JP6996953B2 - オシレータ制御回路及びそれを含む装置並びにその制御方法 - Google Patents
オシレータ制御回路及びそれを含む装置並びにその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6996953B2 JP6996953B2 JP2017228674A JP2017228674A JP6996953B2 JP 6996953 B2 JP6996953 B2 JP 6996953B2 JP 2017228674 A JP2017228674 A JP 2017228674A JP 2017228674 A JP2017228674 A JP 2017228674A JP 6996953 B2 JP6996953 B2 JP 6996953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- ztc
- oscillator
- frequency
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 101100111459 Arabidopsis thaliana BHLH67 gene Proteins 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 101100325974 Arabidopsis thaliana BHLH95 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100068402 Arabidopsis thaliana GL3 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920000729 poly(L-lysine) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/02—Details
- H03B5/04—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. power supply, load, temperature
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/462—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
- G05F1/463—Sources providing an output which depends on temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/027—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
- H03K3/03—Astable circuits
- H03K3/0315—Ring oscillators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
- H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
- H03L1/04—Constructional details for maintaining temperature constant
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L5/00—Automatic control of voltage, current, or power
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Description
オシレータの振動信号は、所望する周期または周波数を有することが要求され、クロック信号のように、一定周波数の維持が重要な信号のために、振動信号が使用される場合、振動信号の周波数を一定に維持するための努力が必須である。
例えば、システム10は、非制限的な例示として、パーソナルコンピュータ(PC)、ネットワークサーバ、タブレットPC(personal computer)、モバイルフォン、スマートフォン、ウェアラブル機器、メモリシステムのような、デジタル信号を処理するシステムでもあり得る。
図1に示すように、システム10は、制御回路100及びオシレータ200を含み得る。
オシレータ200は、電源電圧VDDから供給される電力によって動作する素子(例えば、トランジスタ)を含み、振動信号OSCを生成する。
後述するように、制御回路100は、電源電圧VDD、及び電源電圧VDDによる振動信号OSCの周波数に基づいて、オシレータ200が、環境(例えば、工程、電圧、温度など)変動にもかかわらず、一定周波数の振動信号OSCを生成するように、オシレータ200に、電源電圧VDDを提供する。
たとえば、図1においてシステム10が、制御回路100及びオシレータ200だけを含むように示しているとしても、システム10は、オシレータ200が生成する振動信号OSCを受信して動作する機能ブロックをさらに含み得る。
図1を参照すると、制御回路100は、ZTC(Zero Temperature Coefficient)推定器120及びバイアス回路140を含む。
ZTC推定器120は、電源電圧VDD及び振動信号OSCの周波数に基づいて、オシレータ200のZTC条件に対応する電源電圧VDD、すなわち、電源電圧VDDの大きさを推定する。
ZTC条件は、オシレータ200が温度と関わりなく、一定周波数の振動信号OSCを出力する条件を指すものであり、オシレータ200に含まれたトランジスタの特性に起因するものである。
また、異なる温度Ta、Tb、Tcそれぞれにおいて、ゲート電圧(V_GS)の上昇によるドレイン電流(I_D)の変化幅は、異なるように示しているが、異なる温度Ta、Tb、Tcそれぞれにおいて、ゲート電圧(V_GS)及びドレイン電流(I_D)の大きさが一致する地点が観察される。
すなわち、図2に示しているように、ゲート電圧(V_GS)の大きさが「V_Z」である場合、MOSトランジスタのドレイン電流(I_D)の大きさは、異なる温度Ta、Tb、Tcに関わりなく、「I_Z」でもある。
かように、温度に関わりなく、MOSトランジスタが一定サイズのゲート電圧(V_GS)、及び一定サイズのドレイン電流(I_D)を有する条件を、ZTC条件とし、ZTC条件を満足する(対応する)トランジスタの動作点は、ZTCポイントとも称される。
例えば、リングオシレータ(ring oscillator)は、複数のインバータを含み、インバータそれぞれは、図8Bに示すように、電源電圧VDD及び接地電圧が供給されるラインに共通して接続されたMOSトランジスタを含み得る。
実験結果は、オシレータ200に含まれるMOSトランジスタのZTC条件が、実質的に一定であるということを示す。
それにより、ZTC推定器120は、オシレータ200のZTC条件を推定し、バイアス制御信号(V_CTR)を介して、オシレータ200がZTC条件で動作するように制御することにより、オシレータ200が温度変動に関わりなく、一定周波数を有する振動信号OSCを出力するようにする。
本発明の一実施形態によるZTC推定器120は、デジタル演算を通して、オシレータ200のZTC条件を推定することができ、それによって、高い正確度及び低いコストが同時に達成される。
ZTC推定器120の動作に関わる詳細な内容は、図3A及び図3Bなどを参照して後述する。
例えば、バイアス回路140は、システム10の外部に露出された端子、またはシステム10に含まれた電力素子から電力を供給され、供給された電力から、バイアス制御信号(V_CTR)によって、電源電圧VDDの大きさを調節することができる。
本発明の一実施形態によるバイアス回路140は、デジタル信号であるバイアス制御信号(V_CTR)を受信することができ、例えば、デジタル・アナログ変換器(DAC:digital-to-analog converter)などによって、電源電圧VDDを調節することができる。
例えば、オシレータ200に供給される電源電圧VDDの大きさが増加するほど、オシレータ200に含まれた素子(例えば、トランジスタ)に供給される電流の大きさが増加し、それによって、上昇した素子の動作速度(または、応答速度)に起因し、振動信号OSCの周波数は上昇する。
上述のように、電源電圧VDDは、オシレータ200が、ZTC推定器120によって推定されたZTC条件に維持されるようにする大きさを有する場合、振動信号OSCの周波数は、温度変動に関わりなく、一定周波数を有することができる。
図1及び図2を参照して説明したように、ZTC推定器120は、電源電圧VDD及び振動信号OSCの周波数に基づいて、オシレータ200のZTC条件を満足する電源電圧VDDの大きさを推定する。
以下、図3A及び図3Bは、図1を参照して説明する。
