TWI419613B - 一種用於生成時鐘時脈的方法及其振盪器系統 - Google Patents

Description

一種用於生成時鐘時脈的方法及其振盪器系統

本發明涉及振盪器。更具體地說，本發明提供了可高精確度地提供低頻週期信號(periodic signal)的振盪器。

僅作為示例，本發明已經應用於CCFL背光驅動系統的脈衝模式調光控制(burst mode dimming control)。然而，應認識到本發明具有更寬的應用範圍。例如，本發明可以應用於CCFL背光驅動系統之外的積體電路系統。在另一示例中，本發明亦可以應用於除積體電路之外的設備。

脈衝模式調光控制技術已經廣泛地使用在CCFL背光驅動系統中，來控制CCFL的亮度。在脈衝模式調光控制中，通常需要低頻振盪器。低頻振盪器的構成，係透過各種傳統技術來產生具有期望之頻率的週期信號。

例如，傳統的弛張振盪器(relaxation oscillator)或多諧振盪器被廣泛地用作單晶片積體電路設計中的低頻振盪器。這樣的弛張振盪器可以是R-C充放電振盪器、定電流充放電振盪器和/或射極耦合多諧振盪器。為了實現低的振盪器頻率，通常需要晶片外(off-chip)電阻器和晶片外電容器。

圖1為傳統的低頻弛張振盪器的簡化示圖。振盪器100透過對介於兩個內部設定的臨界值電壓電位V_H 和V_L 之間的外部定時電容器C_ext 交替地進行充放電，來進行作動。這樣的充放電生成週期性輸出時鐘時脈LCLK，該週期性輸出時鐘時脈LCLK的頻率與定時電容器的電容值成反比。

圖2係由低頻弛張振盪器(舉例來說，低頻弛張振盪器可以是振盪器100)所生成的波形的簡化示圖。在其他示例中，也都可以時間的函數表示V_H 、V_L 、V_ramp 和LCLK的信號電壓。

如圖1和圖2所示，一個或多個電阻器通常被用於形成定電流源I_C 和定電流源(constant current sink)I_D 。電流I_C 根據等式1對外部定時電容器C_ext 充電：

其中T_ON 是充電時間，並且C_O 是定時電容器C_ext 的電容。此外，電流I_D 根據等式2對定時電容器C_ext 放電：

其中T_OFF 是放電時間。因此，藉由對電容器進行充放電所得到的開關頻率F_S ，可根據等式3來表示：

然而，傳統的低頻振盪器通常成本高和/或精度低。因此，振盪器的技術亟待改善。

本發明涉及振盪器。更具體地說，本發明提供了可高精確度地提供低頻週期信號的振盪器。僅作為示例，本發明已經應用於冷陰極燈(以下簡稱CCFL)背光驅動系統的脈衝模式調光控制。然而，應認識到本發明具有更寬的應用範圍。例如，本發明可以應用於CCFL背光驅動系統之外的積體電路系統。在另一示例中，本發明亦可以應用於除積體電路之外的設備。

根據本發明的一個實施例，一種振盪器系統包括：第一電壓電流轉換器，其被配置為接收第一電壓，並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；以及第二電壓電流轉換器，其被配置為接收第二電壓，並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成第二電流。此外，該振盪器系統還包括電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該振盪器系統還包括電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級(magnitude)上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從該第一電壓之電位改變到該第二電壓之電位。該電流模式N位元數模轉換器還被配置為接收該第二時鐘時脈。如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓之電位改變到該第二電壓之電位，那麼該第三電流將從預定的電流級別開始在量級上增大。如果該第二時鐘時脈從第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼該第三電流在量級上將減小到預定的電流級別。

根據本發明的另一實施例，一種振盪器系統包括：第一電壓電流轉換器，其被配置為接收第一電壓並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；以及第二電壓電流轉換器，其被配置為接收第二電壓並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成一第二電流。此外，該振盪器系統還包括電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該振盪器系統還包括電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從該第一電壓之電位改變到該第二電壓之電位。該第一電壓電流轉換器至少包括與第一電阻相關聯的第一電阻器。該第一電流與該第一電壓和該第一電阻之間的第一比值成正比。此外，該第二電壓電流轉換器至少包括與第二電阻相關聯的第二電阻器。該第二電流與該第二電壓和該第二電阻之間的第二比值成正比。

