TWI378648B - Frequency calibration system and apparatus and method for frequency calibration of an oscillator - Google Patents

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丨1378648 九、發明說明： 相關申請案之相互參照 。此申請案是2005年3月21日申請之美國專利申請案 序號11/G8U62❾部分接續案，並且主張該巾請案的: 先權，其發明人為 Michael Shannon McCorquodale、sc〇tt

Michael Pernia、以及 ，名稱為“單 片式時脈產生器及時序/頻率參考器，，（“第一相關的申請 案”），其係與本案共同被讓與，其内容係被納入在此作為 參考，並且對於所有共同被揭露的標的主張優先權，並且 本案係進一步主張2004年3月22曰申請之美國臨時專利 申請案序1 60/555, 193的優先權’發明人$

Shannon McCorquodale，名稱為“具有微機械射頻參考之單 片式及自上而下的時脈合成法，，（“第二相關的申請案”），其 係與本案共同被讓與’其内容係被納入在此作為參考，並 且對於所有共同被揭露的標的主張優先權。 此申請案亦相關於2005年3月21曰申請之美國專利 申請案序號1 1 /085, 372 ’並且主張該申請案的優先權，其 發明人為 Michael Shannon McCorquodale 與 Scott Michael Pernia，名稱為“用於諧振頻率控制及選擇之互導及電流調 變第三相關的申請案”），其係與本案共同被讓與，其内 容係被納入在此作為參考，並且對於所有共同被揭露的標 的主張優先權，並且進一步主張第二相關的申請案之優先 權0 【發明所屬之技術領域】 7 本發明係大致有關於振盪戋是 益次疋時脈信號的產生，並且 特別是有關用於時脈信號產生 生盜及時序/頻率參考器的頻 率校準，以提供響應於例如是萝 疋I程、溫度、電壓、頻率以 及老化之參數變化的頻率準確性。 【先前技術】 準確的am產U或時序參^係㈣為仰賴於晶體 振盪器，諸如··石英振盈器，其係提供於一特定頻率下之 一種機械式、譜振的振動。關於此種晶體振盪ϋ之困難度 係在於：其無法被製造成為時脈信號所驅動之同一個積體 电路之-部分。舉例而t ’諸如英特爾奔騰(Pentiumw 理器之微處理器係需要一個單獨的時脈IC。結果，幾乎所 有需要準確時脈信號的電路都需要一個晶片外（of f_chip) 的時脈產生器。 針對於該種非整合的解決方式係存在有幾個後果。舉 例而言，因為該種處理器係必須透過外部的電路（諸如： 印刷電路板（PCB))而連接，因此耗電係相對地提高了。在 仰賴於有限的電源（諸如：於行動通訊之電池電力）的應用 中，該額外的耗電係不利的。 此外’該種需要額外的1C之非整合的解決方式無論是 於PCB或於成品都增加了空間與面積的需求，此亦不利於 行動環境。甚者’此種額外的構件係增加了製造與生產成 本’因為額外的IC必須被製造且組裝於主要電路（諸如： 微處理器）中。 與其它電路一起形成為積體電路的其它時脈產生器通 8 1378648 吊並不夠準確’尤其是經過 舉例而言，·、 厘皿度（pvt)變化。 器係可提供^门叹、勉張（re】aXati〇n)與相位移振蓋 &供相於某些低靈敏度的應用之時脈 …、法&供於某些較為複雜的電子電路（諸 仁已 大的處理能力$咨二丨 1〇#如·於需要相當 度。此外，此等時“之較尚的準確 頻率严m “或振盪窃係經常呈現出可觀的

丰你移、抖動，具有相當低# Q 或其它干擾之其它的失真。 且為-到來自雜訊 因此，對於可為單片式整合於其它電路（ 且為高度準確於ρντ變 "、早個1C) — Μ之—料脈產以或時序夫^ 的需求係仍然存在·此種時脈產生器或時序：考=: 考信號。此種時脈產生器 考至另一個參 頻率卢r且且古“ 時序參考益係應呈現出最小的 :車…具有相當低的抖動，且應 確的系統時脈之應用。此種時脈產生器或時序== 提供多種操作模式，其包括··—時脈模式、—夫:心 -省電模式與-脈衝模式。此種 ： 應該響應於在環境或接n l 生裔或化序參考器 是電厂堅、製程、頻率及老：=變化、或是在其它例如 提供校準與控制’以提供-個穩定且為所要的頻率頻率 【發明内容】 在各種範例的實施例中，本發明係提 及溫度補償器，用於裎徂„、 裡龙早控制 μ ,丄 k供開迴路頻率控制及選擇-種低 抖動、自由運作及自我參考 種低 時脈產生器及/或時序與頻 1378648 =争考盗’其在PVT肖老化(時間)的變化下係為高度準確 路：：：：為單片式整合於其它電路以形成單-個積體電 施例将要單獨的參考振蓋器。本發明之各種範例的實 ,'、匕括用於在製程、電壓與溫度（pv 度準確的頻率之特徵。此 下產生间 做此寺特心糸包括頻率調諸與選擇、 听因於溫度及/或電壓變動與製程變化、以及 積體電路的老化所造成的變化所引起之頻率變化的補償 ::明的頻率控制器之範例的實施例亦提供數種不同 二制”的控制。例如，即時地提供不連續與連續的兩 工制，用於按照此類的變化來控制該自由運作振盈器的 輸出頻率。此外，該稽扣告，丨 加曰 制一奴疋以開迴路來提供之，而 或必需要有）回授連接，而且也不需要將該振盈器 持續的鎖定到另一個參考信號。 生：二、本發明之各種範例的實施例係提出-種時脈產 生裔及/或日，序與頻率參考器，其具有包括諸如一省 $作模^脈模式、一參考模式與一脈衝模式之模式的多種 拉作棋式。此外，各種的實施例係提供於不同頻率下 個輸出信號，且提供於此等各種信號之間的 波（glitch-free)之切換。 ，、…、大 重要的是，本發明之各種範例的實施例 相當高的頻率，諸如於數百,肖哪之範圍内1 = ^除頻^复數個較低的頻率。各個該種除以“ n，，（_個為整 數之比率的有理數）的除頻係造成顯著的雜訊降低，盆中 相位雜訊降低N倍而且相位雜訊功率降低心。因此y本 10 1378648 發明之各種範例的實施例係造成其相較於其它直接或透過 倍頻來產生其輸出的振盪器為顯著較低的相對週期抖動。 各種的裝置實施例係包括一諧振器、一放大器以及一 頻率控制益，其可包括各種的組件或模組，諸如一溫度 ㈣器、-製程變化補償器、一電塵隔離器及/或電磨： 償器、-老化（時間）變化補償器一除頻器以及—頻率選 擇器:該諧振器係提供具有一諧振頻率之一第一信號。一 度補償益係響應於溫度而調整該證振頻率，且該製程變 化補=态係響應於製程變化而調整該諧振頻率。此外，各 種^貫知例亦可包括：一除頻器，以將具有譜振頻率之第 L號除頻成為具有對應的複數個頻率之複數個第二作 號’該複數個頻率係實質為等於或低於該諸振頻率；及一。 頻率選擇器，以提供來自該複數個第二信號之一輸出信 號。該頻率選摆— 〇 匕3 一大波抑制器。該輸出信號係 可以各種形式之接__ jfa , 以…j 提供’諸如：差動或單端、 以及貫豸方波或正弦的形式。 j發明之範例的實施例係提出一種用於整合式 作的簡諧（harmonic)振盈器的储| ^的頻率控制之裝置，其係包括 嶋器係適配於提供一個具有一譜振頻率 ^ "、 其係適配於響應複數個參數中 ^數采&供一個例如是控制電壓的第二信 以及一個頻率控制器，i J ， 該言皆振器，轉接至5亥感測器並且可輕接至 旅… 制器係適配於響應該第二作號夹 修改一個耦接至諧振器 乐乜就來 電抗7L件以修改該諧振頻率。該 複數個參數是可變的，並且包M km 參數：溫度、製程、電壓'頻率以及老化（亦即，經過的 時間）。 在範例的實施你丨φ # > ^ 中s亥頻率控制器更適配於響應該第 二信號來修改—個輕接至諧振器之有效電抗或阻抗元件’ 例士響應於②第二信號來修改該諧振器的總電容、將一 固定的或是可變的電容耦合到該諧振器或是從該諸振器去 麵口之#由改變或切換一個變容器（V㈣至一所選 的控制電壓來修改号^咁彡 Μ 66振益的有效電抗 '或是響應於該第 二錢來等效地修改㈣振器的電感或電阻，例如，藉由 將一固定或是可變的電感或電㈣合到該賴器或是從該 諸振器去福合之。在其它實施例中，有差別加權的 (dlfferentlally weighted)電抗或是有差別大小的電抗 ί例比如’。。可變電容器（變容器）)可被切換至該請振器或是從 '“辰„移去'可被切換至複數個不同之可選的控制電壓 或是從複數個不同之可選的控制電壓移去、或二者皆是。 例如’在選定的實施例中，耗接至該諸振器的一或多個可 變電容器的電抗可藉由切換該一或多個可變電容器至複數 個控制電壓中之一個所選的控制電壓來加以改變，此係導 致不同或疋有差別加權的有效電抗耦合至該諧振器。 』例如，複數個固定的電容（具有不同的二進制（binary) 權0電合或疋有差別加權的電容）可被耦合至該諧振器 以提供離散（discrete)位準的頻率控制，並且—個叙接i 該諸振器的變容器可被提供複數個控制電壓中之-個所選 12 1378648 的控制電壓’該所選的控制電壓係響應於溫度而改變，豆 I被利用以在此種溫度變動下維持-個^的頻率，並I 其係提供連續位準的頻率 ^ 料控制。此外，任何的此種控制電 i都可以響應於一個所·; g从4也，， 、的參數（例如溫度）而變化、或者 可以相對於此一參數是 去 口疋的。所利用的各種電抗之不同 雄萑可以用複數個形式來體現，例如，二進制加權的、 性加權的或是利用任何其它所期望的方式加權的，其全 〇P都被視為均等於本發明 个赞明且在本發明的範疇之内。 應注意到的是，兮·田1 <t η D用S〇固疋的，，以及“可變的，，係以在 该項技術中已知的意義夾運 ,± 義來運用之，其中“固定的，，係被理解 战表示一般被配置為相斟 勹相對於一個所選的參數是不會變化 孕，而可變的”係表示_般;^ & θ ^破配置為相對於該所選的來數 疋有變化的〇例如，—個图 個固疋的電容器一般是表示其電容 並不會以一個所施加的雷厭+ 7 + — 扪Ί屋之函數來變化，而一個可 谷器（變容器）將具有確實以 , 貫以一個所施加的電壓之函數來變 的電容。然而，兩種電容器可能會有而且是一般 隨著-個製程變化的函數來變化的電容。此外，一個“ 的電容器例如是可被形成* . 疋 六。。, 烕為—個耦合至一固定的電壓之變 谷器。熱習此項技術者將會理解 嘗理解以下所描繪且論述的這此 各種情況與背景、以及當此鞴 — 田此種用語被運用時所代表的意義 何。 在範例的實施例中，該頻率控制器可進_步包括.— 個適配於儲存第-複數個係數的係數暫存器；以及— -陣列’其係具有複數個輕接至該係數暫存器並且可輕接 13 ^/«648 該諧振器的可切換的電容 模組都具有一個 楔，，且，每個可切換的電容性 切換的電容性模Μ均J:二一個：變的電容，每個可 應的係數以在該固定一複數個係數中之一個對 疋的電谷與可變的電容之間切換，並且 切換母個可變的電 谈亚且 電容性模組可以是 ：’ 1。該複數個可切換的 包括-個堂 疋—進制加相的。該頻率控制器可進-步 的可U 列，其係具有複數個㈣至該係數暫存号

的可切換的電阻性模組 料益 電容性模租以及m 個電容性模組，該 楔，，且以及該複數個可切換的電阻性模組 至—個節點以提供該 7祸接 模組均塑應於儲二工i ’，、中每個可切換的電阻性 -個❹… 係數暫存器中的第二複數個係數之

，的係數’以切換該可切換的電阻性模組至該控制 即點。在選定的實施例中’該感測器更包括一個響應 接電流源，其中該電流源係透過-個電流鏡而被輕 一陣列以在橫跨該複數個可切換的電阻性模組中 之至個可切換的電阻性模組上產生該控制電壓。、同時 在選定的實施例中，該電流源具有至少一個與絕對溫度= 補的（CTAT”）配置、與絕對溫度成比例的（“pTAT”）配置、 ::邑對溫度平方成比例的(“PTAT2”)之配置、或是這些配置 的組合。此外，該複數個可切換的電阻性模組之每個可切 換的電阻性模組對於一個所選的電流都具有一個+同的溫 度響應。 狐 在其它範例的實施例中，該感測器是一個參數（溫度、 製裎、電壓、老化、等等）感測器並且響應於該所選的參 14 1378648 數之變化來改變該第二信號；例如，該感測器可以是一個 溫度或電壓感測器並且響應於溫度或電壓變化來改變該第 二信號。該所選的實施例亦可包含一個耦接至該感測器的 類比至數位轉換器以響應於該第二信號來提供一個數位輸 出佗號並且i3個控制邏輯區塊以轉換該數位輸出信 號成為該第一複數個係數。 在其它範例的實施例中’該頻率控制器係更包括 —_… Ί因 製程變化補償器，其可耗接至該譜振器且適配於響應該複 數個參數中之-個製程參數來修改該譜振頻率。該製程變 化補償器可進-步包括一個適配於儲存複數個係數的係數 暫存器；以及-個陣列，其係具有複數個搞接至該係數暫 存器以及該諧振器的二進制加權的可切換的電容性模組， 每個可切換的電容性模組都具有一個第一固定的電容以及 —個第二固^的電容，其中每個可切換的電容性模組均塑 應於該複數個缝中之一個對應的缝以在該第一固定的 電容以及該第二固定的電容之間切換。在其它範例的實施 例中，該製程變化補償器可進一步包括一個適配於儲存複 數個係數的係數暫存器；以及—個陣列，其係具有複數個 耦接至该係數暫存器以及該諧振器之可切換的可變的電容 性模組，每個可切換的可變的電容性模組均響應於該複數 個係數中之-個對應的係數以在一個第一電塵以及一個第 二電壓之間切換，例如，切換至—個所選的控制電壓。 在其它範例的實施例中，頻率控制器係更包括一個適 配於錯存第一複數個係數的係數暫存器；以及-個第一陣 15

