JP6894929B2 - 振動検出及び振幅制御ループを備えるデジタル自動利得制御を有する集積回路水晶振動子 - Google Patents
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Description
本出願は、すべての目的のため、参照により本明細書に組み込まれている、2016年6月30日出願の、共同所有の米国仮特許出願第62/357,199号に対する優先権を主張する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
集積回路の水晶振動子を作動させる方法であって、
前記水晶振動子に接続されているデジタル自動利得制御(AGC)回路により水晶振動子の振動振幅の動作をモニタリングして制御する工程であって、前記デジタルAGC回路が、振動検出装置を含む第1のループ、及び振動振幅検出装置を含む第2のループを含む、工程と、
前記水晶振動子からの振動が前記第1のループにより検出されるまで、前記水晶振動子の利得を向上させる工程と、
前記第2のループにより高基準値と低基準値との間の振幅で振動を維持する工程と、
を含む、方法。
(項目2)
前記水晶振動子の振動を検出する前記工程が、前記水晶振動子からのいくつかの周波数サイクルをカウントする前記工程、及び周波数サイクル数が、あるカウントに到達すると、振動検出ラッチを設定する工程を含む、項目1、又は5〜9のいずれかに記載の方法。
(項目3)
独立アップデートクロックパルスを発生する工程と、
前記振動検出ラッチが未だ設定されていない場合、各アップデートクロックパルスにおける前記水晶振動子の相互コンダクタンス増幅器の利得を向上させる工程と、
を更に含む、項目2又は4のいずれかに記載の方法。
(項目4)
前記高基準値と前記低基準値との間の前記振動振幅を維持する前記工程が、
前記振動振幅検出装置からの出力値と、前記高基準値及び前記低基準値とを比較する工程と、
前記振動振幅検出装置からの前記出力値が前記低基準値未満となる場合、各アップデートクロックパルス時の前記相互コンダクタンス増幅器利得を向上させる工程と、
前記振動振幅検出装置からの前記出力値が前記高基準値以上となる場合、各アップデートクロックパルス時の前記相互コンダクタンス増幅器利得を低下させる工程と、
を含む、項目2又は3のいずれかに記載の方法。
(項目5)
前記相互コンダクタンス増幅器利得が、そこへの電流を増加させることにより向上される、項目2、又は6〜9のいずれかに記載の方法。
(項目6)
前記振動検出装置がある期間内に前記水晶振動子からの振動を検出しないとき、水晶振動子不良アラームを生成する工程を更に含む、項目2、5又は7〜9のいずれかに記載の方法。
(項目7)
前記高基準値が、前記水晶振動子のトランジスタのDCバイアスポイントより約300ミリボルト高く、前記低基準値が、前記トランジスタの前記DCバイアスポイントより約100ミリボルト高い、項目2、5〜6又は8〜9のいずれかに記載の方法。
(項目8)
レプリカ回路により前記相互コンダクタンス増幅器の電力、電圧及び温度特徴を追跡する、前記高基準値及び前記低基準値をもたらす工程を更に含む、項目2、5〜7、又は9のいずれかに記載の方法。
(項目9)
振動子の不良を検出して、そのアラームを鳴らす工程を更に含む、項目2又は5〜8のいずれかに記載の方法。
(項目10)
集積回路であって、
水晶振動子回路と、
前記水晶振動子回路に接続されているデジタル自動利得制御(AGC)回路であって、振動検出装置を含む第1のループ及び振動振幅検出装置を含む第2のループを含む、デジタル自動利得制御(AGC)回路と
を備え、
前記第1のループが、そこからの振動振幅が検出されるまで、前記水晶振動子回路の利得を向上するようになされており、その後に、前記第2のループが高振幅値と低振幅値との間の前記振動振幅を維持するようになされている、
集積回路。
(項目11)
前記水晶振動子回路が、
前記外部水晶に接続するようになされている相互コンダクタンス増幅器と、
前記相互コンダクタンス増幅器の相互コンダクタンス利得に接続されてこれを制御するプログラマブル電流源と、
を含む、項目10、又は13〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目12)
前記第1のループが、前記水晶振動子回路からの振動の検出前のアップデートインターバル時に、前記プログラマブル電流源を制御し、
前記第2のループが、前記水晶振動子回路からの前記振動の検出後の前記アップデートインターバル時に前記プログラマブル電流源を制御する、
項目11に記載の集積回路。
(項目13)