根據本發明的另一實施例，一種用於生成時鐘時脈的方法包括以下步驟：由第一電壓電流轉換器來接收第一電壓；至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；由第二電壓電流轉換器來接收第二電壓；至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成第二電流。此外，該方法還包括由電流模式N位元數模轉換器來至少接收該第二電流和第一時鐘時脈。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該方法還包括：至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流；由電流比較器來對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理；並且至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理的步驟包括判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且生成該第二時鐘時脈的步驟包括如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從第一電壓電位改變到第二電壓電位。此外，至少接收該第二電流和該第一時鐘時脈的步驟包括接收該第二時鐘時脈。此外，生成該第三電流的步驟包括：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼從預定的電流級別開始在量級上增大該第三電流；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼將該第三電流在量級上減小到預定的電流級別。

通過本發明實現了許多優於傳統技術的優點。本發明的某些實施例在積體電路中提供具有期望頻率的週期信號。例如，週期信號與CCFL背光驅動系統中的脈衝模式調光控制有關。在另一示例中，週期信號可以用於需要低頻振盪器的任何應用。本發明的某些實施例提供高精度的低頻振盪器，而不需要晶片外之電容器。

根據本發明的某些實施例，由於時鐘時脈HCLK和基準電壓信號(例如，Vref1和Vref2)是可微調的(trimmable)，所以晶片外電阻器的容限一般是±1%。因此，對於低頻週期信號，滿足小於±5%的容限需求在積體電路中變得易於實現。此外，高精度的低頻時鐘時脈可以改善LCD TV CCFL背光驅動系統中的脈衝模式調光控制，並且使CCFL背光驅動系統更適合於量產。

根據實施例，可以實現上述優點。通過參考如下的詳細描述和附圖，可以充分理解本發明的這些優點和各種附加目的。

本發明涉及振盪器。更具體地說，本發明提供了可以以高精度提供低頻的週期信號的振盪器。僅作為示例，本發明已經應用於針對冷陰極螢光燈(CCFL)背光驅動系統的脈衝模式調光控制。然而，應認識到本發明具有更寬的應用範圍。例如，本發明可以應用於除CCFL背光驅動系統之外的積體電路系統。在另一示例中，本發明可以應用於除積體電路之外的設備。

傳統技術通常具有明顯的缺點，這些缺點將不利地影響輸出時鐘時脈的精度以及CCFL驅動系統的量產。例如，如圖1所示的定時電容器C_ext 的電容C_O 可能變化高達20%。這樣大的變化可能在相當程度上，會導致開關頻率的巨大變化，並且因此影響CCFL驅動系統的量產。例如，LCD TV CCFL背光驅動系統中突發調光頻率的所需容限通常落入±5%的範圍內。為了實現這樣的頻率精度，通常或者需要提高定時電容器C_ext 的電容精度，或者需要生產過程中更多的微調。提高改善和/或額外的微調通常導致更高的成本。因此，需要高精度的、有成本效益的低頻振盪器。

圖3是示出根據本發明實施例的振盪器系統的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中的具有通常知識者可想到許多變化、替換和修改。該振盪器系統300包括電壓電流轉換器310和320、電流模式N位元數模轉換器(以下稱之DAC)330和電流比較器340。例如，N是正整數。

如圖3所示，該電壓電流轉換器310接收基準電壓信號312並將該基準電壓信號312轉換為電流信號314。例如，用V_ref1 來表示該基準電壓信號312，並且用I_h 來表示該電流信號314。此外，該電壓電流轉換器320接收基準電壓信號322並將該基準電壓信號322轉換為電流信號324。例如，用V_ref2 來表示該基準電壓信號322，並且用I_ref 來表示該電流信號324。該電流信號324被該電流模式N位元DAC 330接收，該電流模式N位元DAC 330還接收信號332。例如，該信號332是頻率為f_HCLK 的時鐘時脈HCLK。

根據一個實施例，電流I_ref 用於生成電流模式N位元DAC 330的單位電流。基於該單位電流，該電流模式N位元DAC 330回應於時鐘時脈HCLK來生成電流信號334。例如，該電流信號334是斜波電流信號I_ramp ，其量級在一段時間內從最小級別開始增大。

該電流信號334被電流比較器340接收，該電流比較器340還接收電流信號314。該電流比較器340處理與該電流信號314和334相關聯的資訊，並且生成信號342。例如，該信號342是頻率為f_LCLK 的時鐘時脈LCLK。如圖3所示，該信號342是振盪器系統300的輸出信號。此外，該信號342還被該電流模式N位元DAC 330接收作為重定信號(Reset)。

在一個實施例中，如果該電流信號334變得等於或大於該電流信號314，那麼該時鐘時脈LCLK從邏輯高電壓電位變到邏輯低電壓電位。這樣的轉變使電流模式N位元DAC 330復位，從而使得斜波電流信號I_ramp 回落到最小電流級別。