列，其係具有複數個耗接至該係數暫存器並且可耗接至兮 諧振器的可切換的電容性模組，每個可㈣的電容性模组 都具有-個可變的電容’每個可切換的電容性模組均塑應 於=第—複數個係數中之—個對應的係數，以切換該可變 ”容至複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓。在其 它範例的實施例中，該製程變化補償器可進一步包括—個 適配於儲存至少一個係數的係數暫存器；以及至少—個耦 接至》亥係數暫存器以及該諧振器之可切換的可變的電容性 核組’其係響應於該至少—個係數以切換至—個所選的斤 制電壓。該感測器可包括—個響應於溫度的電流源，並： 該頻率控制器亦可包含一個第二陣列，其係具有複數個透 過一個電流鏡純至該電流源的電阻性模組，該複數個電 阻性核組係適配於提供該複數個控制電壓，並且其中該複 數個電阻性模組的每個電阻性模組對於溫度都具有一個不 同的善應，並且適配於響應一個來自該電流源的電流來提 供該複數個控制電壓中之一個對應的控制電壓。 在其它範例的實施例中，-種用於一個譜振器的頻率 控制之裝置係包括一個適配於儲存第一複數個係數的係數 暫存器；卩及-個第一陣列，其係具有複數個輕接至該係 數暫存器以及該諧振器的可切換的電抗或阻抗模組，每個 可切換的電抗模組均響應於該第一複數個係數中之一個對 應的係數以切換一個對應的電抗來修改該諧振頻率。該對 應的電抗或阻抗可以是一個固定的或是可變的電感、一個 固定的或是可變的電容、一個固定的或是可變的電阻 '或 16 1378648 是其等的任意組合。該對應的 或者县丢刼人 虿抗了被'切換至該諧振器、 忒者疋田耦合至該諧振器時， —個泰、;S + Γ· T被切換至一個控制電壓、 個电源电壓或是一個接地 —# m由 电位並且该控制電壓可藉由 個響應於温度的電流源來 抗县可绨Μ 、 刀以决疋。例如，該對應的電 ，，纟合至該諧㈣且被㈣至複數個控制 電壓中之-個所選的控制電璧。在,…〜星数個控制 、 电& 在選定的實施例中，該第 複數個係數係藉由一個變庫於益奴加嫩▲ s應於複數個變數參數中的至少 —個參數（例如，温度、製程、 ,ρι| „ ., 電壓、頻率以及老化）的感 測益來加以校準或決定之。 在其它範例的實施例中，一種用於一個整合式自由運 2的間猎振Μ的頻率控制之裝置係包括：複數個適配於 生複數個控制電壓的電阻性模組；複數個耦接至該簡諧 振盛器的受控電抗模組；以及複數個㈣至該複數個電阻 性模組以及該複數個受控電抗模組的開關，其中該複數個 開關係響應於-個控制信號以輕接該複數個控制電壓中之 :個第一控制電壓至該複數個受控電抗模組中之一個第一 文控電抗模组，以修改該簡諧振盪器的一個諧振頻率。 如上所述，該裝置亦可包含一個耦接至該複數個電阻 性杈組的電流源，其中該電流源係適配於提供一個參數相 依的電流至該複數個電阻性模組中的至少一個電阻性模組 以產生该複數個控制電壓中之至少一個控制電壓，該控制 電廢係參數相依的。在其它實施例中，該電流源係適配於 提供一個實質上與參數無關的電流至該複數個電阻性模組 中的至少一個電阻性模組，以產生該複數個控制電壓中之 17 ^/«048 至夕個控制電壓，該控制電壓俜實質上盥夂#& μ μ ^ r a, , J电&你貝貝上與參數無關的。 個可：換二實施例，該複數個可切換的電阻性模組之每 _、、’電阻性模組對於—個所選的電流都可以具有一 不同的溫度響應。因此，當該參數是溫 控制電壓中砧5 , 又时 4複數個 ^ ^、一個控制電壓是溫度相依的，而嗜複數 個控制電壓φ沾s , W吻Θ複数 的。 的至〉'一個控制電麼係實質上與溫度無關 亥範例的裝置亦可以一 且適配於健㈣―、^ ㈣至該複數個開關並 俨號係 ？复數個係數的係數暫存器，其中該控制 二“第一複數個係數中之至少-個係數來加以提 々二3 #党控電抗模組可進一步包括複數個有差別(例 二=制)加權之固定的電容以及可變的電容，並且其 :二“固開關係響應於該第一複數個係數以耦合一固定 一电^至该簡諧振蘯器，並且稱接該複數個控制電壓中之 ^第—控制電壓至一個被輕合至該簡諧振堡器之可變的 :二复數個電阻性模組可進一步包括複數個輕接至該 :」子斋之可切換的電阻性模組以及-個電容性模組， /電令度极組以及該複數個可切換的電阻性模組進一步耦 ¥ 以提供该第-控制電壓’其中每個可切換的 么阻陡扭組均響應於儲存在該係數暫存器中的第二複數個 铩數中之一個對應的係數，以切換該可切換的 至該控制電壓節點。 模、·且 在範例的實施例中，一個類比至數位轉換器可被耦接 至該複數個可切換的電阻性模組以響應於該第一控制電麼 18 1378648 來提供一個數位輪+ & 流（作A 一 。&，以例如是轉換一溫度相依的電 輯’ ㈤d成為-個數位形式；以及-個控制邏 輯區塊以轉換該數位輸出信號成 該控制信號。 |數個知數或疋 包括此例的實施例中，該複數個受控電抗模組更 複數個搞接至該係數暫存器之可切換的電容性模 二並=複，個可切換的電容性模組可輕接至該簡譜振 ^，其中母個可切換的電容性模組都具有—個可變的電 並且其中每個可切換的電容性模组均響應於該第一複 數個係數中之-個對應的係數以切換該可變的電容至該複 數個技制電壓中之一個所選的控制電壓。根據該實施例， :個響應於複數個可變的參數中之一個參數的電流源係透 過個電抓鏡而被麵接至該複數個電阻性模組；其中該複 數個電阻性模組的每個電阻性模組對於該參數都且有—個 :同t響應：並且其係適配於響應-個來自該電i源的電 來提供β亥複數個控制電壓中之一個對應的控制電壓。根 據該實施例，該複數個控制電壓中的至少一個控制電壓實 質上是參數相依的，並且該複數個控制電壓中的至少二二 控制電壓實質上是與參數無關的。 ν 此外，在範例的實施例中，該複數個受控電抗模电更 包括：複數個耦接至該係數暫存器以及該簡諧振逢器的有 差別加權之可切換的電容性模組，每個可切換的電容性模 組都具有一個第一固定的電容以及一個第二固定的電容， 每個可切換的電容性模組均響應於該複數個係數中之:個 19 J378648 2應的係數’以在該第一固定的電容以及該第二固定的電 ♦之間切換。在其它實施例中，該複數個受控電抗模組更 包括ϋ個輕接至該係數暫存器以及該簡猎振盡器之可 切換的可變的電容性模組，每個可切換的可變的電容性模 組均響應於該複數個係數中之一個對應的係數，以在複數 個控制電麗中之—個第—電I以及―㈣二㈣之間切 換。亚且在其它實施例中，該複數個受控電抗模組更包括. 複數個耗接至該係數暫存器以及該簡譜振盈器之可切換的. 可變的電容性模μ，每個可切換的可變的電容性模組均響 應於該複數個係數中之一個對應的係數，以切換至複數個 控制電壓中之個所選的控制電壓，該複數個控制電壓係 包括複數個不同大小的電壓，並且其中該所選的控制電覆 在溫度變化下實質上是固定的。 此外，在範例的實施例中，該裝置可進一步包括複 數個可切換的電阻H，其係響應於—個控制信號以切換L 個對應的電阻至該簡譜振盡器來修改該諧振頻率。該裝置 可包含-個分壓器，其係輕接至該複數個受控電抗模組並 且適配於響應電壓變化來提供-個所選的控制電壓。此 外，-個老化變化補償器可被耗接至該諧振器並且適配於 比較該複數個參數中之-個所選的參數之目前的值與該所 選的餐數之初始的值’並且響應於該所選的參數之目前的 值與忒初始的值之間的差值來修改該譜振頻率。 許多其它範例的實施例係在以下詳細描繪及說明並 且針對電壓變化以及老化(IC壽命)變化來包含額外的調變 20 丄378648 器及補償器。 本發明亦可包括-個輕接至該頻率選擇器的模式選擇 '，其中該糢式選擇器係適配於提供複數個操作立 I選自包含-時脈模式、—時序與頻率參考模式、二省電 模式、與—脈衝模式之一群組。 針對於-個參考模式，本發明亦可包括：一 式選擇器的同步化带$ . w β 、 …楚’以及一耗接至同步化電路且適配 =供穴三信號的受控振盈器；其中，在時序與參考模 1化+=式選擇11係進—步適配於料輸出信號至該同 以控制第三信號之時序與頻率。該種同步化電 ，係可為-延遲鎖s (delay—1Qcked)迴路、—相位鎖定 ked)迴路、或是一注入鎖定 至-實施例。亦提出一種頻率校準系統’其係可輕接 :振盪裔以接收一個具有一參考頻率的參考信 =该系統係包括•·一個振盪器，其係包括複數個可切摻 二：充模組以及一個係數暫存器’該複數個可切換的電抗 具有有差別加權的電抗’該振盡器係適配於提供一 有；振遼f率的振盪信號，·-個耦接至該振盪器的除 、益’忒除頻Is適配於提供一個具有一輸出頻率 =該輪出頻率是該«頻率的一個有理分數—個輕接 :该除頻器的比較器，該比較器係適配於比較該輸出頻率 與該參考頻率，並日y* 千 頻率時提供一個比較” ”上等於該參考 唬，以及一個耦接至該比較器及該 21 1378648 :盪盗的電抗調變器’ t玄電抗調變器係適配於決定 個係數並且提供該第一複數個係數至該係 ； 控制該複數個可切換的電抗模組之一個第_子：二:: 換以在。亥比較信號指出該輸出頻率大於該參 時 加該振盡器的電抗，並且決定第二複數個係數且提=

係數至該係數暫存器’以控制該複數個可切換的 二几吴、、且之-個第二子集合的切換，卩在該比較信號指出 違輸出頻率小於該參考頻率時減少該振盪器的電抗。 二在範例的實施例中，該比較器係更包括：一個耦接至 δ亥除頻器的第—計數器’該第-計數器係適配於在列達一 個預設的終端計數時提供一個第一計數信號；一個可耦接 至該參考振盈器以接收該第一信號的第二計數器，該第二 什數盗係適配於在到達該預設的終端計數時提供一個第二 什數彳§號；以及一個耦接至該第一計數器以及該第二計數 裔的狀態偵測器，該狀態偵測器係適配於在該輸出頻率並 非實質上等於該參考頻率時提供該比較信號。該狀態偵測 益可進一步適配於在接收到該第一計數信號時提供一個電 抗增加信號、在接收到該第二計數信號時提供一個電抗減 少^ ?虎、在接收到該第一計數信號與該第二計數信號時不 提供輸出信號或是提供一個電抗穩定的信號、以及在接收 到該第一計數信號或該第二計數信號時重置該第一計數器 以及該第二計數器。 在所選的實施例中，該狀態偵測器更可包括：一個第 一反相器’其係耦接至該第一計數器以接收該第一計數信 22 13/8648 號並且產生-個反相的第—計數信m _閉， 其係麵接至該第-反相器以接收該反相的第一計數信號並 且耦接至該第二計數器以接收該第二計數信號，該第—_ 閘係適配於在該第一計數信號指出該輸出頻率大於 頻率且該第二計數信號指出該參 夕5 ^ + ，亏頻率並未大於該輸出頻

率〜提供該電抗增加信號；一個第二反相_，其係輕接至 =第二計數器以接收該第二計數信號並且產生一個反相的 第-植信號；-個第2 _閘，其係耗接至該第二反相 器以接收該反相的第二計數信號並且耗接至該第一計數器 以接收該第一計數信號，兮笛_ λϊΓνη 二 τ双琨。亥第—N〇R閘係適配於在該第二 計數信號指出該參考頻率大於該輸出頻率且該第一計數作 破指出該輸出頻率並未大於該參考頻率時提供該電抗減少 =虎’以及—個緩衝11 ’其係輕接至該第-眶閘以及該 第—_閘以儲存對應於該電抗增加信號以及該電抗減少 k號的值。 • 纟範例的實施例中’該電抗調變器更可包括：一個耦 邀/狀心、偵，則裔的第二計數器，該第三計數器係適配於 二〜^電抗、加彳§號以增加一個先前的計數來形成一個目 2 ^數並且響應該電抗減少信號以減少該先前的計數 二形成》玄目削的計數；以及一個耦接至該第三計數器的下 -狀態偵測器’該下一狀態偵測器係適配於在該目前的計 ▲ 乂及f先剐的計數分別是一個對應的閾值（threshold) 叶^時提供一個等於該先前的計數之輪出計數，並且在該 先前的計數不是對應關值計數或是在該目前的計數不是 23 004¾ 應的閾值5十數時提供等於該目前的計數之輸出計數。舉 例而言，兮楚—^丄 ^ 一汁數器可適配於以連續的增量或是以二進 搜尋的增里來增加或減少該S前的計數。再者，如同以 詳’田順述者，該下—狀態偵測器係更適配於避免該 輸出計數是一個循環的計數。 。。在範例的實施例中，一種用於一個自由運作的簡諧振 的頻钱準之裝置亦被提出，其中該振m器係適配於 _ m:個具有振盪頻率的振盪信號並且具有一個係數暫 〇〇並且其係可耦接以接收一個具有一參考頻率的袁考 信號。該範例的裝置係包括：一個可輕接至該振逵器以接 收該振盡信號的除頻器，該除頻器係適配於將該振逢頻率 :頻以形$ 4固具有一輸出頻率的輸出信號卜個耦接至 韓除頻器的比較器，該比較器係適配於比較該輪出頻率盥 =參考頻率並且在該輸出頻率並非實質上料該參考頻率 %提供-個比較信號；以及一個麵接至該比較器且可相接 #至該振i器的電抗調變器，該電抗調變器係適配於決定第 —複數個係數且提供該第一複數個係數給該係數暫存器以 控制該複數個可切換的電抗模組之一個第一子集合的切 換，以在該比較信號指出該輪出頻率大於該參考頻率時増 加該振盡器的電抗，並且適配於決定第二複數個係數且^ 供該第二複數個係數給該係數暫存器以控制該複數個可切 換的電抗模組之一個第二子集合的切換，以在該比較信號 指出該輸出頻率小於該參考頻率時減少該振盪器的電抗二 此外，在範例的實施例中，該電抗調變器可進一步適配於 24 ij/8648 在該比較信號指出該輸出頻率並 ^ A @貝上等於該參考頻率 %修改該振盪器的一個阻抗（或電阻）。 在另一範例的實施例中，一個 校準之方法#被提出^ —個摄盈器的頻率 ，： &出，其中該振蘯器具有複數個可切換的 電抗模組。該方法係包括：將— ' 湯广笮夕^ 由°玄振盧器所提供的振 為5虎之一振虚頻率除頻-個有理分數，以形成一個具有 輸出頻率的輸出信號·比較$ ρ 兀罕父4輸出頻率與— 振盪器所提供的參考信號之一 " 非實質上等於該參考頻率時，据供f，备该輸出頻率並 巧肩手叶，鈥供一個比較作號. 一複數個係數以控制該複數 。，，、 2 #入 J切換的電抗模組之一個第 一子集合的切換，以在該比 第 參考頻率時增加該#^ 出该輸出頻率大於該 〆振i益的一個電抗；以及決 個係數以控制該複數、-數 合的切換，以在該比較之一個第二子集 0 Q± ,, , L曰出"玄輸出頻率小於該參考頻 羊付減少该振盪器的電抗。 此等與另外的實施例係進_步詳細論述 發明與其實施例之以下藉由本 J。干細；ίί明，且錯由申諳真利鉻 :及圖式’將會清楚地明瞭本發明之諸多其它的優點與特 【實施方式】 式中2本發明係容許諸多不同形式之實施例，其係於圖 的是將詳細說明於特定實例與實施例中，但需瞭解 於限制本2内容係被視為本發明的原理之例證，而不在 X月於所示的特定實例與實施例。 25 1378648 斤各出地，本發明之各種的實施例係提供諸多優 匕括有能力整合-種高度準喊（於m及老化下）、低 斗動自由運作及自我參考之時脈產生器及/或時序與頻 率/考态與其它的電路，諸如於第丨圖所示者。第】圖係 描繪根據本發明的教示之一個範例的系統實施例15〇的方 塊圖。如第1圓所示，系統15。係單一個積體電路，其具 有與另-（或第二）電路18〇以及介面（I/F)(或輸入/輸出 (1/〇)电路）120單片式整合之本發明的一種時脈產生器及/ 或τ序/頻率參考器1〇〇。介面12〇通常將會提供電力（諸 來自電源供應器（未顯示））、接地、以及其它線路 或IL "IL排至4脈產生器1 〇 〇 ,例如是用於校準與頻率選擇。 士圖所示，一或多個輸出時脈信號係提供於匯流排1 2 5之 上，作為複數個頻率，諸如：一第一頻率（“）、一第二頻 率（fi)等尊、直到一第（n+1)頻率（fn)。此外，一省電模 式（或低電力模式（LP))亦被提供（同樣於匯流排1 25之 φ上）。第二電路180(或I/F 120)亦可提供輸入至時脈產生 态100，諸如是透過選擇信號（50、\到Sn)以及一或多個 校準信號（cQ、c!到cn)。或者是，選擇信號（Sq、&到Sn) 及一或多個校準信號（CQ、C!到Cn)係可透過介面120(諸如 於匯流排135之上）且連同電源（於線路140之上）與接地 (於線路145之上）而直接被提供至時脈產生器1〇〇β 除了一個低電力模式之外’時脈產生器及/或時序/頻 率參考器1 0 0係具有進一步詳述於後之另外的模式。舉例 而言’於一時脈模式中，裝置100將會提供一或多個時脈 26 1378648 ^號（作為輸出信號）至笛_ 弟一電路180。第二電路180俜可 為任何型式或種類的電路 係了 啼走 遠如：一微處理器'-數位芦 號處理器叫-射頻電路、或例如 ； 個輸出時脈信號之任何直〜兩々 '了利帛或多 _η± ^ 仃其匕的電路。此外，舉例而言，於 ^序或頻率參考模式中， Λ „ . . ^ 來自裝置1〇0之輸出信號係可 一 >考信號，諸如：用於一第二捂滠涔 考信號。因此，該術語“時脈產生^時^化的一參 屋生器及/或時序/頻率參考器”

^可互Ϊ地使用於本文中，且所瞭解的是：該時脈產生器 常為提供—方波的信冑，其可被提供—時序/頻率 >窃或否、其可改為利用一實質正弦的信號。此外，如 進一步料於後，本發明之種種的實施例亦提供_脈衝模 式其中，來自時脈產生器及/或時序/頻率參考器1〇〇之 輸出信號係以叢發（burst)或區間（interval)來加以提 供，例如：用於提高指令的處理效率與較低的功率消耗。 應注意到的是，舉例來說’各種的信號、電壓、與參 數無關的電流源、等等，都被稱為“實質上，，正弦或方波信 號、實質上固定的控制電壓、或是實質上與參數無關的電 廢或電流。此係考量各種引入的㈣、雜訊源以及其它失 真’其可能使得此等信號、電麼或電流實際上不同於教科 書中所見之較理想的描繪。舉例而言，如進一步詳細論述 於後，範例的“實質上”方波信號係描繪於第15A與15B圖， 且呈現種種的失真’諸士。：下衝（undersh00t)、過衝 (overshoot)、與其它的變化，然而仍視為實際上極高品 質的方波。 ° 27 1378648 本發明之數個重要特徵係於系統15〇中 第 ， — 種