前記第1のループが、
振動検出装置、
前記振動検出装置に接続されているメモリラッチであって、振動が検出されると、ロジック状態を変更するメモリラッチと、
前記プログラマブル電流源に接続されてこれを制御するアップ/ダウンカウンタと、
を含み、
前記第2のループが、
前記相互コンダクタンス増幅器に接続されている入力、及び前記振動振幅を表す出力を有する振動振幅検出装置と、
前記アップ/ダウンカウンタと、
前記振動振幅検出装置と前記アップ/ダウンカウンタとの間に接続されている振動振幅制御装置と、
を含み、
前記振動振幅が前記低振幅値未満の場合に、前記アップ/ダウンカウンタが、前記アップデートインターバル時にその中のカウント値を向上させ、
前記振動振幅が前記高振幅値以上の場合に、前記アップ/ダウンカウンタが、前記アップデートインターバル時にその中の前記カウント値を低下させる、
項目10〜12又は14〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目14)
前記高振幅値が、前記相互コンダクタンス増幅器のDCバイアスポイントより約300ミリボルト高く、前記低振幅値が、前記相互コンダクタンス増幅器の前記DCバイアスポイントより約100ミリボルト高い、項目10〜13又は15〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目15)
前記相互コンダクタンス増幅器の電力、電圧及び温度特徴を追跡する、前記高振幅値及び前記低振幅値をもたらすようになされているレプリカ回路を更に含む、項目10〜14又は16〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目16)
前記アップ/ダウンカウンタ及び/又は前記振動検出回路の前記カウントバルブがプログラマブルである、項目10〜15又は17〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目17)
前記アップ/ダウンカウンタが、前記集積回路においてパワーオンリセット時にリセットされるようになされている、項目10〜16又は18〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目18)
前記タイマー、振動検出回路、ラッチ及び/又はアップ/ダウンカウンタが、前記集積回路における条件のリセット時に再設定可能な、項目10〜17又は19〜20のいずれかに記載の集積回路。
(項目19)
振動子不良アラーム回路を更に備える、項目10〜19又は20のいずれかに記載の集積回路。
(項目20)
前記集積回路がマイクロ制御装置である、項目10〜19のいずれかに記載の集積回路。
Claims (18)
- 集積回路の水晶振動子を作動させる方法であって、
前記水晶振動子に接続されているデジタル自動利得制御(AGC)回路により水晶振動子の振動振幅の動作をモニタリングして制御する工程であって、前記デジタルAGC回路が、振動検出装置を含む第1のループであって、前記振動検出装置は、カウンタを含み、前記カウンタは、前記水晶振動子からクロックシグナルを受信し、出力シグナルを発生させ、かつ、所定数のサイクルが検出された後に振動検出ラッチを設定する、第1のループと、前記水晶振動子の入力シグナルを受信する振動振幅検出装置を含む第2のループとを含む、工程と、
前記水晶振動子からの振動が前記第1のループにより検出されるまで、前記水晶振動子の利得を向上させる工程と、
前記第2のループにより高基準値と低基準値との間の前記振動振幅を維持する工程と、
を含む、方法。 - 独立アップデートクロックパルスを発生する工程と、
前記振動検出ラッチが未だ設定されていない場合、各アップデートクロックパルスにおける前記水晶振動子の相互コンダクタンス増幅器の相互コンダクタンス増幅器利得を向上させる工程と、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記高基準値と前記低基準値との間の前記振動振幅を維持する前記工程が、
前記振動振幅検出装置からの出力値と、前記高基準値及び前記低基準値とを比較する工程と、
前記振動振幅検出装置からの前記出力値が前記低基準値未満となる場合、各アップデートクロックパルス時の前記相互コンダクタンス増幅器利得を向上させる工程と、
前記振動振幅検出装置からの前記出力値が前記高基準値以上となる場合、各アップデートクロックパルス時の前記相互コンダクタンス増幅器利得を低下させる工程と、
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記相互コンダクタンス増幅器利得が、そこへの電流を増加させることにより向上される、請求項2に記載の方法。