在另一實施例中，時鐘時脈LCLK和時鐘時脈HCLK是同步的。例如，該時鐘時脈HCLK的頻率和該時鐘時脈LCLK的頻率之間的比值是整數。在另一示例中，該時鐘時脈HCLK和該時鐘時脈LCLK之間的相位差是固定的。在另一實施例中，振盪器系統300生成頻率精確受控的該時鐘時脈LCLK。

圖4係根據本發明實施例，可作為振盪器系統之時間函數的信號簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中的具有通常知識者可想到許多變化、替換和修改。例如，振盪器系統是如圖3所示的該振盪器系統300。

如圖4所示，波形410表示作為時間函數的電流I_h ，波形420表示作為時間函數的斜波電流信號I_ramp ，波形430表示作為時間函數的該時鐘時脈LCLK的電壓。例如，如果電流模式N位元數模轉換器(DAC)330被啟動，那麼該斜波電流信號I_ramp 的量級從最小級別I_min 開始逐步增大，並且每一步在量級上都等於I_unit 。

在一個實施例中，如果斜波電流信號I_ramp 變得等於或大於該電流I_h ，那麼時鐘時脈LCLK從邏輯高電壓電位V_H 跳變到邏輯低電壓電位V_L 。這樣的轉變使電流模式N位元DAC 330復位，從而使得該斜波電流信號I_ramp 回到最小電流級別I_min 。隨後，該斜波電流信號I_ramp 在下一週期中再次傾斜上升(ramp up)。因此，生成了時鐘時脈LCLK。舉例說明，該時鐘時脈LCLK的頻率低於時鐘時脈HCLK的頻率。

圖5是示出根據本發明另一實施例的振盪器系統的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中具有通常知識者將可想到許多變化、替換和修改。該振盪器系統500包括運算放大器510和512，電晶體520、522、524、530、532和534，電阻器540和542，電流比較器550，以及電流模式N位元數模轉換器(DAC)560。例如，N是正整數。在另一示例中，該振盪器系統500與該振盪器系統300相同。

如圖5所示，該運算放大器510接收基準電壓信號V_ref1 。該運算放大器510被耦合到該電阻器540和該電晶體520。例如，該電阻器540是電阻為R_bf 的晶片外電阻器。該基準電壓信號V_ref1 被該運算放大器510、該電阻器540以及該電晶體520和522轉換為電流信號。如果該電晶體522和524(鏡像電晶體)的電流比是1，那麼流過該電晶體524的電流I_h 是：

因此，根據一個實施例，電壓電流轉換器310包括該運算放大器510，該電晶體520、522和524，以及該電阻器540。此外，該運算放大器512接收基準電壓信號V_ref2 。該運算放大器512被耦合到該電阻器542和該電晶體530。例如，該電阻器542是電阻為R_I 的晶片外電阻器。該基準電壓信號V_ref2 被該運算放大器512、該電阻器542以及該電晶體530和532轉換為電流信號。如果該電晶體532和534(鏡像電晶體)的電流比是1，那麼流過該電晶體534的電流I_ref 是：

因此，根據一個實施例，該電壓電流轉換器320包括該運算放大器512，該電晶體530、532和534，以及該電阻器542。

如圖5所示，電流I_ref 被該電流模式N位元數模轉換器(DAC)560接收，該電流模式N位元DAC 560根據下列式子生成單位電流I_unit ：

其中N是該電流模式DAC 560的位元數。例如，N是正整數。在另一示例中，該電流模式DAC 560與該電流模式DAC 330相同。

根據一個實施例，如果該電流模式DAC 560被啟動，那麼斜波電流信號I_ramp 的量級從最小級別I_min 開始逐步增大，並且每一步在量級上都等於I_unit 。例如，該斜波電流信號I_ramp 從最小級別I_min 增大到電流I_h 的級別需要花費K步。例如，如果最小級別I_min 等於零，那麼：

(等式7)

現參考圖5，該電流比較器550生成時鐘時脈LCLK。例如，該電流比較器550與該電流比較器340相同。在一個實施例中，如果該電流I_h 大於該斜波電流I_ramp ，那麼該時鐘時脈LCLK處於邏輯高電壓電位V_H ，而如果該電流I_h 等於或小於該斜波電流I_ramp ，那麼該時鐘時脈LCLK處於邏輯低電壓電位V_L 。

此外，該時鐘時脈LCLK被發送到該電流模式N位元DAC 560。例如，如果該時鐘時脈LCLK從邏輯高電壓電位V_H 跳變到邏輯低電壓電位V_L ，那麼這樣的轉變使該電流模式N位元DAC 560復位，從而使得該斜波電流信號I_ramp 回落到最小電流級別I_min 。隨後，該斜波電流信號I_ramp 在下一週期中再次傾斜上升。