面度準確、低抖動、自由運行及自我參考的時脈產生器100 :、單片式與其它(第二)電路180整合，以形成單一個積體 電路(系統150)。此係明顯對比於習知技術，習知技術中 種參考振盪器係被運用以提供一時脈信號，諸如：一 甜體參考振盪器，其無法和其它電路整合，且 ⑹W其係為必須透過一電路板而連接二何另外 的電路之-個第二且單獨的元件。舉例而言，根據本發明， 糸統150(包括··時脈產生器1〇〇)係可隨同其它的第二電 路一起製造，其係運用習知#⑽s(互補金屬氧化物半導 =、BJT(雙載子接面電晶體）、（雙載子與⑽s)、 或是其它利用於現代1C製造的製造技術。 第二，本發明並不f要單獨的參考振盈$。而是根據 本發明，時脈產生器J 〇〇 # 益iuu係自我參考及自由運作，使得其 未參考或鎖定至另一信號’而諸如先前技藝典型是同步 :於-相位鎖定迴路(PLL)'延遲鎖定迴路(DLL)、或是經 由庄入鎖定至—參考信號。 第三’時脈產生器_係提供複數個輪 莫式，使得頻率係可在低延遲之下且用一種無突波的 / 換。舉例而言，第二電路180係可轉換至一省電 遠如：_電池或較低頻率模式，且請求（透過選擇 低時脈頻率以使得耗電為最小、或是請求-低 Γ 信號以進入—睡眠模式。如更為詳細論述於 後，此種頻率切換係在實質上可忽略的延遲下被提供的， 28 1378648 ί::被引入用於防止突波的低延遲(成比例於所利用之 犬波防止級的數目、 使说田丨 目）其僅用到少數的時脈週期，而非用 至•改=自PU/DU之輸出頻率所需的數千個時脈週期。 頻率1:二!供有下文所論述之時脈產生器及/或時序/ 羊> 考卯100之極高可利用的輸 :=:的。舉例…時脈的起動二:實:

二二地:::=?時_參-或為脈播〜* 為了省電而完全關閉 =脈m舉例而言’其並非為持續運行作為一時脈， μ脈產生ϋ及/或時序/頻率參考器㈣係可操作於相* 短的、離傲^的ρ* Ρ3 —、f m :政㈣間或叢發(即：脈衝式），週期式或非週期 二 於藉由第二電路180(諸如：處理器)所做的指令 2 /如更柄、細論述於後，在快速的起動日㈣ =式操作係提供電力節省，因為每 以多的指令（每秒百萬個指令或_。此外，I .二用逆之外，此種脈衝模式亦可被利用以週期性同步 時脈或振I器。因此，該時脈產生器及/或時序/ 有广Η)0(以及於下文所論述之其它的實施例 =數個操作模式’其包括：一時脈模式、-時序及/或 頻羊蒼考#式、—省電模式'與_脈衝模式。 /植Λ"9 ,如更為詳細論述於後’該時脈產生器及/或時序 …乡考器1G0係包括特徵為在製程、電壓、溫度〇 的變化之下的高度準確的頻率產生。此等特徵係包 括頻率調諧與選擇、以及對於可被歸因於溫度及/或電壓 29 1378648 逢動、製程變化與 宜工 、 b所弓起的頻率變化之補矽 弟五，該時脈產生$ β /+ ± 平變化之補償。 生一顯著且彳A _ ° 5犄序/頻率參考器100係產 ，，只f且相畲尚的頻率， 忭座 圍，其接著被除頻至複數㈣低=百Mflz肖GHZ的範 τ(為整數之比率的一個有-二:。各個此種除頻以 其令相位雜訊為降低Ά成顯著的雜訊降低， 因此，本發明之時" 雜訊功率為降低N2倍。 過倍頻產生1輪出成相較於其它直接或是透 週期抖動。 J耆之顯者較低的相對 此等特徵係更為詳細說 本發明的教示之第一範…:圖，該圖係描繪根據 之實施例M t抬 M匕3頻率控制器215的裝置200 之汽施例的方塊圖。如於第 產咮哭；8 / +'。士产 装置200係一時脈 生时及/或蛉序/頻率參考 號，諸如：-具有複數個頻率中之任V: 器邮所選出）的時脈_ 任;者（運用頻率選擇 哭…h… 該裝置（或時脈產生 。。）2〇〇<糸包括-振盪器21〇(具有一错振元件）、—頻率控 制器215、-除頻器22G、—模式選擇器奶、以及上敎 頻率選擇3 2G5。根據本發明，振蘯器21()係產生一具有 相當高頻率f。之信號。由於上述之m或老化的變化，頻 率控制器215係被利用以頻率選擇或調諧該振盪器2丨〇， 俾使振盪頻率fQ係可選自複數個潛在的振盪頻率，即：頻 率控制器215係提供具有在PVT及老化的變化下為準確的 頻率之輸出信號。 舉例而言，在給定此等PVT變化之下，來自_個振盪 30 1378648 (諸如.振盪器210)之輪出頻率係可變化±5%。對於某些 應諸如··其利用環式振盪器者，此種頻率變化性係可 接又：。然而’根據本發明，時脈產生器2〇。有較大的準 1度疋所期望的’尤其是對於較靈敏或複雜的應用，諸如： 提：用於整合的微處理器、微控制器、數位信號處理器、 通信控制器、等等之時脈信號。因此，頻率控制器215係 被利用以針對於此等PVT變化而調整，使得來自該振盛器 之輸出頻率是所選擇或所要的頻率f。，其具有的變異在大 小上為數個等級較小的，諸如：±0.25%或更低，且且有相 當低的抖動。 ^根據本發明的教示之頻率控制器215的各種範例的實 轭:k在以下詳細地被指繪。例如’請參照帛2!圖，該 ®疋彳田、..日根擄本發明的教示之範例的頻率控制器141 5以 及裝置1 400之方塊圖，一個振盪器(諧振器31〇以及持續 放^器305)係提供-具有請振頻率f。的第一輸出信號。 ·-亥範例的頻率控制器141 5係耦接至該振盪器並且響應於 :第二信號(例如’由一或多個感測器144〇所提供的苐二 信號）來修改該譜振頻率f〇。該範例的頻率控制器⑷已係 包括以下的一或多個組件：互導調變器】、可變的參數 調變器（或控制器m25(例如，一或多個以下所述的可控 電容或是受控電抗模組）、製程（或其它參數）調變器（或補 償器）1430、電麼補償器1 455、係數暫存器“託且亦可包 含一個老化變化補償器1460。根據所選的實施例，該頻率 控制器1415亦可包含-或多個感測器144〇、類比至數位 31 ϋ/8648 (A/D)轉換器（“ADC”）1445以及控制邏輯區塊ΐ45〇。例如， f /圖中所指繪之溫度相依的電流源：ί(τ)(或更概括而 =疋yl(x))l生裔415係根據本發明而有效地作用為—個 溫度感測器，其係提供一個以環境或是接面溫度的函數來 改變之對應的輸出電流。此種溫度相依的輸出電流可藉由 A/D轉換器（聞1445而被轉換成為—個數位信號，並且 被利用來提供對應的係數（儲存在暫存II 1435中）以供該 頻率控制器1415的各種調變器或補償器i42〇、i425、⑷/ 1455以及1 460加以利用，以按照各種的參數（例如，-個 可變的操作溫度或是可變的製程）來控制該譜振（或是輸出） 頻率fQ纟其它所舉出的實施例中，此種溫度相依的輸出 電流係直接被提供（作為一第二信號，而無中間的Μ轉 換)至各種的調變器，例如被提供至互導調變器142〇以及 可變的參數調變器（或控制器）1425。於是，這些調變器例 如是透過修改通過該諧振器31〇以及持續放大器3〇5的電 像流、或是透過修改搞合至譜振器31。且有效地構成該雜 益 3 1 0 的部分右封·強· 4、 有效電抗或阻抗（例如，電容、電感戍電 阻），來修改該諸振頻率。例如，該有效電抗= 的修改可以疋藉由輕合固定的或是可變的電容至該諸振器 310或疋彳文』咕振器310去耦合固定的或是可變的電容、 或是修改-或多個耦合至該諧振器的電抗大小，例如，藉 由修改一個控制電遂或是其它連續的控制參數。 在、下所述各種所舉出的實施例中該立導調變器 14 2 0以及可變的夹叙j田總/ 〕>數调變态（或控制器）1425 一般是被實 32 1378648 :來利用-個溫度參數，使得在操作溫度的變化下能夠提 上穩定的㈣…。。藉由熟習此項技術者將 .疋艳些調變态可被貫施以其它可變的參數（例 二二由於製程引起的變化、電虔變化、老化以及其它的頻 ;交化）之—個函數或是響應於該等可變的參數來提供一 個實質上穩定的諧振頻率ffl。 、

請再次參考第2目，為了改善效能及減小抖動（雜訊） 以及其它的干擾，本發明並不採用產生一個低頻率輸出且 =其倍頻至高到—較高的頻率（如同運用pu肖DLL所典 j乍成者）本發明係產生一相當高頻率的輸出f q，其接 著為運用除頻H 220而除頻至一或多個較低的頻率“】到 具有來自除頻器22〇之複數個頻率的一或多者之時脈 信號係可接著運用頻率選擇_ 205纟加以選擇。如上所指 ^地’此種頻率選擇係在無突波且低延遲下被提供，其係 提供極陕且無大波的頻率切換。此外，複數個操作模式亦 運用模式選擇器225而被提供。 第3圖係更詳細描繪根據本發明的教示之第二範例的 裝置實施例作為時脈產生器及/或時序/頻率參考器3⑽的 方塊圖。請參考第3圖，時脈產生器及/或時序/頻率參考 器300係包含—諧㈣310以及一持續放A|| 3〇5(構成_ 個振盪器395)、一溫度補償器（或調變器）315、一製程變 化補償器（或調變器）32〇、一頻率校準模組325、一電壓變 化補償器（或調變器）38〇、一老化（時間）變化補償器（或調 變益）365、一或多個係數暫存器34〇，且視所選擇的實施 33 1378648 例而定’亦可包括··感測器385、一類比至數位轉換器 (”、一除頻器與方波產生器33。'_電壓隔離器 55、一譜振頻率選擇器_、—輸出頻率選擇器335、一 模式選擇器345以及—低延遲的起動模組_。該持續放 ，器305、溫度補償器315、製程變化補償器32〇、電壓隔 離器355、電壓變化補償器、老化變化補償器365、错 振頻率選擇器360、以及頻率校準模组325係經常被納入 於—頻率控制器之令’諸如：頻率控制器州（或是215或 1415)。或者是，該持續放大器3〇5與諧振器可被視 =構成-個振逢器395，而其中各種的控制器元件（例如， 溫度補償器315、製程變化補償器320、電壓隔離器355、 電壓變化補償it 380、老化變化補償器365、譜振頻率選 擇器360、感測器385、舰㈣以及頻率校準模組奶） ，内含在一個頻率控制器349(或是215 一咬1415)中的一或 夕個之内亦應注意的是，於時序或頻率參考器實施例中 可以不需要（方塊330之）方波產生器。 —該错振器31〇可以是儲存能量之任何型式的譜振器， 諸如.耦接以形成一種LC共振迴路（tank)之一電感器（L) 與m(e) ’其中’該lc共振迴路係具有複數個Lc 共振迴路配置中之一個所選擇的配置、或者是電氣或機電 式等效於-電感器福接至一電容器、或是於此技藝典型被 表不為-電感器耦接至一電容器。此種Lc諧振器在第4 ;圖匕中係被描繪為譜振$ 4〇5。除了 LC諧振器之外，其它的 #器係被視為等效且於本發明之範疇内；舉例而言，諧 34 1378648 振器㈣可為-陶㈣振器、_機械譜 一微機電（“MEMS”）諧振器、$ “ UAi) — ^ 或—缚膜體聲波諧振器。於其 匕只例中，各種的諧振器都

咐拓。口·b上 以由電乳或機電式比擬為LC έ白振益來加以表示，且亦為於 實施例中，IX共振迴路已^利心於範㈣ 完整之整合的解決方案之高二：。作為-證振器，以提供 =續放大器⑽係對於諧振器⑽提供起動以及持 項的放大。溫度補償器315係對於譜振器3ι〇提供頻率控 制，以根據由於溫度所引起的變化來調整振堡頻率。於所 選擇的貫施例中，視所期望或需要之控制的程度而定，溫 度補償器315可包括在電流以及頻率上之控制，如對於所 選的實施例之下文所述者。例如’該溫度補償H 315可包 括第21圖的互導調變器142〇以及可變的參數調變器1425 中之-或是兩者’其中調變器⑽與聰都被實施為響 應於溫度變動。類似地，製程變化補償器32〇係對於證振 器31〇提供頻率控制，以根據半導體製造技術所固有的製 程變化：力一特定工廠内的製程變化(例如：批次或運轉 的變化、於一特定的晶圓内之變化、以及於同一晶圓内之 晶粒到晶粒間的變化）以及於不同的工廠與工廠間的製程 (例如：130奈米與90奈米製程）之間的製程變化，來調整 振盪頻率。電壓變化補償器380可被利用來在電源電壓變 化以及其它電壓變化之下維持一個穩定的輸出頻率。老化 變化補償器365可被利用來在隨著iC老化而電路元件經 過一段時間發生對應的變化之下維持一個穩定的輸出頻 35 1378648 率。頻率校準模組325係被利用以從可發生於諸振器31 〇 中的複數個振盈頻率之間而微調及選擇所期望的輸出頻率 f〇,即：從複數個可利用或是潛在的頻率選擇輸出頻率“。 於所選的實施例中’係數暫存器340被運用以儲存利用。於 種種範例的補償器與校準實施例中的係數值，即如以下更 加詳細敘述者。 如上所述，該頻率控制器349在選定的實施例中亦可 包含感測器385與類比至數位轉換器（ADC)39〇中的一或多 個。此外，該頻率控制器中的許多其它補償器及調變器= 包含作用為感測器的組件’例如，溫度相依的電流源以及 其它的電壓變化檢測器。除了被利用來產生各種複數個被 健存用於對各種的切換元件提供控制的係數、切換受控電 抗模組（在以下敘述）至_振器31G(作為—種離散形式的 控：）、以及變化藉由叙合或切換至該譜振器3ι〇的電抗 所提，的有效電抗量（―種連續形式的控制）之外，各種的 感測器、補償器以及調變器亦可被利用來對於該諧振器31。 的諧振頻率提供其它形式之連續的控制。如以下所描繪與 n I自感測H '電流產生器 '控制電壓、等等的各種 連續的輸出係在本發明的範嘴内作用為控制信號。例如， :種的控制電磨(可能隨著一個所選的參數(例如，溫度） ::化或者可能相對於一個所選的參數是固定的)係作用為 工制信號’該控制信號係被用來修改利用變容器做成的受 控電容模組之對應的大小。 除了溫度與製程補償之外，電壓隔離器355係提供與 36 1378648 末自電源供應器）的隔離，且可獨立 地被貫施或是作為其它構件 ^ 315 ”… 料之』刀者，諸如：溫度補償器 整之外 了對於此等PVT及老化之變化的頻率調 加以⑼純頻率亦可透㈣振_輯$⑽來獨立地 =選擇，用於㈣來自_可利用的頻率範圍之—所選的 針對時脈信號之產生’時脈產…〇。係利用一除頻 ::頻率以轉換輸出振盈頻率f。成為複數個較低 以_ 1 n ’且運用一方波產生器（亦於模、组330中） =換：實質正弦的振蓋信號成為用於時脈應用之一實質 率之頻率選擇1 335係接著提供具有該複數個頻 亦‘可利用的輪出信號之選擇，且模式選擇器345 财衝广：㈣模式之選擇’諸如：提供-低電力模式、- 考模式、等等，此等構件，時脈產生 ’、3供钹數個高度準確（於PVT下）、低抖動 疋的輸出頻率f 、f f 穩 成之最小到”略的=Γ:=:ντ變化所造 用提供充分的準確針對 或複雜應 X /、穩疋度，即如上所述者。 器、二圖係描繪根據本發明的教示之範例的頻率控制 於第'4 /、與頻率校準實施例之高階的示意方塊圖。如 於弟 4圖所示，# j... 405,且該箱座〜 係實施為一諧振的“共振迴路 乂.，：控制器係實施為數個元件，即：—負互邀 放大器41 〇(被運田— 辱 (或溫卢相^ $施該持續放大器）、一溫度響應式 w )電流產生器（UT))(或是更概括而言為響 37 1378648 應於任何此種參數“x”的yi(x))415、一溫度響應式（或溫 度相依的）頻率（fQ(T))補償模組420、一製程變化補償模 組425，且亦可包括一頻率校準模組43〇。種種的溫度響 應式或溫度相依的模組415與420都是對溫度變動靈敏 的、或是響應於溫度變動的，且提供對應的調整，俾使諧 振頻率於此等PVT及老化變化下都是穩定且準確的。 諧振的LC共振迴路405及一持續放大器係可等同地描 述為簡振盪器或諧波核心（core)，且所有該等變化都 在本發明之範疇内。應為注意的是：儘管諧振的lc共振 迴路405係一電感器435並聯於一電容器44〇，其它的電 路拓撲結構（t〇P〇l〇gy)亦為已知且為等效於前述者，諸 二:-電感串聯―電容。另―此種等效的拓撲結構係說明 方'第8圖。此外，如上所述，其它類型的諧振器亦可被利 用且均視為等效於本文所述之範例的諧振的L(：共振迴路。 再者’如更為詳細論述於後，另外的電容及/或電感（固定 及可變兩者（且更一般稱之為阻抗或電抗（或是電抗元件））） 係分布於各種的模組中，且為有效形成譜振的^妓振迴 =概之部分，並且被利用作為本發明的頻率控制器的部 :此外’對應的電阻(各種的阻抗的電阻性成分A “5 與Rc 450係個別地顯示，但應瞭解為其 器435與電容器㈣之内者，其之發生是屬於製造 且非為該個別的電感器435與電容器44g之外或: t反而，該等額外或是固有的（寄生的 對請變化之補償的部分者，即如以下參考第二 38 1378648 描繪及敘述者。 譜振的LC共振迴路或振盪器40 5之電感器435與電容 器440的大小被定為實質或大約提供所選擇的振盪頻率 fo、或是於fe附近之振盪頻率範圍。此外，電感器435與 電容器440的大小係可定為具有或符合Ic佈局面積要求， 具有需要較少的面積之較 體認到的是…尺况， 高的頻率。熟習此項技術者將會 但只是作為第一階的近似而已，

