TWI387208B - 用於單片式時脈產生器及時序／頻率參考器之低延遲的起動 - Google Patents

Description

用於單片式時脈產生器及時序/頻率參考器之低延遲的起動 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11/084,962的部分接續案，並且主張該申請案的優先權，其發明人為Michael Shannon McCorquodale、Scott Michael Pernia、以及Amar Sarbbaseh Basu，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，其內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日申請之美國臨時專利申請案序號60/555,193的優先權，發明人為Michael 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，其內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日申請之美國專利申請案序號11/085,372，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，其內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。

本發明係大致有關於振盪或是時脈信號的產生，並且特別是有關用於時脈信號產生器及時序/頻率參考器之低延遲的起動，以提供從低電力或無電力模式更快速的起動。

準確的時脈產生器或時序參考器係通常為仰賴於晶體振盪器，諸如：石英振盪器，其係提供於一特定頻率下之一種機械式、諧振的振動。關於此種晶體振盪器之困難度係在於：其無法被製造成為時脈信號所驅動之同一個積體電路之一部分。舉例而言，諸如英特爾奔騰(Pentium)處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(off－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IC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常並不夠準確，尤其是經過製程、電壓與溫度(PVT)變化。舉例而言，環式(ring)、弛張(relaxation)與相位移振盪器係可提供適用於某些低靈敏度的應用之時脈信號，但已無法提供於某些較為複雜的電子電路(諸如：於需要相當大的處理能力或資料通訊的應用中)所需之較高的準確度。此外，此等時脈產生器或振盪器係經常呈現出可觀的頻率漂移、抖動，具有相當低的Q值，且為受到來自雜訊或其它干擾之其它的失真。

因此，對於可為單片式整合於其它電路(作為單一個IC)且為高度準確於PVT變化之一種時脈產生器或時序參考器的需求係仍然存在。此種時脈產生器或時序參考器係應為自由運作及自我參考，且應不需要鎖定或參考至另一個參考信號。此種時脈產生器或時序參考器係應呈現出最小的頻率漂移且具有相當低的抖動，且應為適用於需要高度準確的系統時脈之應用。此種時脈產生器或時序參考器也應提供多種操作模式，其包括：一時脈模式、一參考模式、一省電模式與一脈衝模式。此種時脈產生器也應該提供低延遲的起動。最後，此種時脈產生器或時序參考器應該響應於在環境或接面溫度上的變化、或是在其它例如是電壓、製程、頻率及老化的參數上的變化來對輸出頻率提供控制，以提供一個穩定且為所要的頻率。

在各種範例的實施例中，本發明係提出一種用於簡諧(harmonic)振盪器之低延遲的起動之裝置、系統與方法。一個頻率控制器以及一個溫度補償器係被內含於其中，以助於低延遲的起動且被利用來提供開迴路頻率控制及選擇一種低抖動、自由運作及自我參考之時脈產生器及/或時序與頻率參考器，其在PVT與老化(時間)的變化下係為高度準確的，且其可為單片式整合於其它電路以形成單一個積體電路。並不需要單獨的參考振盪器。本發明之各種範例的實施例係包括用於在製程、電壓與溫度(PVT)變化下產生高度準確的頻率之特徵。此等特徵係包括頻率調諧與選擇、及對於歸因於溫度及/或電壓變動與製程變化、以及由於積體電路的老化所造成的變化所引起之頻率變化的補償。

本發明的頻率控制器之範例的實施例亦提供數種不同程度與類型的控制。例如，即時地提供不連續與連續的兩種控制，用於按照此類的變化來控制該自由運作振盪器的輸出頻率。此外，該種控制一般是以開迴路來提供之，而不需要(或必需要有)回授連接，而且也不需要將該振盪器持續的鎖定到另一個參考信號。

此外，本發明之各種範例的實施例係提出一種時脈產生器及/或時序與頻率參考器，其具有包括諸如一省電模式、一時脈模式、一參考模式與一脈衝模式之模式的多種操作模式。此外，各種的實施例係提供於不同頻率下的多個輸出信號，且提供於此等各種信號之間的低延遲與無突波(glitch－free)之切換。

重要的是，本發明之各種範例的實施例係產生顯著且相當高的頻率，諸如於數百MHz與GHz之範圍內，其接著被除頻為複數個較低的頻率。各個該種除以“N”(一個為整數之比率的有理數)的除頻係造成顯著的雜訊降低，其中相位雜訊降低N倍而且相位雜訊功率降低N² 倍。因此，本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器，其可包括各種的組件或模組，諸如：一溫度補償器、一製程變化補償器、一電壓隔離器及/或電壓補償器、一老化(時間)變化補償器、一除頻器以及一頻率選擇器。該諧振器係提供具有一諧振頻率之一第一信號。一溫度補償器係響應於溫度而調整該諧振頻率，且該製程變化補償器係響應於製程變化而調整該諧振頻率。此外，各種的實施例亦可包括：一除頻器，以將具有諧振頻率之第一信號除頻成為具有對應的複數個頻率之複數個第二信號，該複數個頻率係實質為等於或低於該諧振頻率；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。該頻率選擇器可更包含一突波抑制器。該輸出信號係可以各種形式之任一者來加以提供，諸如：差動或單端、以及實質方波或正弦的形式。

本發明之範例的實施例係提出一種用於整合式自由運作的簡諧振盪器的頻率控制之裝置，其係包括一個諧振器，該諧振器係適配於提供一個具有一諧振頻率之第一信號；一個感測器，其係適配於響應複數個參數中之至少一個參數來提供一個例如是控制電壓的第二信號；以及一個頻率控制器，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信號來修改一個耦接至諧振器的電抗元件以修改該諧振頻率。該複數個參數是可變的，並且包括下列的參數中之至少一個參數：溫度、製程、電壓、頻率以及老化(亦即，經過的時間)。

在範例的實施例中，該頻率控制器更適配於響應該第二信號來修改一個耦接至諧振器之有效電抗或阻抗元件，例如，響應於該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諧振器去耦合之、藉由改變或切換一個變容器(varactor)至一所選的控制電壓來修改該諧振器的有效電抗、或是響應於該第二信號來等效地修改該諧振器的電感或電阻，例如，藉由將一固定或是可變的電感或電阻耦合到該諧振器或是從該諧振器去耦合之。在其它實施例中，有差別加權的(differentially weighted)電抗或是有差別大小的電抗(例如，可變電容器(變容器))可被切換至該諧振器或是從該諧振器移去、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，耦接至該諧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，此係導致不同或是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)加權的電容或是有差別加權的電容)可被耦合至該諧振器以提供離散(discrete)位準的頻率控制，並且一個耦接至該諧振器的變容器可被提供複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓，該所選的控制電壓係響應於溫度而改變，其可被利用以在此種溫度變動下維持一個固定的頻率，並且其係提供連續位準的頻率控制。此外，任何的此種控制電壓都可以響應於一個所選的參數(例如溫度)而變化、或者可以相對於此一參數是固定的。所利用的各種電抗之不同的權重可以用複數個形式來體現，例如，二進制加權的、線性加權的或是利用任何其它所期望的方式加權的，其全部都被視為均等於本發明且在本發明的範疇之內。

應注意到的是，該用語“固定的”以及“可變的”係以在該項技術中已知的意義來運用之，其中“固定的”係被理解成表示一般被配置為相對於一個所選的參數是不會變化的，而“可變的”係表示一般被配置為相對於該所選的參數是有變化的。例如，一個固定的電容器一般是表示其電容並不會以一個所施加的電壓之函數來變化，而一個可變電容器(變容器)將具有確實以一個所施加的電壓之函數來變化的電容。然而，兩種電容器可能會有而且是一般都會有隨著一個製程變化的函數來變化的電容。此外，一個固定的電容器例如是可被形成為一個耦合至一固定的電壓之變容器。熟習此項技術者將會理解以下所描繪且論述的這些各種情況與背景、以及當此種用語被運用時所代表的意義為何。

在範例的實施例中，該頻率控制器可進一步包括：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，其係具有複數個耦接至該係數暫存器並且可耦接至該諧振器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固定的電容以及一個可變的電容，每個可切換的電容性模組均響應於該第一複數個係數中之一個對應的係數以在該固定的電容與可變的電容之間切換，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。該頻率控制器可進一步包括一個第二陣列，其係具有複數個耦接至該係數暫存器的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進一步耦接至一個節點以提供該控制電壓，其中每個可切換的電阻性模組均響應於儲存在該係數暫存器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。在選定的實施例中，該感測器更包括一個響應於溫度的電流源，其中該電流源係透過一個電流鏡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壓。同時在選定的實施例中，該電流源具有至少一種與絕對溫度成互補的(“CTAT”)配置、與絕對溫度成比例的(“PTAT”)配置、與絕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不同的溫度響應。

在其它範例的實施例中，該感測器是一個參數(溫度、製程、電壓、老化、等等)感測器並且響應於該所選的參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信號，並且包含一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，其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；以及一個陣列，其係具有複數個耦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一個第二固定的電容，其中每個可切換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；以及一個陣列，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一個第一電壓以及一個第二電壓之間切換，例如，切換至一個所選的控制電壓。

在其它範例的實施例中，頻率控制器係更包括一個適配於儲存第一複數個係數的係數暫存器；以及一個第一陣列，其係具有複數個耦接至該係數暫存器並且可耦接至該諧振器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可變的電容，每個可切換的電容性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。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至少一個係數的係數暫存器；以及至少一個耦接至該係數暫存器以及該諧振器之可切換的可變的電容性模組，其係響應於該至少一個係數以切換至一個所選的控制電壓。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第二陣列，其係具有複數個透過一個電流鏡耦接至該電流源的電阻性模組，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都具有一個不同的響應，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，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，其係具有複數個耦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、或是其等的任意組合。該對應的電抗可被切換至該諧振器、或者是當耦合至該諧振器時，可被切換至一個控制電壓、一個電源電壓或是一個接地電位，並且該控制電壓可藉由一個響應於溫度的電流源來加以決定。例如，該對應的電抗是可變的，並且耦合至該諧振器且被切換至複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓。在選定的實施例中，該第一複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、電壓、頻率以及老化)的感測器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作的簡諧振盪器的頻率控制之裝置係包括：複數個適配於產生複數個控制電壓的電阻性模組；複數個耦接至該簡諧振盪器的受控電抗模組；以及複數個耦接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一個控制信號以耦接該複數個控制電壓中之一個第一控制電壓至該複數個受控電抗模組中之一個第一受控電抗模組，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模組的電流源，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該複數個控制電壓中之至少一個控制電壓，該控制電壓係參數相依的。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至少一個控制電壓，該控制電壓係實質上與參數無關的。根據該範例的實施例，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可以具有一個不同的溫度響應。因此，當該參數是溫度時，該複數個控制電壓中的至少一個控制電壓是溫度相依的，而該複數個控制電壓中的至少一個控制電壓係實質上與溫度無關的。

該範例的裝置亦可以包括一個耦接至該複數個開關並且適配於儲存第一複數個係數的係數暫存器，其中該控制信號係藉由該第一複數個係數中之至少一個係數來加以提供。該複數個受控電抗模組可進一步包括複數個有差別(例如，二進制)加權之固定的電容以及可變的電容，並且其中該複數個開關係響應於該第一複數個係數以耦合一固定的電容至該簡諧振盪器，並且耦接該複數個控制電壓中之一個第一控制電壓至一個被耦合至該簡諧振盪器之可變的電容。該複數個電阻性模組可進一步包括複數個耦接至該係數暫存器之可切換的電阻性模組以及一個電容性模組，該電容性模組以及該複數個可切換的電阻性模組進一步耦接至一個節點以提供該第一控制電壓，其中每個可切換的電阻性模組均響應於儲存在該係數暫存器中的第二複數個係數中之一個對應的係數，以切換該可切換的電阻性模組至該控制電壓節點。

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壓來提供一個數位輸出信號，以例如是轉換一溫度相依的電流(作為一個感測器)成為一個數位形式；以及一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或是該控制信號。

此外，在範例的實施例中，該複數個受控電抗模組更包括：複數個耦接至該係數暫存器之可切換的電容性模組，並且該複數個可切換的電容性模組可耦接至該簡諧振盪器，其中每個可切換的電容性模組都具有一個可變的電容，並且其中每個可切換的電容性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該可變的電容至該複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓。根據該實施例，一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一個電流鏡而被耦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具有一個不同的響應，並且其係適配於響應一個來自該電流源的電流來提供該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一個控制電壓實質上是與參數無關的。

此外，在範例的實施例中，該複數個受控電抗模組更包括：複數個耦接至該係數暫存器以及該簡諧振盪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容之間切換。在其它實施例中，該複數個受控電抗模組更包括：複數個耦接至該係數暫存器以及該簡諧振盪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，以在複數個控制電壓中之一個第一電壓以及一個第二電壓之間切換。並且在其它實施例中，該複數個受控電抗模組更包括：複數個耦接至該係數暫存器以及該簡諧振盪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，以切換至複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓，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壓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器，其係響應於一個控制信號以切換一個對應的電阻至該簡諧振盪器來修改該諧振頻率。該裝置可包含一個分壓器，其係耦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一個所選的控制電壓。此外，一個老化變化補償器可被耦接至該諧振器並且適配於比較該複數個參數中之一個所選的參數之目前的值與該所選的參數之初始的值，並且響應於該所選的參數之目前的值與該初始的值之間的差值來修改該諧振頻率。

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器及補償器。

本發明亦可包括一個耦接至該頻率選擇器的模式選擇器，其中該模式選擇器係適配於提供複數個操作模式，其可選自包含一時脈模式、一時序與頻率參考模式、一省電模式、與一脈衝模式之一群組。

針對於一個參考模式，本發明亦可包括：一耦接至模式選擇器的同步化電路；以及一耦接至同步化電路且適配於提供一第三信號的受控振盪器；其中，在時序與參考模式中，該模式選擇器係進一步適配於耦接輸出信號至該同步化電路，以控制第三信號之時序與頻率。該種同步化電路係可為一延遲鎖定(delay－locked)迴路、一相位鎖定(phase－locked)迴路、或是一注入鎖定(injection locking)電路。

在範例的實施例中，一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之起動裝置可被利用。此種裝置係包括：一個適配於提供一第一電流的第一電流源；一個適配於提供一第二電流的第二電流源；一個耦接至該第一電流源以及該第二電流源的偏壓電流監視器，該偏壓電流監視器係適配於偵測該第二電流的大小並且在該第二電流的大小等於或大於一個預設的大小時提供一個控制信號；以及一個耦接至該偏壓電流監視器的偏壓控制器，該偏壓控制器係適配於響應該控制信號以切換該第一電流離開該振盪器以及切換該第二電流至該振盪器。在範例的實施例中，該偏壓控制器係更適配於在該簡諧振盪器從一個低電力或是無電力模式起動之際切換該第一電流至該振盪器。

在範例的實施例中，該第一電流源係更包括一個耦接至該偏壓控制器之可切換的電阻性模組。該第二電流源可以是參數相依的，並且具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。該第二電流源可透過一個電流鏡以及一個開關而被耦接至該偏壓控制器。

該偏壓電流監視器係適配於偵測該第二電流的大小為一電壓變化、一電流變化、一電阻變化、一預設的時間延遲或是一段預設的期間。在範例的實施例中，該偏壓電流監視器係更包括：一個分壓器，其係耦接在一個第一電壓以及一個第二電壓之間以提供一第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間，並且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源，該電阻性模組係適配於提供一個第二參考電壓，該第二參考電壓係被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器上之電壓變化。在其它範例的實施例中，該偏壓電流監視器係更包括：一個電阻性模組，其係耦接至該第二電流源並且適配於響應該第二電流來提供一個電壓信號；以及一個比較器，其係耦接至該電阻性模組以及一個實質上穩定的預設的控制電壓，該比較器係適配於在該電壓信號超出該預設的控制電壓時提供該控制信號。例如，該偏壓電流監視器可包括以下的一或多個：一個分壓器、一個帶隙(bandgap)參考、一個電流偵測器、一個電壓調節器或是一個電壓偵測器。

在範例的實施例中，一種用於提供一個簡諧振盪器低延遲的起動之方法亦被說明。一個範例的方法係包括：產生一第一電流；產生一第二電流，該第二電流具有一段延遲來到達一個穩定的狀態；產生一第一參考電壓以及一第二參考電壓；比較該第一參考電壓與該第二參考電壓；當該第二參考電壓大於該第一參考電壓時，提供該第一電流給該振盪器；以及當該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時，提供該第二電流給該振盪器。該第一電流可透過一個可切換的電阻性模組來加以產生，並且該第二電流可透過一個參數相依的電流源來加以產生。典型地，該第二參考電壓係從一變化的參數相依的電流而被產生為橫跨一個電阻器之可變的電壓，而該第一參考電壓係實質上穩定的。