其中f_LCLK 是該時鐘時脈LCLK的頻率，並且f_HCLK 是該時鐘時脈HCLK的頻率。合併等式7和8，可以得到如下的運算式：

圖6是示出作為根據本發明實施例的振盪器系統的一部分的電流模式N位元數模轉換器(DAC)的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中具有通常知識者將可想到許多變化、替換和修改。電流模式N位元數模轉換器(DAC)600包括N位元計數器610和電流鏡620。例如，該電流模式N位元數模轉換器(DAC)600與該電流模式N位元DAC 330相同。在另一示例中，該電流模式N位元DAC 600與該電流模式N位元DAC 560相同。

該N位元計數器610接收該時鐘時脈HCLK和該時鐘時脈LCLK。該時鐘時脈HCLK用於觸發該N位元計數器610，並且該時鐘時脈LCLK用於重定該N位元計數器610。該N位元計數器610的輸出是N位元邏輯信號K_N (t)，該邏輯信號K_N (t)被該電流鏡620接收並用於導通或關斷開關S₁ 、S₂ 、...、S_n 、...、S_N-1 和S_N 。該電流鏡620還接收該電流I_ref 。例如，N是正整數，並且t表示時間。

根據一個實施例，N位元之邏輯信號K_N (t)的第n個位元導通或關斷開關S_n 。n是大於0的整數並且小於N+1。根據另一實施例，通過導通或關斷之開關S₁ 、S₂ 、...、S_n 、...、S_N-1 和S_N ，N位元之該邏輯信號K_N (t)可以改變斜波電流I_ramp 的量級。例如，一旦啟動電流模式N位元DAC 600，N位元之該邏輯信號K_N (t)就在時鐘時脈HCLK的每一週期後增大1。N位元之該邏輯信號K_N (t)可以被時鐘時脈LCLK重定到零，或者在N位元之該邏輯信號K_N (t)到達2^N 後被復位到零。

圖7是示出根據本發明實施例的電流模式PWM控制器的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中的具有通常知識者將可想到許多變化、替換和修改。

電流模式PWM控制器700接收電壓信號DIM。例如，該電壓信號DIM來自外部源。該電壓信號DIM被電壓電流轉換器處理並且被轉換為流過電晶體M8的電流信號Idim。在一個實施例中，該電壓電流轉換器包括運算放大器A3，電晶體M7、M8和M9，以及電阻器R1。如果該鏡像電晶體M8和M9的電流比是1，那麼

其中Vdim是該電壓信號DIM的量級。此外，該電流模式PWM控制器700接收基準電壓信號Vrefa。例如，該基準電壓信號Vrefa表示由內部源生成的電壓電位。該基準電壓信號Vrefa被另電壓電流轉換器處理並且被轉換為流過電晶體M11的電流信號。在一個實施例中，該電壓電流轉換器包括運算放大器A4，電晶體M10、M11和M12，以及電阻器R2。如果該鏡像電晶體M11和M12的電流比是1，那麼

Irefa被電流模式DAC 710接收。此外，該電流模式PWM控制器700包括鎖存器F1。如圖7所示，該鎖存器F1接收該時鐘時脈LCLK和N位元之該邏輯信號K_N (t)，並且輸出N位元之邏輯信號K_N (T_m )。T_m 表示該時鐘時脈LCLK的第m個週期。例如，該時鐘時脈LCLK是由該振盪器系統300和/或該振盪器系統500生成的。在另一示例中，N位元之該邏輯信號K_N (t)是由該電流模式N位元DAC 600生成的。

N位元之該邏輯信號K_N (T_m )被電流模式DAC 710接收。N位元之該邏輯信號K_N (T_m )用於將Irefa分為K_N (T_m )個電流單元，每個電流單元等於Iunita。

(等式12)

如圖7所示，該時鐘時脈HCLK和LCLK被N位元計數器712接收，該N位元計數器712生成輸出信號p。例如，該時鐘時脈HCLK被振盪器系統300接收，該時鐘時脈LCLK被該振盪器系統300生成，並且由該N位元計數器712所接收的該時鐘時脈LCLK與由該鎖存器F1所接收的該時鐘時脈LCLK相同。在另一示例中，該時鐘時脈HCLK被該振盪器系統500接收，該時鐘時脈LCLK被該振盪器系統500生成，並且由N位元計數器712所接收的該時鐘時脈LCLK與由該鎖存器F1所接收的該時鐘時脈LCLK相同。

