖范围。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种上电时自动校正温度传感器的锁相装置。
背景技术
全数字锁相环中的振荡器包括工艺电容阵列（Process Capacitor Bank, PCB）、捕获电容阵列（Acquire Capacitor Bank, ACB）、追踪电容阵列（Track Capacitor Bank,TCB）。工艺电容阵列主要是覆盖工艺偏差导致的频率变化，捕获电容阵列主要用于覆盖温度变化导致的频率变化，追踪电容阵列则用于跟踪环路锁定。
为了应对温度变化，通常采用6或7比特数字控制字来控制捕获电容阵列，当这往往难以覆盖较宽的温度范围。比如，现有技术往往将捕获电容阵列控制字初值配置为控制字取值范围的中间值。在低温中启动全数字锁相环时，用捕获电容阵列控制字上半区来覆盖温度的变化带来的频率变化；在高温中启动全数字锁相环时，用捕获电容阵列控制字下半区来覆盖温度的变化带来的频率变化，因此捕获电容阵列控制字的温度覆盖能力将减半。
为了提升捕获电容阵列控制字的温度覆盖范围，使得芯片能在更宽的温度范围内使用，是本领域所亟需解决的技术问题。本发明旨在披露一种上电时自动校正温度传感器并设定捕获电容阵列控制字初值的锁相装置。
发明内容
为了缓解或部分缓解上述技术问题，本发明的解决方案如下所述：
一种锁相装置，至少包括全数字锁相环、仿真值查找表和温度传感器，所述温度传感器包括环形振荡器；所述全数字锁相环包括捕获电容阵列；当锁相装置上电时，从所述仿真值查找表中查找校正变量，并根据所述校正变量对所述温度传感器校正；当所述温度传感器完成校正后，根据温度传感器输出的对参考时钟的计数，获得与温度成正比的计数值，并根据该计数值设定捕获电容阵列控制字为初值C。
优选地，所述初值C是满足(C-CL)/(CH-CL)与(T-TL)/(TH-TL)之间差值最接近0的捕获电容阵列控制字，其中CL为捕获电容阵列的最小控制字，CH为捕获电容阵列的最大控制字，T为所获得的计数值所对应的温度，TL为额定最低工作温度，TH为额定最高工作温度。
优选地，当所述温度传感器校正完成时，锁存所述环形振荡器的尾电流。
优选地，所述额定最低工作温度TL为-40度，所述额定最高工作温度TH为125度。
优选地，当所述捕获电容阵列控制字设定为初值C后，关闭所述温度传感器。
优选地，当所述锁相装置再次上电时，重新对所述温度传感器校正。
优选地，所述参考时钟的频率是25MHz。
优选地，根据所述校正变量对所述温度传感器校正，具体为：根据所述校正变量调整所述环形振荡器的尾电流。
本发明技术方案，具有如下有益的技术效果之一或多个：
（1）用温度传感器监控全数字锁相环启动时的芯片温度，并根据当前温度设定与该温度相对应的捕获电容阵列控制字初值，保证捕获频率覆盖利用率最大化；
（2）在上电过程中即启动温度传感器校正，不需要单独进行额外的校正过程（比如，出厂时），校正完成后顺次进行捕获电容阵列控制字初值设定，完成捕获初值设定后即可关闭环形振荡器节省功耗开销；
（3）用环形振荡器做温度传感器，更简单可靠对参考时钟的进行计数，方便计数值和捕获控制字之间的计算转换；
（4）用温度传感器监控温度，给捕获配置相应温度的控制字，能保证捕获频率覆盖温度范围最大化。
此外，本发明还具有的其它有益效果将在具体实施例中提及。
附图说明
图1是本发明锁相装置的结构示意图；
图2是本发明锁相装置启动前根据温度传感器设定捕获电容阵列控制值初值的流程；
图3是本发明锁相装置中温度传感器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，本发明所披露的锁相装置，具体而言，是一种上电时自动校正温度传感器并设定捕获电容阵列控制字初值的锁相装置。该锁相装置包括全数字锁相环，以及还包括仿真值查找表、温度传感器，而全数字锁相环至少包括捕获电容阵列且其受捕获电容阵列控制字控制。
此外，该全数字锁相环还包括追踪电容阵列和工艺电容阵列。该锁相装置中全数字锁相环的其它部件与已知的全数字锁相环一致、锁相工作流程与传统全数字锁相环的工作方式一致，故而此处不再赘述该些公知常识。
参考图2，其公开了该锁相装置启动前根据温度传感器设定捕获电容阵列控制值初值的流程。
首先，根据仿真值查找表，温度传感器上电自动校正。
优选地，本发明的温度传感器采用频率与温度正相关的环形振荡器，其振荡频率与温度成正比。