此外，在範例的實施例中，一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之低延遲的起動之系統係被提出。一個範例的系統係包括：一個簡諧振盪器；一個參考電壓產生器，其係適配於產生一第一參考電壓以及一第二參考電壓；一個耦接至該參考電壓產生器的比較器，該比較器係適配於比較該第一參考電壓與該第二參考電壓，並且在該第二參考電壓大於該第一參考電壓時提供一個第一比較信號以及在該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時提供一個第二比較信號；一個耦接至該比較器的偏壓控制器，該偏壓控制器係適配於響應該第一比較信號來切換一第一電流至該簡諧振盪器，並且響應於該第二比較信號來切換一第二電流至該振盪器；以及一個適配於提供該第二電流之參數相依的電流源。

在範例的實施例中，該參考電壓產生器更可包括：一個分壓器，其係耦接在一第一電壓以及一第二電壓之間以提供該第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間，並且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源。該第二參考電壓可以從一參數相依的電流而被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器之電壓變化。在範例的實施例中，該第一參考電壓係實質上穩定的，而該第二參考電壓係隨著該第二電流接近穩定的狀態時改變。

用於一個自由運作的簡諧振盪器之低延遲的起動之其它的實施例係更加詳細地被描繪於下。

此等與另外的實施例係進一步詳細論述於後。藉由本發明與其實施例之以下的詳細說明，且藉由申請專利範圍以及圖式，將會清楚地明瞭本發明之諸多其它的優點與特徵。

儘管本發明係容許諸多不同形式之實施例，其係於圖式中顯示且將詳細說明於特定實例與實施例中，但需瞭解的是：本揭示內容係被視為本發明的原理之例證，而不在於限制本發明於所示的特定實例與實施例。

如上所指出地，本發明之各種的實施例係提供諸多優點，包括有能力整合一種高度準確(於PVT及老化下)、低抖動、自由運作及自我參考之時脈產生器及/或時序與頻率參考器與其它的電路，諸如於第1圖所示者。第1圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的系統實施例150的方塊圖。如第1圖所示，系統150係單一個積體電路，其具有與另一(或第二)電路180以及介面(I/F)(或輸入/輸出(I/O)電路)120單片式整合之本發明的一種時脈產生器及/或時序/頻率參考器100。介面120通常將會提供電力(諸如：來自一電源供應器(未顯示))、接地、以及其它線路或匯流排至時脈產生器100，例如是用於校準與頻率選擇。如圖所示，一或多個輸出時脈信號係提供於匯流排125之上，作為複數個頻率，諸如：一第一頻率(f₀ )、一第二頻率(f₁ )、等等、直到一第(n＋1)頻率(f_n )。此外，一省電模式(或低電力模式(LP))亦被提供(同樣於匯流排125之上)。第二電路180(或I/F 120)亦可提供輸入至時脈產生器100，諸如是透過選擇信號(S₀ 、S₁ 到S_n )以及一或多個校準信號(C₀ 、C₁ 到C_n )。或者是，選擇信號(S₀ 、S₁ 到S_n )及一或多個校準信號(C₀ 、C₁ 到C_n )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100。

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100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信號(作為輸出信號)至第二電路180。第二電路180係可為任何型式或種類的電路，諸如：一微處理器、一數位信號處理器(DSP)、一射頻電路、或例如是其可利用一或多個輸出時脈信號之任何其它的電路。此外，舉例而言，於一時序或頻率參考模式中，來自裝置100之輸出信號係可為一參考信號，諸如：用於一第二振盪器之同步化的一參考信號。因此，該術語“時脈產生器及/或時序/頻率參考器”將可互換地使用於本文中，且所瞭解的是：該時脈產生器亦將通常為提供一方波的信號，其可被提供一時序/頻率參考器或否、其可改為利用一實質正弦的信號。此外，如進一步詳述於後，本發明之種種的實施例亦提供一脈衝模式，其中，來自時脈產生器及/或時序/頻率參考器100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壓或電流。此係考量各種引入的變動、雜訊源以及其它失真，其可能使得此等信號、電壓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，諸如：下衝(undershoot)、過衝(overshoot)、與其它的變化，然而仍視為實際上極高品質的方波。

本發明之數個重要特徵係於系統150中。第一，一種高度準確、低抖動、自由運行及自我參考的時脈產生器100係單片式與其它(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，習知技術中的一種參考振盪器係被運用以提供一時脈信號，諸如：一晶體參考振盪器，其無法和其它電路整合，且為晶片外的(off－chip)，其係為必須透過一電路板而連接至任何另外的電路之一個第二且單獨的元件。舉例而言，根據本發明，系統150(包括：時脈產生器100)係可隨同其它的第二電路一起製造，其係運用習知的CMOS(互補金屬氧化物半導體)、BJT(雙載子接面電晶體)、BiCMOS(雙載子與CMOS)、或是其它利用於現代IC製造的製造技術。

第二，本發明並不需要單獨的參考振盪器。而是根據本發明，時脈產生器100係自我參考及自由運作，使得其為未參考或鎖定至另一信號，而諸如先前技藝典型是同步化於一相位鎖定迴路(PLL)、延遲鎖定迴路(DLL)、或是經由注入鎖定至一參考信號。

第三，時脈產生器100係提供複數個輸出頻率與一個省電模式，使得頻率係可在低延遲之下且用一種無突波的方式來切換。舉例而言，第二電路180係可轉換至一省電模式，諸如：一電池或較低頻率模式，且請求(透過選擇信號)一較低時脈頻率以使得耗電為最小、或是請求一低功率的時脈信號以進入一睡眠模式。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，其具有被引入用於防止突波的低延遲(成比例於所利用之突波防止級的數目)，其僅用到少數的時脈週期，而非用到改變來自PLL/DLL之輸出頻率所需的數千個時脈週期。

此外，在提供有下文所論述之時脈產生器及/或時序/頻率參考器100之極高可利用的輸出頻率之下，新的操作模式係可利用的。舉例而言，時脈的起動時間實際或實質上為可忽略的，而容許時脈產生器及/或時序/頻率參考器100能夠反覆地起動與停止，諸如：為了省電而完全關閉或為脈衝式的。舉例而言，其並非為持續運行作為一時脈，該時脈產生器及/或時序/頻率參考器100係可操作於相當短的、離散的區間或叢發(即：脈衝式)，週期式或非週期式，以用於藉由第二電路180(諸如：處理器)所做的指令處理。如更為詳細論述於後，在快速的起動時間之下，此種脈衝式操作係提供電力節省，因為每微瓦(mW)之功率消耗係處理更多的指令(每秒百萬個指令或MIPS)。此外，除了其它用途之外，此種脈衝模式亦可被利用以週期性同步化一第二時脈或振盪器。因此，該時脈產生器及/或時序/頻率參考器100(以及於下文所論述之其它的實施例)係具有複數個操作模式，其包括：一時脈模式、一時序及/或頻率參考模式、一省電模式、與一脈衝模式。

第四，如更為詳細論述於後，該時脈產生器及/或時序/頻率參考器100係包括特徵為在製程、電壓、溫度(“PVT”)與老化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/或電壓變動、製程變化與IC老化所引起的頻率變化之補償。

第五，該時脈產生器及/或時序/頻率參考器100係產生一顯著且相當高的頻率，諸如：於數百MHz與GHz的範圍，其接著被除頻至複數個較低頻率。各個此種除頻以“N”(為整數之比率的一個有理數)係造成顯著的雜訊降低，其中相位雜訊為降低N倍，而相位雜訊功率為降低N² 倍。因此，本發明之時脈產生器係造成相較於其它直接或是透過倍頻產生其輸出的振盪器所可得到者之顯著較低的相對週期抖動。

此等特徵係更為詳細說明於第2圖，該圖係描繪根據本發明的教示之第一範例的包含頻率控制器215的裝置200之實施例的方塊圖。如於第2圖所示，裝置200係一時脈產生器及/或時序/頻率參考器，其提供一或多個輸出信號，諸如：一具有複數個頻率中之任一者(運用頻率選擇器205所選出)的時脈或參考信號。該裝置(或時脈產生器)200係包括一振盪器210(具有一諧振元件)、一頻率控制器215、一除頻器220、一模式選擇器225、以及上述之頻率選擇器205。根據本發明，振盪器210係產生一具有相當高頻率f₀ 之信號。由於上述之PVT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210，俾使振盪頻率f₀ 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，來自一個振盪器(諸如：振盪器210)之輸出頻率係可變化±5%。對於某些應用，諸如：其利用環式振盪器者，此種頻率變化性係可接受的。然而，根據本發明，時脈產生器200有較大的準確度是所期望的，尤其是對於較靈敏或複雜的應用，諸如：提供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，使得來自該振盪器之輸出頻率是所選擇或所要的頻率f₀ ，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，且具有相當低的抖動。

根據本發明的教示之頻率控制器215的各種範例的實施例係在以下詳細地被描繪。例如，請參照第21圖，該圖是描繪根據本發明的教示之範例的頻率控制器1415以及裝置1400之方塊圖，一個振盪器(諧振器310以及持續放大器305)係提供一具有諧振頻率f₀ 的第一輸出信號。該範例的頻率控制器1415係耦接至該振盪器並且響應於一第二信號(例如，由一或多個感測器1440所提供的第二信號)來修改該諧振頻率f₀ 。該範例的頻率控制器1415係包括以下的一或多個組件：互導調變器1420、可變的參數調變器(或控制器)1425(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、電壓補償器1455、係數暫存器1435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亦可包含一或多個感測器1440、類比至數位(A/D)轉換器(“ADC”)1445以及控制邏輯區塊1450。例如，第4圖中所描繪之溫度相依的電流源：I(T)(或更概括而言是yI(x))產生器415係根據本發明而有效地作用為一個溫度感測器，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(ADC)1445而被轉換成為一個數位信號，並且被利用來提供對應的係數(儲存在暫存器1435中)以供該頻率控制器1415的各種調變器或補償器1420、1425、1430、1455以及1460加以利用，以按照各種的參數(例如，一個可變的操作溫度或是可變的製程)來控制該諧振(或是輸出)頻率f₀ 。在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A/D轉換)至各種的調變器，例如被提供至互導調變器1420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310以及持續放大器305的電流、或是透過修改耦合至諧振器310且有效地構成該諧振器310的部分之有效電抗或阻抗(例如，電容、電感或電阻)，來修改該諧振頻率f₀ 。例如，該有效電抗(或阻抗)的修改可以是藉由耦合固定的或是可變的電容至該諧振器310、或是從該諧振器310去耦合固定的或是可變的電容、或是修改一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壓或是其它連續的控制參數。

在以下所述各種所舉出的實施例中，該互導調變器1420以及可變的參數調變器(或控制器)1425一般是被實施來利用一個溫度參數，使得在操作溫度的變化下能夠提供一個實質上穩定的諧振頻率f₀ 。藉由熟習此項技術者將瞭解到的是，這些調變器可被實施以其它可變的參數(例如，由於製程引起的變化、電壓變化、老化以及其它的頻率變化)之一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f₀ 。

請再次參考第2圖，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將其倍頻至高到一較高的頻率(如同運用PLL與DLL所典型作成者)，本發明係產生一相當高頻率的輸出f₀ ，其接著為運用除頻器220而除頻至一或多個較低的頻率(f₁ 到f_n )。具有來自除頻器220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器205來加以選擇。如上所指出地，此種頻率選擇係在無突波且低延遲下被提供，其係提供極快且無突波的頻率切換。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300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係包含一諧振器310以及一持續放大器305(構成一個振盪器395)、一溫度補償器(或調變器)315、一製程變化補償器(或調變器)320、一頻率校準模組325、一電壓變化補償器(或調變器)380、一老化(時間)變化補償器(或調變器)365、一或多個係數暫存器340，且視所選擇的實施例而定，亦可包括：感測器385、一類比至數位轉換器(“ADC”)390、一除頻器與方波產生器330、一電壓隔離器355、一諧振頻率選擇器360、一輸出頻率選擇器335、一模式選擇器345以及一低延遲的起動模組399。該持續放大器305、溫度補償器315、製程變化補償器320、電壓隔離器355、電壓變化補償器380、老化變化補償器365、諧振頻率選擇器360、以及頻率校準模組325係經常被納入於一頻率控制器之中，諸如：頻率控制器349(或是215或1415)。或者是，該持續放大器305與諧振器310可被視為構成一個振盪器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、電壓變化補償器380、老化變化補償器365、諧振頻率選擇器360、感測器385、ADC 390以及頻率校準模組325)係內含在一個頻率控制器349(或是215或1415)中的一或多個之內。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。

該諧振器310可以是儲存能量之任何型式的諧振器，諸如：耦接以形成一種LC共振迴路(tank)之一電感器(L)與一電容器(C)，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一電感器耦接至一電容器、或是於此技藝典型被表示為一電感器耦接至一電容器。此種LC諧振器在第4圖中係被描繪為諧振器405。除了LC諧振器之外，其它的諧振器係被視為等效且於本發明之範疇內；舉例而言，諧振器310可為一陶瓷諧振器、一機械諧振器(例如：XTAL)、一微機電(“MEMS”)諧振器、或一薄膜體聲波諧振器。於其它實例中，各種的諧振器都可以由電氣或機電式比擬為LC諧振器來加以表示，且亦為於本發明之範疇內。於範例的實施例中，LC共振迴路已經被利用作為一諧振器，以提供完整之整合的解決方案之高的Q值。

該持續放大器305係對於諧振器310提供起動以及持續的放大。溫度補償器315係對於諧振器310提供頻率控制，以根據由於溫度所引起的變化來調整振盪頻率。於所選擇的實施例中，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，該溫度補償器315可包括第21圖的互導調變器1420以及可變的參數調變器1425中之一或是兩者，其中調變器1420與1425都被實施為響應於溫度變動。類似地，製程變化補償器320係對於諧振器310提供頻率控制，以根據半導體製造技術所固有的製程變化：於一特定工廠內的製程變化(例如：批次或運轉的變化、於一特定的晶圓內之變化、以及於同一晶圓內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率。頻率校準模組325係被利用以從可發生於諧振器310中的複數個振盪頻率之間而微調及選擇所期望的輸出頻率f₀ ，即：從複數個可利用或是潛在的頻率選擇輸出頻率f₀ 。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)390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亦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儲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)至該諧振器310(作為一種離散形式的控制)、以及變化藉由耦合或切換至該諧振器310的電抗所提供的有效電抗量(一種連續形式的控制)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310的諧振頻率提供其它形式之連續的控制。如以下所描繪與敘述，來自感測器、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疇內作用為控制信號。例如，各種的控制電壓(可能隨著一個所選的參數(例如，溫度)變化或者可能相對於一個所選的參數是固定的)係作用為控制信號，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係提供與電壓之變化(諸如：來自一電源供應器)的隔離，且可獨立地被實施或是作為其它構件之部分者，諸如：溫度補償器315之部分者。除了對於此等PVT及老化之變化的頻率調整之外，諧振頻率亦可透過諧振頻率選擇器360來獨立地加以選擇，用於得到來自一可利用的頻率範圍之一所選的頻率。

針對時脈信號之產生，時脈產生器300係利用一除頻器(於模組330中)以轉換輸出振盪頻率f₀ 成為複數個較低的頻率(f₁ 到f_n )，且運用一方波產生器(亦於模組330中)以轉換一實質正弦的振盪信號成為用於時脈應用之一實質方波的信號。頻率選擇器335係接著提供具有該複數個頻率之一或多個可利用的輸出信號之選擇，且模式選擇器345亦可提供操作模式之選擇，諸如：提供一低電力模式、一脈衝模式、一參考模式、等等。運用此等構件，時脈產生器300係提供複數個高度準確(於PVT下)、低抖動、且穩定的輸出頻率f₀ 、f₁ 到f_n ，具有歸因於該等PVT變化所造成之最小到可忽略的頻率漂移，因而針對於靈敏或複雜應用提供充分的準確度與穩定度，即如上所述者。

第4圖係描繪根據本發明的教示之範例的頻率控制器、振盪器、與頻率校準實施例之高階的示意方塊圖。如於第4圖所示，該諧振器係實施為一諧振的LC共振迴路405，且該頻率控制器係實施為數個元件，即：一負互導放大器410(被運用以實施該持續放大器)、一溫度響應式(或溫度相依式)電流產生器(I(T))(或是更概括而言為響應於任何此種參數“x”的yI(z))415、一溫度響應式(或溫度相依的)頻率(f₀ (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430。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一簡諧振盪器或諧波核心(core)，且所有該等變化都在本發明之範疇內。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440，其它的電路拓撲結構(topology)亦為已知且為等效於前述者，諸如：一電感串聯一電容。另一此種等效的拓撲結構係說明於第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LC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，且為有效形成諧振的LC共振迴路405之部分，並且被利用作為本發明的頻率控制器的部分。此外，對應的電阻(各種的阻抗的電阻性成分)R_L 445與R_C 450係個別地顯示，但應瞭解為其分別是固有在電感器435與電容器440之內者，其之發生是屬於製造之部分，且非為該個別的電感器435與電容器440之外或單獨的構件。反而，該等額外或是固有的(寄生的)電阻亦可納入為對於PVT變化之補償的部分者，即如以下參考第29圖所描繪及敘述者。