例えば、図3Aに示すように、ZTC推定器120は、第1温度T1において、電源電圧VDDが、異なる時点で、第1電圧V1及び第2電圧V2になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、第2温度T2において、電源電圧VDDが、異なる時点で、第3電圧V3及び第4電圧V4になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成する。
図3Aのグラフに示すように、第2電圧V2は、第1電圧V1より大きくなり、第4電圧V4は、第3電圧V3より大きくもなる。
また、ZTC推定器120は、電源電圧VDDが第3電圧V3であるとき、第2温度T2であるオシレータ200が出力する振動信号OSCの第3周波数F3を取得し、電源電圧VDDが第4電圧V4であるとき、第2温度T2であるオシレータ200が出力する振動信号OSCの第4周波数F4を取得する。
図3Aのグラフに示すように、電源電圧VDD及び振動信号OSCの周波数が両軸であるグラフにおいて、第1電圧V1と第1周波数F1との点「A」、及び第2電圧V2と第2周波数F2との点「B」が形成する第1ライン21が導出され、第3電圧V3と第3周波数F3との点「C」、及び第4電圧V4と第4周波数F4との点「D」が形成する第2ライン22が導出される。
ZTC推定器120は、第1ライン21及び第2ライン22の交差点「Z」をZTCポイントとして計算し、交差点「Z」に対応する電源電圧VDDの大きさをZTC電圧(V_ZTC)と決定する。
図3Aに示すように、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)であるとき、オシレータ200が出力する振動信号OSCの周波数は、温度変動と関わりなく、「F_ZTC」と一定である。
図3Bに示すように、ZTC推定器120は、2個の電圧V1、V2を使用して、異なる4点「A」、「B」、「C」、「D」を導出することができ、4点「A」、「B」、「C」、「D」から、交差点「Z」を導出することができる。
すなわち、図3Bの例示によれば、図3Aにおいて、第1電圧V1及び第3電圧V3が一致し、第2電圧V2及び第4電圧V4が一致し得る。
図3Bの例示において、交差点「Z」に対応するZTC電圧(V_ZTC)は、下記に示す数式1によっても計算される。
図1を参照して説明したように、図4A及び図4Bのオシレータ制御回路100aまたは100bは、オシレータ200から受信した振動信号OSCに基づいて、オシレータ200に、電源電圧VDDを提供する。
以下、図4A及び図4Bの説明において、重複内容は省略する。
ZTC推定器120aは、振動信号OSCを受信し、バイアス制御信号(V_CTR)を出力する。
バイアス回路140aは、バイアス制御信号(V_CTR)を受信し、電源電圧VDDを出力する。
第1保存素子121a~第4保存素子124aは、電源電圧VDDによる振動信号OSCの周波数をそれぞれ保存する。
例えば、図4Aに示すように、第1保存素子121a~第4保存素子124aは、第1周波数F1~第4周波数F4をそれぞれ保存する。
第1保存素子121a~第4保存素子124aのそれぞれは、情報を保存する任意の素子でもある。
他の実施形態において、第1保存素子121a~第4保存素子124aのそれぞれは、アンチヒューズ(anti-fuse)メモリ、EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)、フラッシュメモリ(flash memory)、PRAM(phase-change random access memory)、RRAM(登録商標)(resistive random access memory)、NFGM(nano floating gate memory)、PoRAM(polymer random access memory)、MRAM(magnetoresistive random access memory)、FRAM(登録商標)(ferroelectric random access memory)のような不揮発性メモリのメモリ素子を含んでもよい。
すなわち、第1周波数F1~第4周波数F4が、第1保存素子121a~第4保存素子124aに保存されれば、振動信号OSCから、第1周波数F1~第4周波数F4を取得する動作がないとしても、ZTC電圧(V_ZTC)が計算される。
例えば、図3A及び図3Bを参照して説明したように、演算回路125aは、第1周波数F1及び第2周波数F2並びに第1電圧V1及び第2電圧V2によって形成される第1ライン21(図3A)と、第3周波数F3及び第4周波数F4並びに第3電圧V3及び第4電圧V4によって形成される第2ライン22(図3A)の交差点から、ZTC電圧(V_ZTC)を計算することができる。
演算回路125aは、例えば、複数の命令語を実行するコアを含むプロセッサでもあり得、論理合成などを介して設計された論理回路でもあり得る。
演算回路125aは、計算されたZTC電圧(V_ZTC)に基づいて、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、バイアス回路140aに提供する。
図4Aに示したように、バイアス制御信号(V_CTR)は、バイアス回路140aのデジタル・アナログコンバータ(DAC)142aに提供されるデジタル信号(例えば、マルチビット信号)であり得る。
デジタル・アナログコンバータ142aは、バイアス制御信号(V_CTR)の値に比例する大きさを有する電圧を出力することができ、デジタル・アナログコンバータ142aの出力により、電源電圧VDDが決定される。
すなわち、図3A及び図3Bのグラフにおいて、横軸は、電源電圧VDDの代わりに、バイアス制御信号(V_CTR)の値(例えば、マルチビット信号の値)でもあり得る。
デジタル・アナログコンバータ142aは、バイアス制御信号(V_CTR)を受信し、バイアス制御信号(V_CTR)の値に比例する大きさの電圧を出力する。
バイアス回路140aがデジタル・アナログコンバータ142aを含むので、ZTC条件、すなわち、ZTC電圧(V_ZTC)の計算は、演算回路125aにより、デジタル演算を介しても具現される。
オシレータ200の温度変動を補償するために、複雑なアナログ回路が使用される代わりに、構造が簡単であり、小面積を占める演算回路125aが使用されることにより、オシレータ200の温度特性は、低コストで正確に補償される。
バッファ144aは、ソース電圧(V_S)から電源電圧VDDへの電流経路を形成するものであり、オシレータ200に電流を供給する。
図4Aに示したバッファ144aの構造は、例示に過ぎず、バッファ144aは、図4Aに示したものと異なる多様な構造を有することができると理解されるであろう。
ZTC推定器120bは、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、バイアス制御信号(V_CTR)の値を、保存素子160bに保存する。
第1保存素子121b~第4保存素子124bと類似して、保存素子160bは、揮発性メモリのメモリ素子を含み、不揮発性メモリのメモリ素子を含んでもよい。
従って、振動信号OSCから第1周波数F1~第4周波数F4を取得し、第1保存素子121b~第4保存素子124bに保存する動作、及び演算回路125bが第1周波数F1~第4周波数F4を演算する動作がないとしても、電源電圧VDDは、ZTC電圧(V_ZTC)であり得る。
図5A及び図5Bに示すように、オシレータ制御回路100c、100dのZTC推定器120c、120dは、温度信号TEMPを受信することができ、温度信号TEMPに基づいて、オシレータ200c、200dの温度(例えば、第1温度T1又は第2温度T2(図3A及び図3B))を認識することができる。
図5A及び図5Bにおいて、温度信号TEMPは、2個の異なる温度をそれぞれ示すために温度の高低のみを示す信号(例えば、1ビット信号)であり得、また多様な温度を示すことができる信号(例えば、マルチビット信号)でもあり得る。
以下、図5A及び図5Bの説明において、重複内容は省略する。
図5Aに示すように、ZTC推定器120cは、システム10cの外部から受信する温度信号TEMPに基づいて、オシレータ200cの温度を認識することができる。
例えば、システム10c又はオシレータ200cが製造される過程において、ZTC推定器120cは、製造設備などから、オシレータ200cの温度を示す温度信号TEMPを受信することができる。
該製造設備は、ZTC推定器120cのZTC電圧(V_ZTC)の計算のために、システム10c又はオシレータ200cを第1温度T1に維持し、第1温度T1を示す温度信号TEMPを、ZTC推定器120cに提供する。
その次に、該製造設備は、システム10c又はオシレータ200cを第2温度T2に維持し、第2温度T2を示す温度信号TEMPを、ZTC推定器120cに提供する。
ZTC推定器120cは、温度信号TEMPから第2温度T2を認識することができ、第3周波数F3及び第4周波数F4を取得する。
温度センサ300dは、オシレータ200dに隣接するように配置され、オシレータ200dの温度を感知し、温度信号TEMPを出力する。
すなわち、図5Aの例示と異なって、図5Bの例示においては、ZTC推定器120dは、システム10dの内部で生成された温度信号TEMPを受信することができる。