該電流模式DAC 710生成斜波電流Idac，該斜波電流Idac在該時鐘時脈HCLK的每個週期後從最小級別開始逐步增大。每一步等於Iunita。在該時鐘時脈LCLK的每個週期後，該斜波電流Idac回落到最小級別，並且該輸出信號p被重定到零。

例如，如果最小級別等於零，

電流比較器s1將Idac的量級與Idim的量級進行比較，該電流比較器s1生成LPWM信號。例如，該LPWM信號被用於脈衝模式調光控制。

根據一個實施例，如果電流Idim大於斜波電流Idac，那麼LPWM信號處於邏輯高電壓電位，並且如果該電流Idim等於或小於該斜波電流Idac，那麼該LPWM信號處於邏輯低電壓電位。

如果Idac =I dim

(等式14)

假設R 1=R 2

(等式16)

並且f _LPWM =f _LCLK

(等式19)

其中f_HCLK 、f_LCLK 和f_LPWM 分別是該時鐘時脈HCLK的頻率、該時鐘時脈LCLK的頻率和該LPWM信號的頻率。例如，該時鐘時脈LCLK和該LPWM信號是同步的。

圖8是示出根據本發明實施例，可作為電流模式PWM控制器時間信號的函數的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中具有通常知識者將可想到許多變化、替換和修改。例如，該電流模式PWM控制器是如圖7所示的該電流模式PWM控制器700。

如圖8所示，波形810表示作為時間的函數的電流Idim，波形820表示作為時間的函數的電流Idac，波形830表示作為時間的函數的該時鐘時脈LCLK的電壓，並且波形840表示作為時間的函數的LPWM信號的電壓。

圖9是示出作為根據本發明實施例的電流模式PWM控制器的一部分的鎖存器的簡化示圖。該示圖僅是示例，不應過度地限制權利要求的範圍。本領域中的具有通常知識者將可想到許多變化、替換和修改。例如，鎖存器900與如圖7所示的該鎖存器F1相同。

如圖所示，該鎖存器900接收時鐘時脈LCLK和N位元邏輯信號K_N (t)，並且輸出N位元邏輯信號K_N (T_m )。T_m 表示時鐘時脈LCLK的第m個週期。例如，該時鐘時脈LCLK是由該振盪器系統300和/或該振盪器系統500生成的。在另一示例中，該N位元邏輯信號K_N (t)是由該電流模式N位元DAC 600生成的。根據一個實施例，一經過該時鐘時脈LCLK的每個週期，該鎖存器900就鎖存該N位元邏輯信號K_N (t)。輸出該N位元邏輯信號K_N (T_m )在該時鐘時脈LCLK的一個週期期間保持不變。

本發明提供了許多優點。本發明的某些實施例在積體電路中提供了具有期望頻率的週期信號。例如，該週期信號與CCFL背光驅動系統中的脈衝模式調光控制有關。在另一示例中，該週期信號可以用於需要低頻振盪器的任何應用。本發明的某些實施例提供了高精度的低頻振盪器，而不需要晶片外電容器。

根據本發明的某些實施例，由於時鐘時脈HCLK和基準電壓信號(例如，Vref1和Vref2)是可微調的，所以晶片外電阻器的容限一般是±1%。因此，對於低頻週期信號，滿足小於±5%的容限需求在積體電路中變得易於實現。此外，高精度的低頻時鐘時脈可以改善LCD TV CCFL背光驅動系統中的脈衝模式調光控制，並且使CCFL背光驅動系統更適合於量產。

根據本發明的另一實施例，一種振盪器系統包括：第一電壓電流轉換器，其被配置為接收第一電壓並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；以及第二電壓電流轉換器，其被配置為接收第二電壓並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成一第二電流。此外，該振盪器系統還包括電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該振盪器系統還包括電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從第一電壓電位改變到第二電壓電位。該電流模式N位元數模轉換器還被配置為接收該第二時鐘時脈。如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流從預定的電流級別開始在量級上增大。如果該第二時鐘時脈從該第一電壓之電位改變到該第二電壓之電位，那麼該第三電流在量級上減小到預定的電流級別。例如，根據圖3、圖4、圖5和/或圖6來實現該振盪器系統。

在另一示例中，第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的比值等於第二整數。在另一示例中，第一時鐘時脈和第二時鐘時脈是同步的。在另一示例中，第一電壓和第二電壓是不同的。在另一示例中，第一電壓電位是邏輯高電位，並且第二電壓電位是邏輯低電位。在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器還被配置為對與第二電流相關聯的資訊進行處理，並且至少基於與該第二電流相關聯的資訊來生成第一量級。在另一示例中，如果第二時鐘時脈沒有從第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼第三電流從預定的電流級別開始作為時間的函數在量級上逐步地增大。第二量級的單步增大量等於第一量級，並且單步的持續時間等於第二時鐘週期。在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器還被配置為至少基於與第一時鐘時脈和第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成一N位元邏輯信號。在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器包括：N位元計數器，其被配置為接收第一時鐘時脈和第二時鐘時脈，並且至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成N位元邏輯信號；以及電流鏡，其被配置為接收N位元邏輯信號和第二電流，並且至少基於與該N位元邏輯信號和該第二電流相關聯的資訊來生成第三電流。

