用于振荡器驱动器的设定点调节器制造技术

一种电路(100)包括具有驱动器(120)和谐振器(130)的振荡器(110)。驱动器(120)在电源输入端(140)处接收电源电压，并提供驱动输出(144)以驱动谐振器(130)生成振荡器输出信号(146)。功率转换器(170)接收输入电压并且生成到驱动器(120)的电源输入端(140)的电源电压。功率转换器(170)基于供应给功率转换器(170)的命令输入端(174)的调节命令来改变电源电压。检测器(190)监视振荡器输出信号(146)的电压电平。控制器(180)向功率转换器(170)设定调节命令以控制到驱动器(120)的电源输入端(140)的电源电压，使得振荡器输出信号(146)的电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。

【技术实现步骤摘要】
用于振荡器驱动器的设定点调节器
本公开涉及集成电路，并且更具体地涉及用于振荡器驱动器的设定点调节器。
技术介绍
无线传感器网络(WSN)(有时被称为无线传感器和致动器网络(WSAN))是空间分布的自主传感器或节点，用于监视/控制物理或环境条件，诸如温度、声音、压力等。网络上的传感器或致动器协作地将收集的数据通过网络传递到中心位置，在该中心位置分析并存储数据和/或发送命令以操作相应的网络节点。许多网络是双向的，并且因此也使得能够控制传感器活动。这些网络和节点用于许多工业和消费者应用中，诸如工业过程监视和控制、机器健康监视等。在网络上操作节点的一个重要因素是非常低的功耗。这种网络中的功率消耗是重要的因素，因为在每个节点处采用的装置相对便宜并且经常从电池电力操作。用于减小低功率无线网络的功率的一种方式是当向节点发送和接收数据时具有间歇性数据传输(突发操作)。睡眠定时器有时被用来同步突发操作。由于睡眠定时器通常总是接通，所以对于最低系统功率睡眠定时器需要非常低的功率并且非常准确。然而，睡眠定时器中的常规晶体振荡器驱动器可能基于定时器电路中的工艺变化而具有大的功率损耗，并且因此可能导致降低电池寿命的高功耗。
技术实现思路
本公开涉及一种用于振荡器驱动器的设定点调节器。在一个示例中，一种电路包括具有驱动器和谐振器的振荡器。驱动器在电源输入端处接收电源电压，并提供驱动输出以驱动谐振器生成振荡器输出信号。功率转换器接收输入电压并生成到驱动器的电源输入端的电源电压。功率转换器基于供应给该功率转换器的命令输入端的调节命令来改变电源电压。检测器监视振荡器输出信号的电压电平。控制器设定到功率转换器的调节命令以控制到驱动器的电源输入端的电源电压，使得振荡器输出信号的电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。在另一示例中，一种方法包括监视振荡器输出信号的电压电平。振荡器输出信号由具有谐振器和驱动器的振荡器生成。该方法包括将振荡器输出信号的电压电平与预定最小阈值电压进行比较。该方法包括控制到驱动器的电源输入电压，使得振荡器输出信号的电压电平被设定为处于或高于预定最小阈值电压。在又一示例中，一种远程传感器装置包括用于经由无线网络连接与装置通信的无线电电路。远程传感器装置包括用于操作装置的时序电路。时序电路包括具有驱动器和谐振器的振荡器。驱动器在电源输入端处接收电源电压，并提供驱动输出以驱动谐振器生成振荡器输出信号。功率转换器接收输入电压并生成到驱动器的电源输入端的电源电压。功率转换器基于供应给功率转换器的命令输入端的调节命令来改变电源电压。检测器监视振荡器输出信号的电压电平。控制器设定到功率转换器的调节命令以控制到驱动器的电源输入端的电源电压，使得振荡器输出信号的电压电平被设定高于预定阈值电压。禁用电路在振荡器输出信号被设定为处于或高于预定阈值电压之后禁用控制器。附图说明图1示出了为振荡器驱动器提供设定点调节的示例电路的框图。图2示出了为晶体振荡器驱动器提供设定点调节的示例电路的示意性框图。图3示出了晶体振荡器驱动器的示例电压设定。图4示出了为晶体振荡器驱动器提供电压调节的可配置功率转换器电路的示意图。图5示出了为晶体振荡器驱动器提供设定点调节的控制电路的示例。图6示出了图5中所示的控制电路的示例性时序和控制图。