諧振的LC共振迴路或振盪器405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f₀ 、或是於f₀ 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高的頻率。熟習此項技術者將會體認到的是：，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R_L 與R_C 、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f₀ ，而可能內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1至5 GHz範圍內之一諧振頻率；於其它的實施例中，較高或較低的頻率可能是所期望的，且所有該等頻率都在本發明之範疇內。此外，電感器435與電容器440係可運用任何半導體或其它電路製程技術來加以製造，且可以例如是CMOS相容的、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440係可運用絕緣體上矽(SOI)、金屬－絕緣體－金屬(MiM)、多晶矽－絕緣體－多晶矽(PiP)、砷化鎵(GaAs)、應變矽(strained－silicon)、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內。此外，除了諧振的LC共振405之外、或是取代諧振的LC共振迴路405，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內。如運用於本文者，“LC共振迴路”將會是表示且指稱任何及所有可能提供振盪的電感器與電容器之電路佈局、組態或拓撲結構，而無論其是如何實施的。應為注意的是：運用諸如CMOS技術之一種習用製程以製造振盪器405之能力係允許時脈產生器為與其它電路(諸如：第二電路180)整合且單片式地加以製造，因而提供本發明之一個顯著的優點。

此外，第4圖所示之電容440係僅為涉及於諧振的LC共振迴路405之諧振與頻率決定的整體電容之一部分，且為一固定的電容。於所選擇的實施例中，舉例而言，此固定的電容係可代表最終被利用於該振盪器之總電容的約10%至90%。或者若為所要的，該電容440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，俾使額外之固定與可變的電容係選擇性地納入於時脈產生器及/或時序/頻率參考器300之內，且例如為由頻率控制器(215、1415)的組件(例如，溫度響應式頻率(f₀ (T))補償模組420與製程變化補償模組425)所提供，以提供選擇諧振頻率f₀ 且允許諧振頻率f₀ 為實質無關於溫度與製程變化。

於所選的實施例中，電感435已經被固定，但是亦可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，不同的電感係可被切換進出該振盪器，以類似地提供調諧。此外，單一個電感器之電感亦可被調變。因此，所有該等電感與電容變化都是在本發明之範疇內，並且被描繪為第20圖的範例的受控阻抗模組1305以及第25至27圖的受控電抗模組1805之可切換的、可變的及/或固定的電抗元件或組件。

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與475的第一(輸出)信號)係一差動信號，並且提供共模拒斥(common－mode rejection)。其它的配置(包括：非差動或其它之單端的配置)亦在本發明之範疇內。舉例而言，於單端的配置中，各種的模組(例如：485、460)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)亦將具有一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，CMOS、累積模式的MOSFET(“AMOS”)、反轉模式的MOSFET(“IMOS”)、等等)之MOSFET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疇內。

該負互導放大器410係被選擇以透過互導(g_m )調變與其電阻器之導通電阻而提供溫度補償。互導(g_m )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導放大器410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，除了提供溫度補償之外，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405(如圖示為跨於節點470與475)之一電壓“v”而注入電流至諧振的LC共振迴路405(且更明確是到電容器440之上)。接著，該電流注入係將改變(且失真)電壓波形(因為電壓為電流之積分)，而造成於頻率上之改變或變化，其大致為反比於互導g_m 之大小，即如於第5A圖所示者。應為注意的是：此互導係一個負值，因為增益係被提供以抵消該諧振元件固有之損失。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“負互導放大器”之一縮寫。接著，互導亦為偏壓電流之一個函數，實質上(大概)成比例於通過放大器410之電流(yI(x))的平方根(針對於MOSFET)，且實質上(大概)成比例於通過放大器410之電流(yI(x))(針對於BJT)，其為溫度相依的，而造成其為溫度及偏壓電流相依之一波形失真，即如於第5B圖所示者。此外，如於第5C圖所示，振盪頻率亦為關於該持續負互導放大器410的互導且為其之一個函數，而提供振盪頻率的選擇。再者，除了溫度相依性(如為I(T))之外，該電流亦可變化為其它的參數或變數之一個函數(因而更概括被稱為I(x))，諸如：電壓或外部調諧，且亦可為諸如被放大一個因數“y”(如後所述)；因此，電流係稱作為“yI(x)”。

如上所指出地，更一般來說，此可變的電流yI(x)可被利用為感測器或是一部分的感測器，例如，第21圖的一或多個感測器1440或互導調變器1420或是第25圖的感測器1815。例如，當此可變的電流由I(T)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“x”＝溫度參數“T”)時，I(T)產生器415係藉此作用為一個溫度感測器，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諧振頻率f₀ 。例如，第21圖的互導調變器1420可包括此種溫度(或其它參數)響應式電流源415(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f₀ 值提供頻率補償、及透過該持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yI(x)，以補償其歸因於溫度、電壓、製程或老化之該等頻率變化。根據本發明，所選擇的頻率f₀ 以及其相對於溫度變化之穩定度係可透過互導g_m 之適當選擇及I(T)之選擇而決定之。換言之，根據本發明，該偏壓電流係作成是溫度相依的，如為I(T)(或更概括是yI(x))，其於是影響該互導g_m ，因而影響振盪頻率f₀ 。此種方法亦可被利用於其它的變數，諸如：電壓變動、製程變化或是老化變化。

第6圖係描繪根據本發明的教示之範例的負互導放大器(410)、溫度響應式電流產生器(I(T)415)、與LC共振迴路諧振器(405)實施例的電路圖。如於第6圖所示，諧振的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叉耦接對的放大器505(由電晶體M1、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515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PTAT² 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)505之電流I(T)(或yI(x))係具有溫度相依性，諸如：增大電流(PTAT或PTAT² )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器之一或多個組合亦可實施為諸如CTAT並聯於PTAT。

一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TSMC之製程。更概括而言，由於不同的製造者係利用不同的材料，諸如：鋁或銅，因此R_L 一般會是不同的，而造成不同的溫度係數，其於是為改變該振盪器之溫度係數，因而需要於I(T)補償上有所差異。對應而言，提供一有效平坦的頻率響應而作為溫度之一個函數可能需要不同比率之CTAT、PTAT與PTAT² 補償。並未單獨顯示的是，於第7A、7B、7C與7D圖所示之各種的溫度響應式電流產生器係可包括一起動電路。此外，包含所選的溫度響應式電流產生器配置之電晶體係可不同地加以偏壓，諸如：針對於圖示的範例拓撲結構，對於CTAT(M7與M8)及PTAT² (M13與M14)為偏壓於強反轉區，而對於PTAT(M9與M10)及PTAT² (M11與M12)則於次臨界區(subthreshold)。

第8圖係描繪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(I(T)或I(x))與LC共振迴路振盪器實施例之電路方塊圖。如於第8圖所示，諧振的LC共振迴路550係具有一種相較於前述者之不同的拓撲結構，但亦為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叉耦接對的放大器505(電晶體M1、M2、M3與M4)，接著為透過複數個電流鏡510(或520)與530而耦接至一溫度響應式(或溫度相依的)電流產生器(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505與諧振的LC共振迴路550之電流I(T)。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(tail)元件(例如：於第6圖之電晶體M6)係經常被選擇為一PMOS元件，且因此可能需要數級之鏡射(如圖示)來提供一PMOS電流鏡輸入至該g_m 放大器。PMOS係經常被選擇，因為於現代CMOS製程中，PMOS元件係經常為埋入式通道元件，其習知為相較於相等尺寸且類似地偏壓之NMOS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該振盪器之相位雜訊與抖動，因為閃爍雜訊係由於電路中之非線性的主動元件而被升頻轉換到振盪頻率的附近。

如上所述，提供電流至負互導放大器505之電流鏡510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構與串級(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，一分流電容器570亦可被運用以濾波，且因而降低來自各種的尾端元件之閃爍雜訊。

視所選擇的應用而定，具有其I(T)(或yI(x))偏壓之負互導放大器505的運用係可提供充分的頻率穩定度，俾使在該應用中額外的頻率控制器構件可能不是必要的或是非所期望的。然而，於其它的實施例中，額外的準確度與較小的頻率漂移係可運用更為詳細論述於下文之一或多個構件而被提供。

除了提供一溫度相依的電流yI(x)(或I(T))之外，各種的電晶體M1、M2、M3與M4係各自具有於導通期間之一關聯的電阻，其亦可能傾向於振盪期間引起頻率失真與頻率漂移。於各個半週期中，不是M1與M4導通、就是M2與M3導通。此種電阻亦為溫度相依的。因此，電晶體M1、M2、M3與M4應該調整其尺寸(寬度與長度)，以同時補償該等頻率效應。應為注意的是：注入至諧振的LC共振迴路405之電流係必須足以持續振盪(如於第5C圖所示)，且結果將具有一最小值，此可能限制可透過負互導放大器410(或505)與溫度相依的電流產生器415(或515)所易於實施的頻率控制的程度或能力。因此，I(T)與電晶體(M1、M2、M3與M4)的尺寸決定應該共同被選擇以提供振盪起動，以接受在耗電限制下的最大電流，且配合所選擇的IC面積與佈局。舉例而言，互導g_m 係可選擇以提供大致為充分的電流，以確保起動且持續振盪，其具有頻率特性為隨著溫度上升而減低頻率，隨後為決定電晶體M1、M2、M3與M4的尺寸為足夠大，以使得頻率為無關於溫度或隨著溫度上升而增高，隨後為藉著I(T)之適當的選擇而微調該頻率－溫度關係。於所選擇的典型實施例中，於PVT之下，此係造成約為±0.25%至0.5%的頻率準確度，其對於諸多應用而言已可能是相當足夠的。

請再次參考第4圖，另外的補償模組亦被利用作為頻率控制器(215、349、1415)的部分，以提供對於諧振頻率f₀ 之較大的控制與準確度，諸如：用於其可能需要較大的準確度與較少的變異(或頻率漂移)之應用、或是先前的技術無法在PVT或老化的變化下對其提供足夠的準確度之技術情形，諸如：提供大約±0.25%或更佳的頻率準確度。於此等情況中，溫度相依(或溫度響應)頻率(f₀ (T))補償模組420係可被利用，諸如：該範例的溫度響應式頻率(f₀ (T))補償模組420。舉例而言，此模組420係可利用受控的(或是可控制的)電容模組485來加以實施，其分別耦接至諧振的LC共振迴路405之各別側邊或軌道(線路470與475)，且其分別為於共同控制之下，該共同控制係由第一複數(“w”)個切換係數(p₀ 到p_{( w － 1 )} )(暫存器495)與一電壓控制器(V_{C T R L} )480所提供，電壓控制器440係提供由第二複數(“x”)個切換係數(q₀ 到q_{( x － 1 )} )(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10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第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1300，例如，其係取代在模組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，其係描繪受控電容模組485的另一變化例為受控電容模組1500，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1805，該些受控電抗模組1805係響應於來自控制邏輯1810與感測器1815的控制信號(包含來自該振盪器的回授)而被切換進出(耦合至該諧振器或是從該諧振器去耦合)；在第26圖中，其係描繪複數個受控電抗模組1805，該些受控電抗模組1805係響應於控制信號(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，其係描繪複數個受控電抗模組1805，該些受控電抗模組1805係響應於控制信號而被切換，以用於電壓變化的補償。有數種可利用的不同類型的切換，例如，耦合或是去耦合一電抗或阻抗至該諧振器、或例如是切換耦合的電抗或阻抗至所選的控制電壓或其它控制信號。

第9圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的第一可控制電容模組635之電路圖，其可被利用作為於頻率－溫度補償模組420中之受控(或可控制的)電容模組485(且附接至諧振的LC共振迴路405之各側(節點或線路470與475))。如圖所示，受控(或可控制的)電容模組635係由一排或陣列之複數(w)個可切換的電容性模組640之二進制加權的固定電容器(C_f )620與二進制或其它有差別加權的可變電容器(變容器)(C_v )615所組成。任何型式之固定電容器620與可變電容器(變容器)615都可被利用；於所選擇的實施例中，變容器615係AMOS(累積模式MOSFET)、IMOS(反轉模式MOSFET)、及/或接面/二極體變容器。各個可切換的電容性模組640係具有一相同的電路佈局，且各者差異為二進制加權的電容，其中可切換的電容性模組640₀ 為具有一個單位之電容、可切換的電容性模組640₁ 為具有二個單位之電容、依此類推、可切換的電容性模組640_{( w － 1 )} 為具有2^{( w － 1 )} 個單位之電容，且各個單位係代表一特定的電容大小或值(典型為於毫微微法拉(fF)或微微法拉(pF))。如上所述，其它有差別加權的方式也同樣是可應用的，例如，線性或是二進制，並且亦可以由藉著切換電抗至一個所選的控制電壓來提供此種有差別的加權所構成，藉此增加或減少其有效電抗。

於各個可切換模組640之內，每個固定與可變的電容係初始為相等的，其中可變的電容係允許為響應於被提供至節點625之控制電壓而改變。此控制電壓係接著為隨著溫度或是另一所選的可變的參數而改變，其造成的是：由受控電容模組635所提供之一整體電容或總電容亦變化為溫度之一函數(或是其它參數)，且其接著被利用以改變諧振頻率f₀ 。在其它所選的實施例中，複數個控制電壓(包含靜態控制電壓)的任一個控制電壓都可被利用來提供其它類型的補償，即如以下所述者。此外，於各個可切換的電容性模組640之內，固定電容C_f 或可變電容C_v (非二者)係運用切換係數p₀ 到p_{( w － 1 )} 而被切換至電路中。舉例而言，於所選擇的實施例中，對於一個特定或所選擇的模組640，當其對應的“p”係數為一邏輯高(或高電壓)時，對應的固定電容C_f 係被切換進入該電路，而且對應的可變電容C_v 係被切換離開該電路(且分別耦接至一電源軌道電壓V_{D D} 或接地(GND)，取決於該元件是AMOS或IMOS，以避免一浮接的節點且使得呈現至共振迴路的電容為最小)，而當其對應的“p”係數為一邏輯低(或低電壓)時，對應的固定電容C_f 係被切換離開該電路，而對應的可變電容C_v 係被切換進入該電路且耦接至被提供於節點625之控制電壓。

於一個範例的實施例中，總計為八個可切換的電容性模組640(與對應的第一複數個八個切換係數p₀ 到p₇ )係已經實施以提供256個組合之固定與可變電容。因此，作為溫度變化的一個函數之於振盪頻率上的有效控制係被提供。

在此範例的實施例中，應該注意到的是，藉由切換進出該固定電容C_f 或是可變電容C_v ，固定電容相對於可變電容的比例係改變，而該可控電容模組635的溫度響應量或程度係對應地改變。例如，在增加的可變電容C_v 量之下，該可控電容模組635係響應於溫度(或是其它參數)來提供更大的電容變化性，藉此調整該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一個範例的溫度相依的電壓控制模組650的電路圖，該電壓控制模組650係被利用以提供在(頻率－溫度補償模組420之)可控電容模組635中之控制電壓，並且作為V_{C T R L} 480(在第4圖中)。如圖所示，電壓控制模組650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I(x))，如先前所述為運用PTAT、PTAT² 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410所利用的I(T)產生器415，而非為提供一單獨的產生器655。溫度相依的電流I(T)(或I(x))係透過電流鏡670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675與一固定的電容性模組或分支680，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。

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30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，舉例而言，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(salicide)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器685提供一對應的電壓變化為溫度的一個函數。例如，一個擴散電阻器一般將會有一個高的溫度係數(提供隨著溫度有更大的電壓變化)，而一個多晶矽電阻器一般將會有一個低的溫度係數(提供隨著溫度為較小的電壓變化)，而對於一個所選的模組675串聯複數個這些不同的電阻器類型的混合將會提供一個對應的響應在這些高與低的響應程度之間。或者是，該電阻器685的尺寸或加權可被定為提供不同的電壓位準為一特定的電流(諸如：一溫度相依的電流(例如，I(T)))之一個函數，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係藉著第二複數(“x”)個切換係數q₀ 至q_{( x － 1 )} 之一個對應的“q”係數而被切換進出於電壓控制模組650。當可切換的電阻性模組675被切換至該電路(諸如當其對應的係數為一邏輯高或高電壓)時，跨於其之對應的電阻器685之所得到的電壓亦為溫度相依的，這是因為溫度相依的電流I(T)之緣故。於一個所選的實施例中，三個可切換的電阻性模組675係被利用，其提供8種分支組合。因此，被提供至節點625之控制電壓亦為溫度(或是其它參數)之一個函數，因而提供對於在可控電容模組635中之可變電容器615的一溫度或是其它參數的相依性或靈敏度。其它更概括為參數相依的或是與溫度無關的電阻性模組係在以下分別參考第23與26圖以及第28圖來加以敘述。