図5Bに示すように、システム10dが温度センサ300dを含み、ZTC推定器120dが温度センサ300dから温度信号TEMPを受信する場合、ZTC推定器120dは、動的にZTC電圧(V_ZTC)を計算することができる。
その場合、図14を参照して後述するように、ZTC推定器120dは、第1周波数F1及び第2周波数F2を取得した第1温度T1と、第3周波数F3及び第4周波数F4を取得する第2温度T2との差を評価することができ、第1温度T1及び第2温度T2の差が基準値より高い場合、第3周波数F3及び第4周波数F4を取得するための動作を遂行する。
図6A及び図6Bに示すように、オシレータ制御回路100e、100fは、周波数制御器160e、160fを含み、オシレータ200e、200fは、周波数制御器160e、160fが出力する周波数制御信号(F_CTR)により、振動信号OSCの周波数を調節することができる。
以下、図6A及び図6Bの説明において、重複内容は省略する。
制御回路100e、100fは、振動信号OSCを受信して動作する機能ブロックが、所望周波数と「F_ZTC」との差を補償するために、図6A及び図6Bに示しているように、周波数制御器160e、又は周波数制御器160fを含む。
周波数制御器160eは、ZTC推定器120eから推定信号ESTを受信し、またオシレータ200eから、振動信号OSCを受信して、周波数制御信号(F_CTR)を生成し、オシレータ200eに提供する。
ZTC推定器120eは、オシレータ200eのZTC条件を推定する間、活性化された推定信号ESTを出力する。
ZTC推定器120eは、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を出力した後、非活性化された推定信号ESTを出力する。
例えば、周波数制御器160eは、活性化された推定信号ESTに応答し、予め設定された値(または、レベル)を有する周波数制御信号(F_CTR)を出力する。
すなわち、ZTC推定器120eがオシレータ200eのZTC条件を推定する間、周波数制御信号(F_CTR)が一定に維持されることにより、オシレータ200eのZTC条件が正確に推定される。
周波数制御器160eは、図6Aに示しているように、システム10e外部から、目標周波数(F_TAR)を受信することもでき、周波数制御器160e内部に、目標周波数(F_TAR)を保存することもでき、システム10e内部の他の構成要素(例えば、振動信号OSCを受信する機能ブロック)から、目標周波数(F_TAR)を受信することもできる。
周波数検出器180fは、振動信号OSCを受信し、振動信号OSCの周波数を検出することにより、周波数検出信号FREを生成して出力する。
ZTC推定器120f及び周波数制御器160fは、振動信号OSCの周波数に基づいて動作し、それにより、振動信号OSCの周波数を検出する構成要素、すなわち、周波数検出器180fを共有することにより、オシレータ制御回路100fが効率的に設計される。
例えば、周波数検出器180fは、カウンタを含み、一定時間の間、振動信号OSCの立上がりエッジ(または、立下りエッジ)をカウントすることにより、振動信号OSCの周波数を検出することができ、周波数検出信号FREを生成することができる。
図6A及び図6Bを参照して説明したように、周波数制御器160e、160fは、ZTC推定器120e、120fが、オシレータ200e、200fのZTC条件推定が完了した後、非活性化された推定信号ESTに応答し、振動信号OSCの周波数を調節する。
以下、図7を、図6Aを参照して説明する。
しかし、オシレータ200eが、ZTC推定器120eによって推定されたZTC条件にある場合、すなわち、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)である場合、実線31のように、振動信号OSCの周波数は、温度変動にもかかわらず、「F_ZTC」に維持される。
周波数制御器160eは、周波数制御信号(F_CTR)を介して、実線32のように、振動信号OSCの周波数を「F_ZTC」から「F_TAR」に移動させることができ、振動信号OSCの周波数は、温度変動にもかかわらず、「F_TAR」にも維持され得る。
すなわち、オシレータ200eに供給される電源電圧VDDは、ZTC電圧(V_ZTC)に維持されるので、オシレータ200eに含まれたトランジスタは、ZTC条件にあり、それにより、周波数制御器160eが生成した周波数制御信号(F_CTR)によって振動信号OSCの周波数が変動されても、「F_TAR」にも維持される。
図6A及び図6Bを参照して説明したように、オシレータ200’は、電源電圧VDDが供給され、周波数制御信号(F_CTR)を受信し、振動信号OSCを出力する。
本発明の一実施形態により、周波数制御信号(F_CTR)は、デジタル信号でもあり得、オシレータ200’は、デジタル制御オシレータ(DCO:digitally controlled oscillator)でもあり得る。
また、オシレータ200’は、入力と出力とがそれぞれ接続された、並列接続された複数のインバータを含んでもよい。
図8Aを参照すると、オシレータ200’は、3個の並列接続されたインバータをそれぞれ含む3個のステージで構成される。
例えば、第1ステージ210’は、並列接続された3個のインバータ(211’、212’、213’)を含む。
たとえ図8Aが3個のインバータを含むステージ、及び3個のステージで構成されたオシレータ200’を示すとしても、ステージに含まれるインバータの個数、及びオシレータを構成するステージの個数は、図8Aに示したものと異なってもよいという点が理解されるであろう。
例えば、図8Bを参照して後述するように、インバータ211’は、活性化されたイネーブル信号EN11に応答し、入力信号Xを反転させた出力信号Yを出力することができる一方、非活性化されたイネーブル信号EN11に応答し、出力信号Yが出力される端子をフローティング(floating)させることができる。
このように、周波数制御信号(F_CTR)により、複数のインバータのうち動作するインバータの個数及び種類が変更され、それにより、ステージそれぞれでの信号の遅延時間が変更されることにより、振動信号OSCの周波数が変更される。
すなわち、振動信号OSCの周波数は、デジタル制御される。
図8Bに示すように、第1ステージ210’は、3個のインバータ(211’、212’、213’)を含み、3個のインバータ(211’、212’、213’)の入力は、互いに接続され、3個のインバータ(211’、212’、213’)の出力も、互いに接続される。
3個のインバータ(211’、212’、213’)それぞれは、直列接続されたMOSトランジスタを含む。
すなわち、3個のインバータ(211’、212’、213’)それぞれは、入力信号の反転のために直列接続されたNMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタを含み、イネーブル信号が印加されるゲートを有するNMOSトランジスタ、及び反転されたイネーブル信号が印加されるゲートを有するPMOSトランジスタを含む。
例えば、図8Bに示すように、インバータ212’に含まれるトランジスタは、インバータ213’に含まれるトランジスタより大きくなり、インバータ211’に含まれるトランジスタは、インバータ212’に含まれるトランジスタよりも大きくなる。
大きいインバータ、すなわち、大きいトランジスタを含むインバータは、相対的に信号の短い遅延時間を有することができ、それにより、インバータ(211’、212’、213’)それぞれの信号の遅延時間が異なる。
第1ステージ210’が異なる大きさのインバータ(211’、212’、213’)を含み、インバータ(211’、212’、213’)がイネーブル信号(EN11、EN21、EN31)によって個別的に制御されることにより、第1ステージ210’は、多様な遅延時間を有することができる。
図9に示すように、オシレータ200”は、直列接続されたインバータ(210”、220”、230”)、及びインバータ(210”、220”、230”)の出力にそれぞれ接続された可変キャパシタンス回路(240”、250”、260”)を含む。
オシレータ200”は、周波数制御信号(F_CTR)に基づいて、インバータ(210”、220”、230”)の負荷キャパシタンスを調節することにより、振動信号OSCの周波数を調節することができる。
すなわち、インバータ(210”、220”、230”)の負荷キャパシタンスが上昇するほど、信号の遅延時間は延長され、振動信号OSCの周波数が低下する。
図9に示すように、可変キャパシタンス回路(240”、250”、260”)は、インバータ(210”、220”、230”)の出力ごとにも接続され、図9に示したものと異なるように、可変キャパシタンス回路は、インバータの出力のうち一部にだけ接続され得る。
周波数制御信号(F_CTR)によって、スイッチ制御信号(SW11、SW12、SW13)それぞれの活性化の有無が決定され、インバータ210”の負荷キャパシタンスは、スイッチ制御信号(SW11、SW12、SW13)によっても決定される。