图7示出了为远程传感器装置中的振荡器驱动器提供设定点调节的示例设备的框图。图8是为振荡器驱动器提供设定点调节的示例方法的流程图。具体实施方式本公开涉及一种用于振荡器驱动器的设定点调节器。如果电源电压保持在较高电平，则施加到驱动器的电源电压可能导致与驱动器一起工作的振荡器电路中的显著功率损耗。例如，如果减小了到驱动器的电源电压，则可以减少驱动器中的功率。然而，由于驱动器工艺变化(例如，由于集成电路差异导致的影响驱动器的工作范围的工艺变化)，如果电源电压降低得太低以节省驱动器中的功率，则振荡器可能发生故障。本文中描述的设定点调节器利用自动检测和控制电路来确定可以供应给驱动器以保存驱动器功率的最小电压设定。这包括将电压设定为足够高的电压电平，其有利于考虑不同驱动器电路之间的工艺变化并且考虑可能导致最小阈值变化(例如，随着温度)的随时间推移的变化而保持电路振荡的合适的驱动器操作。在这种自动控制和检测电路的一个示例中，一种电路包括具有驱动器和谐振器(例如，晶体谐振器)的振荡器。功率转换器接收输入电压并且生成到驱动器的电源输入端的电源电压。功率转换器基于从控制器供应给功率转换器的命令输入端的调节命令来改变电源电压。检测器监视振荡器输出信号的电压电平，其中控制器基于由检测器确定的振荡器输出信号的电平来设定到功率转换器的调节命令。控制器控制到驱动器的电源输入端的电源电压，使得振荡器输出信号的电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。可以动态调节预定阈值电压以考虑不同的工艺条件，其中阈值确定施加到驱动器以节省功率同时还设定足够高以保持电路振荡的合适的工作电压电平的最小电源电压。可以选择性地切换功率转换器中的各种装置以调节转换器的电压工作范围。基本上可以采用可以基于命令输入来调节其电压以增加或减少到驱动器的电源电压的任何功率转换器。这些转换器例如可以包括可编程线性稳压器、开关电容器电源和基于电感的开关电源。图1示出了为振荡器驱动器提供设定点调节的示例电路100。如本文所使用的，例如，术语“电路”可以包括执行电路功能的有源和/或无源元件的集合，诸如模拟电路、数字电路或控制电路。术语“电路”还可以包括集成电路，例如其中在公共衬底上制造所有电路元件。该电路包括具有驱动器120和谐振器130(例如，晶体谐振器)的振荡器110。驱动器120在电源输入端140处接收电源电压，并且提供驱动输出144以驱动谐振器130在谐振器的输出端150处生成振荡器输出信号146。信号146被反馈到驱动器120的输入端160，其中驱动器作为反相器操作以生成信号166。功率转换器170接收输入电压并且生成到驱动器120的电源输入端140的电源电压。功率转换器170基于从控制器180供应给功率转换器的命令输入端174的调节命令来改变电源电压。控制器180中的检测器190监视振荡器输出信号146的电压电平。控制器180设定到功率转换器170的调节命令以控制到驱动器120的电源输入端140的电源电压，使得振荡器输出信号的电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。可以动态调节预定阈值电压(参见例如图5)以考虑不同的工艺条件，其中阈值确定被施加到驱动器120以节省功率同时还设定足够高的适当工作电压电平以维持在振荡器110中的电路振荡的最小电源电压。同样，最小阈值可以随着时间改变，并且因此即使该阈值随时间推移而改变，电路100也可以将电源电压的电压电平保持在最小阈值。这是可能的，因为控制最小阈值的环路可以不止一次地被操作(例如，如果温度改变，则它可以再次操作)。此外，操作本文描述的控制环路以找到最小阈值的控制器180可以是混合信号(例如，读取模拟输入电压并输出数字输出调节命令)。在一个示例中，谐振器130可以是晶体谐振器、微机电系统(MEMS)谐振器或LC网络谐振器，然而基本上可以采用任何类型的谐振器电路。