第一複數個切換係數p₀ 到p_{( w － 1 )} 與第二複數個切換係數q₀ 到q_{( x － 1 )} 可藉著測試一個具有本發明之時脈產生器的代表性IC而在製造後來加以決定。一旦一個諧振頻率f₀ 已經對於一個特定的製程被選出及/或校準(在以下參考第11與12圖加以敘述)，則該振盪器的溫度(或其它參數)響應係被判斷出且加以調整，以對於此種在環境或是操作溫度(或是其它可變的參數)的變化提供一個實質上固定之所選的諧振頻率f₀ 。於範例的實施例中，第一複數個切換係數p₀ 到p_{( w － 1} )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整，而造成為變化的環境溫度的一個函數之實質或幾乎為平坦的頻率響應。如在第24圖中所示，多少有些固定的電容C_f 或是可變的電容C_v 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償的頻率響應是由線1705或1710所表示時，額外的可變的電容C_v 可被切換進入，此係對於該振盪器的頻率響應提供一個粗略的調整至大約線1715的位置。相反地，同樣是舉例而言，當該振盪器對於溫度變化之未補償的頻率響應是由線1725或1730所表示時，額外的固定的電容C_f 可被切換進入，此係對於該振盪器的頻率響應提供一個粗略的調整至大約線1720的位置。

該第二複數個切換係數q₀ 至q_{( x － 1 )} 係接著同樣是藉著測試各種的係數組合而被決定，以提供一較為精細程度之調整，而造成為變化的環境溫度的一個函數之實質或顯著為平坦的頻率響應，在第24圖中被描繪為透過各種的電阻器685之溫度響應的選擇，來調整部分補償的頻率響應(線1715或1720)成為線1700之實質上平坦的響應。該第一與第二複數個係數係接著被載入至於所選的處理作業(或批次)中所製造的所有IC之個別的暫存器495與455中。根據製程，於其它情況之下，為了能夠得到較高的準確度，各個IC可個別加以校準。因此，結合由負互導放大器410與I(T)產生器415所提供之溫度補償，該時脈產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p₀ 至p_{( w － 1 )} 以及第二複數個切換係數q₀ 至q_{( x － 1 )} 亦可以在該振盪器的動作期間被決定且動態地加以改變，例如，透過第21圖中所示的感測器1440以及A/D轉換器1445、或是透過第25圖中所示的感測器1815以及控制邏輯(或控制迴路)1810。在這些替代的實施例中，所儲存的第一及第二複數個係數可被省略或是繞過，其對應的電壓直接施加至如在第9與10圖中所示之個別的切換組件以作為控制信號(並且，此係類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1955的任一個都可以用各種的組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數個受控電抗模組1805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1505(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)控制電壓的任一個都可被產生。再者，其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、1440功能，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變化的參數變化提供即時連續的控制。

因此，提供至諧振的LC共振迴路405之整體的電容係分配成為固定部分與可變部分之一組合，其中該可變部分係響應來提供溫度補償，並且因此控制諧振頻率f₀ 。被切換至電路(控制電容器模組635)之可變電容C_v 愈多，則對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別耦接或是切換至實質上固定或可變的電壓之可變電容器(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)電容模組635亦可被利用來選擇或調諧諧振頻率f₀ 。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組635亦可被利用來提供對於其它參數變化(例如，製程變化、頻率以及電壓變動)的頻率響應。此外，如以下參考第20與25至27圖所述，一電容、一電感、一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、電壓、製程或頻率)中之任一個提供一個所選的頻率響應。

第22圖是描繪根據本發明的教示之(與第23圖的模組1600一起)被利用在一個頻率－溫度補償模組420中、或是被利用在更概括為在一個頻率控制器215、349、1415中之範例的第二可控電容器模組1500(取代模組485與480或是作為該等模組之外的模組)之電路圖。該第二受控電容模組1500係類似於該第一受控電容模組635地運作，但為利用可變的電容，而非固定及可變的電容兩者，並且其係利用複數個不同的控制電壓，而非單一控制電壓。此外，此種可變的電容並非耦合至該諧振器或是從該諧振器去耦合(亦即，該些可變的電容總是耦合至該諧振器)，而是被切換至不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，所選的實施例可利用少到只有一個模組，並且該有差別的加權可藉由切換至複數個控制電壓中之一個所選的控制電壓來加以達成。

請參照第22圖，該第二可控電容器模組1500係利用複數(“g”)個可變的電容模組1505中之至少一個，每個可變的電容模組1505都包含可變的電容(C_V )1515_{A 0} 至1515_{B ( g － 1 )} (以A與B成對地描繪，對應到節點475或470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1520₀ 至1520_{( g － 1 )} )至複數個控制電壓V₀ 、V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (x)中之一個所選的控制電壓，其中控制電壓V₀ 實質上是靜態的(實質上非響應於該所選的參數“x”，例如溫度)，而其餘的控制電壓V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (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1515都是可透過對應的係數(被描繪為第四複數個係數d₀ 、d₁ 、...d_{( k － 1 )} 至h₀ 、h₁ 、...h_{( k － 1 )} )來切換的，使得每個模組1505都可以個別且獨立地被切換至該複數個控制電壓V₀ 、V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (x)中之任一個。因此，這些可切換的模組可以保持耦接至該諧振器，其中有效阻抗(例如，電抗)係透過切換至一或多個控制電壓來加以變化。

第23圖是描繪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1600之電路圖。如在第23圖中所繪，一個對參數靈敏的或是響應的電流源655(例如，先前在第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，670、510、520))被提供至一個陣列或排的複數“k－1”個電阻性模組1605(被描繪為模組1605₀ 、1605₁ 至1605_{( k － 1 )} )，每個電阻性模組1605係提供一個別或獨立的控制電壓V₁ (x)、V₂ (x)至V_{( k － 1 )} (x)，該控制電壓係被提供至(第22圖的)模組1505。各種對應的電阻器1620₀ 、1620₁ 至1620_{( k － 1 )} 可以是先前參考第10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V₀ 可以利用耦接在電壓源軌道V_{D D} 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1605₀ 與1605_y 係被選擇成提供該所要的靜態電壓位準。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，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。這各種的電壓中之任一個都可隨所需地被利用，作為該各種的控制電壓中之任一個。

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的，以提供複數個控制電壓，每個控制電壓都是不同地響應或成形的(亦即，提供不同的響應(響應曲線)為所選的參數(例如，溫度)的變化之一個函數)，其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1610(被描繪為電晶體1610₀ 、1610₁ 至1610_{( k － 1 )} )而為可切換的，並且藉此被切換進出該陣列1600，或是可以靜態地被內含(固定的連線1615，在第23圖中被描繪為虛線)，以自動地產生預設數目個控制電壓V₀ 、V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (x)。依據電阻器1620(及/或電晶體1610，若有內含的話)的選擇，該各種的控制電壓V₀ 、V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (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一個不同的響應，例如，不同的溫度響應。

類似地，第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一個模組之範例的第三電壓控制模組1900之電路方塊圖。如在第26圖中所繪，複數個對參數靈敏的或響應的電流源1955(例如，先前在第7A至7D圖中所述及所示的各種的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，670、510、520))被提供至一個陣列或排的複數“n－1”個電阻性模組1905(被描繪為模組1905₀ 、1905₁ 至1905_{( n － 1 )} )。每個電阻性模組1905係提供一個別或獨立的控制電壓V₀ (P)、V₁ (P)、V₂ (P)至V_{( n － 1 )} (P)，此係產生複數個響應於或是依據該所選的參數“P”而定的控制電壓，並且該些控制電壓係被提供至受控電抗模組1805、(第22圖的)受控電容模組1505，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1920₀ 、1920₁ 至1920_{( n － 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。電流源(或是電流源的組合)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的成形。此外，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。

依據所選的實施例，該陣列或排的電阻性模組1905可以是透過對應的電晶體1915(被描繪為電晶體1915₀ 、1915₁ 至1915_{( n － 1 )} )而為可切換的，並且藉此被動態或是靜態地切換進出該陣列，以自動地產生複數個控制電壓V₀ (P)、V₁ (P)、V₂ (P)至V_{( n － 1 )} (P)。每個這些不同的控制電壓接著都可以(利用開關1930，例如，全縱橫式(crossbar)開關)、用任何組合、靜態或動態地、在控制信號及/或係數1950的切換控制之下，被切換至受控電抗模組1805，該些受控電抗模組1805可被耦接至該諧振器、或是亦可被切換進出該共振迴路。因此，這些控制電壓中的任一個都可被利用來控制該諧振器(振盪器)的有效電抗，提供所產生的諧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V₀ (P)、V₁ (P)、V₂ (P)至V_{( n － 1 )} (P)中的任一個、或是該實質上與參數無關的控制電壓(第28圖)中的任一個都可被提供至該受控阻抗模組1305或是受控電容模組1505或1805，以改變被提供至該諧振器的有效電容，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V₀ 、V₁ (x)至V_{( k － 1 )} (x)、或是更概括為V₀ (P)、V₁ (P)、V₂ (P)至V_{( n － 1 )} (P)以及實質上固定的控制電壓中之任一個分別都是可利用的，並且可透過該第四複數個係數d₀ 、d₁ 、...d_{( k － 1 )} 至h₀ 、h₁ 、...h_{( k － 1 )} 來切換至該可變的電容模組1505中之可變的電容C_v 1515時，一種對於所選的參數(例如溫度)之高度有彈性的、微調且高度可控制的頻率響應係被提供至該諧振器405，此係使得對於諧振頻率f₀ 之高度準確的頻率控制成為可能的。例如，在模組1505_{( g － 1 )} 中之可變的電容1515_{A ( g － 1 )} 及1515_{B ( g － 1 )} 可透過參數h₁ (或是一個對應的動態所施加的電壓，作為一個控制信號)被設定成邏輯高(或高電壓)而該第四複數個參數之其餘的h參數被設定成邏輯低(或低電壓)，以被切換至控制電壓V₁ (x)，此係提供第一頻率響應為溫度或是其它所選的參數的一個函數，而在模組1505₀ 中之可變的電容1515_{A 0} 及1515_{B 0} 可透過參數d_{( k － 1 )} (或是一個對應的動態所施加的電壓，作為另一個控制信號)被設定成一個邏輯高(或高電壓)而該第四複數個參數之其餘的d參數被設定成一個邏輯低(或低電壓)，以被切換至控制電壓V_{( k － 1 )} (x)，此係提供第二頻率響應為溫度或是其它所選的參數的一個函數、依此類推。如上所述，該第四複數個係數d₀ 、d₁ 、...d_{( k － 1 )} 至h₀ 、h₁ 、...h_{( k － 1 )} 也可以透過測試一或多個IC在製造後加以決定、或是亦可以在該振盪器的動作期間，例如是透過如在第21圖中所繪的感測器1440以及A/D轉換器1445或是透過在第25圖中所繪的感測器1815以及控制邏輯(或是控制迴路)1810來動態地加以決定及改變。更概括而言，此種透過係數或是控制信號的控制係被描繪在第26圖中，並且可被利用以提供離散或連續的頻率控制之任一者或兩者為任何所選的參數(例如，溫度、電壓、製程、老化或是頻率)之一個函數。

此外，取代對於該第一、第二或第四複數個係數所儲存的係數，尤其是當對應的值將會是如上所述地動態地加以決定時，對應的電壓可以如上所述地直接被施加至該各種的開關(例如，電晶體1520或是模組640與650的切換電晶體)，以作為控制信號。

請再次參考第4圖，另一個補償模組亦被利用以提供較大的控制與準確度於諧振頻率f₀ ，亦針對於可能需要較大的準確度與較少的變異量(或頻率漂移)之應用，諸如：提供於PVT之大約為±0.25%或更佳者的頻率準確度。於此等情形中，一製程變化補償模組425(諸如於第11與12圖所示之範例模組)係可被利用以提供控制於諧振頻率f₀ ，而無關於製程變化。如上所指出地，這些各種的模組中的任一個都可包含任何阻抗、電抗或電阻，並且被做成響應於任何所選的參數，例如，溫度、製程變化、電壓變化以及頻率變化。

第11圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的第一製程變化補償模組760的電路圖。第一製程變化補償模組760係可被利用作為於第4圖之製程補償模組460，其中各個模組為附接至諧振的LC共振迴路405之一軌道或側邊(線路或節點470與475)。此外，各個第一製程變化補償模組760係由儲存於暫存器465之第三複數(“y”)個切換係數r₀ 到r_{( y － 1 )} 所控制。第一製程變化補償模組760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，二進制加權的)第一固定的電容750，用於諧振頻率f₀ 之調整及選擇，其係藉著透過對應的複數個切換電晶體740(由一個對應的“r”係數所控制)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760時，對應的第一固定的電容係被加入於諧振的LC共振迴路中的振盪之可利用的總電容、或是自其中減去，藉以改變該有效電抗且調變該諧振頻率。第三複數個切換係數r₀ 到r_{( y － 1 )} 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或430)與已知為具有一預定頻率之一參考振盪器而達成。該被決定的“r”係數係接著儲存於該生產或處理批次之IC的對應暫存器465中。或者，舉例而言，各個IC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r₀ 至r_{( y － 1 )} 亦可以利用其它以下所述的方法來加以決定，例如，利用各種的電壓及電流感測器來量測反映例如是電晶體閾值(threshpld)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r₀ 至r_{( y － 1 )} )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，MOS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750被切換進出該電路760時，作為“虛設(dummy)”電容器(具有顯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係對應地根據對應的“r”係數之倒數而被切換進出該電路。因此，電晶體740之大約或實質為相同的導通電阻係恆為存在，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體740。金屬熔絲係將保持原狀以內含對應的固定電容750，而可被“熔斷”(開路)以自諧振的LC共振405移除對應的固定電容750。

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860係可利用作為第4圖中之製程補償模組460，其中各個模組為附接至諧振的LC共振迴路405之一軌道或側邊(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(215、349或1415)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860亦將由儲存於暫存器465中之第三複數個切換係數r₀ 到r_{( y － 1 )} 所控制“(然而，因為不同的電路被運用於各個範例的製程變化補償模組760或860，對應之第三複數個切換係數r₀ 到r_{( y － 1 )} 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MOS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電晶體，或是更概括為MOS電晶體，諸如於第12圖所示者，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AMOS或IMOS電晶體。此外，變容器850亦可以是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。

第二製程變化補償模組860係具有類似的結構概念，但是具有不同於第一製程變化補償模組760之另外的顯著差異。第二製程變化補償模組860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MOS開關/電晶體，且因此通過MOS電晶體之損失或負載係消除。取而代之的是，該負載係呈現一低損失的電容；該低損失亦意味著：該振盪器起動功率為較小。於第二製程變化補償模組860中，一MOS變容器850係切換至Vin(可以是上述各種複數個控制電壓中之任一個)以提供一個對應的電容位準給該諧振的LC共振迴路405、或是可被切換至接地或電源軌道(電壓V_{D D} )，藉以根據變容器850之幾何結構而提供最小的電容或最大的電容至諧振的LC共振迴路405。對於AMOS而言，被切換至電壓V_{D D} 將會提供最小的電容且被切換至接地將會提供最大的電容，而相反的情形是對於IMOS而言。同樣地，第二製程變化補償模組860係由一個陣列之可變電容(諸如：變容器850)所組成，以用於諧振頻率f₀ 之調整及選擇，其係藉由透過一個對應的“r”係數或是透過一個對應的控制信號的施加來耦合或是切換一個所選的變容器850至複數個控制電壓(Vin)中的任一個或是接地或V_{D D} ，例如，切換在一第一電壓以及一第二電壓之間。在另一個替代例中，其並非是複數個或是一個陣列的變容器，而是一個變容器850可被利用，其被提供給該共振迴路的有效電抗係被一個所選的控制電壓所控制。

當各個電容分支被切換至一個對應的控制電壓、接地或V_{D D} 時，對應的可變電容係被加入或是不納入於諧振的LC共振迴路之振盪可利用的總電容，藉以改變其有效電抗且調變該諧振頻率。更特定而言，對於一種AMOS實施而言，耦接至V_{D D} (作為V_{i n} )係提供較小的電容，且耦接至接地(V_{i n} ＝0)係提供較大的電容，然而對於一種IMOS實施而言則為相反的，其中，耦接至V_{D D} (作為V_{i n} )係提供較大的電容，且耦接至接地(V_{i n} ＝0)係提供較小的電容，其假設的是：於LC共振迴路之軌道(第4圖之節點或線路470與475)上的電壓係介於零伏特與電壓V_{D D} 之間，且顯著或實質為遠離該任一個電壓位準。耦合至V_{D D} 與接地之間的電壓，例如是該各種的控制電壓中的許多控制電壓作為Vin，此將會提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r₀ 到r_{( y － 1 )} 也是運用測試IC而在製造後加以決定的，此亦與第一與第二複數個切換係數之決定大致為一種反覆的過程。被決定的“r”係數係接著儲存於該生產或處理批次之IC的對應暫存器465中。同樣地，個別的IC亦可各別校準及測試。此外，任意所選數目的模組850也可以動態地加以控制，以在振盪器動作期間提供連續的頻率控制。