- 前記振動検出装置がある期間内に前記水晶振動子からの振動を検出しないとき、水晶振動子不良アラームを生成する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記高基準値が、前記水晶振動子のトランジスタのDCバイアスポイントより300ミリボルト高く、前記低基準値が、前記トランジスタの前記DCバイアスポイントより100ミリボルト高い、請求項1に記載の方法。
- レプリカ回路により前記相互コンダクタンス増幅器の電力、電圧及び温度特徴を追跡する、前記高基準値及び前記低基準値をもたらす工程を更に含む、請求項2に記載の方法。
- 水晶振動子の不良を検出して、そのアラームを鳴らす工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 集積回路であって、
クロックシグナルを発生させる水晶振動子回路であって、前記水晶振動子回路は、外部水晶に接続するようになされている相互コンダクタンス増幅器と、前記相互コンダクタンス増幅器の相互コンダクタンス増幅器利得に接続されて前記相互コンダクタンス増幅器利得を制御するプログラマブル電流源とを備える、水晶振動子回路と、
前記水晶振動子回路に接続されているデジタル自動利得制御(AGC)回路であって、振動検出装置を含む第1のループであって、前記振動検出装置は、カウンタを含み、前記カウンタは、前記水晶振動子回路から前記クロックシグナルを受信し、所定数のサイクルが検出された後にオーバーフローシグナルを発生させる、第1のループと、前記水晶振動子回路の入力シグナルを受信する振動振幅検出装置を含む第2のループとを含む、デジタル自動利得制御(AGC)回路と
を備え、
前記第1のループが、前記所定数のサイクルが検出されるまで、前記水晶振動子回路の利得を向上するようになされており、その後に、前記第2のループが高振幅値と低振幅値との間の振動振幅を維持するようになされている、
集積回路。 - 前記第1のループが、前記水晶振動子回路からの振動の検出前のアップデートインターバル時に、前記プログラマブル電流源を制御し、
前記第2のループが、前記水晶振動子回路からの前記振動の検出後のアップデートインターバル時に前記プログラマブル電流源を制御する、
請求項9に記載の集積回路。 - 前記第1のループが、
前記振動検出装置、
前記振動検出装置に接続されているメモリラッチであって、前記振動が検出されると、ロジック状態を変更するメモリラッチと、
前記プログラマブル電流源に接続されて前記プログラマブル電流源を制御するアップ/ダウンカウンタと、
を含み、
前記第2のループが、
前記相互コンダクタンス増幅器の入力に接続されている入力、及び前記振動振幅を表す出力を有する前記振動振幅検出装置と、
前記アップ/ダウンカウンタと、
前記振動振幅検出装置と前記アップ/ダウンカウンタとの間に接続されている振動振幅制御装置と、
を含み、
前記振動振幅が前記低振幅値未満の場合に、前記アップ/ダウンカウンタが、前記アップデートインターバル時にその中のカウント値を向上させるように構成され、
前記振動振幅が前記高振幅値以上の場合に、前記アップ/ダウンカウンタが、前記アップデートインターバル時にその中の前記カウント値を低下させるように構成されている、
請求項10に記載の集積回路。 - 前記高振幅値が、前記相互コンダクタンス増幅器のDCバイアスポイントより300ミリボルト高く、前記低振幅値が、前記相互コンダクタンス増幅器の前記DCバイアスポイントより100ミリボルト高い、請求項9に記載の集積回路。
- 前記相互コンダクタンス増幅器の電力、電圧及び温度特徴を追跡する、前記高振幅値及び前記低振幅値をもたらすようになされているレプリカ回路を更に含む、請求項9に記載の集積回路。
- 前記アップ/ダウンカウンタ及び/又は前記振動検出装置の前記カウント値がプログラマブルである、請求項11に記載の集積回路。
- 前記アップ/ダウンカウンタが、前記集積回路においてパワーオンリセット時にリセットされるようになされている、請求項11に記載の集積回路。
- アップデートタイマー、前記振動検出装置、前記メモリラッチ及び/又は前記アップ/ダウンカウンタが、前記集積回路における条件のリセット時に再設定可能である、請求項11に記載の集積回路。
- 水晶振動子不良アラーム回路を更に備える、請求項9に記載の集積回路。
- 前記集積回路がマイクロ制御装置である、請求項9〜17のいずれかに記載の集積回路。
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