功率转换器170基本上可以是试图基于给定的输入电压和相应的调节命令设定来调节恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：具有驱动器和谐振器的振荡器，所述驱动器在电源输入端处接收电源电压并提供驱动输出以驱动所述谐振器生成振荡器输出信号；功率转换器，其接收输入电压并生成到所述驱动器的所述电源输入端的所述电源电压，所述功率转换器基于供应给所述功率转换器的命令输入端的调节命令来改变所述电源电压；检测器，用于监视所述振荡器输出信号的电压电平；以及控制器，其向所述功率转换器设定所述调节命令，以控制到所述驱动器的所述电源输入端的所述电源电压，使得所述振荡器输出信号的所述电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。

【技术特征摘要】
2016.03.15 US 15/070,8101.一种电路，包括：具有驱动器和谐振器的振荡器，所述驱动器在电源输入端处接收电源电压并提供驱动输出以驱动所述谐振器生成振荡器输出信号；功率转换器，其接收输入电压并生成到所述驱动器的所述电源输入端的所述电源电压，所述功率转换器基于供应给所述功率转换器的命令输入端的调节命令来改变所述电源电压；检测器，用于监视所述振荡器输出信号的电压电平；以及控制器，其向所述功率转换器设定所述调节命令，以控制到所述驱动器的所述电源输入端的所述电源电压，使得所述振荡器输出信号的所述电压电平被设定为处于或高于预定阈值电压。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述谐振器是晶体谐振器、微机电系统谐振器即MEMS谐振器或LC网络谐振器。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述功率转换器是接收所述输入电压并且生成到所述驱动器的所述电源输入端的所述电源电压的线性稳压器、开关电容器电源或基于电感器的开关电源。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述线性稳压器包括用于向所述驱动器的所述电源输入端提供所述电源电压的传输晶体管装置，用于供应电流以操作所述传输晶体管装置的栅极的漏电流生成装置，以及耦合到所述漏电流生成装置以设定所述传输晶体管装置的所述栅极上的电压的二极管。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述开关装置配置多个串联传输晶体管装置、多个串联泄漏电流生成装置或与所述漏电流生成装置串联的多个二极管以调节所述线性稳压器的电压范围。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述检测器进一步包括交流电压峰值检测器即AC电压峰值检测器，其包括用于对所述AC电压进行整流的二极管和用于存储来自经整流的AC电压的采样电荷的电容器。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述控制器进一步包括比较器，所述比较器将来自所述经整流的AC电压的存储的采样电荷与在所述比较器的参考输入端处接收的所述预定阈值电压进行比较，以确定所述经整流的AC电压是否高于所述预定阈值电压。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述预定阈值电压经由串联二极管的可编程组来设定，所述串联二极管的可编程组基于选择的串联二极管的数量建立所述阈值电压。9.根据权利要求7所述的电路，其中所述比较器的输出驱动所述控制器中的脉冲发生器，所述脉冲发生器驱动计数器，所述计数器递增施加到所述功率转换器的所述调节命令。10.根据权利要求1所述的电路，进一步包括禁用电路，用于在所述振荡器输出信号被设定为高于所述预定阈值电压之后禁用所述控制器和所述检测器。11.一种方法，包括：监视振荡器输出信号的电压电平，所述振荡器输出信号由具有谐振器和驱动器的振荡器生成；将所述振荡器输出信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·曹，D·格里菲思，J·默多克，P·T·罗伊内，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US