如上所指出地，依據變容器的類型(AMOS或是IMOS)，切換任何可變的電容性模組865至V_{D D} 或接地，以作為第一及第二電壓位準，此係產生對應的最大電容或沒有(可忽略的)電容被內含來作為用於該諧振器(LC共振迴路)之有效電容。然而，如上所述，其它在此最大與最小值之間中間的電容位準亦可藉由切換該可變的電容性模組865至一個對應的控制電壓來加以產生。利用複數個具有不同大小的控制電壓係使得該可變的電容性模組865之對應的電容被加入該LC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、製程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28圖，複數個實質上固定的電壓模組2060(被描繪為2060_A 、2060_B 、2060_C 至2060_K )係被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V_A 、V_B 、V_C 至V_K 。如圖所示，該複數個不同的實質上靜態或固定的(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2055_A 、2055_B 、2055_C 至2055_K )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中之一個對應的電阻器(被描繪為對應的電阻器2040_A 、2040_B 、2040_C 至2040_K )，每個電阻器係具有一個溫度或其它參數相依的響應，該響應係相反或互補於該特定的模組2060之對應的電流源2055。每個對應的電流源2055與電阻器2040係被選擇為具有此種彼此相反或互補的響應，以有效地抵消另一方對於該所選的參數之響應。例如，一個電流源2055係被選擇為具有適當大小的一特定的PTAT、CTAT或是CTAT² 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，溫度變化)下實質上是固定的。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一個，例如，提供第12圖中所示之可變的電容性模組865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315(或410、415及/或420)與製程變化補償器320(或425與460)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410、415及/或420)之種種所述實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320(或425與460)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，針對於此等與其它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內。

如上所指出地，各種所舉出的受控電容模組(485、635、460、760、860、1501)可被一般化成為任何電抗或阻抗元件，不管是一個電容、電感、電阻、或是電容、電感或電阻的組合。一個陣列或排1300的此種複數(“a”)個可切換的受控阻抗(或電抗)模組1305係被描繪在第20圖中，並且可被利用在本發明的頻率控制器(215、349、1400)之內，作為各種的調變器或補償器(315、320、355、1420、1425、1430)中之任一者。每個不同加權的受控電抗或阻抗模組1305(被描繪為1305₀ 、1305₁ 至1305_{( a － 1 )} )係由一或多個固定的電抗Z_f 1315、可變的電抗Z_v 1310或是“虛設”電抗1320所構成，其係可響應於第五複數個係數(s₀ 、s₁ 至s_{( a － 1 )} )中之一個對應的係數“s”來切換的。該受控電抗或阻抗模組1305的陣列一般可被實施成如上相關於在各種的實施例的任一者中之各種的受控電容模組的任一個模組所述地運作。如同以上對於其它組的係數所述，該第五複數個係數可以在製造後或動態地加以決定。此外，依據該實施方式，各種的電抗或阻抗可如先前所述地被切換進出該陣列1300或是被切換至各種的控制電壓或接地，並且可被利用來響應於複數個參數之任一個，例如，溫度變化、電壓變動、製程或頻率，以提供該振盪器之一個所選的頻率響應。

類似地，請參照第25圖，一個陣列或排的複數“n”個可切換的受控電抗模組1805係被描繪(為受控電抗模組1805₀ 至1805_{( n － 1 )} )，並且其亦可被利用在本發明的頻率控制器(215、1415)之內，作為各種的調變器或補償器(315、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的，並且被切換進出各種的電路、被切換至一或多個控制電壓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1805一般可被實施成如上相關於在各種的實施例的任一者中之各種的受控電容模組的任一個模組所述地運作。在此範例的實施例中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1820)，透過由感測器1815與控制邏輯1810所直接提供的電壓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內。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，透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，一個感測器可包括一電壓橫跨一個二極體，此係提供一個響應於溫度的電壓輸出。請參照第21圖，此種感測器1440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)，或是被利用來動態地切換各種的受控電抗或阻抗模組(例如，1305、1805)或是各種的第二受控電容模組中之任一個。類似地，感測器1815的輸出可被提供至控制邏輯1810，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27圖係描繪根據本發明的教示之範例的電壓變化補償模組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380、1455。請參照第27圖，一個可切換的電阻性模組1650係利用電阻器1620₀ 與1620_y 來構成一個分壓器，其係提供電壓V₀ 。在供應電壓(電源軌道)V_{D D} 變動的情形中，電壓V₀ 係對應地被改變。由於電壓V₀ 可在控制信號或係數1950的控制下被切換(開關1930)(如上所述)至任何的受控電抗模組1805，因此耦合至該共振迴路的有效電容亦被改變，藉此調變該諧振頻率。於是，該諧振頻率可以在此種電壓變動下受到控制。其它的做法在根據其它所舉出的實施例之下將會是明顯的，因而亦在本發明的範疇之內。

如上所指出地，除了第4圖的固有或寄生的電阻R_L 445與R_C 450之外，該共振迴路的諧振頻率亦可以藉由改變耦接到該共振迴路的電阻來加以修改。第29圖係描繪根據本發明的教示之範例的電阻性控制模組2100之電路圖，其可被利用作為各種的頻率控制模組以及各種的頻率控制器中之任一種的全部或是部分。此種電阻性控制模組2100可被插入在第4圖的諧振器405中之節點Q，與電感器435及R_L 445串聯或是與電容器440及R_C 450串聯、或兩者皆是。每個可切換的電阻性模組2115(被描繪為該複數個可切換的電阻性模組2115_M 、2115_N 、2115_O 至2115_U )都具有一個不同加權的(例如，二進制加權的)電阻器2105(被描繪為對應的電阻器2105_M 、2105_N 、2105_O 至2105_U )，並且可在控制信號及/或係數1950的控制下，透過對應的電晶體或開關2110(被描繪為電晶體2110_M 、2110_N 、2110_O 至2110_U )而切換進出該陣列或模組2100。如上所指出地，此種切換亦提供另一種機構來控制或調變該諧振器405的諧振頻率，並且可以是任何所選的參數之一個函數、或可以是與參數無關的，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30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、或者是隨著IC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2210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。在一個特定的時間點之一項所選的量測係(經由多工器2220)被提供至ADC 2225，用於轉換成為一個數位值，該數位值係被儲存在一個暫存器或其它非依電性記憶體2230中。當該IC第一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器2230中，以提供用於後續的量測之比較基礎。接著，可進行額外的量測，該所產生的值係在暫存器2230中被儲存為對應之目前的值，其係被描繪為電壓、電阻及電流之目前的值與初始的值。對於一個特定的參數而言(例如電壓、電流及電阻)，初始的值可被讀取及比較，接著比較器2235係提供一個成比例於在該兩個值之間的任何差值之對應的老化補償信號。此種由該老化補償信號所提供的差值接著可被利用以提供對應的係數及/或控制信號，以用於對應的頻率調整。例如，此種老化補償信號可被索引至記憶體2240中的一個查閱表，該查閱表接著根據已知的值或是其它老化影響的校準或模型來提供所儲存的值，並且提供來用於利用任何上述之各種的調變器及補償器之對應的頻率調整。

請再次參考第21圖，本發明的頻率控制器215、349、1415可包括一或多個以下的組件：(1)互導調變器1410(例如，410、415以及第6至8圖中所示的實施例)，在範例的實施例中，其亦可包含或是耦接至持續放大器305；(2)可變的參數調變器1425，以響應於任何所選的參數(例如，溫度、製程變化、電壓變化或是頻率)來調變該諧振頻率f₀ ，例如，各種的受控電容模組485、635、1505或是受控電抗模組1305、1805；(3)製程(或其它參數)調變器或補償器1430，例如，製程變化補償器425、760、860或是受控電抗模組1305、1805；(4)電壓變化補償器380、1455；及/或(5)老化(時間)變化補償器(或調變器)365、1460。熟習此項技術者將會觀察到，在互導調變器1410、可變的參數調變器1425、或製程(或其它參數)調變器或補償器1430或是其它補償器及調變器之間的各種劃分都是任意的，且並非限制本發明之範疇，因為每一種劃分都可被做成響應於上述的任何參數，且分別都可被利用於上述的任何目的(例如，該可變的參數調變器1425可被利用來補償製程變化、等等，而非例如是溫度變化)。此外，依據所選的做法，一或多個係數暫存器1435(例如，455、465、495)可被利用以儲存上述的複數個係數中之任一個。在替代的實施例中，此種係數可能是不需要的，而是切換電壓或電流直接且靜態或動態地被施加作為控制信號。

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1440、1815(例如，yI(x)(或I(T))產生器415、515)、或例如是感測器可被設置作為一個別的組件，例如，上述耦接至二極體的電流源。再者，根據所選的實施例，A/D轉換器1445以及控制邏輯1450、1810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諧振器的頻率控制之裝置，其中該諧振器係適配於提供一個具有一諧振頻率之第一信號。該裝置係包括一個感測器(1440、1815)，該感測器適配於響應複數個參數中之至少一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信號來修改該諧振頻率。該複數個參數是可變的並且包括至少一個以下的參數：溫度、製程、電壓、頻率以及老化。

在範例的實施例中，該頻率控制器更適配於響應該第二信號來修改一個耦接至該諧振器的電抗或阻抗元件，例如，響應於該第二信號來修改該諧振器的總電容(第9圖)、將一個固定的或是可變的電容(635)耦合到該諧振器或是從該諧振器去耦合之、藉由切換該變容器至一個所選的控制電壓來修改一個耦接至該諧振器的變容器之有效電抗、或者等效的是響應於該第二信號來修改該諧振器的一個電感，例如，藉由將一個固定的或是可變的電感耦合到該諧振器或是從該諧振器去耦合之、或是響應於該第二信號來修改該諧振器的一個電阻(或其它阻抗)，例如，藉由將一個電阻耦合到該諧振器或是從該諧振器去耦合之。

在範例的實施例中，該頻率控制器可進一步包括：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(635)，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電容性模組，每個可切換的電容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在該固定的電容以及該可變的電容之間切換，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。該頻率控制器可進一步包括一個第二陣列650，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一個節點625以提供該控制電壓，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器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670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壓。同樣在選定的實施例中，該電流源係具有至少一個CTAT、PTAT或PTAT² 配置(第7A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一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數位轉換器1445，以響應於該第二信號來提供一個數位輸出信號，且包含一個控制邏輯區塊1450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或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一個陣列760，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720，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組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一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1500，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1505，每個可切換的電容性模組係具有一個可變的電容1515，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(1520)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具有複數個電阻性模組1605的第二陣列1600，該些電阻性模組1605係透過一個電流鏡(670、510、520)而耦接至該電流源(655)，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，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、1800)，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(1305、1805)，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諧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容、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壓或一個接地電位之間，並且該控制電壓可以藉由一個響應於溫度的電流源來加以決定。例如，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之一個所選的控制電壓之間。在選定的實施例中，該第一複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、電壓以及頻率)的感測器而被校準或是決定。

在範例的實施例中，該複數個可切換的電抗模組可進一步包括(電抗模組635的)複數個二進制加權的可切換的電容性模組640，每個可切換的電容性模組係具有一個固定的電容以及一個可變的電容，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在該固定的電容以及該可變的電容之間切換，並且切換每個可變的電容至一個控制電壓。該裝置亦可包含一個響應於溫度的電流源655；以及一個第二陣列，其係具有複數個耦接至該係數暫存器且可選擇性地耦接至該電流源之可切換的電阻性模組675，該第二陣列更具有一個電容性模組680，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一個節點625以提供該控制電壓，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數中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，並且其中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來自該電流源之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，該複數個可切換的電抗模組更包括(可控電容器模組1500的)複數二進制加權的可切換的電容性模組1505，每個可切換的電容性模組係具有一個可變的電容1515，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(1520)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1605的第二陣列，該些電阻性模組1605係透過一個電流鏡(670、510、520)而耦接至該電流源，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壓。

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(製程變化補償器760的)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720，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(製程變化補償模組860的)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組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包括一個適配於提供一個具有一諧振頻率之第一信號的諧振器310、405；以及一個溫度補償器315，其係耦接至該諧振器並且適配於響應溫度變化來修改該諧振頻率。該諧振器是以下的諧振器中之至少一個：一個電感器(L)以及一個電容器(C)被配置以構成一個LC一共振迴路諧振器；一陶瓷諧振器、一機械式諧振器、一微機電諧振器或是一薄膜體聲波諧振器。該裝置可進一步包括一個耦接至該諧振器以及該溫度補償器的負互導放大器410，其中該溫度補償器係更適配於響應溫度變化來修改一個通過該負互導放大器的電流。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415、515、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器；複數個耦接至該諧振器以及該電流源的電阻性模組675、1605，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(1305、1805、635、1505)，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諧振器的頻率控制之頻率控制器，其係包括：一個適配於儲存第一複數個係數以及第二複數個係數的係數暫存器；一個電流源415、515、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之可切換的電阻性模組675、1605之第一陣列，並且其更具有一個電容性模組，該第一陣列係進一步透過一個電流鏡而耦接至該電流源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至少一個控制電壓，每個可切換的電阻性模組係響應於該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來提供該控制電壓至一個控制電壓節點；以及一個第二陣列，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電容性模組640，每個可切換的電容性模組係具有一個固定的電容以及一個可變的電容，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在該固定的電容以及該可變的電容之間切換，並且切換每個可變的電容至該控制電壓節點。

如同參考第3圖所概要提及的，本發明之範例的實施例可包含一個低延遲的起動模組399。在起動之際，不論是從關機到開機之最初的模式或是從低電力模式到較高的電力模式之重新開始(該些模式已在先前論述過)，各種的電流源、電容器以及其它電抗元件都可能花費例如是數微秒至毫秒，來達到全功率且穩定之準確的電流及偏壓的產生之穩定的狀態。根據本發明，在開機及到達例如是穩定的狀態之間的期間中，一個額外的低延遲的起動模組399幾乎是立即被提供，以產生足夠的偏壓電流至該諧振器(310、405、500)，使得該時脈產生器100(或其它的振盪器實施例(100、200、300、400)可以立刻被利用，在開機或是從低電力模式重新開始較高的電力操作模式上只牽涉到幾乎可忽略的時間延遲而已。如同以下更加詳細所說明的，一旦其它的偏壓電路(例如，電流產生器(I(x))515、提供電流yI(x)的電流鏡510以及互導放大器505)已經到達穩定的狀態後，則所提供的起動電流(I_{s t a r t} )將不再需要而將會被切換離開各種所舉出的電路。

第31圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的低延遲的起動模組3150以及低延遲的起動系統3100之方塊圖‘如在第31圖中所繪，當致能信號(“EN”)是低的(亦即，邏輯低或是低電壓)時，例如是用於低電力或是無電力模式，電晶體3225(M25)是導通的，此係導致V_{D D} 被供應至電流鏡510中的電晶體525B(M6)的閘極，並且導致電晶體525B(M6)是在關斷且非導通的狀態中。於是，電流並未被供應至振盪器3175(在第6圖中被描繪為諧振器500與互導放大器505)，因而非常少的電力被消耗(除了來自各種的漏電流、等等的電力之外)。相反地，當該致能信號(EN)是高的(亦即，邏輯高或是高電壓)時，例如，重新開始一個操作模式或是開機時，電晶體3225(M25)是關斷的，電晶體525A(M5)與525B(M6)是導通且為導電的，因而電流係被供應至該振盪器3175。

根據本發明，在此種致能(EN)是高的時候，第一偏壓電流源3130以及第二參數相依的(I(x))偏壓電流源3120將會被開機且開始動作。該第一偏壓電流源3130係具有非常快速的實質上低延遲的起動，此係實際上立即提供一第一電流作為該偏壓電流至該振盪器3175(亦即，諧振器500與互導放大器505)。該第二參數相依的(I(x))偏壓電流源3120係具有較高的延遲，其產生穩定的電流I(x)需要一段稍微較長的期間，該電流I(x)係如上所述地被提供給該振盪器3175作為偏壓電流yI(x)。一旦該第二電流的大小I(x)已經到達一個預設的位準時(藉由該偏壓電流監視器3125所偵測或監視出)，該偏壓控制器3115將會切換或耦接該第二電流I(x)至該振盪器3175，並且切換(或是去耦接)該第一(起動)電流離開該振盪器3175。儘管舉例的是利用第6圖的振盪器3175，熟習此項技術老將會體認到該低延遲的起動模組3150以及低延遲的起動系統3100亦可以利用其它的振盪器配置，例如，在第4與8圖中所示者來加以做成。

如在第31圖中所繪，一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之起動裝置係包括：一個第一電流源3130，其係適配於提供一第一電流；一個第二電流源3120，其係適配於提供一第二電流；一個偏壓電流監視器3125、以及一個偏壓控制器3115。該偏壓電流監視器3125係適配於偵測該第二電流的大小，並且在該第二電流的大小等於或大於一個預設的大小(例如，當該第二電流接近一個穩定的狀態值)時提供一個控制信號給該偏壓控制器3115。該偏壓控制器3115係適配於響應此控制信號來切換該第一電流離開該振盪器，並且切換該第二電流至該振盪器。該偏壓控制器3115係更適配於在該簡諧振盪器從低電力或是無電力模式起動之際切換該第一電流至該振盪器。

該第一電流源3130可具有許多實施例，並且在一個所舉的實施例中，該第一偏壓電流源3130是一個耦接至該偏壓控制器3115之可切換的電阻性模組‘在範例的實施例中，該第二電流源3120係參數相依的，例如，具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。如下所述，該第二電流源3120可透過一個電流鏡以及一個開關而被耦接至該偏壓控制器3115。