根據本發明的另一實施例，一種振盪器系統包括：第一電壓電流轉換器，其被配置為接收第一電壓並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；以及第二電壓電流轉換器，其被配置為接收第二電壓並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成第二電流。此外，該振盪器系統還包括電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該振盪器系統還包括電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該該第二時鐘時脈在量級上從第一電壓電位改變到第二電壓電位。該第一電壓電流轉換器至少包括與第一電阻相關聯的第一電阻器。該第一電流與該第一電壓和該第一電阻之間的第一比值成正比。此外，該第二電壓電流轉換器至少包括與第二電阻相關聯的第二電阻器。該第二電流與該第二電壓和該第二電阻之間的第二比值成正比。例如，根據圖3、圖4、圖5和/或圖6來實現該振盪器系統。

在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器還被配置為接收第二時鐘時脈。如果該第二時鐘時脈沒有從第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼第三電流從預定的電流級別開始在量級上增大；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流在量級上減小到預定的電流級別。在另一示例中，第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的第三比值等於第二整數。在另一示例中，第一時鐘時脈和第二時鐘時脈是同步的。在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器還被配置為對與第二電流相關聯的資訊進行處理，並且至少基於與該第二電流相關聯的資訊來生成第一量級。在另一示例中，如果第二時鐘時脈沒有從第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼第三電流從預定的電流級別開始作為時間的函數在量級上逐步地增大。單步增大的第二量級等於第一量級；並且單步的持續時間等於第二時鐘週期。在另一示例中，電流模式N位元數模轉換器還被配置為至少基於與第一時鐘時脈和第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成N位元邏輯信號。

根據本發明的另一實施例，一種用於生成時鐘時脈的方法包括以下步驟：由第一電壓電流轉換器來接收第一電壓；至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成第一電流；由第二電壓電流轉換器來接收第二電壓；至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成第二電流。此外，該方法還包括由電流模式N位元數模轉換器來至少接收第二電流和第一時鐘時脈。N是第一整數。該第一時鐘時脈與第一時鐘週期所對應的第一時鐘頻率相關聯。此外，該方法還包括：至少基於與第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成第三電流；由電流比較器來對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理；並且至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成第二時鐘時脈。該第二時鐘時脈與第二時鐘週期所對應的第二時鐘頻率相關聯。對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理的步驟包括判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且生成該第二時鐘時脈的步驟包括如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從第一電壓電位改變到第二電壓電位。此外，至少接收該第二電流和該第一時鐘時脈的步驟包括接收該第二時鐘時脈。此外，生成該第三電流的步驟包括：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼從預定的電流級別開始在量級上增大該第三電流；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓之電位改變到該第二電壓之電位，那麼將該第三電流在量級上減小到預定的電流級別。例如，根據圖3、圖4、圖5和/或圖6來實現用於生成時鐘時脈的方法。

在另一示例中，第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的比值等於第二整數。在另一示例中，第一時鐘時脈和第二時鐘時脈是同步的。在另一示例中，第一電壓之電位是邏輯高電位；並且第二電壓之電位是邏輯低電位。在另一示例中，生成第三電流的步驟包括至少基於與第二電流相關聯的資訊來生成第一量級。在另一示例中，生成第三電流的步驟還包括：如果該第二時鐘時脈沒有從第一電壓電位改變到第二電壓電位，那麼從預定的電流級別開始作為時間的函數逐步地在量級上增大該第三電流。單步增大的第二量級等於第一量級；並且單步的持續時間等於第二時鐘週期。在另一示例中，用於生成時鐘時脈的方法還包括由電流模式N位元數模轉換器來至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈相關聯的資訊生成N位元邏輯信號。

雖然已經描述了本發明的具體實施例，但是本領域中具有通常知識者應理解存在與所描述的實施例等價的其他實施例。因此，應理解本發明並不受限於具體示出的實施例，而僅受限於權利要求的範圍。