由于芯片在制造时存在工艺偏差，每个芯片之间均会有微小的差异。为了消除差异给芯片带来的不一致性，需要对温度传感器校正，以保证芯片的温度传感器均具有相同的性能。
在本发明中所提出的温度校正方案是一种上电自动校正方案，即芯片/温度传感器每次上电启动时，会对温度传感器进行校正，不需要单独进行额外的校正过程（比如，工厂出厂时的校正环节）。
优选地，这里的仿真值查找表录入的是校正变量。
参考图3，当芯片上电时，不论此时温度情况，对与温度成正相关的环形振荡器进行仿真值查找表校正，校正完成后锁存环形振荡器尾电流，即完成了环形振荡器工艺偏差的校正。
校正过程中，通过计数器对参考时钟，比如25MHz参考时钟，进行计数，并与仿真值比较后，根据仿真值查找表调整环形振荡器尾电流，继续校正过程，直至满足要求。
通常芯片上电时，处于一个常温状态。故而本发明利用该常温作为一个默认温度，参考时钟在该默认温度下，对应一个默认计数值，即仿真值。
校正时，根据参考时钟获得的对应计数值与默认计数值的大小差异，即校正变量，来调整环形振荡器的尾电流。本发明的该方案可以处理绝大部分芯片差异。
其次，根据温度传感器对参考时钟计数。
校正完毕后的温度传感器对参考时钟进行计数，获得的计数值便与当前环境的温度成正比。
再次，设定捕获电容阵列控制字初值C。
根据这个与温度成正比的计数值来设定捕获电容阵列控制字初值C。所述初值C是满足(C-CL)/(CH-CL)与(T-TL)/(TH-TL)之间差值最接近0的捕获电容阵列控制字，其中CL为捕获电容阵列的最小控制字，CH为捕获电容阵列的最大控制字，T为所获得的计数值所对应的温度，TL为额定最低工作温度，TH为额定最高工作温度。
例如，在-40℃芯片启动时，温度传感器将捕获电容阵列控制字初值设定在最小值，这样整个捕获电容阵列控制字上半区都可以用来覆盖温度导致的频率变化；而在125℃芯片启动时，温度传感器将捕获电容阵列控制字初值设定在最大值，这样整个捕获电容阵列控制字下半区都可以用来覆盖温度导致的频率变化；这样就保证捕获电容阵列所用控制字能更有效的覆盖温度的变化导致频率变化的影响。
当捕获电容阵列控制字初值设定完成后，关闭温度传感器模块，即温度传感器不会引入额外的噪声和功耗。
最后，启动全数字锁相环，开启锁相装置一次常规的锁相过程。
当芯片下一次上电时，重新启动前述的温度传感器校正，待校正完成后，再次设定捕获电容阵列控制字初值，然后再次启动全数字锁相环。
为了更好的说明本发明，在上文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种锁相装置，至少包括全数字锁相环、仿真值查找表和温度传感器，其特征在于：
所述温度传感器包括环形振荡器；所述全数字锁相环包括捕获电容阵列；
当锁相装置上电时，从所述仿真值查找表中查找仿真值并获得校正变量，并根据所述校正变量对所述温度传感器校正；
当所述温度传感器完成校正后，根据温度传感器输出的对参考时钟的计数，获得与温度成正比的计数值，并根据该计数值设定捕获电容阵列控制字为初值C；此外，
在校正过程中，通过计数器对参考时钟进行计数，并与仿真值比较后，根据仿真值查找表调整环形振荡器尾电流，继续校正过程，直至满足要求；
所述初值C是满足(C-CL)/(CH-CL)与(T-TL)/(TH-TL)之间差值最接近0的捕获电容阵列控制字，其中CL为捕获电容阵列的最小控制字，CH为捕获电容阵列的最大控制字，T为所获得的计数值所对应的温度，TL为额定最低工作温度，TH为额定最高工作温度。
2.根据权利要求1所述的锁相装置，其特征在于：当所述温度传感器校正完成时，锁存所述环形振荡器的尾电流。
3.根据权利要求2所述的锁相装置，其特征在于：所述额定最低工作温度TL为-40度，所述额定最高工作温度TH为125度。
4.根据权利要求3所述的锁相装置，其特征在于：当所述捕获电容阵列控制字设定为初值C后，关闭所述温度传感器。
5.根据权利要求4所述的锁相装置，其特征在于：当所述锁相装置再次上电时，重新对所述温度传感器校正。
6.根据权利要求5所述的锁相装置，其特征在于：所述参考时钟的频率是25MHz。
7.根据权利要求1所述的锁相装置，其特征在于：
根据所述校正变量对所述温度传感器校正，具体为：根据所述校正变量调整所述环形振荡器的尾电流。
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