在以下所舉的範例實施例中，該偏壓電流監視器3125係更包括一個耦接在第一電壓與第二電壓之間的分壓器，以提供一個第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間並且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源，其中該電阻性模組係適配於提供一個第二參考電壓，該第二參考電壓係被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器之電壓變化。該偏壓電流監視器3125亦可包括一個電阻性模組，其係耦接至該第二電流源且適配於響應該第二電流來提供一個電壓信號；以及一個比較器，其係耦接至該電阻性模組以及一個實質上穩定的預設的控制電壓，該比較器係適配於在該電壓信號超出該預設的控制電壓時提供該控制信號。

在其它實施例中，在從起動或是從低電力模式切換後的一段預設的期間過去之後可以判斷該第二參數相依的電流已到達足夠的大小或是接近穩定的狀態。當此期間是已知的或是校準過的，該偏壓電流監視器3125可以是一個計時器或計數器，其係監視從系統起動後所經過的期間。等效的是，該偏壓電流監視器3125可以實施為一段從開機或是從低電力模式切換後已知的時間延遲，使得其係在該段時間延遲發生之後(亦即，該預設的期間已經過去)產生該控制信號至該偏壓控制器3115。因此，該偏壓電流監視器3125係適配於偵測該第二電流的大小為一個電壓變化、一個電流變化、一個電阻變化、一段預設的時間延遲、或是一段預設的期間，其中的任一種方式都是在本發明的範疇之內。

在範例的實施例中，該偏壓電流監視器3125亦可以用複數種等同的方式中之任一種做成，例如，以下的一或多種方式：一個分壓器、一個帶隙參考、一個電流偵測器、一個電壓調節器、或是一個電壓偵測器。許多等同的實施例將會是明顯的且都在本發明的範疇之內，例如，任何產生該第二電流的比較或是一個相關於該第二電流的信號以符合或超過一個預設的標準之裝置。

第32圖係更加詳細地描繪根據本發明的教示之範例的用於低延遲的起動之裝置及系統實施例的方塊圖。如在第32圖中所繪，本發明之範例的低延遲的起動裝置實施例係包括一個偏壓控制器3215(作為偏壓控制器3115的一個例子)、一個比較器3210以及一個參考電壓產生器3206(作為偏壓電流監視器3125之一個範例的實施方式)、開關3220以及電流鏡3205，其中該範例的低延遲的起動系統實施例係另外包括振盪器3175(諧振器500與互導放大器505)，該振盪器3175係如上所述地一般是透過一個被做成電流鏡的電壓隔離器而被耦接至各種的電流產生器。

請參照第32圖，在此致能(EN)是高的時候，偏壓控制器3215、比較器3210、電流鏡3205、參考電壓產生器3206、振盪器3175、以及(第二)電流源或產生器(I(x))515(例如，互導放大器410以及I(T)產生器415)係被導通。此外，如上所述，電晶體3225(M25)是關斷的，電晶體525A(M5)與525B(M6)是導通且導電的，並且一個偏壓電流(I_{B I A S} )係被供應至該振盪器3175。比較器3210將會比較兩個由參考電壓產生器3206所產生的參考電壓：在節點3292處之第一參考電壓V_{r e f} 以及在節點3293處之第二參考電壓(為了便於討論，此係被稱為穩定的電壓(V_{S T} ))，並且該比較器3210會由於該比較而提供被輸出在線路或節點3230上之對應的第一比較信號或第二比較信號。例如，當該第二參考電壓V_{S T} 大於該第一參考電壓V_{r e f} 時，比較器3210(利用運算放大器3270)將會輸出第一比較信號(亦即，一個具有第一狀態的比較信號)，例如，一個邏輯低或邏輯高，並且當該第二參考電壓V_{S T} 小於或等於該第一參考電壓V_{r e f} 時，比較器3210(利用運算放大器3270)將會輸出第二比較信號(亦即，具有第二狀態的比較信號)，例如，對應的邏輯高或邏輯低。將會瞭解到的是，其它種比較也是在本發明的範疇之內，例如，改變哪個參考電壓是高於或低於另一個參考電壓以用於提供一個比較或控制信號。

當該第二參考電壓V_{S T} 大於該第一參考電壓V_{r e f} ，亦即，當該偏壓控制器3215從比較器3210接收到該第一比較信號時，偏壓控制器3215係透過組合邏輯而被配置以在線路或節點3245上提供邏輯高(或是高電壓)以及在線路或節點3240上提供邏輯低(或是低電壓)。於是，電晶體3246(M24)是導通且導電的，電晶體3241(M23)是關斷而非導電的，並且電流I_{s t a r t} (在可切換的電阻性模組3244中)係透過電流鏡510而被鏡射成為I_{B I A S} 至振盪器3175。相反地，當該第二參考電壓V_{S T} 小於或等於該第一參考電壓V_{r e f} ，亦即，當該偏壓控制器3215從比較器3210接收到該第二比較信號時，偏壓控制器3215係透過該組合邏輯而被配置以在線路或節點3245上提供邏輯低(或是低電壓)以及在線路或節點3240上提供邏輯高(或是高電壓)。於是，電晶體3246(M24)是關斷而非導電的，電晶體3241(M23)是導通且導電的，並且電流wI(x)(在線路3243上)係透過電流鏡510而被鏡射成為I_{B I A S} 至振盪器3175。用於偏壓控制器3215的此種控制流程之組合邏輯可如同熟習此項技術者已知者來加以實施。熟習此項技術者亦將會體認到等效的比較也是可利用的；例如，等同的條件也可應用至任一項比較，使得該第一項比較可以是“大於或等於”，而該第二項比較是“小於”，並且此亦在本發明的範疇之內。

在本發明的比較器3210所提供的比較以及偏壓控制器3215的控制邏輯之背景下，各種電流及電壓的產生現在可加以解說。請繼續參考第32圖，透過電流產生器(I(x))515所產生的電流係被鏡射(透過電流鏡3205)以在電阻性模組3280中產生對應的電流gI(x)以及在線路3243上的wI(x)。該等常數“g”與“h”將會是根據電晶體3260(M21)與3265(M22)之對應的尺寸、等等而定的。當電流產生器(I(x))515關斷時，第二參考電壓V_{S T} 將會是浮動朝向電源電壓V_{D D} 。該第一參考電壓V_{r e f} 是利用分壓器3275所產生的，因而將會具有一個低於V_{D D} 的電壓，其大小係根據電阻器3290與3295之對應的電阻之相對的大小而實質上成比例於V_{D D} 。於是，在系統起動之際，當I(x)是零或是一個小的值時，該第二參考電壓V_{S T} 實質上是等於或接近電源電壓V_{D D} ，使得第二參考電壓V_{S T} 將會大於第一參考電壓V_{r e f} 。該第一比較信號係接著被提供在線路3230上(例如，利用該運算放大器3270)，此係指出第二參考電壓V_{S T} 大於第一參考電壓V_{r e f} (例如，該第一比較信號具有一個對應的狀態，一個邏輯(電壓)高或低)，於是偏壓控制器3215將會切換I_{s t a r t} 至振盪器3175。

如圖所示，在電晶體525A(M5)與3246(可切換的電阻性模組3244的M24)被致能(導通且導電的)之下，電流I_{s t a r t} 所具有的大小將會是根據電源電壓V_{D D} 、透過或橫跨電晶體525A(M5)與3246(M24)的電壓降、以及(可切換的電阻性模組3244的)電阻器3247的電阻大小而定的。於是，對於一個所選的電源電壓，該電阻器3247的電阻大小應該被選擇以提供所要的電流位準。由於電晶體525A(M5)與3246(M24)以及偏壓控制器3215的電晶體在致能之際的開關速度實質或實際上是瞬間的，因此該電流I_{s t a r t} 係在可忽略的(若有的話)延遲下有效地被供應至振盪器3175。

當電流產生器以及其它主動元件被提供電源且開始產生電流時，電流產生器(I(x))515將會開始產生電流，電晶體3255(M20)將會是導通且導電的，並且該電流(I(x))將會被鏡射(透過電流鏡3205)以在(參考電壓產生器3206的)電阻性模組3280中產生對應的電流gI(x)以及在線路3243上的wI(x)。由於在電阻性模組3280中的電流gI(x)，因此橫跨電晶體3285將會有電壓(IR)降，並且第二參考電壓V_{S T} 的大小將不再是實質上等於該電源電壓V_{D D} ；而是該第二參考電壓V_{S T} 將會因為電晶體3260的導通而被拉向接地，此進一步導致該第二參考電壓V_{S T} 在大小上從(大約)V_{D D} 朝向該第一參考電壓V_{r e f} 下降，並且接著在該電流gI(x)朝向其穩定的狀態值增加時變成小於該第一參考電壓V_{r e f} 。根據本發明，該參考電壓產生器3206之分壓器3275的電阻器3290與3295的大小被選擇成使得當該第二參考電壓V_{S T} 實質上是在該第一參考電壓V_{r e f} 的附近或是小於該第一參考電壓V_{r e f} 時(亦即，當該第二參考電壓V_{S T} 下降且變成僅稍微大於該第一參考電壓V_{r e f} 以及當該第二參考電壓V_{S T} 持續下降且變成小於該第一參考電壓V_{r e f} 時)，來自電流產生器(I(x))515的電流I(x)將會是在一個穩定的狀態值並且具有所要或是所選的大小。同樣地’此種配置的許多種變化都是可利用的且在本發明的範疇之內，其中此種配置僅需要在該第二電流gI(x)朝向其穩定的狀態值增加時偵測在電壓上的改變即可。

因此，隨著該第二參考電壓V_{S T} 減小，其最終將會等於且接著變成小於該第一參考電壓V_{r e f} ，因而該第二比較信號係被提供在線路3230上(例如，利用該運算放大器3270)，此係指出該第二參考電壓V_{S T} 小於(或等於)該第一參考電壓V_{r e f} (例如，該第二比較信號具有一個對應的狀態，一個邏輯(電壓)低或高)，於是偏壓控制器3215將會切換在線路3243上之電流wI(x)至振盪器3175，此係導致電流wI(x)提供該偏壓電流I_{B I A S} 至振盪器3175。依據所選的實施例，各種其它類型的電路亦可被利用來避免在電流源之間的轉變上的突波、等等、或是容許在不同的電流源之間的重疊(例如，使得在轉變區間兩個電流源都提供I_{B I A S} 電流)。根據該範例的實施例，該偏壓控制器3215係被配置以提供平順的轉變，使得電晶體3241(M23)與3246(M24)中之一將會導通，而另一個則是關斷的(亦即，其並非是急遽或突然的導通或關斷)，因而該I_{B I A S} 電流在該轉變期間保持相對固定的或是穩定的。適當的RC時間常數可被選擇以促進此種轉變。

因此，根據本發明，該低延遲的起動模組399(如在上述之範例的實施例中所繪)係提供本發明的振盪器(100、200、300、400、3175)實際或實質上瞬間的起動。此外，其係在一個起動偏壓電流以及一個穩定狀態的偏壓電流(例如，該參數相依的電流I(x))之間提供平順且有效的轉變。

第33圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的低延遲的起動方法之流程圖，並且其係提供一個有用的概要。請參照第33圖，一種提供一簡諧振盪器低延遲的起動之方法係開始於起始步驟3300，其係藉由於步驟3305產生一第一電流以及藉由於步驟3310產生一第二電流，其中該第二電流具有一段延遲以到達一個穩定的狀態。一第一參考電壓以及一第二參考電壓係於步驟3315被產生。如上所述，該第一參考電壓實質上是穩定的，而該第二參考電壓係隨著第二電流接近穩定的狀態而減小。該方法接著於步驟3320比較該第一參考電壓與該第二參考電壓，此係判斷該第二參考電壓是否大於該第一參考電壓。在步驟3320中，當該第二參考電壓大於該第一參考電壓時，該方法係於步驟3325提供該第一電流至該振盪器。在步驟3325之後，該方法一般係繼續而回到步驟3305。(或者是，為了避免利用該起動電流的無窮迴圈，該方法亦可提供在一段預設的期間之後的計時結束，接著是返回步驟3335)。在步驟3320中，當該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時，該方法係於步驟3330提供該第二電流至該振盪器，並且該方法可以結束(返回步驟3335)。

如上所述，該第一電流係透過一個可切換的電阻性模組3244而被產生，而該第二電流係透過一個參數相依的電流源而被產生。該參數相依的電流源可以具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。一般而言，該第一電流是一個起動電流而該第二電流是一個穩定的狀態之參數相依的電流。此外，該第一參考電壓係藉由一個耦接在第一電壓以及第二電壓之間的分壓器(3275)來產生的，而該第二參考電壓係被產生為一個被鏡射的(3205)參數相依的電流橫跨一個電阻器(3285)之電壓降。

請再次參考第3與4圖，該時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)亦可包括一頻率校準模組(325或430)。此頻率校準模組係一件個別的專利申請案之標的，但是其高階的功能係簡述於後。第13圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的頻率校準模組900(其可被利用作為模組325或430)的高階方塊圖。頻率校準模組900係包括：一數位除頻器910、一計數器為主的頻率偵測器915、一數位脈衝計數器905、與一校準暫存器930(其亦可被利用作為暫存器465)。在利用一測試IC之下，來自時脈產生器(100、200或300)之輸出信號係被除頻(910)且於頻率偵測器915中與一已知的參考頻率920作比較。依據時脈產生器(100、200或300)相對於該參考為快或慢，下(down)或上(up)的脈衝係被提供至脈衝計數器905。根據彼等結果，第三複數個切換係數r₀ 到r_{( y － 1} )係被決定，且時脈產生器(100、200或300)係被校準至一所選的參考頻率。再者，個別的IC亦可被各別校準及測試。

請再次參考第2、3與4圖，熟習此項技術者將理解的是：於PVT下之高度準確、低抖動、自由運行且自我參考的振盪器係已經敘述，其係提供具有一可選擇且可調諧的諧振頻率f₀ 之一差動、實質正弦的信號，而可利用於節點470與475。針對於諸多應用而言，此信號是足夠的且可被直接利用(且可被輸出於第1圖的匯流排125或135、第2圖的線路250、或第3圖的線路350之上、或是在第4圖的軌道或線路470與475之間)。舉例而言，此信號可被利用作為一時序或頻率參考。根據本發明，另外的應用係可利用的，其包括：時脈產生(實質方波)、除頻、低延遲的頻率切換、與模式選擇，即如下所述者。

第14圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的除頻器與方波產生器1000、一個範例的非同步頻率選擇器1050、以及範例的突波抑制模組1080之方塊圖。如上所述，除頻器與方波產生器1000係可納入或包含模組220及/或330，且頻率選擇器1050(與突波抑制模組1080一起或是沒有一起)可納入或包含模組205及/或335。

請參考第14圖，來自該振盪器之輸出信號(即：具有一頻率f₀ 之一差動且實質正弦的信號，諸如：於第2圖的線路250、或第3圖的線路350之上、或是在第4圖的軌道或線路470與475之間的輸出)係被輸入至除頻器與方波產生器1000。此實質正弦的信號之頻率係被除頻任何一或多個任意值“N”而成為“m”個不同的頻率(包括f₀ 於適當處)，且被轉換為實質方波信號，而造成具有m＋1個不同的可利用頻率(成為頻率f₀ 、f₁ 、f₂ 到f_m )之複數個實質方波信號，其係被輸出於線路或匯流排1020之上。具有m＋1個不同的可利用頻率之此等實質方波信號的任一者係可透過範例的非同步頻率選擇器1050而被非同步地選擇，該非同步頻率選擇器1050係如圖所示而可實施為一多工器。具有m＋1個不同的可利用頻率之此等實質方波信號的任一者之選擇係可透過複數個選擇線路(S_m 到S₀ )1055所達成，而提供具有所選的頻率之一實質方波信號，而被輸出於線路1060之上。

作為非同步頻率選擇之部分者，突波(glitch)抑制亦為由突波抑制模組1080所提供，該突波抑制模組1080係可用複數個方式實施，其包括：透過第14圖所示的一或多個範例的D型正反器(DFF)之運用。突波係可能發生於一非同步的頻率變遷(transition)中，其中，一高態或一低態係未維持一段充分的期間，因而可能在由該輸出時脈信號所驅動之電路中造成亞穩定度(metastability)。舉例而言，一非同步頻率變遷係可能造成於一第一頻率之低態變遷至於一第二頻率之高態，而在一時點，該高態為將要變遷回到於第二頻率之低態，而造成一電壓尖脈波(spike)或突波。為了避免潛在的突波被提供作為一輸出時脈信號之部分者，所選擇的實質方波信號(具有選擇的頻率)係於線路1060被提供至一第一DFF 1065，該DFF 1065係提供一保存(holding)狀態；若一突波發生時，其將被保存直到一時脈邊緣觸發該DFF為止。為了避免突波發生於時脈邊緣處，該等DFF係可被提供時脈為小於最大可利用的頻率，或是一或多個額外的DFF(諸如：DFF 1070)係可被運用，因為於等待另一個時脈信號之期間，來自DFF 1065之Q輸出將會已經穩定化至一第一狀態(高或低)或是一第二狀態(低或高)，諸如至電源或接地軌道。本發明人已經證實的是：2個DFF是足夠的，而附加額外的DFF可能是所期望的，但是額外的DFF係引起增加的切換延遲。儘管是利用範例的DFF來加以說明，但是其它的正反器或計數器也可以利用，且熟習此項技術者將知悉可達成此結果之多種其它的等效實施，且所有該等變化係於本發明之範疇內。