また、可変キャパシタンス回路240”に含まれるキャパシタ(C1、C2、C3)のキャパシタンスは、異なってもよい。
一実施形態において、可変キャパシタンス回路240”に含まれたキャパシタ(C1、C2、C3)は、温度係数が低い、例えば、金属キャパシタ(metal capacitor)であり得る。
前述のように、デジタル演算を通して、オシレータ200fのZTC電圧(V_ZTC)が決定され、オシレータ200fが出力する振動信号OSCの周波数は、デジタル制御される。
たとえ、図6Bが温度信号TEMPを図に示していないにしても、図10の説明において、図6BのZTC推定器120fは、オシレータ200fの温度を示す温度信号TEMPを受信すると仮定される。
時刻t11~時刻t23において、ZTC推定器120fは、オシレータ200fのZTC条件を推定するための動作を遂行し、活性化された推定信号ESTを出力する。
すなわち、ZTC推定器120fは、オシレータ200fのZTC条件推定を始めるときから完了するまで(例えば、時刻t23まで)、活性化された推定信号ESTを維持する。
活性化された推定信号ESTに応答し、周波数制御器160fは、周波数制御信号(F_CTR)の値を「FC0」に維持する。
ZTC推定器120fは、温度信号TEMPを介して、第1温度T1を認識し、電源電圧VDDが第1電圧V1になるように、「VC1」であるバイアス制御信号(V_CTR)を出力する。
バイアス回路140fは、「VC1」であるバイアス制御信号(V_CTR)に応答し、第1電圧V1である電源電圧VDDを出力する。
第1電圧V1である電源電圧VDD、及び「FC0」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、オシレータ200fは、第1周波数F1を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、第1周波数F1を示す周波数検出信号FREを出力する。
ZTC推定器120fは、周波数検出器180fから受信した周波数検出信号FREにより、第1周波数F1を、例えば、第1保存素子121a(図4A)に保存する。
バイアス回路140fは、「VC2」であるバイアス制御信号(V_CTR)に応答し、第2電圧V2である電源電圧VDDを出力する。
第2電圧V2である電源電圧VDD、及び「FC0」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、オシレータ200fは、第2周波数F2を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、第2周波数F2を示す周波数検出信号FREを出力する。
ZTC推定器120fは、周波数検出器180fから受信した周波数検出信号FREにより、第2周波数F2を、例えば、第2保存素子122a(図4A)に保存する。
ZTC推定器120fは、温度信号TEMPを介して、第2温度T2を認識し、電源電圧VDDが第3電圧V3になるように、「VC3」であるバイアス制御信号(V_CTR)を出力する。
バイアス回路140fは、「VC3」であるバイアス制御信号(V_CTR)に応答し、第3電圧V3である電源電圧VDDを出力する。
第3電圧V3である電源電圧VDD、及び「FC0」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、オシレータ200fは、第3周波数F3を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、第3周波数F3を示す周波数検出信号FREを出力する。
ZTC推定器120fは、周波数検出器180fから受信した周波数検出信号FREにより、第3周波数F3を、例えば、第3保存素子123a(図4A)に保存する。
バイアス回路140fは、「VC4」であるバイアス制御信号(V_CTR)に応答し、第4電圧V4である電源電圧VDDを出力する。
第4電圧V4である電源電圧VDD、及び「FC0」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、オシレータ200fは、第4周波数F4を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、第4周波数F4を示す周波数検出信号FREを出力する。
ZTC推定器120fは、周波数検出器180fから受信した周波数検出信号FREにより、第4周波数F4を、例えば、第4保存素子124a(図4A)に保存する。
また、ZTC推定器120fは、オシレータ200fのZTC条件推定が完了したので、非活性化された推定信号ESTを出力する。
バイアス回路140fは、「VC_ZTC」であるバイアス制御信号(V_CTR)に応答し、ZTC電圧(V_ZTC)である電源電圧VDDを出力する。
ZTC電圧(V_ZTC)である電源電圧VDD、及び「FC0」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、オシレータ200fは、「F_ZTC」の周波数を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、「F_ZTC」を示す周波数検出信号FREを出力する。
ZTC推定器120fは、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)から維持されるように、バイアス制御信号(V_CTR)を「VC_ZTC」に維持する。
すなわち、周波数制御器160fは、非活性化された推定信号ESTに応答し、「FC1」である周波数制御信号(F_CTR)を出力し、オシレータ200fは、ZTC電圧(V_ZTC)である電源電圧、及び「FC1」である周波数制御信号(F_CTR)に起因し、「F11」の周波数を有する振動信号OSCを出力する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、「F11」を示す周波数検出信号FREを出力する。
周波数制御器160fは、周波数検出器180fから受信した周波数検出信号FREにより、周波数「F11」を認識し、目標周波数(F_TAR)と比較することにより、周波数制御信号(F_CTR)の次の値(すなわち、「FC2」)を決定する。
周波数検出器180fは、振動信号OSCの周波数を検出することにより、目標周波数(F_TAR)を認識し、周波数制御信号(F_CTR)を「FC_TAR」に維持する。
図3A及び図3Bを参照して説明したところと類似して、ZTC推定器120は、第1ライン41及び第2ライン42の交差点「Z」から、ZTC電圧(V_ZTC)を計算することができる。
以下、図11A及び図11Bを参照して説明するように、ZTC推定器120は、第1ライン41及び第2ライン42から導出された交差点「Z」に基づいて、オシレータ200の非線形的な特性を補償する動作を追加して遂行することができる。
図3Bと類似して、図11A及び図11Bにおいて、第1電圧V1及び第3電圧V3は一致し、第2電圧V2及び第4電圧V4は一致する。
それにより、検出された4点「A」、「B」、「C」、「D」から計算された交差点「Z」は、ZTCポイント、すなわち、第1温度T1の特性曲線41’と、第2温度T2の特性曲線42’とが交差する地点と異なってもよい。
後述するように、ZTC推定器120は、検出された4点「A」、「B」、「C」、「D」から計算された交差点「Z」に基づいて、新しい4点「A’」、「B’」、「C’」、「D」」を検出することができ、新しい4点「A’」、「B’」、「C’」、「D’」から、実際ZTCポイントと実質的に同一であるか、あるいは実際ZTCポイントとの誤差が減少された交差点「Z’」を計算することができる。
その次に、ZTC推定器120は、交差点「Z」に対応する電圧(V_Z)と第1電圧V1との間の第5電圧V5、及び交差点「Z」に対応する電圧(V_Z)と第2電圧V2との間の第6電圧V6、を計算する。
ZTC推定器120は、第1温度T1及び第2温度T2それぞれにおいて、第5電圧V5及び第6電圧V6を利用して、第5周波数F5~第8周波数F8を検出し、検出された4点「A’」、「B’」、「C’」、「D’」から、交差点「Z’」を計算する。
図11Aに示すように、検出された4点「A’」、「B’」、「C’」、「D’」は、以前の4点「A」、「B」、「C」、「D」より狭い間隔を有することができ、それにより、交差点「Z’」は、交差点「Z」よりZTCポイントにさらに近接する。
それにより、ZTC推定器120は、交差点「Z’」に対応する電圧を、ZTC電圧(V_ZTC)として決定する。
すなわち、図11Bに示すように、ZTC推定器120は、第1温度T1及び第2温度T2それぞれにおいて、第1電圧V1及び第2電圧V2を利用して、4点「A」、「B」、「C」、「D」を検出し、検出された4点「A」、「B」、「C」、「D」から、交差点「Z」を計算し、交差点「Z」に対応する電圧(V_Z)に基づいて、第5電圧V5及び第6電圧V6を計算する。
