JP2005529534A

JP2005529534A - 低電力クロック発振機構

Info

Publication number: JP2005529534A
Application number: JP2004512281A
Authority: JP
Inventors: ダーリン、ヤン
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2005-09-29
Also published as: SE0201774D0; AU2003232707A1; DE60329842D1; WO2003105333A1; SE0201774L; CN100477485C; CN1666406A; EP1514343A1; EP1514343B1

Abstract

クロック信号を発振する高精度水晶発振器は、電流源（５）からの電流により制御される利得段（２）と、調整可能な負荷キャパシタンス（３、４）とを含む。クロック信号の低電力発振のために、負荷キャパシタンス（３、４）の少なくとも一部を切断し、かつ利得段（２）への電流を、最小振幅の発振を維持する値まで減少させるために、利得段（２）の入力端子と電流源（５）との間に接続された発振振幅調整器（６）を起動するための、モード制御ユニット（７）が備えられている。

Description

本発明は、一般的にはクロック信号発振器に関し、特に、そのような発振器における低電力クロック信号発振機構に関する。

例えば、ブルートゥース・システムにおける無線トランシーバにおいては、送信、受信、などのようなさまざまな動作モードのために、高周波、例えば、１３ＭＨｚのクロック信号が必要である。送信モードおよび受信モードにおいては、一般に＋／−１０ｐｐｍの高い周波数精度が要求されるので、この１３ＭＨｚのクロック信号は、正確な水晶発振器により発振される。無線トランシーバのスリープ・モード中、すなわち送信動作または受信動作が行われていない時は、一般に＋／−２５０ｐｐｍの低い周波数精度が要求されるので、低周波、例えば、３．２ｋＨｚのクロック信号が必要とされるのみであり、また低い消費電力が所望される。

３．２ｋＨｚのクロック信号を、別個のＲＣ発振器により発振することは公知である。しかし、たとえ調整が行われたとしても、ＲＣ発振器は、ある時間および温度にわたっての周波数精度の達成に問題を有する。
低周波、例えば、３２ｋＨｚの第２の水晶を追加して、３．２ｋＨｚのクロック信号を作り出すことも公知である。しかし、水晶の追加はコストの追加を意味する。

さらに、１３ＭＨｚのクロック信号を分周することにより、３．２ｋＨｚのクロック信号を生成することも公知である。しかし、１３ＭＨｚの水晶発振器をスリープ・モードにおいても最高電力で動作させると、無線トランシーバの消費電力を増大させ過ぎる。

本発明は、電流源からの電流により制御される利得段と、調整可能な負荷キャパシタンスとを含む高精度の水晶発振器における、低電力によりクロック信号を発振する機構を提供することを目的とする。

この目的は、本発明による前記機構が、前記負荷キャパシタンスの少なくとも一部を切断し、かつ前記利得段への電流を、最小振幅の発振を維持する値まで減少させるために、前記利得段と前記電流源との間に接続された発振振幅調整器を起動するための、モード制御ユニットを含むことにより達成される。
これにより、消費電力は低減される。
本発明を、添付図面を参照しつつ以下に詳述する。

図１は、水晶１を含む１３ＭＨｚの水晶発振器回路の簡単化された概略図である。水晶１は、その一方の端子を、利得段２の入力端子に、また調整可能な負荷キャパシタンス３を経て接地箇所に接続され、その他方の端子を、利得段２の出力端子に、また調整可能な負荷キャパシタンス４を経て接地箇所に接続されている。負荷キャパシタンス３、４を調整することにより、一般に＋／−１０ｐｐｍの高い周波数精度が達成される。

利得段２の利得は、可変電流源５から利得段２に供給される電流に比例する。さらに、利得段２の出力における発振振幅は、その利得の関数であり、すなわち、利得が高くなると発振振幅も高くなる。
本発明によれば、発振振幅調整器６は、その入力端子を利得段２の入力端子に接続され、その出力端子を電流源５の制御入力端子に接続され、またその制御入力端子をモード制御ユニット７の出力端子に接続されている。

発振振幅はまた負荷キャパシタンスの関数でもあり、すなわち、ある利得においては、負荷キャパシタンスが小さくなると発振振幅は高くなる。従って、モード制御ユニット７の出力端子は、調整可能負荷キャパシタンス３、４の制御入力端子にも接続され、スリープ・モードにおいて負荷キャパシタンスの全部、または少なくとも一部を切断できるようになっている。

図１の実施例において、分周器８は、発振器２の出力端子に接続され、３．２ｋＨｚのクロック信号を供給する。３．２ｋＨｚのクロックは常時必要とされるので、スリープ・モードを含め、全ての動作モードにおいて分周器８は動作している。
モード制御ユニット７により、この発振器回路は、動作モードとスリープ・モードとの間で切り替えることができる。

動作モードにおいては、すなわち、１３ＭＨｚのクロック信号が必要な時には、消費電力は高くなる。これは、必要な周波数精度を実現するために負荷キャパシタンスを調整しなければならず、また１３ＭＨｚのクロック信号のジッタを低くするために比較的高い発振振幅が必要になるという事実による。

本発明によれば、スリープ・モードにおける、すなわち３．２ｋＨｚのクロック信号しか必要でない時の、発振器回路の消費電力を低減するために、モード制御ユニット７は、負荷キャパシタンス３、４の少なくとも一部を切断する制御信号を発生するようにされる。負荷キャパシタンス３、４の一部を切断することにより、ある発振振幅を実現するために必要な、電流源５から利得段２への電流は減少する。

３．２ｋＨｚのクロック信号に対する要求精度は比較的に低く、例えば、２５０ｐｐｍであるので、負荷キャパシタンス３、４は、減少させることができる。負荷キャパシタンスが小さくなると周波数誤差は高くなるが、発振を維持するために必要な電流は減少する。

モード制御ユニット７からの制御信号はまた、発振振幅調整器６へも印加され、発振振幅調整器６は起動されると、電流源５から利得段２への電流を、分周器８により行われる適正な周波数分割のために十分な最小振幅を有する発振を維持する値まで減少させる。

スリープ・モードにおいては、１３ＭＨｚのクロック信号を、例えば、ゲートにより阻止できる。図１の実施例においては、これはＡＮＤゲート９により行われ、ＡＮＤゲート９は、その一方の入力端子を利得段２の出力端子に接続され、その他方の入力端子をモード制御ユニット７の出力端子に接続されている。

本発明による機構の実施例を有する発振器回路の簡単化された概略図である。（実施例１）

Claims

クロック信号の低電力発振のための高精度水晶発振器における機構であって、前記発振器は、電流源（５）からの電流により制御される利得段（２）と、調整可能な負荷キャパシタンス（３、４）とを含み、前記機構は、前記負荷キャパシタンス（３、４）の少なくとも一部を切断し、かつ前記利得段（２）への電流を、最小振幅の発振を維持する値まで減少させるために、前記利得段（２）の入力端子と前記電流源（５）との間に接続された発振振幅調整器（６）を起動するための、モード制御ユニット（７）を含むことを特徴とする前記機構。
分周器（８）は前記利得段（２）の出力端子に接続され、低周波クロック信号を供給することを特徴とする、請求項１記載の機構。
ゲート（９）は、その一方の入力端子を前記利得段（２）の出力端子に接続され、その他方の入力端子を前記モード制御ユニット（７）に接続され、前記低周波クロック信号が供給される時に前記ゲート（９）の出力を阻止することを特徴とする、請求項２記載の機構。
前記ゲート（９）はＡＮＤゲートであることを特徴とする、請求項３記載の機構。