100．．．振盪器

300．．．振盪器系統

310．．．電壓電流轉換器

312．．．基準電壓信號

314．．．電流信號

320．．．電壓電流轉換器

322．．．基準電壓信號

324．．．電流信號

330．．．電流模式N位元DAC

332．．．時鐘時脈HCLK

334．．．電流信號

340．．．電流比較器

342．．．時鐘時脈LCLK

410．．．電流I_h 波形

420．．．斜波電流信號I_ramp 波形

430．．．時鐘時脈LCLK

500．．．振盪器系統

510．．．運算放大器

512．．．運算放大器

520．．．電晶體

522．．．電晶體

524．．．電晶體

530．．．電晶體

532．．．電晶體

534．．．電晶體

540．．．電阻器

542．．．電阻器

550．．．電流比較器

560．．．電流模式N位元數模轉換器(DAC)

600．．．電流模式N位元數模轉換器(DAC)

610．．．N位元計數器

620．．．電流鏡

700．．．電流模式PWM控制器

710．．．電流模式DAC

712．．．N位元計數器

810．．．電流Idim

820．．．電流Idac

830．．．時鐘時脈LCLK

840．．．LPWM信號

900．．．鎖存器

圖1係傳統的低頻弛張振盪器的簡化示圖。

圖2係由低頻弛張振盪器所生成的波形的簡化傳統示圖。

圖3係根據本發明實施例的振盪器系統的簡化示圖。

圖4係根據本發明實施例，可作為振盪器系統之時間信號的函數之簡化示圖。

圖5係根據本發明另一實施例的振盪器系統的簡化示圖。

圖6係作為根據本發明實施例的振盪器系統的一部分的電流模式N位元數模轉換器(DAC)的簡化示圖。

圖7係根據本發明實施例的電流模式PWM控制器的簡化示圖。

圖8係根據本發明實施例，可作為電流模式PWM控制器的時間信號之函數的簡化示圖。

圖9係作為根據本發明實施例的電流模式PWM控制器的一部分的鎖存器(flip latch)簡化示圖。

300．．．振盪器系統

310．．．電壓電流轉換器

312．．．基準電壓信號

314．．．電流信號

320．．．電壓電流轉換器

322．．．基準電壓信號

324．．．電流信號

330．．．電流模式N位元DAC

332．．．時鐘時脈HCLK

334．．．電流信號

340．．．電流比較器

Claims (23)