その次に、ZTC推定器120は、第1温度T1及び第2温度T2と異なる第3温度T3及び第4温度T4それぞれにおいて、第5電圧V5及び第6電圧V6を利用して、第5周波数F5~第8周波数F8を検出し、検出された4点「A”」、「B”」、「C”」、「D”」から、交差点「Z”」を計算する。
すなわち、図11Bの第3温度T3の特性曲線43、及び第4温度T4の特性曲線44だけではなく、図11Aの第1温度T1の特性曲線41’、及び第2温度T2の特性曲線42’は、いずれもZTCポイントで交差する。
図12に示すように、オシレータを制御する方法は、複数の段階(S200、S400、S600)を含み、例えば、図1のZTC推定器120によっても遂行される。
以下、図12を、図1を参照して説明する。
オシレータ200が出力する振動信号OSCの周波数は、オシレータ200に供給される電源電圧VDDの大きさによって変動し、ZTC推定器120は、多様な大きさの電源電圧VDDをオシレータ200に供給し、振動信号OSCの周波数を取得することができる。
段階S200に関わる詳細な内容は、図13を参照して後述する。
例えば、ZTC推定器120は、オシレータ200の電源電圧、及び振動信号OSCの周波数が両軸であるグラフにおいて、互いに異なる第1電圧V1及び第2電圧V2に対応する第1周波数F1及び第2周波数F2からラインを導出し、オシレータ200の異なる温度においてそれぞれ導出されたラインが交差する交差点から、ZTC電圧(V_ZTC)を推定する。
オシレータ200に、電源電圧VDDを供給するバイアス回路140は、バイアス制御信号(V_CTR)に基づいて、電源電圧VDDの大きさを調節することができ、ZTC推定器120は、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、バイアス回路140に提供する。
それにより、ZTC電圧(V_ZTC)である電源電圧VDDがオシレータ200に供給され、オシレータ200は、ZTC条件において、温度変動と拘わりなく、一定周波数の振動信号OSCを出力することができる。
図12を参照して説明したように、段階S200aにおいて、オシレータの電源電圧を制御し、振動信号の周波数を取得する動作を遂行し、段階S400aにおいて、電源電圧及び振動信号の周波数に基づいて、ZTC電圧(V_ZTC)を推定する動作を遂行する。
本発明の一実施形態による図13の段階(S200a,S400a)は、図5A及び図5BのZTC推定器120c、120dによって遂行され、以下、図13は、図3A及び図5Aを参照して説明する。
段階S220において、温度信号TEMPから第1温度T1を認識する動作を遂行する。
ZTC推定器120cは、システム10cの外部から受信した(または、図5Bに示したように、システム10dの内部で生成)温度信号TEMPから、オシレータ200cの第1温度T1を認識する。
例えば、ZTC推定器120cは、電源電圧VDDが第1電圧V1になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、振動信号OSCの第1周波数F1を取得する。
その次に、ZTC推定器120cは、電源電圧VDDが第2電圧V2になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、振動信号OSCの第2周波数F2を取得する。
第2温度T2は、第1温度T1と異なり、図14を参照して後述するように、第1温度T1と第2温度T2との差は、予め設定された値よりも大きくする。
ZTC推定器120cは、第2温度T2を認識することにより、第1温度T1で導出されたオシレータ200cの電源電圧VDDによる振動信号OSCの周波数特徴(例えば、図3Aの第1ライン21)と異なる特徴(例えば、図3Aの第2ライン22)を導出するための動作を開始する。
例えば、ZTC推定器120cは、電源電圧VDDが第3電圧V3になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、振動信号OSCの第3周波数F3を取得する。
その次に、ZTC推定器120cは、電源電圧VDDが第4電圧V4になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成し、振動信号OSCの第4周波数F4を取得する。
一実施形態において、第1電圧V1及び第3電圧V3は一致し、第2電圧V2及び第4電圧V4は一致し得る。
例えば、図3Aに示したように、ZTC推定器120cは、第1周波数F1~第4周波数F4、及び第1電圧V1~第4電圧V4から、第1ライン21及び第2ライン22を導出し、第1ライン21及び第2ライン22の交差点「Z」をZTCポイントとして計算する。
ZTC電圧(V_ZTC)は、交差点「Z」に対応する電圧である。
図13を参照して説明したように、段階S260’において、温度信号TEMPから、第2温度T2を認識する動作を遂行する。
図14を参照すると、段階S260’は、段階S261及び段階S262を含む。
以下、図14は、図5Aを参照して説明する。
図5A及び図5Bを参照して説明したように、温度信号TEMPは、オシレータ200cの多様な温度を示す信号である。
例えば、温度信号TEMPは、複数のビットを含み、複数の信号ラインを介して、並列的(パラレル)にZTC推定器120cに受信されるか、あるいは1本の信号ラインを介して、直列的(シリアル)にZTC推定器120cに受信される。
ZTC推定器120cは、温度信号TEMPから、温度信号TEMPが示す第2温度T2を抽出する。
図3Aを参照すると、第1温度T1と第2温度T2との差が小さい場合、導出された第1ライン21及び第2ライン22の勾配差が小さい。
他方、第1温度T1と第2温度T2との差が十分に大きい場合、導出された第1ライン21及び第2ライン22の勾配差が大きくなり、それにより、第1ライン21及び第2ライン22の交差点「Z」がZTCポイントにさらに近接する。
従って、ZTC推定器120cは、第1温度T1と第2温度T2との差を基準値と比較することにより、第1温度T1と第2温度T2との差が基準値より小さい場合、段階S261において、新しい温度信号TEMPから第2温度T2を抽出する動作をさらに遂行する。
他方、第1温度T1と第2温度T2との差が基準値より大きい場合、抽出された第2温度T2で後続する動作(例えば、図13の段階S280)を遂行する。
図15に示すように、オシレータを制御する方法は、複数の段階(S100b、S200b、S400b、S600b、S700b)を含み、例えば、図6A及び図6Bの制御回路100e、100fによっても遂行される。
以下、図15は、図6Aを参照して説明する。
例えば、周波数制御器160eは、ZTC推定器120eから出力される活性化された推定信号ESTに応答し、周波数制御信号(F_CTR)を一定に維持する。
すなわち、後続する段階において、オシレータ200eのZTC条件が推定される間、周波数制御信号(F_CTR)が一定に維持されることにより、オシレータ200eの電源電圧VDDによる振動信号OSCの周波数特性が検出され、それにより、オシレータ200eのZTC条件が正確に推定される。
すなわち、ZTC推定器120eは、電源電圧VDDを制御することにより、振動信号OSCの複数の周波数を取得し、電源電圧VDDの大きさ及び複数の周波数に基づいて、オシレータ200eのZTC電圧(V_ZTC)を推定する。
また、ZTC推定器120eは、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)になるように、バイアス制御信号(V_CTR)を生成して出力する。
例えば、図7に示したように、電源電圧VDDがZTC電圧(V_ZTC)であり、周波数制御信号(F_CTR)が、段階S100bで設定された値であるとき、振動信号OSCの周波数(F_ZTC)は、目標周波数(F_TAR)と異なり得る。
それにより、周波数制御器160eは、周波数制御信号(F_CTR)を生成し、オシレータ200eに提供し、それによる振動信号OSCの周波数を取得することにより、振動信号OSCが目標周波数(F_TAR)を有するように、周波数制御信号(F_CTR)を生成する。
それにより、オシレータ200eは、PVT(process voltage temperature)変動に拘わりなく、目標周波数(F_TAR)を有する振動信号OSCを出力することができる。
図11A及び図11Bを参照して説明したように、オシレータの非線形的な特性を補償する動作を遂行する。
例えば、図16の段階(S510、S520、S540、S560、S580、SS590)は、図13の段階S400aが遂行された後で遂行され、図6A及び図6Bの制御回路100e、100fによっても遂行される。
以下、図16は、図11B及び図6Aを参照して説明する。
交差点「Z」は、以前段階において、第1電圧V1~第4電圧V4、及び第1周波数F1~第4周波数F4から計算され、図16の例示において、第1電圧V1及び第3電圧V3は一致し、第2電圧V2及び第4電圧V4は一致し得る。
第5電圧V5は、第1電圧V1と交差点「Z」に対応する電圧(V_Z)との間にあり、第6電圧V6は、第2電圧V2と交差点「Z」に対応する電圧(V_Z)との間にある。