因為如下文所論述，諸如阻抗1與Rc、任何額外的電阻器、 以及溫度與製程變化與其它失真之其它的因素都會影響 f 〇，而可能内含在第二與第三階的近似中。舉例而言，電 感器435與電容器440的尺寸可定為產生於i至5 ^^範 圍内之-諧报頻率；於其它的實施例+，較高或較低的= 率可能是所期望的，且所有該等頻率都在本發明之範疇 内。此外’電感g 435與電容器440係可運用任何半導: 或其它電路製程技術來加以製造，且可以例如是CM卯相 合的、雙載子接面電晶體相容的，而於其它實施例中，電 感器435與電容器44〇係可運用絕緣體上矽（s〇〇、金屬_ 絕緣體-金屬（MiM)、多晶矽_絕緣體_多晶矽'砷化 蘇（GaAs)、應變石夕（strained_si丄ic〇n)、半導體異接面技 術、或基於微機電（MEMS_based)的技術來加以製造，此亦 為舉例而非為限制的。應為瞭解的是：所有該等施行與實 施例都是在本發明之範疇内。此外，除了諧振的Μ共振 之外、或是一取代諧振白勺^共振迴路4〇5，其它的諧振器及 /或振盪器實施例亦可被利用且亦為在本發明之範疇内 39 1378648 如運用於本文者，“LC共振迴路，，將會是表示 所有可能提供振盪的電€|§與電容器 任何及 拓撲結構，而盔論1是如彳# 局、組態或 稱 疋如何實施的。應為注意的是：運用 ⑽S技術之—種習用製程以f造振盈n 4G5之处力 係允許時脈產生器為與其它電路(諸 二力 合且單片式地加以製造，因而提供…電路180)整 點 &因而柃供本發明之-個顯著的優

此外’第4圖所示之電容糊係僅為涉及於譜振的κ 共振迴路405之諧振與頻率決定的整體電容之—部分，且 為-固定的電容。於所選擇的實施例巾，舉例而二二 定的電容係可代表最終被利用㈣振逢器之總電 10%至9.或者若為所要的’該電容44G亦可以被實施為 一可變的電容。如更為詳細論述於後，整體電容係被分散y 俾使額外之固定與可變的電容係選擇性地納入於時2產生 ，及/或時序/頻率參考器300之内，且例如為心率控J 器（21 5、1415)的組件（例如，溫度響應式頻率補償 杈組420與製程變化補償模組425)所提供，以提供選擇说 振頻率fG且允許諧振頻率fQ為實質無關於溫度與製裎= 化。 壬文 於所選的實施例中’電感4 3 5已經被固定，但是亦了 以可變的方式被實施，或是被實施為固定與可變的電感之 一組合。因此，熟習此項技術者將會體認到的是：針對於 頻率調諧及溫度與製程的非相依性，固定與可變的電容之 詳細論述係類似地相關於電感的選取。舉例而言， 40 1378648 電感係可被切換進屮★女dd 〇〇 出°玄振盪态’以類似地提供調諧。此外， 單一個電感器之雷咸t-ri 感亦可被調變。因此，所有該等電感盥 電容變化都是在本發明$ rh ^ α ^ ^ 赞月之軏疇内’並且被描繪為第20圖 的範例的受控阻抗桓έΗ 1 qnc ΟΓ 仇棋組1 305以及第25至27圖的受控電 抗模組1 8 0 5之可+77换ΑΑ 之了切換的、可變的及/或固定的電抗元件 組件。 亦如第4圖所示者，諧振的LC共振迴路405與所得到 的輸出信號（稱為於節點或線路470肖475的第-（輸出） 信號）係一差動信號’並且提供共模拒斥(c〇_on-mode rejection)。其它的配置（包括：非差動或其它之單端的 配置)亦在本發明之範嘴内。舉例而言，於單端的配置中， 各種的模組（例如：485、46〇)將僅需要其中一個實體即可， 而非為了如圖所示之平衡的配置而用到兩個實體。類似 地，下文論述之其它的構件與特徵（諸如：除頻器）亦將具 有—種單端而非為差動的組態。此外’圖示的種種實施例 係利用各種形式（例如，CM〇s 、累積模式的 mosfet(“amos”）、反轉模式的 M0SFET(“IM0S”）、等等）之 M0SFET電晶體（金屬氧化物半導體場效電晶體）；其它的實 施方式也是可利用的，諸如：運用雙載子接面電晶體 (“BJT”）、BiCMOS、等等。所有該等實施例都被視為等效且 在本發明之範喻内。 該負互導放大器410係被選擇以透過互導（gm)調變與 其電阻器之導通電阻而提供溫度補償。互導（gJ調變亦可 獨立利用於頻率選擇。本發明之另一項重大優點係一負互 1378648 : 大器4i〇之選擇，以提供起動與持續的放大，因為振 盪振幅及頻率均為由持續放大器之互導所影響，除了提供 '姐度補償之外，也提供振幅調變以及頻率微調（或調諧）。 負互導放大器410將會響應於橫跨諧振的Lc共振迴路 4〇5(如圖不為跨於節點470與475)之一電壓“v”而注入電 流至諧振的LC共振迴路4〇5(且更明確是到電容器44〇之 =)。接著，該電流注入係將改變（且失真）電壓波形（因為 電堡為電流之積分），而造成於頻率上之改變或變化，其 大致=反比於互導gm之大小，即如於第5a圖所示者。應 的是：此互導係—個負值，因為增益係被提供以抵 用〜谐振兀件固有之損失。因此，每當“互導放大器，，被運 用於本文時’應瞭解為意指且僅為對於“負互導放大 -縮寫。接著，互導亦為偏壓電流之—個函數，實 概）成比例於通過放大器41〇之電流 對於MOSFET)，且實質上（大概）成 、’根（針 貫質上（大概）成比例於通過放大器4 之電〜（yl(x))(針對於BJT)，1 先雨 八為/皿度相依的，而造成其 度t偏厂堅電流相依之-波形失真，即如於第5B圖所 不者0此外’如於第$「阁糾_ ^ 轉““ ，振盈頻率亦為關於該持 羞自導放大自41G的互導且為其之—個函數， ^率的選擇。再者，除了溫度相依性（如為！⑺）之^ =流亦可變化為其它的參數或變數之一個函數（因而卜更 :，為】〇〇)，諸如：電遵或外部調譜，且 個因數‘V，(如後所述);因此，電流係稱作： 42 1378648 如上所指出地，更—般來說，此可變的電流yI(X)可 破利用為感測器或是_部分的感測器，例如，第21圖的 一或多個感測器1440或互導調變器142〇或是第25圖的 感測器1815。例如，當此可變的電流由Ι(τ)產生器415 所提供，而使得所提供的電流是溫度的一個函數（參數或 變數“Χ，，=溫度參數Τ)時，I⑺產生器415係藉此作用為 -個溫度感測器’並且可如此被利用在範例的實施例中， 例如，被該頻率控制器（215、349、1415)利用來響應於溫 度變動以調整該諸振頻率f〇。例如，第21㈣互導調變 器1420可包括此種溫度（或其它參數）響應式電流源4丨y其 亦作用為一個感測器1440)’其係提供電流給一個持續放 大器305。 本發明之重要創新的突破係包括：有利地利用此等潛 在的失真，以對於產生該振盪器所選的％值提供頻率補 償、及透過該待續放大器之互導的調變之頻率調變。因此， 如將更為詳細論述於後，第一，該互導係可針對於頻率選 擇而被修正或改變，且第二，藉由大致為即時或接近即時 之基礎上來修改電流y I (χ)，以補償其歸因於溫度、電麻γ 製程或老化之該等頻率變化。根據本發明，所選擇的頻率 f 〇以及其相對於溫度變化之穩定度係可透過互導g之南火 選擇及Ι(τ)之選擇而決定之。換言之，根據本發明，該= 壓電流係作成是溫度相依的，如為ί (τ)(或更概括β yl(x))，其於是影響該互導gro ’因而影響振盪頻 T丄0 0此 種方法亦可被利用於其它的變數，諸如：電壓變 I程 43 1378648 變化或是老化變化。 第6圖係描繪根據本發明的教示之範例的負互導放大 益（410)、溫度響應式電流產生器（ι(τ) 415)、與^共振 迴路諸振器（405)貫加i例的電路圖。如於第6圖所示，言皆 振的LC共振迴路500係耦接至一負互導放大器，該負互 導放大器係被實施為一互補交又耦接對的放大器5〇5(由電 晶體Ml、M2、M3與M4所組成），接著透過一個電壓隔離 ^ 器510(被實施為電流鏡（電晶體525A與525B)並且在此可 互換地稱呼之）而耦接至一溫度響應式電流產生器 (I(x))515。電流鏡510(電壓隔離器）亦可被實施於一種串 級拓撲結構（520A與520B)中，.諸如以提供關於電源供應 器的變化之改良穩定度且隔離該振盪器與電源供應器（電 壓•隔離）。該溫度響應式電流產生器51 5係可被實施為利 用諸如其分別為於第7A、7B與7C圖所示之與絕對溫度成 互補（CTAT)、與絕對溫度成比例（PTAT)、或與絕對溫度平 • 方成比例（PTAT2)、以及於第7D圖所示之CTAT、PTAT、與 PTAT的組合之拓撲結構。於各個實例中，注入至負互導 放大器（互補交叉耦接對的放大器）5〇5之電流(或 yI (X))係具有溫度相依性，諸如：增大電流（ΡΤΑΤ或ΡΤΑΤ2) 或減小電流（CTAT)為增高溫度之一個函數，即如圖所示。 舉例而言，如於第7D圖所示，此等溫度響應式電流產生 裔之—或多個組合亦可實施為諸如CTAT並聯於PTAT。 特定的溫度響應式或溫度相依式電流產生器之選擇 亦為所利用的製程之一個函數；舉例而言，CTAT係可用於 44, 1378648 霞之製程。更概括而言，由於不同的製造者係利用 的材料^如：㈣銅，因此I般會是不同的而造^ 不同的溫度係數，其於是為 而认τπ、 々又亥振盪态之溫度係數，因 而而要於I⑺補償上有所差異。對應而言，料 =的頻率響應而作為溫度之—個函數可能需要不同比率之 AT、PTAT與Pm2補償。並未單獨顯示的是 二C…所示之各種的溫度響應式電流產生：;可

器配置之電晶體係可二應式電流產生 偏壓堵如：針對於圖示 例拓撲結構，對於GTAT㈤與M8)及PTAT2(M13盘Ml4) 為偏壓於強反轉區，而對於PTat(M9貞则）及MW⑽ 與Ml 2)則於次臨界區（subthreshoid) 〇 第8 ®係描緣根據本發明的教示之另外範例的負互導 放大器、溫度響應式（或溫度相依的）電流產生器（ι⑺或 Kx))與LC共振迴路振i器實施例之電路方塊圖。如於第 8圖所示’譜振的LC共振迴路55()係具有—種相較於前述 者之不同的拓撲結構，但亦為耗接至一負互導放大器，該 負互導放大益係被實施為一互補交又耦接對的放大器 5〇5(電晶體M1、M2、M3與M4)，接著為透過㈣個電㈣ 510(或520)與530而耦接至一溫度響應式（或溫度相依的） 黾產生器（I(T)或I(x))515。如圖所示，複數個電流鏡 係被利用以連續提供增益且增大進入負互導放大器5〇5與 »白振的LC共振迴路55〇之電流〗（τ)。提供電流至節點b 且驅動該負互導放大器之電流鏡中的尾端（t a i 1)元件（例 45 1378648 如：於第6圖之電晶體M6)係經常被選擇為一 pM〇s元件， 且因此可能需要數級之鏡射（如圖示）來提供一 pM〇s電流 鏡輪入至該g„放大器。PMOS係經常被選擇，因為於現代CM〇s 製程中，PMOS元件係經常為埋入式通道元件，其習知為相 較於相4尺寸且類似地偏壓之元件為呈現較小的閃 爍（flicker)雜訊。於尾端元件中之減低的閃爍雜訊係降 低邊振盪器之相位雜訊與抖動，因為閃爍雜訊係由於電路 鲁中之非線性的主動元件而被升頻轉換到振盈頻率的附近。 士上所述提供電流至負互導放大器5 〇 5之電流鏡5 Μ 或520(或其它電路）的部份在其輸出處應具有高阻抗，以 降低電源的頻率漂移，諸如：藉著運用長的電晶體幾何結 ::與串級(cascode)配置以提高輸出電阻，且提供顯著的 穩定度於節點B。此外，一分、、ώ + a „ cr7n 刀机电谷态570亦可被運用以 愿波’且因而降低炎自久括 术自各種的尾端元件之閃爍雜訊。 視所選擇的應用而定，具 各$ '盖i t 〇 、令，' UT)(或yl(x))偏壓之 負互導放大器505 ..^ 用係了麩供充分的頻率穩定度，俾 使在該應用中額外的 非一 羊控制斋構件可能不是必要的戋是 非所期望的。然而，於苴 女的次疋 較小的頻率漂移係 ， 貝卜的旱確度與 了用更為绊細論述於下 構件而被提供。 、 或少個 除了提供一溫+ + 種的電晶體μ1、Μ2 °°(或1⑺）之外，各 關聯的電阻，：a：亦 〃 M4 #各自具㈣導通期間之- 率漂移。於各個半_Ηφ 間引起頻率失真與頻 卞過期中，不是Μ1 6¾ UA , 疋M】與M4導通、就是M2 46 1378648 、此種$阻亦為溫度相依的。因此，電晶體Μ卜 等與Μ4應該調整其尺寸（寬度與長度），以同時 Γ:5=，注意的注入至諧振…振迴 机係必須足以持續振盪（如於第5C圖所示）， 且結果將且右—甚Ϊ 7士 八有取小值，此可能限制可透過負互導放 二與溫度相依的電流產生器415(或515)所易於 的尺寸“應該共同被選擇以提供振盈起動， 積愈=耗電限制下的最大電流，且配合所選擇的1C面 ==例而言’互導&係可選擇以提供大致為充分 '保起動且持續振盪，其具有頻率特性為隨著 低頻率’隨後為決定電晶體Mi、m2、_ 善-。大，以使得頻率為無關於溫度或隨著溫度 ::::，隨後為藉著1⑴之適當的選擇而微調該頻Ϊ 服度關係。於所選擇的典型實施例中，於m之下 造成約為±0. 25%至〇 5%的嘀皇隹竑命 ^ ’、 言已可能是相當足夠的 準綠度，其對於諸多應用而 考第4圖’另外的補償模組亦被利用作為頻 U15、349、1415)的部分，以提供料㈣頻率 二交大的控制與準確度，諸如：用於其可能需要較大的 較少的變異（或頻率漂移）之應卜或是先前的技 ::,PVT或老化的變化下對其提供足夠的準確度之技 1 ’諸如：提供大約认㈣或更佳的頻率準確度。於 此4情況中’溫度相依（或溫度響應）頻率（f。⑺）補償模組 47 丄378648 420係可被利用，諸如：該範例的溫度響應式頻率⑺） 補償模組420。舉例而言，此模組42〇係可利用受控二或 是可控制的)電容模組485來加以實施，其分別輕接至諧 振的LC共振迴路405之各別側邊或軌道（線路川與仰， 且其分別為於共同控制之下，該共同控制係由第一複數（力 個切換係數（ρ0到Pu_】））（暫存器495)與—電壓控制器 (Vcm)480所提供，電壓控制器44〇係提供由第二複數（“χ”）

個切換係數（q0至J q(xi))(暫存器455)所決定的一控制電 壓’代表性的實例係說明於第9與1G圖。（該用語“受控的” 以及可控制的”係在此可互換地被運用）。額外的範例實施 例係被描繪在帛20圖中’其係描繪一個被利用在頻率—溫 度補償模組中之範例的受控阻抗模組13〇〇，例如，其係取 〇在模組420中的受控（或是可控制的）電容模組485、或 是除了該電容模組485之外的額外的模組；在第22圖中， “係描繪丈控電容模組485的另一變化例為受控電容模組 1 5 0 〇，其係具有複數個溫度相依的控制電壓或是其它參數 相依的控制電壓（如第23或26圖所示地產生）；在第25 圖中’其係描繪複數個受控電抗模組！ 8〇5，該些受控電抗 拉組1805係響應於來自控制邏輯ι81〇與感測器ι815的 控制彳§號（包含來自該振盪器的回授）而被切換進出（耦合 至s亥譜振器或是從該諧振器去耦合）；在第26圖中，其係 心搶複數個受控電抗模組1 805，該些受控電抗模組1805 ^、響應於控制信號（連續的）或是係數（離散的）而被切換進 出及/或被切換至一個控制電壓；以及在第27圖中，其係 48 1378648 =數個受控電抗模組簡，該些受控電抗 ==控制信號而被切換，以用於電厂堅變化的補償。有 用的不同類型的切換’例如，耦合或是去耦合— 二=1至_器、或例如是切換耗合的電抗或阻抗 、的控制電壓或其它控制信號。 "二二圖係描繪根據本發明的教示之-個範例的第-可 合核.组635之電路圖，其可被利用作為於頻率^ 度補仏模组42"之受控(或可控制的)電容模 ㈣ 接至諧振的LC共振迴路4〇5各 附 ㈤）。如圓所示，受控（或可或線路470與 m， …次了控制的）電容模組635係由 排或陣列之複數㈤個可切換的電容性模组㈣之 制加杻的固定電容器(Cf)62〇與二 的可變電容器（變容器）（c)615所㈣/匕有差別加核 變容器615係、娜（累積模式贿ET)、 可切換的^式M〇SFET)、及/或接面/二極體變容器。各個 =1性模組⑽係具有-相同的電路佈局，且各 為且有\達制加私的電容，其十可切換的電容性模組640。 為具有一個單位& 0 二個單位之電容、電容性模組6401為具有 為具有π、請、可㈣的電容性模組M W 容大小或值(4=谷，且各個單位係代表一特定的電 如上所述，二為於毫微微法拉⑼或微微法拉⑽ 如，線:匕有差別加權的方式也同樣是可應用的，例 -疋-進制’並且亦可以由藉著切換電抗至一個 49 所選的控制電壓來 加或減少其有效電抗 別的加權所構成，藉此增