1. 一種振盪器系統，該系統包括：一第一電壓電流轉換器，其被配置為接收一第一電壓並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成一第一電流；一第二電壓電流轉換器，其被配置為接收一第二電壓並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成一第二電流；一電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和一第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成一第三電流，N是一第一整數，該第一時鐘時脈與一第一時鐘週期所對應的一第一時鐘頻率相關聯；以及一電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成一第二時鐘時脈，該第二時鐘信號與一第二時鐘週期所對應的一第二時鐘頻率相關聯，其中，該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從一第一電壓電位改變到一第二電壓電位，其中：該電流模式N位元數模轉換器還被配置為接收該第二時鐘時脈；如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流從預定的電流級別開始在量級上增大；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流在量級上減小到該預定的電流級別。
2. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中，該第一時鐘頻率和該第二時鐘頻率之間的比值等於一第二整數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中，該第一時鐘信號和該第二時鐘時脈是同步的。
4. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中，該第一電壓和該第二電壓是不同的。
5. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中：該第一電壓電位是邏輯高電位；並且該第二電壓電位是邏輯低電位。
6. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中，該電流模式N位元數模轉換器還被配置為對與該第二電流相關聯的資訊進行處理，並且至少基於與該第二電流相關聯的資訊來生成一第一量級。
7. 如申請專利範圍第6項所述之該振盪器系統，其中：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流從該預定的電流級別開始作為時間的函數在量級上逐步地增大；單步增大的一第二量級等於該第一量級；並且該單步的持續時間等於該第二時鐘週期。
8. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中，該電流模式N位元數模轉換器還被配置為至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成一N位元邏輯信號。
9. 如申請專利範圍第1項所述之該振盪器系統，其中該電流模式N位元數模轉換器包括：一N位元計數器，其被配置為接收該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈，並且至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成該N位元邏輯信號；以及一電流鏡，其被配置為接收該N位元邏輯信號和該第二電流，並且至少基於與該N位元邏輯信號和該第二電流相關聯的資訊來生成該第三電流。
10. 一種振盪器系統，該系統包括：一第一電壓電流轉換器，其被配置為接收一第一電壓並且至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成一第一電流；一第二電壓電流轉換器，其被配置為接收一第二電壓並且至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成一第二電流；一電流模式N位元數模轉換器，其被配置為至少接收該第二電流和一第一時鐘時脈，並且被配置為至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成一第三電流，N是一第一整數，該第一時鐘時脈與一第一時鐘週期所對應的一第一時鐘頻率相關聯；以及一電流比較器，其被耦合到該第一電壓電流轉換器和該電流模式N位元數模轉換器，並且被配置為至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成一第二時鐘時脈，該第二時鐘信號與一第二時鐘週期所對應的一第二時鐘頻率相關聯，其中，該電流比較器還被配置為：判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；並且如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘時脈在量級上從一第一電壓電位改變到一第二電壓電位，其中：該第一電壓電流轉換器至少包括與一第一電阻相關聯的一第一電阻器，該第一電流與該第一電壓和該第一電阻之間的一第一比值成正比；並且該第二電壓電流轉換器至少包括與一第二電阻相關聯的一第二電阻器，該第二電流與該第二電壓和該第二電阻之間的一第二比值成正比。
11. 如申請專利範圍第10項所述之該振盪器系統，其中：該電流模式N位元數模轉換器還被配置為接收該第二時鐘信號；如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流從預定的電流級別開始在量級上增大；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流在量級上減小到該預定的電流級別。
12. 如申請專利範圍第10項所述之該振盪器系統，其中，該第一時鐘頻率和該第二時鐘頻率之間的一第三比值等於一第二整數。
13. 如申請專利範圍第10項所述之該振盪器系統，其中，該第一時鐘信號和該第二時鐘時脈是同步的。
14. 如申請專利範圍第10項所述之該振盪器系統，該電流模式N位元數模轉換器還被配置為對與該第二電流相關聯的資訊進行處理，並且至少基於與該第二電流相關聯的資訊來生成一第一量級。
15. 如申請專利範圍第14項所述之該振盪器系統，其中：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼該第三電流從該預定的電流級別開始作為時間的函數在量級上逐步地增大；單步增大的一第二量級等於該第一量級；並且該單步的持續時間等於該第二時鐘週期。
16. 如申請專利範圍第10項所述之該振盪器系統，其中，該電流模式N位元數模轉換器還被配置為至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈相關聯的資訊來生成一N位元邏輯信號。
17. 一種用於生成時鐘時脈的方法，該方法包括以下步驟：由一第一電壓電流轉換器來接收一第一電壓；至少基於與該第一電壓相關聯的資訊來生成一第一電流；由一第二電壓電流轉換器來接收一第二電壓；至少基於與該第二電壓相關聯的資訊來生成一第二電流；由一電流模式N位元數模轉換器來至少接收該第二電流和一第一時鐘時脈，N是一第一整數，該第一時鐘時脈與一第一時鐘週期所對應的一第一時鐘頻率相關聯；至少基於與該第二電流和該第一時鐘時脈相關聯的資訊來生成一第三電流；由一電流比較器來對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理；並且至少基於與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊來生成一第二時鐘時脈，該第二時鐘時脈與一第二時鐘週期所對應的一第二時鐘頻率相關聯，其中：對與該第一電流和該第三電流相關聯的資訊進行處理的步驟包括判斷該第三電流在量級上是否等於或大於該第一電流；生成一第二時鐘時脈的步驟包括如果該第三電流被判斷為在量級上等於或大於該第一電流，那麼將該第二時鐘信號在量級上從一第一電壓電位改變到一第二電壓電位；至少接收該第二電流和一第一時鐘時脈的步驟包括接收該第二時鐘時脈；並且生成一第三電流的步驟包括：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼從預定的電流級別開始在量級上增大該第三電流；並且如果該第二時鐘時脈從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼將該第三電流在量級上減小到該預定的電流級別。
18. 如申請專利範圍第17項所述之該方法，其中，該第一時鐘頻率和該第二時鐘頻率之間的比值等於一第二整數。
19. 如申請專利範圍第17項所述之該方法，其中，該第一時鐘時脈和該第二時鐘時脈是同步的。
20. 如申請專利範圍第17項所述之該方法，其中：該第一電壓電位是邏輯高電位；並且該第二電壓電位是邏輯低電位。
21. 如申請專利範圍第17項所述之該方法，其中，生成一第三電流的步驟包括至少基於與該第二電流相關聯的資訊來生成一第一量級。
22. 如申請專利範圍第21項所述之該方法，其中，生成一第三電流的步驟還包括：如果該第二時鐘時脈沒有從該第一電壓電位改變到該第二電壓電位，那麼從該預定的電流級別開始作為時間的函數逐步地在量級上增大該第三電流；單步增大的一第二量級等於該第一量級；並且該單步的持續時間等於該第二時鐘週期。
23. 如申請專利範圍第17項所述之該方法，還包括由該電流模式N位元數模轉換器來至少基於與該第一時鐘時脈和該第二時鐘信號相關聯的資訊生成一N位元邏輯信號。