すなわち、第3温度T3において、第5電圧V5及び第6電圧V6にそれぞれ対応する第5周波数F5及び第6周波数F6が取得し、第4温度T4において、第5電圧V5及び第6電圧V6にそれぞれ対応する第7周波数F7及び第8周波数F8が取得する。
一実施形態において、第3温度T3は、図13の第1温度T1と一致し、第4温度T4は、図13の第2温度T2と一致し得る。
例えば、第5周波数F5及び第6周波数F6、並びに第5電圧V5及び第6電圧V6によって形成される第3温度T3のラインが抽出され、第7周波数F7及び第8周波数F8、並びに第5電圧V5及び第6電圧V6によって形成される第4温度T4のラインが抽出される。
第3温度T3のラインと第4温度T4のラインとの交差点「Z”」が計算され、交差点「Z”」は、段階S510の交差点「Z」より、ZTCポイントにさらに近接する。
それにより、交差点「Z”」に対応する電圧を、ZTC電圧(V_ZTC)として決定する。
図17に示すように、集積回路1000は、基準クロック生成器1100、複数のPLL(phase locked loop)(1200、1300、1400)、及びクロック信号生成器1500を含む。
前述のように、本発明の一実施形態によるオシレータ制御回路1110は、オシレータ1120の電源電圧を制御し、オシレータ1120のZTC条件を推定し、オシレータ1120の出力信号が目標周波数を有するように、オシレータ1120を制御する。
それにより、オシレータ1120の出力信号は、工程、電圧、温度の変動に拘わりなく、一定周波数(すなわち、目標周波数)を有し、基準クロック信号CLKとしても使用される。
例えば、オシレータ制御回路1510は、オシレータ1520の出力信号の周波数を検出する周波数検出器を含み、周波数検出器に含まれたカウンタは、基準クロック信号CLKのエッジをカウントした値、及びオシレータ1520の出力信号のエッジをカウントした値に基づいて、オシレータ1520の出力信号の周波数を検出することができる。
また、図17に示すように、基準クロック生成器1100によって生成された基準クロック信号CLKは、集積回路1000の外部にも出力され、それにより、クリスタルオシレータなどが基準クロック信号生成器1100で代替されることにより、空間が節約される。
100、100a~100f、1110、1510 (オシレータ)制御回路
102 出力端子
104 入力端子
120、120a~120f ZTC推定器
121a~124a、121b~124b (第1~第4)保存素子
125a、125b 演算回路
140、140a~140f バイアス回路
142a、142b デジタル・アナログコンバータ(DAC)
144a、144b バッファ
160b 保存素子
160e、160f 周波数制御器
180f 周波数検出器
200、200’、200”200c~200f、1120、1520 オシレータ
300d 温度センサ
1000 集積回路
1100 基準クロック生成器
1200、1300、1400 PLL
1500 クロック信号生成器
Claims (25)
- オシレータに供給される電源電圧、及び前記オシレータが出力する振動(oscillation)信号の周波数に基づいて、前記オシレータのZTC(Zero Temperature Coefficient)条件に対応する前記オシレータの電源電圧であるZTC電圧を推定するZTC推定器を有し、
前記ZTC推定器は、前記電源電圧が前記ZTC電圧になるように、バイアス制御信号を生成することを特徴とするオシレータ制御回路。 - 前記ZTC推定器は、前記オシレータの第1温度、及び前記第1温度と異なる第2温度それぞれにおいて、前記電源電圧が2つ以上の異なる値になるように、前記バイアス制御信号を生成し、前記2つ以上の異なる値それぞれ対応する前記振動信号の2つ以上の周波数に基づいて、前記ZTC電圧を推定することを特徴とする請求項1に記載のオシレータ制御回路。
- 前記ZTC推定器は、前記第1温度において、前記オシレータが動作している間、第1電圧及び第2電圧にそれぞれ対応する前記振動信号の第1周波数及び第2周波数を保存する第1保存素子及び第2保存素子と、
前記第2温度において、前記オシレータが動作している間、第3電圧及び第4電圧にそれぞれ対応する前記振動信号の第3周波数及び第4周波数を保存する第3保存素子及び第4保存素子と、
前記第1電圧乃至第4電圧、前記第1保存素子乃至第4保存素子に保存された前記第1周波数乃至第4周波数に基づいて、前記ZTC電圧を演算する演算回路と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のオシレータ制御回路。 - 前記演算回路は、電源電圧と周波数を両軸とするグラフにおいて、前記第1電圧及び第2電圧と前記第1周波数及び第2周波数とで形成される第1ラインと、前記第3電圧及び第4電圧と前記第3周波数及び第4周波数とで形成される第2ラインとの交差点を演算し、前記交差点に基づいて前記ZTC電圧を決定することを特徴とする請求項3に記載のオシレータ制御回路。
- 前記演算回路は、前記交差点に対応する電圧を前記ZTC電圧として決定することを特徴とする請求項4に記載のオシレータ制御回路。
- 前記第1電圧と第3電圧とが一致し、
前記第2電圧と第4電圧とが一致することを特徴とする請求項4に記載のオシレータ制御回路。 - 前記ZTC推定器は、前記電源電圧が、前記オシレータの第3温度、及び前記第3温度と異なる第4温度それぞれにおいて、
前記電源電圧が、前記第1電圧と前記交差点に対応する電圧との間にある第5電圧と、前記第2電圧と前記交差点に対応する電圧との間にある第6電圧とになるよう前記バイアス制御信号を生成し、
前記演算回路は、前記第3温度及び第4温度と、前記第5電圧及び第6電圧との4つの組み合わせに対応する前記振動信号の4つの周波数と、前記第5電圧と、第6電圧とに基づいて前記ZTC電圧を推定することを特徴とする請求項6に記載のオシレータ制御回路。 - 前記ZTC推定器は、前記オシレータの温度に従って生成される温度信号を受信し、前記温度信号に基づいて、前記第1温度及び第2温度を認識することを特徴とする請求項3に記載のオシレータ制御回路。
- 前記第1保存素子乃至第4保存素子は、不揮発性メモリ素子であることを特徴とする請求項3に記載のオシレータ制御回路。
- 前記ZTC電圧を保存し、不揮発性メモリ素子である保存素子をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のオシレータ制御回路。
- オシレータ制御回路を含む装置であって、
バイアス制御信号を生成するZTC(Zero Temperature Coefficient)推定器と、
振動信号を出力するオシレータと、
前記バイアス制御信号に基づいて、前記オシレータに電源電圧を供給するバイアス回路と、を含み、
前記ZTC推定器は、前記電源電圧及び前記振動信号の周波数に基づいて、前記オシレータのZTC条件に対応する前記オシレータの電源電圧であるZTC電圧を推定し、前記電源電圧が前記ZTC電圧になるように、前記バイアス制御信号を生成することを特徴とするオシレータ制御回路を含む装置。 - 前記ZTC推定器は、第1温度において、前記オシレータが動作している間、前記オシレータに、第1電圧及び第2電圧が異なる時点で供給されるように、前記バイアス制御信号を生成し、
前記第1温度と異なる第2温度において、前記オシレータが動作している間、前記オシレータに、第3電圧及び第4電圧が異なる時点で供給されるように、前記バイアス制御信号を生成し、
前記第1電圧乃至第4電圧、及び前記第1電圧乃至第4電圧に対応する前記振動信号の第1周波数乃至第4周波数に基づいて、前記ZTC電圧を推定することを特徴とする請求項11に記載のオシレータ制御回路を含む装置。 - 前記オシレータの温度を感知することにより、温度信号を生成する温度センサをさらに有し、
前記ZTC推定器は、前記温度信号に基づいて前記第1温度及び第2温度を認識することを特徴とする請求項12に記載のオシレータ制御回路を含む装置。 - 前記オシレータは、周波数制御信号に基づいて、前記振動信号の周波数を調節し、
前記ZTC推定器によって前記ZTC電圧の推定が完了すれば、前記振動信号の周波数に基づいて前記振動信号が予め設定された目標周波数を有するよう前記周波数制御信号を生成する周波数制御器をさらに有することを特徴とする請求項11に記載のオシレータ制御回路を含む装置。 - 前記周波数制御器は、前記ZTC推定器によって前記ZTC電圧が推定される間、前記周波数制御信号を一定に維持することを特徴とする請求項14に記載のオシレータ制御回路を含む装置。
- 前記周波数制御信号は、デジタル信号であり、
前記オシレータは、デジタル制御オシレータ(DCO)であることを特徴とする請求項14に記載のオシレータ制御回路を含む装置。 - オシレータ制御方法であって、
オシレータに供給する電源電圧を制御し、前記制御された電源電圧に応答して、前記オシレータが出力する振動信号の周波数を取得する段階と、