係初始切換模組_之内，每個固定與可變的電容 至1相4的，其中可變的電容係允許為響應於被提供 -戶式β 25之控制電壓而改變。此控制電壓係接著為隨著 ;二：二一所選的可變的參數而改變，其造成的是··由 溫戶之:果且635所提供之一整體電容或總電容亦變化為 振:率函數（或是其它參數），且其接著被利用以改變错 切2〇°在其它所選的實施例中，複數個控制電愿（包 :=制電壓)的任-個控制電壓都可被利用來提供其 補償’即如以下所述者。此外，於各個可切換的 係運用Γ;: 640之内’固定電以或可變電容以非二者） 於所，s:、係數P°到Ρ(η)而被切換至電路中。舉例而言， 的實施例中，對於-個特定或所選擇的模組⑽，

應的V’係數為-邏輯高（或高電壓）時，對應的固定 f係被切換進入該電路，而且對應的可變電容 7電源 咬接 地（ΓίΜΓϊ、 rr 1 电沈VDD或接 節ΓΓ使於該元件是AM〇m〇s，以避免一浮接的 的v，:數:呈現至共振迴路的電容為最小)，而當其對應 P係數為-邏輯低（或低電壓）時，對應的固定電 係破切換離開該電路，而對應的可變 f 該電路且魅至被提供於節點625之控制電壓、被切換進入 模=術個/巳例的實施例中’總計為八個可切換的電容性 I且_(與對應的I複數個人個切換係數㈣w係已 50 1378648 經實施以提供256個組合之固宗盥可総命 。又固疋與可變電容。因此，作為 溫度變化的一個函數之於描滿Jts 於振盪頻率上的有效控制係被提 供0 在此範例的實施例中庙q 立 J貝12，應έ玄注意到的是，藉由切換進 出該固定電容cf或是可變電容Cv，固定電容相射於可變電 容的比例係改變，而該可控電容 鄉 控冤合杈組635的溫度響應量或 程度係對應地改變。例如，在婵 彺增加的可變電容（^量之下， 該可控電容模組635係變靡於,，曰疮,β 4 、

θ應於'皿度（或是其它參數）來提供 更大的電容變化性，藉此,敕—u t 此調整该共振迴路或其它振盪器的 頻率響應。 第10圖係描繪根據本發明的教示之—個範例的溫度相 依的電壓控制模組65G的電路圖，該電壓控制模组65〇係 被利用以提供在（頻率-溫度補償模組42〇之）可控電容模 組635中之控制電麼，並且作為48〇(在第4圖中）。 如圖所示’電壓控制模& 65〇係運用電流產生器655而產 生一溫度相依的電流I (T)(或更概括為一電流！（χ))，如 先前所述為運用ΡΤΑΤ、ΡΤΑΤ2及/或CTAT電流產生器之一 或多個組合，且可共用負互導放大器41〇所利用的Ι(τ)產 生器415，而非為提供一單獨的產生器655。溫度相依的 電流KT)(或1(χ))係透過電流鏡67〇而鏡射至一陣列或 排之複數個可切換的電阻性模組或分支6 7 5與一固定的電 容性模組或分支6 8 0 ’所有的模組或分支均為並聯配置。 在其它範例的實施例中，依據所要補償的參數變化，以下 所述之其它的控制電壓產生器也可被利用。 51 1378648 在其它組合中，依據PTAT ' PTAT2及/或CTAT電流產 生器的選擇及加權，一個與溫度無關的電流亦可被產生。

例如，尺寸被定為具有相等大小及相反斜率的一個PTAT 產生器以及一個CTAT產生器可被組合以產生一個電流產 生器，該電流產生器係在溫度變動下提供一固定的電流。 例如，此種電流產生器可被利用在第3 0圖中所示的老化 變化補償器中提供一固定的電流源^熟習此項技術者將會 體認到的是，其它的電流源亦可被利用，例如，那些隨著 電源電壓變化的電流源’並且可被利用作為對應的電壓感 測器。 電阻器685係可為任何型式或不同型式之組合 而言，諸如：擴散電阻器（P或n)、多晶矽、金屬電阻器 自我對準金屬矽化（sal icide)或非自我對準金屬矽化 (unsalicide)的多晶矽電阻器、或井電阻器（p或n井）。 依據所選的電阻器類型或是多個類型的組合，該電阻器685 一般也將會有一對應的溫度相依性（或是響應），對於通過 該所選的電阻器685之一個特定的電流，此係在橫跨該所 選的電阻€ 685提供一對應的電壓變化為溫度的—個函 θ例如，一個擴散電阻器一般將會有一個高的溫度係數 二提供隨著溫度有更大的電壓變化），而一個多晶矽電阻器 二般將會有—個低的溫度係數（提供隨著溫度為較小的電 而對於一個所選的模組675串聯複數個這些不 5 〇電阻盗類型的混合將會提供一個對應的響 與低的響應昶疮夕„ + + 二 …釦度之間。或者疋，該電阻器685的尺寸或加 52 1378648 ㈣被定為提供不同的電壓位準為-特定的電流(諸如： 一溫度相依的電流(例如’ ι(τ)))之-個函數，亦藉此對 於此種隨溫度變化的電流提供一對應的電壓變化為溫度的 一個函數。 各個可切換的電阻性模組675係藉著第二複 切換係倉令n s y 乂 ’、 0 Ix-u之一個對應的“q”係數而被切換進出於 電壓控制杈組65〇。當可切換的電阻性模組仍被切換至 忒電路(諸如當其對應的係數為一邏輯高或高電壓)時，跨 的 應的電阻盗685之所得到的電壓亦為溫度相依 〜’廷是因為溫度相依的電流I⑴之緣故。於—個所選的 =施例中，三個可切換的電阻性模組仍係被利用，其提 種刀支組合。因此，被提供至節點625之控制電壓亦 费：度(或是其它參數)之一個函數’因而提供對於在可控 電谷模組635中之可轡雪交哭 J邊電令益615的-溫度或是其它參數 無=或靈敏度：其它更概括為參數相依的或是與溫度 ，阻性镇組係在以下分別參考第23與26圖以及第 2 8圖來加以敘述。 第一複數個切換係數p〇ilJ p㈣與第二複數個切換係 Q°到h·1)可藉著測試-個具有本發明之時脈產生器 代表性JC而在製造後來加以決定。一旦—個言皆振頻率f =經對於-個特^的製程被選出及/或校準（在以下〇 加以敘述)’則該振盈器的溫度(或其它參數)響 声（1立―出且加以調整以對於此種在環境或是操作溫 式（或疋八匕可變的參數）的變化提供一個實質上固定之所 53 1378648

選的諧振頻# f。。於範例的實施例中’第一複數個切換係 數P〇到Pu-n係首先藉著測試種種的係數組合而被決定， 以提供一粗略程度之調[而造成為變化的環境溫度=一 個函數之實質或幾乎為平坦的頻率響應。如在第W圖中 所示，多少有些固^的電容Cf或是可變的電容k被切換 進出該振盪器。例如，當該振盪器對於溫度變化之未補广 的㈣響應是由線1 705 & 1710所表示時，額外的可變二 電容cv可被切換進入，此係對於該振盪器的頻率塑應提供 —個粗略的調整至大約線1715的位置。相反地，0同4樣是 f例而言’當該振盈器對於溫度變化之未補償的頻率響應 疋由線1725或1 730所表示時’額外的固定的電容q可被 切換進入，此係對於該振篕器的頻率響應提供—個粗 调整至大約線1 720的位置。 該第二複數個切換係& q。至係接著同樣是藉著 ^各種^數組合而被決定’以提供一較為精細程度之 :，而造成為變化的環境溫度的_個函數之實質或顯著 為平坦的頻率響庳，名笙 9 j m . "" 。 ‘" 4圖中被描繪為透過各種的電 阻窃685之溫度塑廊的.. 电 ,6 應的選擇’來調整部分補償的頻率響庳 (線17】5或172G)成為線 ^響應 -與第二複數個係數係接著㈣質上千坦的響應， 你接者被载入至於所選的處理作辈 中次1所製造的所有IC之個別的暫存1 495與455 確产根：製程’於其它情況之下’為了能夠得到較高的準 :® iC可個別加以校準。因此，結合由負互導 大态410與ΐ(τ)產生器415 、導放 斤k供之溫度補償，該時脈產 54 1378648 生器之整體的頻率響應係實質上無關於溫度變動。 在其它範例的實施例中，該第一複數個切換係數p。至 第二複數個切換係數'。至q(XM)亦可以在該振盪 -的動作期間被決定且動態地加以改變，例如，透過第Μ 圖中所示的感測器U40以及A/D轉換器1445、或 第25圖中所示的感測器1815 : 控制邏軏（或控制迴 810。在這些替代的實施例中，所儲存的第—及第二 複數個係、數可被省略或七繞過，其對應的電麗直接施加: 如在第9肖1G圖中所示之個別的切換組件以作為控評 破（並且’此錢似地延伸到以下所述的其它複數個係 數）。 例如’如同在第26圖中所示’即如以下更加詳細所述 者’複數個電流源1 955的任—個都可以用各種的组合來 被提供至複數個電阻性模組，以響應於一個所選的參數“p” 來產生複數個控制電壓，該些控制電壓可以用任意組合來 被切換到該複敫個受控電抗模組18〇5中的每一個，該些 受控電抗模組1805例如是可被實施為受控電容模組 1 505(第22圖），以控制該諧振器的有效電抗。此外，如 第28圖中所示，複數個固定的（溫度獨立的）控制電壓的 任個都可被產纟。再者，纟它或額外類型的電流源也可 被利用，其係產生該控制電壓或是提供感測器385、丨44〇 功月b例如，那些可以隨著供應電壓vdd變化、或是與供 應電壓 '溫度以及其它參數無關的感測器。除了離散的控 制之外任何這些控制電壓都可被利用來對於例如是溫度 55 變化的參數變化提供即時連續的控制。

因此，提供至諧振的以共振迴路405之整體的電容传 分配成為固定部分與可變部分之一組合，其令該可變部; 係響應來提供溫度補償，並且因此控制諸振頻率％。被切 換至電路（控制電谷盗模组635)之可變電容匕愈多，㈣ 於環境溫度的變動之頻率響應愈大。如上所指出地，固定 與可變電容器兩者都可利用分㈣接或是切換至實質上固 定或可變的電塵之可變電容器(變容器)來加以實施。

除了提供溫度補償之外，應注意到的是，一個被切換 或是受控（或可控制的）電容模组咖亦可被利用來選擇或 =白白振頻率。熟習此項技術者亦將會明瞭的是，一個 被切換或是可控電容模，组635亦可被利用來提供對於其它 >數Sl化(例如’製程變化、頻率以及電壓變動)的頻率塑 f。此外，如以下參考第2〇與25至27圖所述，一電容； 一電感、-電阻或是任何其它的電抗或阻抗元件都可被利 用在這些各種的範例實施例中，其係提供一個受控電抗或 是阻抗模組來對於複數個可變的參數（例如溫度、電Μ、 製程或頻率)中之任一個提供一個所選的頻率響應。 第22圖疋彳田繪根據本發明的教示之（與第圖的模組 —起）被利用在-個頻率-溫度補償模組42()中、或是 被=用在更概括為在-個頻率控制器2i5、349、i4i5中 之I:例的第一可控電容器模組15〇〇(取代模組奶與彻 =疋作為Θ等模組之外的模組）之電路圖。該第二受控電 合榼’且1 500係類似於該第—受控電容模組地運作’ 56 但為利用可變的♦— 的电谷，而非固定及可變的電容兩者，並且 ✓、係利用禮备^ 數個不同的控制電壓，而非單一控制電壓。此 去&人種可變的電容並非耦合至該諧振器或是從該諧振器 。（亦該*可變的電容總是耦合至該諧振器），而 疋被切換至 同的控制電壓以控制該頻率響應為一個所選 的參數（例如溫度）的一

個函數。再者，所選的實施例可利 有個模組，並且該有差別的加權可藉由切換至 ，數：控制電壓中之—個所選的控制電壓來加以達成。 月“ > &第22圖’該第二可控電容器模组】5〇〇係利用 ^ ( g )個可邊的電容模組1 5 0 5中之至少一個，每個可

』.電今模組15〇5都包含可變的電容至 、，B,( _g i〕（以A與B成對地描繪，對應到節點4 7 5或4 7 〇 之平衡的耦合’並且被描繪為具有二進制加權），該些可 變的電容係可切換（透過複數個電晶體或是其它開關1 520。 至152〇(^)至複數個控制電壓Vq'Vi(xu Wx)中之 個所選的控制電壓，其中控制電壓v。實質上是靜態的(實 質上非響應於該所選的參數“χ，，，例如溫度）.，而其餘的控 電堅Vl(X)i V(k-U(X)都大致是響應於該所選的參數 “X” (例如溫度)或是對其靈敏的。如圖所示，每個對應的成 對之可變電容器1515(A與B)的背板係彼此耦接（短路在一 起），並且接著經由一個開關連接至一個所選的控制電壓。 每個此種成對的可變電容 描繪為第四複數個係數d Q 來切換的，使得每個模組 1515都是可透過對應的係數（被 ’ di、...d(k•丨)至 h。、h丨、…h(k_n) 1 505都可以個別且獨立地被切 57 丄：>/δ048 ^該《個控制電壓^⑽至^⑴中之任一個。 ▲ W可切換㈣組可以保持難至該難器，其中 有效阻抗（例如，電扣、技·泰，A j_ 电抗）係透過切換至一或多個控制電壓 加以變化。 圖疋描、-會根據本發明的教示之被利用在一個頻率 '溫度補償模組中之範例的第二電壓控制模組1 600之電路

圖士在第23圖中所繪，一個對參數靈敏的或是響應的 電流源6 5 5 (例如，4*义· ★哲π A φ 、』如先則在第7A至7D圖中所述及所示的各 種CTAT、PTAT以及pTAT2溫度靈敏的電流源中之任一種及 其組合）係（透過一或多個電流鏡（例如，67〇、5ι〇、Μ。）） 被提供至一個陣列或排的複數“ k_i，，個電阻性模組16〇5(被 描繪為模組1 605^16(^至1 605(k_n)，每個電阻性模組16〇5 係提供一個別或獨立的控制電壓V^xhVJx)至Vu_,)(x)， 該控制電壓係被提供至（第22圖的）模組1 505。各種對應 的電阻盗1 620()、16201至1 620(h)可以是先前參考第10 φ 圖所述的任何類型、尺寸或權重，以對於一個所選的參數 (例如溫度）提供任何所選的電壓響應。如圖所示，一個靜 態控制電壓VQ可以利用耦接在電壓源軌道vDD與接地之間 的任何分壓器來加以產生，其中對應的電阻大小或值1 6 〇5〇 與1 605y係被選擇成提供該所要的靜態電壓位準❶此外， 複數個不同的靜態或是固定的（亦即，與溫度無關的）電壓 之產生係被描繪在第28圖中，其係藉由組合具有響應於 溫度（或其它參數）之不同成形的電流之不同的電流源以及 具有互補或相反的溫度響應之不同的溫度相依的電阻器， 58 1378648 此係產生複數個在溫度變化下具有不同大小且實質上為固 定的控制電壓。這各種的電磨中之任一個都可隨所需地被 利用’作為s亥各種的控制電壓中之任—個。 在範例的實施例中，該複數個控制電壓之每個此種控 制電壓是不同@ ’以提供複數個控制電壓，每個控制錢 都是不同地響應或成形的（亦即，提供不同的 幻為所選的參數（例如，溫度）的變化之—個函數）=可 以響應於不同的參數，而其它的控制電壓可以相對於一個 所選的參數實質上是固定的。依據所選的實施例，該陣列 或排的電阻性模組1605可以是透過對應的電晶體161。(被 騎為電晶體161G。、161Gl至i㈣㈣）而為可切換的， 並且藉此被切換進出該陣列16GG ’或是可以靜態地被内含 (固定的連線1615,在第23圖中被描綠為虛線），以自動 地產生預設數目個控制電壓Vq、Vi(x)至ν“ "(小依據電 阻器1 620(及/或電晶體1610,若有内含的話)的選擇，該 各種的控制電壓νΛ、νΓχ)$ν /、、 电/土 V0 V丨至v(k_】）（x)分別將會是不同的、 或者是對於該所選的參數或變數提供—個不同的響應例 如，不同的溫度響應。 類似地’帛26圖係描繪根據本發明的教示之可被利用 來提供控制電壓給該各種的模組中的任_個模組之範例的 第三電壓控制模組刪之電路方塊圖。如在第Μ圖中所 繪’複數個對參數靈敏的或響應的電流源1955(例如，失 前在第7A至7D圖中所述及所示的各種的αΑτ、ρτΑτ ^ 及PTAr溫度靈敏的電流源中之任一種及其組合）係（透进 59 1378648 一或多個電流鏡（例如，670、510、52〇))被提供至—個陣 列或排的複數“n-l”個電阻性模組19〇5(被描繪為模组 19〇5。、19〇51至19〇W。每個電阻性模组19〇5係提供 一個別或獨立的控制電壓νϋ(Ρ)、Vi(p)、V2(p)至.， 此=產生複數個響應於或是依據該所選的參數“ρ”:定的控 制电壓亚且5亥些控制電壓係被提供至受控電抗模组 1805' (第22圖的）受控電容模經15〇5，或是任何利用一 或多個控制電壓的其它模組。各種對應的電阻器mi ,1至1 920(η_1；)都可以是先前所述的任何類型、尺寸或 是權重’以對於一個所選的參數提供任何所選的電壓響 應电々,L源（或疋電流源的組合）以及電阻器尺寸與類型的 選擇係容許任何所要的控制電壓對於該所選的參數之響應 成形Λ外，在第28圖中所示之複數個不同的靜態或 固定的(亦即’與溫度無關的)電壓中的任一個亦可隨所需 地被利用’作為用於任何所論述的模組之各種的控制電壓 中之任一個。 Β虞斤k的貫把例，該陣列或排的電阻性模組1 905可 、透逆對應的包晶體1 915 (被描繪為電晶體} 9丨5q、丨9 j &