根據本發明的教示之該種範例的低延遲頻率切換係描繪於第15圖中。第15圖亦為說明本發明之“實質”方波，其為利用於種種技術之典型的實際方波，且呈現合理的變化、下衝(undershoot)、與過衝(overshoot)於其個別的高與低態(而非為教科書實例之完全的“平坦”)。第15A圖係描繪自1 MHz至33 MHz之非同步的無突波切換，而第15B圖係描繪自4 MHz至8 MHz、接著至16 MHz、且接著至33 MHz之量測到的無突波切換。

請再次參考第14圖，該除頻器與方波產生器1000係可用許多種方式實施之，諸如：差動或單端式，圖示的除頻器僅係為範例而已。由於來自第4圖所示的振盪器之輸出是差動的(跨於線路或軌道470與475)，第一除頻器1005亦為差動式且提供互補的輸出，以對於振盪器呈現一實質固定的負載且維持相位對準，且為快速的，以支援諸如於GHz範圍之高頻。此外，可能為必要或適當的是，拒絕第一除頻器1005之任何弛張模式振盪。第二除頻器1010亦可為差動式且提供任何任意的除頻(除以“M”)，諸如除以一個整數、2的倍數、一有理數、或任何其它的量或數目、等等。針對於此種除頻器之拓撲結構或配置是此技術中已知的，且任何該種除頻器都可被利用。舉例且非為限制而言，此種除頻器係可為一個序列(多級)的計數器或正反器1075，諸如：於第16圖所示之彼等正反器，其提供以2的倍數之除頻，各級之輸出係提供一個不同的頻率，且更提供用於下一級之一時脈信號，且亦被回授至其本身的輸入，即如圖所示者。如圖所示，複數個頻率係接著可利用以輸出於線路或匯流排1020之上，諸如：f₀ /2、f₀ /4、等等、到f₀ /2^N 。此外，如圖所示，緩衝器1085亦可被利用為自該振盪器至第一除頻器1005之間以提供充分的電壓來驅動該第一除頻器1005，且亦於第二除頻器1010級之間以隔離可能也會影響信號上升與下降時間之狀態相依的負載變化。

亦應注意的是，種種的正反器之運用亦已提供一實質方波，因為任何的實質正弦信號係已經被提供作為時脈給一正反器，該正反器的輸出係接著被拉至一高或低電壓。其它的方波產生器亦可被利用，即如此技藝所習知者或變成習知者。於所示的實施例中，為了維持相位對準，差動信號係透過最後的除頻而維持。在最後的除頻之後，該複數個信號(各具有不同的頻率)然後成為方形(於模組1015)以提供實質平均分割(例如50：50)的工作週期，俾使信號於一第一(高)狀態之時間係實質相等於該信號於一第二(低)狀態之時間。

第17圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的模式選擇模組的方塊圖。存在有一些情況是不需要高度準確、高性能的參考器(諸如：本發明之一種時脈產生器(100、200或300))，該些情況例如是一種低電力、待命(standby)模式。於此等情況中，根據本發明，並無時脈輸出被提供、或只是一個低電力、降低性能的時脈1105輸出被提供。舉例而言，於相當低的頻率下，一種低性能的環式振盪器係可在低耗電下提供適合的性能。如第17圖所示，針對此等情況，低功率振盪器1105之輸出係可被選擇(透過多工器1100)，且提供作為至其它電路之一時脈輸出。然而，於較高頻率下，該種低性能的振盪器係消耗頗多的功率，典型為顯著超過本發明之振盪器。典型存在有作為頻率的一個函數之一“平滑轉折(break－even)”點，在該點之後，時脈產生器(100、200或300)係提供較高的性能及較低的耗電，且可被選擇(透過多工器1100)，且被提供作為至其它電路之一時脈輸出。因此，時脈產生器(100、200或300)亦可被利用以提供一低電力模式。

此外，在利用模式選擇器1110之下，其它的模式係可被選擇，諸如：一種無電力模式，而非只是一低電力或睡眠模式，因為時脈產生器(100、200或300)係可相當快速重新起動、或諸如是選擇一種脈衝模式，其中該時脈產生器(100、200或300)係以叢發或區間、週期性或非週期性來反覆地停止及重新起動。種種的參考模式係論述於後。

明顯對比於先前技藝，運用時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)之此種脈衝式時脈係提供電力節省或保存。儘管較多電力可能被消耗於一特定的叢發期間，但是因為該時脈為具有一相當高的頻率，較多的指令係處理於該區間內，隨後則是沒有或有限的耗電於無脈衝或關斷的區間之期間，此造成相較於一種連續運作的時脈而有較高的MIPS/mW。反之，由於先前技藝的時脈之相當長的起動時間與鎖定，該種脈衝式時脈係於先前技藝中造成較多的耗電與較小的效率。

第18圖係描繪根據本發明的教示之用於第二振盪器之一個範例的同步化模組1200的方塊圖。如上所述，時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)係可提供一參考模式以同步化其它的振盪器或時脈，其可以是低功率或否，諸如：第二振盪器1210(例如：環式、弛張、或相位移振盪器)。來自時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)之一輸出信號係隨著需要而進一步被除頻以形成複數個可利用的參考頻率，其中一參考頻率係選自此複數個頻率。此係可運用上述的模組而達成，諸如：藉著運用現存的除頻器(例如220、330、1000)、且接著為提供來自頻率選擇器1050(或205或335)之參考信號。舉例而言，請參考第3圖，模式選擇器345係可選擇一參考模式，且提供來自頻率選擇器335之輸出參考信號至一第二振盪器(具有同步化模組)375。諸如PLL或DLL 1205之同步化模組係接著被利用以同步化來自第二振盪器1210之輸出信號至由時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)所提供之參考信號。除了一個連續同步化模式之外，一種脈衝式的同步化亦可被提供，其中，時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)係提供一脈衝式的輸出，且同步化係發生於此等脈衝區間之期間，以作為一同步化區間。

第19圖係描繪根據本發明的教示之一種範例的方法之流程圖，且提供有用的摘要。該種方法係開始於起始步驟1220，諸如：透過時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)的起動。應注意到的是，儘管於第19圖所示為連續的步驟，此等步驟係可以任何的順序發生，且通常可隨著時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)運作而為同時發生。請參考第19圖，具有一諧振頻率之一諧振信號係產生於步驟1225，諸如：透過LC共振迴路405或諧振器310。於步驟1230，諧振頻率係響應於溫度而被調整，諸如：透過一調整電流與頻率的溫度補償器315。於步驟1235，諧振頻率係響應於製程變化而被調整，諸如：透過製程變化補償器320。如上所指出地，步驟1235可被執行為第一校準步驟，接著是步驟1230的溫度調整。於步驟1240，具有諧振頻率之諧振信號係被除頻成為具有對應的複數個頻率之複數個第二信號，其中，該複數個頻率係實質為等於或低於諧振頻率，諸如：透過除頻器330或1000。於步驟1245，一輸出信號係選自該複數個第二信號，舉例而言，諸如透過頻率選擇器335或1050。根據所選擇的實施例或模式，舉例而言，所選擇的輸出信號係可直接被提供作為一個參考信號。

於其它的實施例中，諸如：當輸出信號係一差動信號而非為單端信號，且當諧振信號係一實質正弦的信號時，於步驟1250，該種方法係繼續為轉換該差動、實質正弦的信號成為一單端、實質方波的信號，如為需要的話，該方波的信號具有實質為相等的高與低的工作週期，諸如以產生一時脈輸出信號，其例如是運用模組330或1000。於步驟1255，一操作模式亦被選自複數個操作模式，其中，複數個操作模式係可為選自包含一時脈模式、一時序與頻率參考模式、一省電模式、與一脈衝模式之一群組，舉例而言，諸如是運用模式選擇器225或345。於步驟1260，當一參考模式係選擇於步驟1255時，該種方法係繼續進行至步驟1265，以響應於輸出信號而同步化一第三信號(例如：來自一第二振盪器)，諸如於第18圖所示者。在步驟1260或1265之後，於返回步驟1270中，該方法係可結束或重複(繼續)(諸如：藉著時脈產生器及/或時序/頻率參考器(100、200或300)連續運作)。

此外，概括而言，本發明係提出一種裝置，其包含：一諧振器，其係適配於提供具有一諧振頻率之一第一信號；一耦接至該諧振器的放大器；以及，一頻率控制器(耦接至該諧振器)，其為適配於選擇具有複數個頻率之一第一頻率的一諧振頻率。該種裝置亦包括一除頻器(耦接至諧振器)，其為適配於除頻具有第一頻率之第一信號成為具有對應的複數個頻率之複數個第二信號，該複數個頻率係實質為等於或低於第一頻率，諸如：藉由除以一個有理數。

該第一信號係可為一差動信號或一單端信號。當第一信號係一差動信號時，該除頻器係更適配於轉換該差動信號成為一單端信號。類似地，當第一信號係一實質正弦的信號時，該除頻器係更適配於轉換該實質正弦的信號成為一實質方波的信號。

在各種的實施例中，該除頻器包含連續串聯耦接之複數個正反器或計數器，其中，一個所選的正反器或計數器之一輸出係一個先前的正反器或計數器之一頻率除以二；或更為概括而言，該除頻器包含連續串聯耦接之複數個除頻器，其中，在後的除頻器之一輸出相較於在前的除頻器之輸出為具有較低的頻率。該複數個除頻器可為差動、單端、或差動且單端，諸如：差動且隨之以一最終的單端級。該除頻器亦可包括一方波產生器，其為適配於轉換第一信號成為具有一實質相等的高與低的工作週期之一實質方波信號。

本發明亦可包括一耦接至該除頻器的頻率選擇器，且為適配於提供來自該複數個第二信號之一輸出信號。該頻率選擇器更可包含一多工器與一突波抑制器。

本發明亦可包括一耦接至該頻率選擇器的模式選擇器，其中，該模式選擇器係適配於提供複數個操作模式，其可為選自包含一時脈模式、一時序與頻率參考模式、一省電模式、與一脈衝模式之一群組。

針對一參考模式，本發明亦可包括一耦接至模式選擇器的同步化電路；及，一受控振盪器，其係耦接至同步化電路且適配於提供一第三信號；其中，於時序與頻率參考模式中，該模式選擇器係更適配於耦接輸出信號至同步化電路，以控制第三信號之時序與頻率。此同步化電路係可為一延遲鎖定迴路、一相位鎖定迴路、或一注入鎖定電路。

在選定的實施例中，該放大器係可為一負互導放大器。該頻率控制器係更可適配於響應溫度而修改通過該負互導放大器之一電流，且可包含響應於溫度之一電流源。此電流源係可具有選自複數個配置之一或多個配置，諸如：包含CTAT、PTAT、與PTAT² 配置之複數個配置。此外，頻率控制器係更可適配於響應一電壓而修改通過該負互導放大器之一電流以選擇該諧振頻率、修改該負互導放大器之一互導以選擇該諧振頻率、或修改通過該負互導放大器之一電流。該頻率控制器亦可包括一電壓隔離器，其係耦接至諧振器且適配於實質隔離該諧振器以免於電壓變化，且可包含一電流鏡，其更可具有一種串級配置。該頻率控制器係可進一步適配於響應製程變化、溫度變化、或電壓變化而修改該諧振器之一電容或一電感。

該頻率控制器係可具有針對於此等種種功能之各種的實施例，且可更包含：一個適配於儲存第一複數個係數的係數暫存器；以及一第一陣列，其係具有耦接至該係數暫存器及諧振器之複數個可切換的電容性模組，各個可切換的電容性模組係具有一固定電容與一可變電容，各個可切換的電容性模組為響應於該第一複數個係數中之一個對應的係數以切換於該固定電容與可變電容之間，並且切換各個可變電容至一控制電壓。該複數個可切換的電容性模組係可為二進制加權的，或是具有另一種加權方式。該頻率控制器亦可包括：一第二陣列，其係具有耦接至該係數暫存器之複數個可切換的電阻性模組且更具有一電容性模組，該電容性模組與複數個可切換的電阻性模組係更耦接至一節點以提供該控制電壓，各個可切換的電阻性模組為響應於儲存在該係數暫存器中之第二複數個係數的一個對應的係數，以切換該可切換的電阻性模組至該控制電壓節點；以及一溫度相依的電流源，其係為透過一電流鏡耦接至該第二陣列。

該頻率控制器亦可包含一個製程變化補償器，其係耦接至該諧振器且適配於響應製程變化來修改該諧振頻率。在一個範例的實施例中，該製程變化補償器可包括：一個適配於儲存複數個係數的係數暫存器；以及一個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陣列，每個可切換的電容性模組係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容之間切換。該複數個可切換的電容性模組可以是二進制加權的、或是具有其它的加權方式。

在另一範例的實施例中，該製程變化補償器可包括：一個適配於儲存複數個係數的係數暫存器；以及一個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可變的電容性模組之陣列，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一個第二電壓之間切換。該複數個可切換的可變的電容性模組亦可以是二進制加權的、或是具有其它的加權方式。

本發明亦可包含一個頻率校準模組，其係耦接至該頻率控制器且適配於響應一個參考信號來修改該諧振頻率。例如，該頻率校準模組可包含一個耦接至該頻率控制器的除頻器，該除頻器係適配於轉換一個從具有該第一頻率的第一信號導出之輸出信號成為一較低的頻率，以提供一個除頻後的信號；一個耦接至該除頻器的頻率偵測器，該頻率偵測器係適配於比較該參考信號與該除頻後的信號並且提供一或多個上信號或是下信號；以及一個耦接至該頻率偵測器的脈衝計數器，該脈衝計數器係適配於判斷在該一或多個上信號或是下信號之間的差值，作為在該輸出信號以及該參考信號之間的差值之一指示者。

運用於本發明之諧振器係可包含耦接以形成一LC共振迴路之一電感器(L)與一電容器(C)，該LC共振迴路係具有複數種LC共振迴路配置中之一種所選的配置，諸如：串聯、並聯、等等，且可包括其它的構件。於其它實施例中，該諧振器係可選自一群組，其包含：一陶瓷諧振器、一機械諧振器、一微機電諧振器、與一薄膜體聲波諧振器，或是電氣等效於一電感器(L)耦接至一電容器(C)之任何其它的諧振器。

本發明之裝置係可利用作為一種時序及頻率參考器、或作為一種時脈產生器。此外，本發明亦可包括：一第二振盪器(諸如：環式、弛張、或相位移振盪器)，其提供一第二振盪器輸出信號；及，一模式選擇器，其係耦接至該頻率控制器及第二振盪器，該模式選擇器係適配於切換至第二振盪器輸出信號，以提供一省電模式。另外的操作模式係可由耦接至該頻率控制器之一模式選擇器所提供，該模式選擇器係可適配於週期性起始及停止該諧振器以提供一脈衝式的輸出信號，或是適配於選擇性起始及停止該諧振器而提供一省電模式。

於另一個選擇的實施例中，本發明之裝置係包含：一諧振器，其係適配於提供具有一諧振頻率之一第一信號；一耦接至該諧振器的放大器；一溫度補償器，其係耦接至該放大器及諧振器，該溫度補償器係適配於響應溫度而修改該諧振頻率；一製程變化補償器，其係耦接至該諧振器，該製程變化補償器係適配於響應製程變化而修改該諧振頻率；一除頻器，其係耦接至該諧振器，該除頻器係適配於除頻具有該諧振頻率之第一信號成為具有對應的複數個頻率之複數個第二信號，該複數個頻率係實質為等於或低於該諧振頻率；及，一頻率選擇器，其係耦接至該除頻器，該頻率選擇器係適配於提供來自該複數個第二信號之一輸出信號。

於另一個選擇的實施例中，本發明之裝置係產生一時脈信號，且包含：一LC諧振器，其係適配於提供具有一諧振頻率之一差動、實質正弦的第一信號；一負互導放大器，其係耦接至該LC諧振器；一溫度補償器，其係耦接至該負互導放大器及LC諧振器，該溫度補償器係適配於響應溫度而修改在該負互導放大器中之一電流，且進一步適配於響應溫度而修改該LC諧振器之一電容；一製程變化補償器，其係耦接至該LC諧振器，該製程變化補償器係適配於響應製程變化而修改該LC諧振器之電容；一除頻器，其係耦接至該諧振器，該除頻器係適配於轉換及除頻具有該諧振頻率之第一信號成為具有對應的複數個頻率之複數個單端、實質方波的第二信號，該複數個頻率係實質為等於或低於該諧振頻率，且各個第二信號係具有一實質相等的高與低的工作週期；以及一頻率選擇器，其係耦接至該除頻器，該頻率選擇器係適配於提供來自該複數個第二信號之一輸出信號。

由前文可知，在未脫離本發明之新穎概念的精神與範疇之下，係可實施諸多的變化與修改。將瞭解到的是，關於本文所說明之特定方法與裝置並非打算作為限制或是應該推斷為限制用的。而是，落入申請專利範圍之範疇內的所有該等修改係欲由所附的申請專利範圍所涵蓋。

100．．．時脈產生器及/或時序/頻率參考器

120．．．介面(I/O電路)

125、135．．．匯流排

140、145．．．線路

150．．．系統

180．．．第二電路

200．．．裝置

205．．．頻率選擇器

210．．．振盪器

215．．．頻率控制器

220．．．除頻器

225．．．模式選擇器

300．．．時脈產生器及/或時序/頻率參考器

305．．．持續放大器

310．．．諧振器

315．．．溫度補償器(調變器)

320．．．製程變化補償器(調變器)

325．．．頻率校準模組

330．．．除頻器與方波產生器

335．．．輸出頻率選擇器

340．．．係數暫存器

345．．．模式選擇器

349．．．頻率控制器

355．．．電壓隔離器

360．．．諧振頻率選擇器

365．．．老化(時間)變化補償器(調變器)

380．．．電壓變化補償器(調變器)

385．．．感測器

390．．．類比至數位轉換器

395．．．振盪器

399．．．低延遲的起動模組

405．．．諧振器

410．．．負互導放大器

415．．．I(T)(yI(x))產生器

420．．．溫度響應式(溫度相依的)頻率(f₀ (T))補償模組

425．．．製程變化補償模組

430．．．頻率校準模組

435．．．電感器

440．．．電容器

445、450．．．電阻

455．．．暫存器

460．．．模組

470、475．．．節點(線路)

480．．．電壓控制器

485．．．模組

495．．．暫存器

500．．．LC共振迴路

505．．．放大器

510．．．電壓隔離器(電流鏡)

515．．．溫度響應式電流產生器(I(x))

520．．．電流鏡

520A、520B．．．串級拓撲結構

525A、525B．．．電晶體

530．．．電流鏡

550．．．LC共振迴路

570．．．分流電容器

615．．．可變電容器(變容器)

620．．．固定電容器

625．．．節點

635．．．第一可控制(受控)電容模組

640、640₀ 、640₁ ~640(_{w － 1} )．．．可切換的電容性模組

650．．．電壓控制模組

655．．．電流產生器

670．．．電流鏡

675．．．可切換的電阻性模組(分支)

680．．．固定的電容性模組(分支)

685．．．電阻器

740．．．切換電晶體

750．．．第一固定的電容

760．．．第一製程變化補償模組

850．．．變容器

860．．．第二製程變化補償模組

865．．．可切換的可變電容性模組

900．．．頻率校準模組

905．．．數位脈衝計數器

910．．．數位除頻器

915．．．頻率偵測器

920．．．參考頻率

930．．．校準暫存器

1000．．．除頻器與方波產生器

1005．．．第一除頻器

1010．．．第二除頻器

1020．．．線路(匯流排)

1050．．．非同步頻率選擇器

1055．．．選擇線路

1060．．．線路

1065、1070．．．DFF

1075．．．計數器(正反器)

1080．．．突波抑制模組

1085．．．緩衝器

1100．．．多工器

1105．．．時脈

1200．．．同步化模組

1205．．．PLL(DLL)

1210．．．第二振盪器

1220、1225、1230、1235、1240、1245、1250、1255、1260、1265、1270．．．步驟

1300．．．陣列

1305、1305₀ 、1305₁ ~1305_{( a － 1 )} ．．．受控阻抗模組

1310．．．可變的電抗

1315．．．固定的電抗

1320．．．虛設電抗

1400．．．裝置

1415．．．頻率控制器

1420．．．互導調變器

1425．．．可變的參數調變器(控制器)

1430．．．製程(其它參數)調變器(補償器)

1435．．．係數暫存器

1440．．．感測器

1445．．．類比至數位(A/D)轉換器

1450．．．控制邏輯區塊

1455．．．電壓補償器

1460．．．老化變化補償器

1500、1501、1505．．．受控電容模組

1515、1515_{A 0} ~1515_{B ( g － 1 )} ．．．可變的電容

1520₀ ~1520_{( g － 1 )} ．．．開關

1600．．．第二電壓控制模組

1605、1605₀ 、1605₁ ~1605_{( k － 1 )} ．．．電阻性模組

1610、1610₀ 、1610₁ ~1610_{( k － 1 )} ．．．電晶體

1620₀ 、1620₁ ~1620_{( k － 1 )} ．．．電阻器

1650．．．可切換的電阻性模組

1700、1705、1710、1715、1720、1725、1730．．．頻率響應

1800．．．陣列

1805、1805₀ ~1805_{( n － 1 )} ．．．受控電抗模組

1810．．．控制邏輯(控制迴路)

1815．．．感測器

1820．．．線路(節點)

1900．．．第三電壓控制模組

1905．．．電阻性模組

1915、1915₀ 、1915₁ ~1915_{( n － 1 )} ．．．電晶體

1920₀ 、1920₁ ~1920_{( n － 1 )} ．．．電阻器

1930．．．開關

1950．．．控制信號(係數)

1955．．．電流源

2000．．．電壓變化補償模組

2040、2040_A 、2040_B 、2040_C ~2040_K ．．．電阻器

2050．．．第四電壓控制模組

2055、2055_A 、2055_B 、2055_C ~2055_K ．．．電流源

2060、2060_A 、2060_B 、2060_C ~2060_K ．．．固定的電壓模組

2100．．．電阻性控制模組

2105、2105_M 、2105_N 、2105_O ~2105_U ．．．電阻器

2110、2110_M 、2110_N 、2110_O ~2110_U ．．．電晶體(開關)

2115、2115_M 、2115_N 、2115_O ~2115_U ．．．電阻性模組

2200．．．老化變化補償器

2205．．．電壓感測器

2210．．．電阻感測器

2220．．．多工器

2225．．．ADC

2230．．．暫存器(記憶體)

2235．．．比較器

2240．．．記憶體

3100．．．低延遲的起動系統

3115．．．偏壓控制器

3120．．．第二參數相依的(I(x))偏壓電流源

3125．．．偏壓電流監視器

3130．．．第一偏壓電流源

3150．．．低延遲的起動模組

3175．．．振盪器

3205．．．電流鏡

3206．．．參考電壓產生器

3210．．．比較器

3215．．．偏壓控制器

3220．．．開關

3225．．．電晶體

3230、3240、3245．．．線路(節點)

3241、3246．．．電晶體

3243．．．線路

3244．．．可切換的電阻性模組

3247．．．電阻器

3255．．．電晶體

3260、3265．．．電晶體

3270．．．運算放大器

3275．．．分壓器

3280．．．電阻性模組

3285．．．電晶體

3290、3295．．．電阻器

3292、3293．．．節點

3300、3305、3305、3315、3320、3325、3330、3335．．．步驟

當配合構成本說明書之一部分的所附圖式與實例來參照揭示內容時，本發明之目的、特徵與優點係將更為容易理解，其中相同的參考圖號係被用來識別在各個圖式中相同或類似的組件，其中：第1圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的系統實施例之方塊圖。

第2圖係描繪根據本發明的教示之第一範例的裝置實施例之方塊圖。

第3圖係描繪根據本發明的教示之第二範例的裝置實施例之方塊圖。

第4圖係描繪根據本發明的教示之範例的頻率控制器、振盪器與頻率校準實施例的高階示意方塊圖。

第5A圖係描繪注入一個具有一特定的濾波器響應的振盪器之電流的諧波內容所造成的振盪器電壓波形(頻率)失真的範例圖形。

第5B圖係描繪在第5A圖中所示的振盪器電壓波形(頻率)為溫度的一個函數之範例圖形。

第5C圖係描繪振盪器頻率為持續放大器的互導的一個函數之範例圖形。

第6圖係描繪根據本發明的教示之第一範例的負互導放大器、溫度響應式電流產生器(I(T))、與LC共振迴路振盪器實施例的電路圖。

第7A圖係描繪根據本發明的教示之範例的溫度響應式CTAT電流產生器之電路圖。

第7B圖係描繪根據本發明的教示之範例的溫度響應式PTAT電流產生器之電路圖。

第7C圖係描繪根據本發明的教示之範例的溫度響應式PTAT² 電流產生器之電路圖。

第7D圖係描繪根據本發明的教示之具有所選的CTAT、PTAT以及PTAT² 配置之範例的可選擇且具有擴充性的溫度響應式電流產生器之電路圖。

第8圖係描繪根據本發明的教示之第二範例的負互導放大器、溫度響應式電流產生器(I(T))以及LC共振迴路振盪器實施例之電路與方塊圖。

第9圖係描繪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一受控(或是可控制的)電容模組之電路圖。

第10圖係描繪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一電壓控制模組之電路圖。

第11圖係描繪根據本發明的教示之範例的第一製程變化補償模組之電路圖。

第12圖係描繪根據本發明的教示之範例的第二製程變化補償模組之電路圖。

第13圖係描繪根據本發明的教示之範例的頻率校準模組之方塊圖。

第14圖係描繪根據本發明的教示之範例的除頻器、方波產生器、非同步頻率選擇器與突波抑制模組之方塊圖。

第15圖係描繪根據本發明的教示之範例的低延遲頻率切換之圖形。

第16圖係描繪根據本發明的教示之範例的除頻器之方塊圖。

第17圖係描繪根據本發明的教示之範例的電源模式選擇模組之方塊圖。

第18圖係描繪根據本發明的教示之用於一個第二振盪器之範例的同步模組之方塊圖。

第19圖係描繪根據本發明的教示之範例的方法之流程圖。

第20圖係描繪根據本發明的教示之被利用在一個補償模組中之範例的受控阻抗模組之方塊與電路圖。

第21圖係描繪根據本發明的教示之第一範例的頻率控制器與裝置之方塊圖。

第22圖係描繪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受控電容模組之電路圖。

第23圖係描繪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之電路圖。

第24圖係描繪根據本發明的教示之響應於溫度變化的範例的頻率控制之圖。

第25圖係描繪根據本發明的教示之第二範例的頻率控制器與裝置之方塊圖。

第26圖係描繪根據本發明的教示之被利用在一個參數補償模組中之範例的第三受控電容模組以及範例的第三電壓控制模組之電路圖。

第27圖係描繪根據本發明的教示之範例的電壓變化補償模組之電路與方塊圖。

第28圖係描繪根據本發明的教示之被利用在頻率與製程補償模組中之範例的第四電壓控制模組之電路圖。

第29圖係描繪根據本發明的教示之範例的電阻性控制模組之電路圖。

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之方塊圖。

第31圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的低延遲的起動模組以及低延遲的起動系統之方塊圖。

第32圖係更加詳細地描繪根據本發明的教示之用於低延遲的起動之範例的裝置及系統實施例之方塊圖。

第33圖係描繪根據本發明的教示之一個範例的低延遲的起動方法之流程圖。

500．．．諧振器

505．．．互導放大器

510．．．電流鏡

525A、525B．．．電晶體

3100．．．低延遲的起動系統

3115．．．偏壓控制器

3120．．．第二偏壓電流源

3125．．．偏壓電流監視器

3130．．．第一偏壓電流源

3175．．．振盪器

3225．．．電晶體

Claims (28)

1. 一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之起動裝置，該裝置係包括：一個適配於提供一第一電流的第一電流源；一個適配於提供一第二電流的第二電流源；一個耦接至該第一電流源以及該第二電流源的偏壓電流監視器，該偏壓電流監視器係適配於偵測該第二電流的大小，並且在該第二電流的大小等於或大於一個預設的大小時提供一個控制信號；以及一個耦接至該偏壓電流監視器的偏壓控制器，該偏壓控制器係適配於響應該控制信號來切換該第一電流離開該振盪器並且切換該第二電流至該振盪器。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該第一電流源係更包括：一個耦接至該偏壓控制器之可切換的電阻性模組。
3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該偏壓電流監視器係適配於偵測該第二電流的大小為一個電壓變化、一個電流變化、一個電阻變化、一段預設的時間延遲、或是一段預設的期間。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該第二電流源是參數相依的，並且其中該第二電流源係具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。
5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該第二電流源係透過一個電流鏡以及一個開關而被耦接至該偏壓控制器。
6. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該偏壓電流監視器係更包括：一個分壓器，其係耦接在一個第一電壓以及一個第二電壓之間以提供一個第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間並且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源，該電阻性模組係適配於提供一個第二參考電壓，該第二參考電壓係被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器之電壓變化。
7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該偏壓電流監視器係更包括：一個電阻性模組，其係耦接至該第二電流源且適配於響應該第二電流來提供一個電壓信號；以及一個比較器，其係耦接至該電阻性模組以及一個實質上穩定的預設的控制電壓，該比較器係適配於在該電壓信號超出該預設的控制電壓時提供該控制信號。
8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該偏壓電流監視器係包括以下的一或多個：一個分壓器、一個帶隙參考、一個電流偵測器、一個電壓調節器、或是一個電壓偵測器。
9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該偏壓控制器係更適配於在該簡諧振盪器從一個低電力或是無電力模式起動之際切換該第一電流至該振盪器。
10. 一種提供一個簡諧振盪器低延遲的起動之方法，該方法係包括：產生一第一電流；產生一第二電流，該第二電流係具有一段延遲以到達一個穩定的狀態；產生一個第一參考電壓以及一個第二參考電壓；比較該第一參考電壓與該第二參考電壓；在該第二參考電壓大於該第一參考電壓時，提供該第一電流至該振盪器；以及在該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時，提供該第二電流至該振盪器。
11. 如申請專利範圍第10項之方法，其更包括：透過一個可切換的電阻性模組來產生該第一電流。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其更包括：透過一個參數相依的電流源來產生該第二電流。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該參數相依的電流源係具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第二參考電壓係從一個變化的參數相依的電流而被產生為橫跨一個電阻器之可變的電壓，並且其中該第一參考電壓實質上是穩定的。
15. 一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之低延遲的起動之系統，該系統係包括：一個簡諧振盪器；一個參考電壓產生器，其係適配於產生一個第一參考電壓以及一個第二參考電壓；一個耦接至該參考電壓產生器的比較器，該比較器係適配於比較該第一參考電壓與該第二參考電壓，並且在該第二參考電壓大於該第一參考電壓時提供一個第一比較信號，且在該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時提供一個第二比較信號；一個耦接至該比較器的偏壓控制器，該偏壓控制器係適配於響應該第一比較信號來切換一個第一電流至該簡諧振盪器，並且響應於該第二比較信號來切換一個第二電流至該振盪器；以及一個適配於提供該第二電流之參數相依的電流源。
16. 如申請專利範圍第15項之系統，其更包括：一個耦接至該偏壓控制器之可切換的電阻性模組，該可切換的電阻性模組係適配於提供該第一電流。
17. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該參數相依的電流源係具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。
18. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該參數相依的電流源係透過一個電流鏡以及一個開關而被耦接至該偏壓控制器。
19. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該參考電壓產生器係更包括：一個分壓器，其係耦接在一個第一電壓以及一個第二電壓之間以提供該第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間並且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源。
20. 如申請專利範圍第19項之系統，其中該第二參考電壓係從一個參數相依的電流而被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器之電壓變化。
21. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該第一參考電壓實質上是穩定的，並且其中該第二參考電壓係隨著該第二電流接近穩定的狀態時變化。
22. 一種用於一個自由運作的簡諧振盪器之起動裝置，該裝置係包括：一個參考電壓產生器，其係適配於產生一個第一參考電壓以及一個第二參考電壓；一個耦接至該參考電壓產生器的比較器，該比較器係適配於比較該第一參考電壓與該第二參考電壓，並且在該第二參考電壓大於該第一參考電壓時提供一個第一比較信號，且在該第二參考電壓並未大於該第一參考電壓時提供一個第二比較信號；一個耦接至該比較器的偏壓控制器，該偏壓控制器係適配於響應該第一比較信號來切換一個第一電流至該振盪器，並且響應於該第二比較信號來切換一個第二電流至該振盪器。
23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其更包括：一個耦接至該偏壓控制器之可切換的電阻性模組，該可切換的電阻性模組係適配於提供該第一電流。
24. 如申請專利範圍第23項之裝置，其更包括：一個適配於提供該第二電流之參數相依的電流源，其中該參數相依的電流源係具有至少一種與絕對溫度成互補的(CTAT)配置、與絕對溫度成比例的(PTAT)配置、或是與絕對溫度平方成比例的(PTAT² )配置。
25. 如申請專利範圍第24項之裝置，其中該參數相依的電流源係透過一個電流鏡以及一個開關而被耦接至該偏壓控制器。
26. 如申請專利範圍第24項之裝置，其中該參考電壓產生器係更包括：一個分壓器，其係耦接在一個第一電壓以及一個第二電壓之間以提供該第一參考電壓；以及一個電阻性模組，其係耦接在該第一電壓以及該第二電壓之間且進一步透過一個電流鏡而被耦接至該參數相依的電流源。
27. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中該第二參考電壓係從一個鏡射的參數相依的電流而被產生為橫跨該電阻性模組的一個電阻器之電壓變化。
28. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該比較器是一個運算放大器。