前記電源電圧及び前記振動信号の周波数に基づいて、前記オシレータのZTC(Zero Temperature Coefficient)条件に対応する前記オシレータの電源電圧であるZTC電圧を推定する段階と、
前記電源電圧が前記ZTC電圧になるように、バイアス制御信号を生成する段階と、を有することを特徴とするオシレータ制御方法。 - 前記周波数を取得する段階は、前記オシレータの第1温度、及び前記第1温度と異なる第2温度それぞれにおいて、前記電源電圧が2つ以上の異なる値になるように、前記バイアス制御信号を生成し、前記2つ以上の異なる値それぞれ対応する前記振動信号の2つ以上の周波数を取得する段階を含み、
前記ZTC電圧を推定する段階は、前記2つ以上の電圧、及び前記2つ以上の周波数に基づいて、前記ZTC電圧を計算する段階を含むことを特徴とする請求項17に記載のオシレータ制御方法。 - 前記周波数を取得する段階は、前記オシレータの温度によって生成される温度信号に基づいて、異なる時点それぞれにおいて、第1温度及び第2温度を認識する段階をさらに含み、
前記2つ以上の周波数を取得する段階は、前記第1温度及び第2温度それぞれにおいて遂行され、
前記ZTC電圧を計算する段階は、前記第1温度及び第2温度で取得された4つ以上の周波数に基づいて、前記ZTC電圧を計算することを特徴とする請求項18に記載のオシレータ制御方法。 - 前記ZTC電圧を計算する段階は、電源電圧と周波数とを両軸とするグラフにおいて、
前記第1温度において、第1電圧及び第2電圧それぞれにおいて取得された第1周波数及び第2周波数と前記第1電圧及び第2電圧とで形成される第1ラインと、前記第2温度において、第3電圧及び第4電圧それぞれにおいて取得された第3周波数及び第4周波数と前記第3電圧及び第4電圧とで形成される第2ラインとの交差点を演算する段階と、
前記交差点に基づいて、前記ZTC電圧を決定する段階と、を含むことを特徴とする請求項19に記載のオシレータ制御方法。 - 前記ZTC電圧を決定する段階は、前記交差点に対応する電源電圧を、前記ZTC電圧として決定することを特徴とする請求項20に記載のオシレータ制御方法。
- 前記第1電圧と第3電圧とが一致し、
前記第2電圧と第4電圧とが一致することを特徴とする請求項20に記載のオシレータ制御方法。 - 前記ZTC電圧を計算する段階は、前記オシレータに、前記第1電圧と前記交差点に対応する電源電圧との間にある第5電圧と、前記第2電圧と前記交差点に対応する電源電圧との間にある第6電圧とを計算する段階をさらに含み、
前記オシレータ制御方法は、第3温度及び前記第3温度と異なる第4温度それぞれにおいて、前記電源電圧が前記第5電圧及び第6電圧になるように、前記バイアス制御信号を生成し、前記第3温度及び第4温度と、前記第5電圧及び第6電圧との4つの組み合わせにそれぞれ対応する前記振動信号の4つの周波数を取得する段階をさらに有し、
前記ZTC電圧を決定する段階は、前記4つの周波数、前記第5電圧、及び第6電圧に基づいて、前記ZTC電圧を計算することを特徴とする請求項22に記載のオシレータ制御方法。 - 前記バイアス制御信号に応答し、前記電源電圧を出力する段階をさらに有することを特徴とする請求項17に記載のオシレータ制御方法。
- 前記ZTC電圧を推定する段階の前に、前記振動信号の周波数を制御する周波数制御信号を一定に維持する段階と、
前記ZTC電圧が供給されるように、バイアス制御信号を生成する段階後、前記振動信号が予め設定された目標周波数を有するように、前記周波数制御信号を生成する段階と、をさらに有することを特徴とする請求項17に記載のオシレータ制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160162306A KR102610822B1 (ko) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | 오실레이터를 제어하기 위한 회로 및 이를 포함하는 장치 |
KR10-2016-0162306 | 2016-11-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018093488A JP2018093488A (ja) | 2018-06-14 |
JP6996953B2 true JP6996953B2 (ja) | 2022-01-17 |
Family
ID=62117956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017228674A Active JP6996953B2 (ja) | 2016-11-30 | 2017-11-29 | オシレータ制御回路及びそれを含む装置並びにその制御方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10359793B2 (ja) |
JP (1) | JP6996953B2 (ja) |
KR (1) | KR102610822B1 (ja) |
CN (1) | CN108123681B (ja) |
DE (1) | DE102017124390A1 (ja) |
TW (1) | TWI713796B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102506201B1 (ko) * | 2021-05-03 | 2023-03-07 | 한국과학기술원 | 오실레이터 동작이 가능한 단일 트랜지스터 및 이를 이용한 온도 센서 |
KR20220161083A (ko) | 2021-05-28 | 2022-12-06 | 삼성전자주식회사 | Pvt 변화에 둔감한 디지털 제어 오실레이터 및 이를 포함하는 디지털 위상 고정 루프 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000516430A (ja) | 1997-06-06 | 2000-12-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 発振器の周波数ずれの補償 |
JP2005533443A (ja) | 2002-07-16 | 2005-11-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 周波数安定化リングオシレータ |
US20100327952A1 (en) | 2007-09-24 | 2010-12-30 | Media Tek Inc. | Electronic System Capable of Compensating Process, Voltage and Temperature Effects |
US20110210798A1 (en) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Infineon Technologies Ag | Ring Oscillator for Providing Constant Oscillation Frequency |
JP2015089135A (ja) | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 温度補償発振器、及びそれを含む電子装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02192317A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Nec Corp | 発振回路 |
JP3579980B2 (ja) * | 1995-09-14 | 2004-10-20 | 株式会社デンソー | 温度補償型リング発振器 |
US5661428A (en) * | 1996-04-15 | 1997-08-26 | Micron Technology, Inc. | Frequency adjustable, zero temperature coefficient referencing ring oscillator circuit |
JP3080146B2 (ja) * | 1996-08-26 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | 自動ロック回路 |
US6348842B1 (en) * | 2000-10-25 | 2002-02-19 | Winbond Electronics Corporation | Method and apparatus for achieving accurate temperature-invariant sampling frequencies in a multiple message non-volatile multilevel analog signal recording and playback system |
KR100502972B1 (ko) * | 2002-12-04 | 2005-07-26 | 주식회사 코아매직 | 리프레쉬 동작용 클럭발생기 |