Su-u)而為可切換的，並且藉此被動態或是靜態地切 換進出4陣列，以自動地產生複數個㈣電壓p)、 V】（P) ' V2(P)至 v 〆 (η-1八P)。母個這些不同的控制電壓接著 都可以（利用開關1咖，例如，全縱橫式（⑽Sbar)開關）、 可’ 13靜態或動態地、在控制信號及/或係數1 950 ^奐控制之下’被切換至受控電抗模組1 805，該些受控 60 1378648 電抗模.组1 805可被輕接至該請振器 '或是亦可被切換進 出該共振迴路。因此，這些控制電愿中的任一個都可被利 用來控制該諸振器(振盈器）的有效電抗，提供所產生的譜 振頻率之離散與連續的控制。例如，這些參數相依的控制 電壓V。⑺、MP)、v2(P)至WP)中的任一個或是該 實質上與參數無關的控制„(第28圖）中的任_個都可 被提供至該受控阻抗模組1 305或是受控電容模组1505或 1805’以改變被提供至該賴器的有效電容，此係對於來 自複數個參數中的任一個之變化提供頻率控制。 請再次參考第22圖，當這些不同的控制電壓vv丨⑴ 以及實質上固定的控制電壓中之任—個分別都是;：用 h的並h且可ί過該弟四複數個隸dl、…‘-1)至h。、 丨、···、)來切換至該可變的電容模组15〇5中之可變的電 容Cvl515_，一種對於所選的參數（例如溫度）之高度有彈 ^的、微調且高度可控制的頻率響應係被提供至該譜振器 5,此係使得對於魏頻率f。之高度準確㈣率控制成 能的。例如’在模組150 W之可變的電容1515 =⑸Wu可透過參數hl(或是-個對應㈣態所施；;的） 2，作為-個控制信號）被設定成邏輯高（或高電壓）而 ^四複數個參數之其餘的h參數被設定成邏輯低（或低 广以被切換至控制„ V1(x)，此係提供第—頻率響 2溫1或是其它所選的參數的—個函數，而在模組1505。 了 k的電谷15〜及1515b。可透過參數、）（或是— 61 1378648 個對應的動態所施加的電壓，作為另一個控制信號）被設 定成-個邏輯高(或高電壓)而該第四複數個參數之其餘的 d參數被設定成-個邏輯低（或低電壓），以被切換至控制 電壓v(k_"(x)’此係提供第二頻率響應為溫度或是其它所 選的參數的-個函數、依此類推。如上所述，該第四複數 個^數d〇、dl、d(⑼至h〇、、·.·、）也可以透過測試 一或多個1C在製造後加以決宁、 的動作期間，例如是透過如在第21圖=:以在該振盪器 隹弟21圖中所繪的感測器1440 = 轉換器1445或是透過在第25圖中所繪的感測器 觀以及控制邏輯（或是控制迴路）咖來動態地加以決 疋及改變。更概括而言，此錄 制係被描繪在…中==或是控制信號的控 續的頻率控制之任一者L者以提供離散或連 戈兩者為任何所選的參數（例如， ^度、電麼、製程、老化或是頻率)之—個函數。 此外，取代對於該第一、篦-、 ^^ ^ 弟—或苐四複數個係數所儲 以尤其是當對應的值將會是如上所述地動態地加 種的^關⑴Γ的電屋可以如上所述地直接被施加至該各 胃i52()m模組64〇· 650的切換 玉日日體），以作為控制信號。 請再次參考第4圖，另—個補償模組亦被利用 較大㈣㈣準確度於㈣㈣f。，亦針對: 大的準確度與較少的變異量(或頻率漂移)之應用=較 ^共於m之大約為士0.25%或更佳者的頻率準確产。於此 寺情形中，-製程變化補償模組425(諸如於第〗〜2圖 62 、，·‘）in可被利用以提供控制於諧振頻率 而無關於絮# , 任 ° 如上所指出地，這些各種的模組中的 可匕S任何阻抗、電抗或電阻，並且被做成響應 ;何所選的參數，例如，溫度、製程變化、電 及頻率變化。 第11圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的第一製 私變化補償模組760的電路圖。第一製程變化補償模組760 係可破利用作為於第4圖之製程補償模組糊，其中各個 < 模組為附接至增Μ T P u 主咱振的IX共振迴路405之一軌道或側邊（線 路或節點470與叫。此外，各個第-製程變化補償模組 760係由儲存於暫存器似之第三複數（、，，）個切換係數 到qy-o所控制。第一製程變化補償模組76〇係提供一陣列 之可切換的電容性模組，其具有有差別加權的（例如，二 =制：權的)第-固定的電容750，用於諧振頻率f。之調 整及選擇，其係藉著透過對應的複數個切換電晶體740(由 _ ㈤對應# r得、數所控制）來切換進出複數個固定的電容 750。同樣地，當各個電容分支被切換進出該陣列或電路 時，對應的第—固定的電容係被加入於譜振的LC共振迴 路中的振盪之可利用的總電容、或是自其中減去，藉以改 丈。亥有效電抗且調變該諧振頻率。第三複數個切換係數〇 到r(y_u亦為利用測試IC而在製造後加以決定的，其與第 一與第二（或第四）複數個切換係數之決定係大致上為一'種 反覆的過程。此校準係運用頻率校準模組（325 4 430)與 已知為具有—預定頻率之-參考振盪器而達成。該被決i 63 1378648 的r係數係接著儲存於該生產或處理批次之iC的對應暫 存4 6 5中。或者，舉例而言，各個I [係可各別地加以 校準。 除了此種校準方法之外，該第三複數個切換係數q至 r(y-n亦可以利用其它以下所述的方法來加以決定例如， 寿J用各種的电壓及電流感測器來量測反映例如是電晶體閾 值（threshold)電壓的製程參數、該共振迴路的電阻大小 或值、或是由各種的電流源所產生之絕對的電流位準的參 數或變數。此種量測出的值接著可被利用來提供對應的係 數（該第三複數個切換係數“至及/或控制信號以用 於對應的頻率調整。例如，此種量測出或是感測到的值可 被轉換成為數位值，其接著被索引至記憶體中的一個查閱 表（lookup table)，該表接著根據已知的值或是其它的校 準或模型來提供所儲存的值。 為了避免另外的頻率失真，數項另外的特徵係可利用 φ此第一製程變化補償模組760而被實施。第一，為了避免 另外的頻率失真’ M0S電晶體740之導通電阻應該是小的， 且因此該電晶體之寬度/長度比是大的。第二，大的電容 係可分為二個分支，二個對應的電晶體740為由相同的“r” 係數所控制。第三，為了提供該諧振的LC共振迴路為在 所有條件之下都具有一類似的負載，當一第一固定電容7 5 〇 被切換進出s亥電路760時，作為“虛設（dummy )，，電容器（具 有員著較小的電容或是由製程之設計規則所允許之最小的 尺寸）之一個對應的第二固定電容720係對應地根據對應 64 1378648 的“r”係數之倒數而被切換進出該雷 % 邊冤路。因此，電晶體740 之大約或實質為相同的導通電阻係值為存在’僅為電容之 量被改變而已。 作為運用“虛設”電容之一個替代者，金屬熔絲或類似 者可被利用以取代電晶冑740。金屬炼絲係將保持原狀以 内含對應的固定電容750,而可被“炼斷，，（開路）以自諧振 的LC共振405移除對應的固定電容75〇。 第12圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的第二製 程變化補償模組860的電路圖。第二製程變化補償模組86〇 係可利用作為第4圖中之製程補償模組46〇，其中各個模 組為附接至諧振的LC共振迴路405之一執道或側邊（線路 470與475)，而不是模組760。更概括而言，該第二製程 變化補償模組860係被利用作為頻率控制器（21 5、349或 141 5)的部分，例如，製程（或其它參數）調變器或補償器 1430(第21圖）。此外，各個第二製程變化補償模組86〇 亦將由儲存於暫存器465中之第三複數個切換係數〇到 ru-u所控制。（然而’因為不同的電路被運用於各個範例 的製私變化補償模組760或860，對應之第三複數個切換 係數1到r(y-i > 一般當然會是彼此不同的。）此外，此種切 換可以如上所述地透過任何控制信號的使用來加以控制。

應為注意的是’第12圖係提供不同於其它圖式所利用 者之一個變容器圖例，其中，一變容器850係由一 m〇S電 晶體所代表，而非為一個具有箭頭通過其之電容器。熟習 此項技術者將會體認到的是，變容器通常為AMOS或IMOS 65 丄j/8648 電晶體，或是更概括為M0S t晶體，諸如於第12圖所丰 者，且藉著短路該電晶體之源極與汲極來加以構成。因此， 其它所示的變容器可視為包括(作為潛在的實施例)如同在 第12圖中所構成之關⑽或IM〇s電晶體。此外，變容器85〇 亦可乂疋相對於彼此為二進制加權的、或是可使用其它有 差別的加權方式。 曰第t程變化補償模址86〇係具有類似的結構概念， 仁疋具有不同於第_製程變化補償模纽76〇之另外的顯著 ’、第製程邊化補償模組係提供一陣列或排之複 數個可切換的可變電容性模組865，而不具有黯開關/電 晶體，^因此通過_電晶體之損失或負載係消除。取而 代=的Γ β負載係呈現—低損失的電容；該低損失亦意 W 振盪器起動功率為較小。於第二製程變化補償模 組 8 6 0 中，一μ η c 嫩 & 口。 MOS支容态850係切換至Vin(可以是上述各 種複數個控制雷Λ ,、 土中之任一個）以提供一個對應的電容位 準給該諧振的丨Γ # ΜA j /、振迴路405、或是可被切換至接地或電 源執道（電懕V 、 *y- : DD)，藉以根據變容器850之幾何結構而提供 最小的雷交赤Jg丄 合及敢大的電容至諧振的LC共振迴路4〇5。對於 AMOS 而言，雜 +Τ7 4A π Λ 、至電壓VDD將會提供最小的電容且被切

換至接地將會#I

一 · ’、最大的電容，而相反的情形是對於IM0S 同樣地，第二製程變化補償模組8 6 0係由一個陣列 之可變電容f 干a Q堵如：變容器850)所組成，以用於諧振頻率 f 〇之έ周整;淫Jot '擇，其係藉由透過一個對應的“r”係數或是透 3^ - ^同 心' 上制彳5號的施加來耗合或是切換一個所選的 66 * > T谷器850至複數個控制電壓(Vin)中的任一個或是接地 °°，例如，切換在-第-電壓以及-第二電壓之間。在 另個替代例中，其並非是複數個或是一個陣列的變容 ;，而是—個變容器850可被利用，其被提供給該共振迴 的有效電抗係被一個所選的控制電壓所控制。

當各個電容分去诎打j E 刀換至—個對應的控制電壓、接地 或VDD時，對應的可變電

糸破加入或疋不納入於諧振的LC 振迴路之振盪可利用的她 ία 用的〜電谷，错以改變其有效電抗且 调變該諧振頻率。更牯 手更特疋^，對於一種AMOS實施而言， 揭接至VDD(作為v.)俜裎极& , rv Λ、〃 in k供較小的電容，且耦接至接地 (Vin= 〇 )係提供較大的電容， 日,4 电合然而對於一種IM0S實施而言 則為相反的，其中，為垃$ v , 办 ^ 接至Vdd(作為Vin)係提供較大的電 且耗接至接地（v 0)择 」係棱供較小的電容，其假設的是： 於LC共振迴路之執道f笛.^面 4圖之郎點或線路4 7 〇與4 7 5 )上 的電壓係介於零伏特盘雷厭

離，杯電壓之間，且顯著或實質為遠 雕该任一個電壓位準。.人 σ至Vdd與接地之間的電壓，例 :^各種的控制電厂堅中的許多控制電厂堅作為Vin，此將 2供一個對應的中間位準的電容給該共振迴路。該第三 複數個切換係數Γ到 一 (y-丨〕也疋運用測試1C而在製造後加 以決疋的，此亦與第—盥 _ 、第一複數個切換係數之決定大致 為一種反覆的過程。被決 .^ 的r係數係接著儲存於該生產 或處理批次之I c的對應暫在 _

* 子盗465中8同樣地，個別的1C 亦可各別校準及測試。此冰7立. 卜，任思所選數目的模纟且8 5 & 可以動態地加以控制，以少4 $ 锅..且也 乂在振盪器動作期間提供連續的頻 67 ^/8048 率控制。 如上所指出地，依墙增六ϋ i77i. . y 據交今盗的類型（AMOS或是IMOS) ’ 切換任何可變的雷交 八 一及s _ 模，且865至VDD或接地，以作為第 '、產生對應的最大電容或沒有（可 ^ ^ ^ 水忭马用於该谐振器（IX共振迴路）之 有效電容。然而，如上所什甘—丄 Φ門从平— 述，八匕在此最大與最小值之間 Τ間的電容位準亦可ΜIA k +丌了藉由切換該可變的電容性模組865至 對應的控制電遷來加以產生。利用複數個具有不同大 二的控制電㈣使得該可變的電容性模組865之對應的電 :被加入該IX共振迴路(或是自其減去），因此改變其有 效電抗且調變該諧振頻率。 第28圖係描繪根據本發明的教示之被利用在頻率、製 私以及其它參數補償模組中之範例的第四電壓控制模組 2050之電路圖。請參照第“圖，複數個實質上固定的電 壓模組2060(被描緣為2〇6〇a、2〇6〇b、2〇叫至2〇6〇κ)係被 龜 利用來產生對應的複數個控制電壓，該些控制電壓相對於 一個所選的參數（例如，溫度）實質上是固定的，並且具有 對應的複數個不同的大小，此係產生複數個具有不同大小 的控制電壓vA、Vb、Vc至Vk。如圖所示，該複數個不同的 貫質上靜態或固定的（亦即，.與溫度無關的）電壓係藉由組 合不同的電流源2055(被描繪為電流源2055A、2055B、205% 至2055κ)來加以產生’每個電流源對於溫度或其它參數係 具有不同的響應（亦即，響應於溫度（或其它參數）之不同 成形的電流），且具有複數個電阻器2040中之一個對應的 68 1378648 电阻益（被描繪為對應的電阻器2〇4〇a、2〇4〇b、2〇4〇c至 〇κ)每個电阻态係具有一個溫度或其它參數相依的響 應。玄響應係相反或互補於該特定的模組2060之對應的 电仙·源2055。每個對應的電流源2〇55與電阻器2〇4〇係被 選擇為具有此種彼此相反或互補的響應，以有效地抵消另 方對於4所選的參數之響應。例如，一個電流源 係被選擇為具有適當大小的_特定的pTAT、ctat或是CTM2 電流源之組合，而一個電阻器2040係根據尺寸、類型、 等等而被選擇，使得所產生的電壓在該參數變化（例如， 皿度义化）下霄貝上疋固定的。這些各種的電壓中之任一 個都可隨所需地被利用，以作為該各種的控制電壓中之任 個例如’ ^供第12圖中所示之可變的電容性模組8 6 5 之對應的Vin，以調整該諧振器的有效電容（電抗）以及所 產生的諧振頻率。 亦應注意的是：對於諸如溫度補償器3丨5 (或4丨〇、4 i 5 及/或420)與製程變化補償器32〇(或425與46〇)之模組的 所述實施例（諸如於第6至12圖所示者）係可針對其它目 的而被利用。舉例而言，對於補償器315(或41〇、415及/ 或4 2 0)之種種所述貫施例係可作成相依於製程變化而非為 溫度。類似地，對於補償器32〇(或425與46〇)之種種所 述實施例係可作成相依於溫度而非為製程變化。因此，針 對於此寺與其匕的模組之實施例不應該被視為受限於所述 的範例電路與結構，因為熟習此項技術者係將體認到另外 且等效的電路及應用，其均為於本發明之範疇内。 69 1378648 320 ' 355、1420、1425、1430)中之任一種。這些受控電 抗模組1805亦可以是二進制、線性地或是不同加權:， 並且被切換進出各種的電路、被切換至一或多個控制電麼 或是該些控制電壓的任意組合，並且可以響應於任何所選 的參數。該陣列的受控電抗模組蘭—般可被實施成如 上相關於在各種的實施例的任—者令之各種的受控電容模 組的任ϋ组所述地運作。在此範例的實施例巾並非是 透過複數個係數而被切換至該振盪器，該受控電抗模組 1805係在回授被提供之下（線路或節點182〇)，透過由感 測器1815與控制邏輯1810所直接提供的電麼或電流而動 態地被切換，並且該回授可被實施為此項技術中已知者或 是如上所述者，所有的此種變化都被視為在本發明的範疇 之内。此外，該電抗模組更可較廣義地被視為阻抗模組， 其具有電阻性及/或電抗特點，例如，利用在第29圖中所 示之各種的電阻器。

例如，此種在所選的參數上之變化可以用先前所述的 複數個方式中之任一個來加以判斷出，例如，彡過一個對 溫度靈敏的電流源、其它的溫度感測器或是響應於該所選 的參數之任何其它類型的感測器。例如，一 括-電厂堅橫跨一個二極體，此係提供一個響應== 壓輸出。請參照第21圖，此種感測器1權的輸出可被提 供至A/D轉換器1445，該A/D轉換器1445係提供一個指 示被感測出的參數之位準的數位輸出，該數位輸出接著可 被利用為對應的係數（上述的複數個係數中之任一個），或 71 1378648 是被利用來動態地切換各種的受控電抗或阻抗模組（例 如’ 1 305、1805)或是各種的第二受控電容模組中之任— 個。類似地’感測器1815的輸出可被提供至控制邏輯丨81 〇， 該控制邏輯1810亦可以靜態或動態地、在有來自該諧振 器的回授或沒有回授之下，調整各種的電抗。 第2 7圖係描繪根據本發明的教示之範例的電塵變化補 4員模組2000之電路方塊圖，並且可被利用為第3與21圖 中所示的電壓變化補償器38〇、1455。請參照第2?圖，— 個可切換的電阻性模組1 650係利用電阻器162〇Q與162〇y 來構成一個分壓器，其係提供電壓Vq。在供應電壓（電源 執道）VDD變動的情形中，電壓Vq係對應地被改變。由於電 壓vD可在控制信號‘係數195〇的控制下被切換（開關 1 930)(如上所述）至任何的受控電抗模組18〇5，因此耦合 至該共振迴路的有效電容亦被改變，藉此調變該諳振頻 率。於S，該諸振頻率可以在此種電壓變動了《到控制。 其它的做法在才艮據其它所舉出的實施例 < 下將t是明顯 的，因而亦在本發明的範疇之内。

如上所指出刼 一“ 與Rc 450之外， 接到該共振迴路I 本發明的教示之| 其可被利用作為4 器中之任一種的全 可被插入在第4圖 72 1378648 ^ 445串聯或是與電容器440及Rc 450串聯、或兩者 母個可切換的電阻性模組211 5 (被描繪為該複數個 可切換的電阻性模组2115广211%、2115〇至21叫都具 有個不同加權的（例如，二進制加權的）電阻器21 〇5(被 描緣為對應的電阻11 21G5M、21G5N、21G5。至2105„)，並 •^可在控制信號及/或係數195〇的控制下，透過對應的電

日日肢或開關2110(被描繪為電晶體2u〇m、2u〇n、2n〇〇至 1 〇u)而切換進出該陣列或模組2〗〇〇。如上所指出地，此 種切換亦提供另-種機構來控㈣或調變該諧振胃的諧 振頻率，並且可以是任何所選的參數之一個函數、或可以 疋與參數無關的，以例如是用於諧振頻率的選擇。 …第30圖係描繪根據本發明的教示之範例的老化變化補 償器2200之方塊圖。如在第3〇圖中所繪，各種的感測器 係被利用來量測一個相關的參數，該參數是（或可能是）受 到時間的過去之影響、或者是隨冑κ的壽命而變化，例 如，電壓感測器2205來量測電晶體的閾值電壓，電阻感 測器221 0來量測該共振迴路的一或多個電阻大小或值， 且/或電流感測器來量測由各種的電流源所產生之絕對的 電流位準。在-個特定的時間點之一項所選的量測係“里 由多工器2220)被提供至ADC 2225，用於轉換成為一個數

位值’ δ玄數位值係被儲存在一個暫在5¾十甘—L W节仔益或其它非依電性記 憶體2230中。當該1C第-次被供電或是初始化時，一個 初始的量測結果係被儲存在該暫存 於後續的量測之比較基礎。接著， 器2230中，以提供用 可進行額外的量測，該 73 1378648 剛或是其它補償器及調變器之間的各種 的，且並非限制本發明之範，，因為每一 成響應於上述的任何參數’且分別都可被利用於上述的任 =Γ等ΓΓ參數?; 11 1425可被利用來補償 選的做法 Ρ @非例如疋溫度變化）。此外，依據所 選的做法，—或多個係數暫存器⑽（例如，455、465、495) ! 以儲存上述的複數個係數中之任-個。在替代的 2例t，此種係數可能是不需要的m刀 流直接且靜態或動態地被施加作為控制信號。 戈電 同樣地，在範例的實施例中，這各種的組件都可包含 一個感測器mo、1815(例如，yI⑴（或Ι(τ))產生器415、 15)、或例如是感測器可被設置作為—個別的組件，例如， 上述耗接至二極體的電流源。再者，根據所選的實施例， A/D轉換器1 445以及控制邏輯145〇、181()也可被用來提 供所選的頻率控制。 概括而言，本發明之範例的實施例係提出一種用於一 個諸振器的頻率控制之裝置，其中該错振器係適配於提供 I個具有一諧振頻率之第一信號。該裝置係包括一個感測 裔（1440、1815)，該感測器適配於響應複數個參數中之至 ^個參數來提供一第二信號（例如，控制電壓）；以及一 個頻率控制器(215，1415) ’其係.耦接至該感測器並且可 耦接至該諧振器，其中該頻率控制器係適配於響應該第二 “ #u來修改該諧振頻率。該複數個參數是可變的並且包括 、個以下的參數.溫度、製程、電壓、頻率以及老化。 75 1378648 在：例的貫施例中’該頻率控制器更適配於 如，響應州二:二=;=的電抗或阻抗元件，例 將-個固定的二1Γ振器的總電容(第9圖)、 從，…去：： 635)輕合到該請振器或是 “白“ # 5之、藉由切換該變容器至一個 制電壓來修改一個耦I 斤k的控 個耦接至该諧振|§的變容器之有 或者等效的是響鹿於兮电凡 感，例如，藉由：、=: 諸振器的一個電 精由將—個固定的或是可變的電 振器或是從該諧振器去耦入 ，D到5亥芘 D之、或是響應於該第二信號來 改㈣振II的-個電阻（或其它阻抗），例如，藉 個電阻搞合到該譜振器或是從該譜振器絲合之。9 在範例的實施例中，該頻率控制器可進一步包括：— 個適配於儲存第—複數個係數的係數暫存器；以及一 陣列（635) ’其係具有複數個耦接至該係數暫存器且可 :接至該諧振器之可切換的電容性模組，每個可切換的電 谷性模組係具有一個固定的電容615以及一個可變的電容 620，每㈤可切換的電容性模組係響應於該第一複數個2 j中之一個對應的係數以在該固定的電容以及該可變的電 ^之間切換，並且切換每個可變的電容至一個控制電壓。 該複數個可切換的電容性模組可以是二進制加權的❶該頻 率控制器可進一步包括一個第二陣列65〇,其係具有複數 個耦接至該係數暫存器之可切換的電阻性模組並且更具有 一個電容性模組，該電容性模組以及該複數個可切換的電 阻性模組係進一步耦接至—個節點625以提供該控制電 76 1378648 壓，其中每個可切換的電阻性模組係響應於儲存在該係數 暫存裔中的第二複數個係數之一個對應的係數’以切換該 可切換的電阻性模組至該控制電壓節點625。在選定的實 施例中，該感測器係更包括一個響應於溫度的電流源655, 其中該電流源係透過一個電流鏡67〇而被耦接至該第二陣 列以在橫跨該複數個可切換的電阻性模組中之至少一個可 切換的電阻性模組上產生該控制電a。同樣在選定的實施 例中，該電流源係具有至少一個CTAT、PTAT或ρτΑΤ2配置 (第7Α至7D圖此外，該複數個可切換的電阻性模組之 每個可切換的電阻性模組對於—個所選的電流係具有不同 的溫度響應。 在其它範例的實施例中，該感測器是一個溫度感測器 並且響應於溫度變化來改變該第二信號。該所選的實施例 亦可包含一個耦接至該溫度感測器的類比至 ⑽，以響應於該第二信號來提供—個數位輸出信：二 .包含-個控制邏輯區塊·以轉換該數位輸出信號成為 該第一複數個係數》 在其它範例的實施例中，該頻率控制器係更包括一個 製程變化補償器320、425、760哎RRn兮制 4 及860，該製程變化補償 器可耦接至該諧振器且適配於響應該複數個參數中之一個 製程參數來修改該諧振頻率。該製程變化補償器可進一步 包括一個適配於儲存複數個係數的係數暫存器·以及具有 複數個耦接至該係數暫存器以及該諧振器之可切換的電容 性模組之-個陣列760,每個可切換的電容性模組係具有 77 1378648 一個第一固定的電容750以及一個第二固定的電容72〇, 每個可切換的電容性模組係響應於該複數個係數中之一個 對應的係數以在該第一固定的電容以及該第二固定的電* 之間切換。在其它範例的實施例中，該製程變化補償器= 進一步包括一個適配於儲存複數個係數的係數暫存器；以 及一個陣列860，其係具有複數個耦接至該係數暫存器以 及該諧振器之二進制加權的可切換的可變的電容性模组 865，每個可切換的可變的電容性模組係響應於該複數個 係數中之一個對應的係數以在一個第一電壓以及—個第二 電壓之間切換。 — 在其它範例的實施例中，一種頻率控制器係更包括一 個適配於儲存第一複數個係數的係數暫存器；以及一個第 一陣列1 500 ’其係具有複數個耦接至該係數暫存器且可耦 接至該諧振器之可切換的二進制加權的電容性模組MM， 每個可切換的電容性模組係具有一個可變的電容i5i5，每 個可切換的電容性模組係響應於該第一複數個係數中之一 個對應的係數以切換（1 52〇)該可變的電容至複數個控制電 壓中之-個所選的控制電壓。該感測器可包括一個響應於 溫度的電流源，並且該頻率控制器亦可包含一個且有複數 個電阻性模組1 605的第二陣列16〇〇,該些電阻性模組16〇5 係透過-個電流鏡⑽、51〇 ' 52〇)而耦接至該電流源 (65j)，該複數個電阻性模組係適配於提供該複數個控制 電壓，並且其中該複數個電阻性模組的每個電阻性模組對 於溫度係具有不同的響應，並且其係適配於響應一個來自 78 1378648 該電流源的電流來提供該複數個控制電壓中之_個對應的 控制電壓。 在其它範例的實施例中，一種用於一個諧振器的頻率 控制之裝置係包括一個適配於儲存第一複數個係數的係數 暫存器；以及一個第一陣列（1300、18〇〇)，其係具有複數

個耦接至該係數暫存器以及該諧振器之可切換的電抗模組 ( 1 305、1 805)，每個可切換的電抗模組係響應於該第一複 數個係數中之一個對應的係數以切換一個對應的電抗至該 谐振器來修改該諧振頻率。該對應的電抗可以是一個固定 的或是可變的電感、一個固定的或是可變的電$、或是兩 者之任意組合。該對應的電抗可被切換在該諧振器與一個 控制電塵或一個接地電位之間，並且該控制電壓可以藉由 -：響應於溫度的電流源來加以決定。例 >，該對應的電 抗是可變的並且被切換在該諧振器以及複數個控制電壓中 ，-個所選的控制電壓之間。在選定的實施例中，該第一

禝數個係數係藉由一個響應於複數個變數參數中的至少一 個參數（例如，溫度、製程、電虔以及頻率）的感測器 校準或是決定。 一在範例的實^列+，該複數個可切換的電抗模組可進 一 $包括（電抗模組635的）複數個二進制加權的可切換的 :令性模，组640，每個可切換的電容性模組係具有—個固 定的電容以及-個可變的電容’每個可切換的電容性模組 係響應於該第-複數個係數中之—個對應的係數以在該固 定的電容以及㈣變的電容之間切換，並且切換每個可變 79 1378648 •· Π容至—個控制電麼。該裝置亦可包含-個響應於溫度 至：流源655;以及一個第二陣列，其係具有複數個輕接 + ^係數暫存器且可選擇性地耦接至該電流源之可切換的 •Γ = ϋ換組675，該第二陣列更具有—個電容性模組680 , 。玄电谷性模组以及該複數個可切換的電阻性模組係進一步

搞接至—個節點625 α提供該控制電Μ，每個可切換的電 阻性模組係響應於儲存在該係數暫存器中的第二複數個係 ^個對應的係數以切換該可切換的電阻性模組至該 j制電壓節點，並且其中該複數個可切換的電阻性模組之 $ =可切換的電阻性模組對於一個來自該電流源之所選的 电流係具有不同的溫度響應。 在其它範例的實施例中，該複數個可切換的電抗模组 更i括（可控電容器模組1 5 0 0的）複數二進制加權的可切 換的電谷性模組丨5〇5，每個可切換的電容性模組係具有— 個可變的電容1515，每個可切換的電容性模組係響應於該 第—複數個係數中之一個對應的係數以切換（152〇)該可變 的電容至複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓。該裝 置亦可包含一個響應於溫度的電流源655 ;以及一個具有 複數個電阻性模組1 6 〇 5的第二陣列，該些電阻性模組16 〇 5 係透過—個電流鏡（670、510、520)而耦接至該電流源， S玄複數個電阻性模組係適配於提供該複數個控制電壓，並 且其中該複數個電阻性模組的每個電阻性模組對於溫度係 具有不同的響應，並且其係適配於響應一個來自該電流源 的電流以提供該複數個控制電壓中之一個對應的控制電 80 1378648 壓。 。在八匕範例的貫施例_，該複數個可切換的電抗模組 可進-步包括(製程變化補償器76〇的)複數個耦接至該係 暫，器X及4振II之二進制加權的可切換的電容性模 組，每個可切換的電容性模組係具有一個第一固定的電容 750以及一個第二固定的電容72〇，每個可切換的電容性 挺組係響應於該複數個係數中之一個對應的係數以在該第 —固定的電容以及該第二固定的電容之間切換。在其它範 例的實施例中，該複數個可切換的電抗模組可進一步包括 (tfe變化補心拉组86〇的）複數個輕接至該係數暫存器以 及該諧振器之二進制加權的可切換的可變的電容性模组 865’每個可切換的可變的電容性模組係響應於該複數個 係數中之-個對應的係數以在—個第一電壓以及一個第二 電壓之間切換。 在範例的實施例中，一種根據本發明的教示之裝置係 =-個適配於提供一個具有皆振頻率之第一信號的諧 辰盗310、405;以及一個溫度補償器315，其係耦接至該 谐振器並且適配於響應溫度變化來修改該譜振頻率。㈣ 振器是以下的㈣器中之至少—個：一個電感器α)以及 —個電容H⑹被配置以構成—冑^共振迴㈣振器；一 陶㈣振器、一機械式譜振器、-微機電諧振器或是-薄 膜體聲波諧振器。該裝置可進一步包括一個輕接至該證振 器以及該溫度補償器的負互導放大器41〇，其中該溫度補 償器係更適配於響應溫度變化來 没支化木修改一個通過該負互導放 81 1378648 大器的電流。該溫度補償器可更包括一個響應於溫度變化 的電流源415、515、655。 在其它範例的實施例中，該溫度補償器係更包括：一 個電流源41 5、51 5 ' 655，其係適配於提供一個響應於溫 度變化的電流；一個適配於儲存第一複數個係數的係數暫 存°。，複數個輕接至該譜振器以及該電流源的電阻性模組 6乃、1 605，該複數個電阻性模組中的至少一個電阻性模 組係適配於提供一個控制電壓或是複數個控制電壓；以及 複數個可切換的電抗模組（13〇5、18〇5、635、15〇5)，其 係耦接至該諧振器以及該電流源並且可選擇性地耦接至該 複數個電阻性模組中的至少一個電阻性模組。 在其它範例的實施例中，本發明係提供一種用於一個 譜振器的頻率控制之頻特制器，其係包括：_個適配於 儲存第-複數個係數以及第二複數個係數的係數暫存器； —個電抓源、41 5、51 5、655，其係適配於提供一個對應於 一溫度的電流；一個具有複數個耦接至該係數暫存器：可 切換的電阻性模組675、16〇5之第一陣列，並且其 一個電容性模組，該第一陣 '、 M δ ^ Φ 平夕J係進一步透過一個電流鏡而 之i ,丨、一棚-T 、。旻數個可切換的電阻性模組中 夕個可切換的電阻性模6且μ吝斗石, 防、— 棋組上產生至少一個垆岳丨丨Φ 壓，母個可切換的電阻拇 徑制電 之-個對應的係數以切換 錢個係數 控制電麼至一個控制電 、、' 編該 具有複數個輕接至該係數 /及一個第二陣列’其係 瞀存盗以及該諧振器之二進制加 82 可切換的電容性模組640，每個可切換的電容性模組 的：：-個固定的電容以及一個可變的電容，每個可切換 :今性模組係響應於該第一複數個係數中之一個對應的 ’丁、=在該固定的電容以及該可變的電容之間切換並且 刀換每個可變的電容至該控制電壓節點。 "月再次參考第，3與4圖，該時脈產生器及/或時序/頻/ ^ '考$(1G()、謂或3GG)亦可包括-頻率校準模組（325 1 5 43〇)°第13圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的 =率校準模組_(其可被利用作為模組挪& 43〇)的高 二，塊圖。頻率校準模組9〇。係包括：一數位除頻器91。' 。為主的頻率偵測器9 1 5、一數位脈衝計數器g 〇 5、 與权準暫存器93〇(其亦可被利用作為暫存器_)。在 J用測》式ic之下’來自時脈產生器（1〇〇、2〇〇或則） 之輸出L號係被除頻（91〇)且於頻率偵測$ 915中與一已 I考頻率920作比較。依據時脈產生器（1〇〇、2〇〇或 300)相對於該參考為快或慢，下（d〇wn)或上㈣的脈衝係 被提供至脈料數II 9Q5。根據彼等結果，第三複數個切 換係數r。到r(yM)係被決定，且時脈產生器⑴◦、⑽或_) 係被校準至-所選的參考頻率。再者，個別❾K亦可被 各別校準及測试。 此種頻率校準係參考第31至33圖而更加詳細地被描 、曰第31圖铩更加詳細地描繪根據本發明的教示之一個 祀例的頻率板準拉組3175以及—個範例的頻率校準系統 3100之方塊圖，盆可姑夺丨田^ J破利用為該頻率校準模組325、43〇 83

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 月12 a修正替換頁 哭以i —種頻率校準系統，該系統可為接至-個友去 …收-個具有一參考頻率的參考=:參考振盪 —個振m1 〜統係包括： -個係數暫存“：複數個可切換的電抗模组以及 加權的電抗，該_係適配於提具有有差別 的振盪信號； 八個具有—振盪頻率 —個耦接至該振盪哭 。 供-個具有—輸出額/的除頻"’該除頻器係適配於提 頻率的_個右’^ ;的輪出信號，該輸出頻率是該振盪 千的個有理分數； 較評至該除頻器的比較器，該比較器係適配於比 二 = 率與該參考頻率並且在該輸出頻率並非實質上 ~考頻率時提供—個比較信號；以及 電打：：為接至該比較器以及該《器的電抗調變器，該 係適配於決定第一複數個係數且提供該第一複 糸數給該係數暫存器以控制該複數個可切換的電抗模 2一個第一子集合的切換，以在該比較信號指出該輸出 丰大於，亥參考頻率時增加該振盈器的電抗，並且其係適 Ζ決ΐ第二複數個係數且提供該第二複數個係數給該係 存盗以控制該複數個可切換的電抗模組之一個第二子 換’以在該比較信號指出該輪出頻率小於該參考 頻率時減少該振盪器的電抗； 其中該比較器係更包括： -個搞接至該除頻器的卜計數器，該第—計數器係 119 1378648

   101年9月12曰修正替換頁 適配於在到達一 號； 個預設的終端計數時提供

   徊。』祸接至該參考振 :數器，該第二計數器係適配於在到達該預設二端計： %提供一個第二計數信號；以及 -個轉接至該第一計數器以及該第二計數器的 測器，該狀態该測器係適配於在該輸出頻率並非實質 於該參考頻率時提供該比較信號。 ， 2.如中請專利範圍第！項之系統，其中該複數個可切 換”抗模組之每個可切換的電抗模組係更包括一個第— 固定的電抗以及-個第二固定的電抗，並且其中每個可切 換的電抗模組㈣應i該複數個係數中之—個對應的係 數以在该第-固定的電抗以及該第二固定的電抗之間 換。 3.如申請專利範圍帛2項之系統，其中該複數個可切 φ換的電抗模組是二進制加權的或是線性加權的。 如申請專利範圍帛2項之系統，其中每個可切換的 電抗模組之第-固定的電抗以及第二固定的電抗分別是— 個電容、一個電感、或是電容與電感的一個組合。 5.如申請專利範圍第丨項之系統，其中該複數個可切 換的電抗模組之每個可切換的電抗模組係更包括一個可變 的電抗，並且其中該複數個可切換的電抗模組之每個可切 換的電抗模組係響應於該複數個係數中之一個對應的係 數以在一個第一電壓以及一個第二電壓之間切換。 120 » 年9月12日依τ；社 >.如申請專利範圍第j項之系 L_替換頁 換的電抗模組係更包括： …先，其中 複數個不同加權的可 的電容性模纽係呈# 、.电各性模組，每個可切換 定的電容的電容…個第二固 數中之-個對應的係數以二=；!響應於該複數個係 固定的電容之間切換。…口-的電容以及該第二 :如申請專利範圍…之系 換的電抗模組係更包括： 後数個ΊΓ切 複數個可切換的可變 蠻的f l , 文的電今性极、组’每個可切換的可 索 锼数個係數中之一個對應的係 數乂在-個第-電壓以及—個第二電壓之間切換。 “8.如申請專利範圍帛1項之系統，其中該狀態偵測器 =適配於在接收到該第—計數信號時提供一個電抗增加 “虎’在接收到該第二計數信號時提供―個電抗減少信 虎在接收到6亥第-計數信號與該第二計數信號時不提供 輸出信號或是提供-個電抗穩定的信號，以及在接收到該 第-計數信號或該第二計數信號時重置該第一計數器以及 該第二計數器。 9.如申請專利範圍第8項之系統，其中該狀態偵測器 係更包括： 一個第一反相器’其係耦接至該第一計數器以接收該 第计數乜號並且產生一個反相的第一計數信號； 一個第一 N0R閘’其係耦接至該第一反相器以接收該 121 υ/δ〇48 —^ • 101年9月12曰修正替換頁 反相的第一計數信號且耦接至該第二計數器以接收該第二 十數^號’該第一 nor閘係適配於在該第一計數信號指出 用出頻率大於該參考頻率且該第二計數信號指出該參考 頻率不大於該輸出頻率時提供該電抗增加信號； ^ —個第二反相器，其係耦接至該第二計數器以接收該 第一4數彳§號並且產生一個反相的第二計數信號； —個第二nor閘，其係耦接至該第二反相器以接收該 • 反相的第二計數信號且耦接至該第一計數器以接收該第一 十數L Ϊ虎’ έ玄第二N0R閘係適配於在該第二計數信號指出 亥參考頻率大於該輸出頻率且該第一計數信號指出該輸出 頻率不大於該參考頻率時提供該電抗減少信號；以及 一個緩衝器’其係耦接至該第一 N0R閘以及該第二N0R 問以儲存對應於該電抗增加信號以及該電抗減少信號的 值。

   10. 士申μ專利範圍第8項之系統，其中該電抗調變器 係更包括： -個耦接至該狀態偵測器的第三計數器，該第三計數 器係適配於響應該電抗增加信號來增加—個先前的計數以 形成-個目前的計數，i且響應該電抗減少信號來減少該 先前的計數以形成該目前的計數；以及 一個锅接至該箆r古+ t D。， 一 °十數益的下一狀態偵測器，該下一 狀態4貞測器係適配於在該曰& 、仕。哀目則的計數以及該先前的計數分 別是一個對應的閾值計數時與 f提供一個等於該先前的計數之 輸出計數，並且在該先前的 β 4數不疋该對應的閾值計數或 122 县 叫平y月12日修j °x目别的計數不是該對應的閾值計數 别的計數之翰出計數。 數％供專於該目 -π U.如申請專利範圍第10項之系統，其中談第：4叙 杏係適酉己於，、；4这 、&第—&十數 己於以續的增量增加或減少該切的計數。 U·如申請專利範圍第1〇項 器係活* 糸統其中該第三計數 己於以二進位搜尋的 數。 3里增加或減少該先前的計 U.如申請專利範圍第10項之系統，Α 偵測器係审、* r b τ邊下一狀態 係更適配於避免該輸出計數 數。 了双又成疋—個循環的計 之裝1w4.:種用於一個自由運作的簡諸振盪器的頻率校準 、，《振i器係適配於提供一 盪信號，访4e、.A 八令搌盧頻率的振 q、盪Is係具有一個係數暫存 以接收一個且古一本上 忒裝置可耦接 —彻〜考頻率的參考信號’該裝置係包括： 該除頻哭係：：至錢盪益以接收該振盪信號的除頻器， 出頻率二T己於將該振遠頻率除頻以形成-個具有-輸 靖手的輸出信號； —個搞接至該除頻考 口。 較哕# Ψ # t ° 較态，該比較器係適配於比 早又。玄輪出頻率與該參考 等於哕夾去4方 ’在該輸出頻率並非實質上 、二，考頻率時提供—個比較信號；以及 器，：：：接至該比較器且可耗接至該振盈器的電抗調變 第.., 夬疋弟—複數個係數且提供該 電抗模組之-個第一子华2 控制該複數個可切換的 弟子集。的切換，以在該比較信號指出 123 1〇1年9月12日修正替換頁 • v 丁 7 乃 iz a :::頰率A於該參考頻率時增加該振堡 二==定第二複數個係數且提供該第二複數個係數 ;=暫存器以控制該複數個可切換的電抗模組之一個 二：:：Π切換’以在該比較信號指出該輸出頻率小於 °亥參考頻率時減少該振盪器的電抗； 其令該比較器係更包括： 個耦接至該除頻器的第-計數器，該第-計數器係 =配於在到達-個預設的終端計數時提供-個第一計數信 蚪叙。。個可耦接至該參考振盪器以接收該參考信號的第二 °玄第—什數器係適配於在到達該預設的終端計數 提七' 個第一計數信號；以及 —個搞接至該第_計數器以及該第二計數器的狀態偵 $狀態偵測器係適配於在接收到該第一計數信號時 提供一個電抗增加信號’在接收到該第二計數信號時提供 —個電抗減少信號’在接收到該第一計數信號與該第二計 數信號時不提供輸出信號，以及在接收到該第一計數信號 ί該第二計數信號時重置該第-計數器以及該第二計數 器。 15.如申請專利範圍帛14項之裝置其中該複數個可 切換的電抗模組係更包括： 複數個不同加權的可切換的電容性模組，每個可切換 二電令H杈組係具有—個第一固定的電容以及一個第二固 疋的電容，每個可 刀換的電容性模組係響應於該複數個係 124 1378648 101年9月12日修正替換頁 數中之一個對應的係數以在該第-固定的 固定的電容之間切換。 .如申請專利範圍帛14項之裝置，其中該複數個可 切換的電抗模組係更包括： 複數個可切換的可變的電衮 ^ A ^ 性核組，每個可切換的可 變的電容性模組係響應於該 攸数個係數中之一個對應 數以在一個第一電壓以及一 ’、 及個弟一電壓之間切換。 1 7 _如申凊專利範圍第14項_ 器係更包括： 4項之裝置，其中該狀態谓測 個帛&相益，其係耗接至該第—計數器以接收該 第-計數信號並且產生一個反相的第一計數信號； -個第- NOR f[其係耦接至該第一反相器以接收該 反相的第一計數信號且耗接至該第二計數器以接收該第二 什數信號’該第-_閘係適配於在該第—計數信號指出 該輸出頻率大於該參考頻率且㈣二計數信號指出該參考 頻率不大於該輸出頻率時提供該電抗增加信號； 個第一反相器，其係耦接至該第二計數器以接收該 第-叶數信號並且產生一個反相的第二計數信號； 個第_ NOR閘，其係耦接至該第二反相器以接收該 反相的帛=計數信號且㈣至該第一言十數器以接收該第一 /數彳。戒’该第二N〇R閘係適配於在該第二計數信號指出 / >考頻率大於該輪出頻率且該第一計數信號指出該輸出 頻率不大於該參考頻率時提供該電抗減少信號；以及 個緩衝器’其係耦接至該第一 NOR閘以及該第二NOR 125 年9月12日修正替換頁 ψ以儲存對應於該電抗增加信號以及該電抗減少信 值 號的 18. Μ請專利範圍第14項之裝置，其中該電抗調變 。。係更包括： 。。—個叙接至該狀態们則器的第三計數器，胃第三叶數 配於響應該電抗增加信號來增加一個先前的計數以 鲁 先前二：剛的計數’並且響應該電抗減少信號來減少該 引的计數以形成該目前的計數；以及 —個耦接至該第三計數器的下一狀離 狀態偵測器係適配於在該 /、态，该下一 牡目刖的計數以及兮止1 ^ 別是一個斟庳的w4 ★ 及。玄先則的計數分 们對應的閾值汁數時提供一 輪出計數，並且在該弁 。亥先則的計數之 θ 且在4先别的計數不是該 疋在該目前的計數不s ^ …的閾值計數或 此 引It數不；^該对應的閾值計 月'J的計數之輸出計數。 ％扶供荨於該目 19, 如申請專利範圍第18項之裝置， 器係適配於以連續的增量増加或減少試先：：該第三計數 …20.如申請專利範圍第18項之裝置，:的指。 态係適配於以二進位搜 v、中该第三計數 數。 …量增加或減少該先前的計 21.如申請專利範圍第18項之裝 傾測器係更適配於避免該 變’其中該下一狀態 數》 支成是—個猶環的計 s 22.如申請專利範圍第14項之裝置 是該振盪器的振盪頻率、，其中該輪出頻率 個有理倍數或是有理分數。 126 I378648 9Q 101年9月12曰修正替換頁 23.如申請專利範圍第14項之裝置， 器係更適配於在該比較信號指出該、、，包抗調變 於該參考頻率時修改該振盪器的—個阻抗y亚非只質上等 24·如申請專利範圍第ι4項之裝置 器係更適配於在該比較信號指出該輪出頻==調變 於该參考頻率時修改該振盪器的—個電阻。 只貝上等 25. —種用於一個振盪器的頻率校 係具有複數個可切換的電抗模組 ，該振盪器 邊方法係包括： 除頻一個由該振盪器所提供 個右神八& 的振盪信號之振盪頻率― 個有理分數，以形成—個具有— 领羊 w出頻率的輸出芦. 比較該輪出頻率與一個由— 。儿， 信號之參考頻率； 參考振盧器所提供的參考 在該輸出頻率並非實質上 比較信號; 貝上接❹考頻料提供-個 決定第-複數個係數以控制該複數 組之一個第一子集合的、 7挾的電抗楔 、 換’以在該比較作辨：+兮认 頻率大於該參考頻率孕“m亥輸出 /考頻羊0守增加該振蘯器的-個電抗；以及 決疋第二複數個係數 組之一個第-早查人 工制忒硬數個可切換的電抗模 頻率小二：切換，以在該比較信號指出該輸出 頻革小w參考頻率時減少該振蘯器的電抗； 其中該比較步驟係更包括： 計數該輪出信號的週期 數時提供n“ 在到達一個預設的終端計 狀個第一計數信號； 計數該參考# & '、週期並且在到達該預設的終端計數 127 U/8648

   時提供一個第二計數信號；以及 藉由在先接收到該第一計數信號時提供一個電抗增加 乜號，在先接收到該第二計數信號時提供一個電抗減少信 乂及藉由在接收到該第一計數信號與該第二計數信號 時不提供輸出信號’來調變該振盪器的電抗。 ^ 26.如申請專利範圍第25項之方法，其中該調變步驟 係更包括： —響：於該電抗增加信號以增加一個先前的計數以形成 目刖的a十數，並且響應於該電抗減少信號以減少該 則的計數以形成該目前的計數； 判斷該目前的計數以及嗲# 對應的閾值計數；及錢則料數是否分別為-個 在該目前的計數以及該先前的計 閾值計數時提供-個等於奴&疋個對應的 先則的计數之輪出計數； 在遠先别的計數不是該對應的間值計 的計數不是該對應的間值計數時提供等日:在该目則 輸出計數；以及 ；μ目刖的計數之 提供該輸出計數作為複 、 切換的電抗模組的切換控制。’、，以用於該複數個可 其中該先前的計 其中該先前的計 27.如申請專利範圍第26項之方法 數係以連續的增量增加或減少。、 2δ•如_請專利範圍第％項之❹ 係以二進位搜尋的增量增加或減少。 9.種用於—個自由運作的 邊盗的頻率校準 128 丄：） 之裝置，竽振滠。。 ι_101年二12曰修正替換頁 靈信號，：=:糸適配於提供一個具有- 以接收-：二=:個係數暫存器，該裝置可輕接 一 >考頻率的參考信號，該裝置係包括. 該除頻至該振盈器以接收該振盈信號的除頻器： …、配於將該振盪頻率除頻以形成一 出頻率的輸出信號； 令輸 -個耦接至該除頻器以接收該輸出信號的 二該第-計數器係適配於在到達-個預設的終端二 k供—個第一計數信號； ㈤可耦接至該參考振盪器以接收該參考信號的第二 s ^ ’該第二計數器係適配於在到達該預設的終端計數 時提供一個第二計數信號； -個耦接至該第—計數器以及該第二計數器的狀態偵 =器，該狀態偵測器係適配於在接收到該第一計數信號時 提供個電抗增加信號’在接收到該第二計數信號時提供 一個電抗減少信號，在接收到該第一計數信號與該第二計 數L號時不提供輸出信號，以及在接收到該第一計數信號 或該第—计數彳s號B守重置該第一計數器以及該第二計數 53, . ?§ ， 個耦接至邊狀態偵測器的第三計數器，該第三計數 器係適配於響應該電抗增加信號來增加—㈣前的計數以 形成一個目前的計數’並且響應於該電抗減少信號來減少 3亥先如的計數以形成該目前的計數；以及 一個耦接至該第二計數器的下一狀態偵測器’該下一 129 1378648 _ A 101年9月12曰修正替換頁 • _ 狀態偵測器係適配於在該目前的計數以及該先前的計數分 別是一個對應的閾值計數時決定一個等於該先前的計數之 輸出計數，在該先前的計數不是該對應的閾值計數或是在 該目前的計數不是該對應的閾值計數時決定該輸出計數等 於該目前的計數，並且提供該輸出計數以用於儲存在該係 數暫存器中。 • 十一、圖式·· 如次頁 130 1378648 - — 101年9月12日修正替換頁 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：第（31 )圖。 . (二）本代表圖之元件符號簡單說明： • 100、200、300、400時脈產生器及/或時序/頻率參考器 340、465係數暫存器 920參考頻率 311 0比較器 311 5第二計數器 φ 3120第一計數器 3 1 2 5狀態偵測器 3130電抗調變器 3135第三計數器 3140下一狀態偵測器 31 5 0除頻器 3155、3156、3157 線路（節點） 3175頻率校準模組 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無 6