US7253694B2 (en) * | 2004-07-15 | 2007-08-07 | C-Mac Quartz Crystals, Limited | Temperature compensated oven controlled crystal oscillator |
JP5515921B2 (ja) | 2010-03-24 | 2014-06-11 | セイコーエプソン株式会社 | 恒温型圧電発振器の製造方法 |
TWI442707B (zh) * | 2010-11-12 | 2014-06-21 | Sonix Technology Co Ltd | 時脈產生裝置 |
JP2013110661A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Elpida Memory Inc | 半導体装置 |
EP2680442B1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-08-13 | Nxp B.V. | Oscillator arrangement |
CN103532546B (zh) * | 2012-07-02 | 2016-04-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 振荡器 |
CN103457576B (zh) * | 2012-07-27 | 2017-06-09 | 袁楚卓 | 高精度rc振荡器及内置该高精度rc振荡器的遥控器 |
KR20140094095A (ko) * | 2013-01-21 | 2014-07-30 | 삼성전자주식회사 | 온도 제어 발진기 및 이를 포함하는 온도 센서 |
JP6045961B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2016-12-14 | 日本電波工業株式会社 | 水晶発振器及び発振装置 |
US8866536B1 (en) * | 2013-11-14 | 2014-10-21 | United Microelectronics Corp. | Process monitoring circuit and method |
-
2016
- 2016-11-30 KR KR1020160162306A patent/KR102610822B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-08-23 US US15/683,896 patent/US10359793B2/en active Active
- 2017-10-11 CN CN201710943697.XA patent/CN108123681B/zh active Active
- 2017-10-19 DE DE102017124390.9A patent/DE102017124390A1/de active Pending
- 2017-10-31 TW TW106137501A patent/TWI713796B/zh active
- 2017-11-29 JP JP2017228674A patent/JP6996953B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000516430A (ja) | 1997-06-06 | 2000-12-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 発振器の周波数ずれの補償 |
JP2005533443A (ja) | 2002-07-16 | 2005-11-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 周波数安定化リングオシレータ |
US20100327952A1 (en) | 2007-09-24 | 2010-12-30 | Media Tek Inc. | Electronic System Capable of Compensating Process, Voltage and Temperature Effects |
US20110210798A1 (en) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Infineon Technologies Ag | Ring Oscillator for Providing Constant Oscillation Frequency |
JP2015089135A (ja) | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 温度補償発振器、及びそれを含む電子装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI713796B (zh) | 2020-12-21 |
KR102610822B1 (ko) | 2023-12-06 |
US20180150089A1 (en) | 2018-05-31 |
KR20180062248A (ko) | 2018-06-08 |
JP2018093488A (ja) | 2018-06-14 |
DE102017124390A1 (de) | 2018-05-30 |
CN108123681A (zh) | 2018-06-05 |
US10359793B2 (en) | 2019-07-23 |
TW201822455A (zh) | 2018-06-16 |
CN108123681B (zh) | 2023-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8471619B2 (en) | Circuit and method for generating a clock signal | |
CN108027414B (zh) | 片上参数测量 | |
US10483984B2 (en) | Temperature compensated oscillation controller and temperature compensated crystal oscillator including the same | |
JP2007024865A (ja) | 半導体装置 | |
EP3970056A1 (en) | Determination of unknown bias and device parameters of integrated circuits by measurement and simulation | |
JP2019505997A (ja) | 電圧低下のデジタル検出及び制御のための方法並びに装置 | |
US20170187358A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6996953B2 (ja) | オシレータ制御回路及びそれを含む装置並びにその制御方法 | |
KR20170030616A (ko) | 디지털 위상 동기 루프 공급 전압 제어 | |
TW201717546A (zh) | 調整時脈訊號中之工作周期的裝置與方法 | |
JP6267536B2 (ja) | 電源電圧調整装置 | |
TWI551034B (zh) | 振盪器 | |
KR101096207B1 (ko) | 온도 보상 셀프 리프레쉬 회로 | |
JP2011103564A (ja) | 温度補償圧電発振器及びその周波数調整方法 | |
TWI385926B (zh) | 時脈產生器 | |
US10197455B2 (en) | Thermal oscillator | |
KR101985953B1 (ko) | 펌핑 회로 | |
CN109960306B (zh) | 低压差线性稳压器 | |
JP6237310B2 (ja) | 半導体集積回路 | |
CN111642140A (zh) | 测量装置及测量方法 | |
KR102451955B1 (ko) | 셀룰러 발진 네트워크 회로를 이용한 온도 측정 방법, 장치 및 시스템 | |
JP2018074231A (ja) | 位相同期ループ | |
Milosavljević et al. | Estimation and compensation of process-induced variations in capacitors for improved reliability in integrated circuits | |
JP6258723B2 (ja) | クロック生成回路及びクロックの位相補正方法 | |
JP2011103636A (ja) | 温度補償圧電発振器の周波数調整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201009 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6996953 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |