使用基于MEMS的振荡器的准确频率控制制造技术

微机电系统(MEMS)振荡器供应具有第一频率的振荡器输出信号，该第一频率与输出信号的预定频率不同。误差确定电路基于初始频率偏移和/或温度来确定相对于预定频率的频率误差，并且提供指示第一频率与预定频率之差的误差信息。该误差信息由接收系统在频率转换逻辑中使用，该频率转换逻辑利用振荡器输出信号作为频率参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产生振荡信号，并且更具体地涉及供应振荡器信号以及与其相对于预定频率的准确度有关的信息。
技术介绍
诸如无线电装置、调谐器、微控制器单元(MCU)之类的现代电子系统通常包括能够在系统内进行频率转换的锁相环(PLL)(或其他电路)。经常向系统供应频率参考信号。过去，向系统供应的频率参考信号具有通过精确制造晶体谐振器或者通过使用诸如PLL之类的频率转换电路来电子校正频率误差所获得的预定固定频率。通过调节谐振器负载或者调整频率转换比来解决与温度变化相关联的误差，从而产生固定的频率输出。基于微机电系统(MEMS)的振荡器正越来越多地用于产生参考信号。MEMS通常是指并入了能够移动的机械结构在内的装置。MEMS谐振器可以在各种电子系统中替换传统的晶体(石英)谐振器作为频率参考信号的源。MEMS谐振器具有很多优点，例如，更小的尺寸、与批量半导体工业制造工艺兼容的制造流程、以及更低的成本。利用基于MEMS的振荡器的一个缺点涉及频率调谐。与可以通过切割来精确控制其频率的石英谐振器不同，MEMS谐振器频率由于制造公差而具有固有的初始频率不准确性。此外，与可以通过在谐振器节点上增加或减少电容来牵引(调整)其频率的晶体振荡器不同，非常难以牵引MEMS谐振器频率以抵消制造公差。分数-N锁相环(PLL)通常用于使用PLL的频率转换比将不准确的MEMS频率校正为预定准确的固定频率。类似地，温度稳定的MEMS振荡器需要针对温度效应进行频率校正。图1示出了现有技术系统，其中，MEMS谐振器101与MEMS振荡器保持电路102组合以向频率校正PLL108提供MEMS振荡器信号106。频率校正PLL108通常被实现为分数-NPLL。频率误差校正电路112向PLL108供应误差信息以允许PLL通过确保PLL108具有正确的频率转换比来针对MEMS谐振器的初始频率偏移和温度效应进行校正。频率校正PLL108供应准确频率参考信号116，该准确频率参考信号116具有对于接收系统130而言已知的预定频率。频率参考信号116可以准确到例如十亿分之200或者适合于接收系统的某个其他准确度。接收系统利用频率转换PLL132中的频率参考信号116来产生由接收系统的功能电路136使用的系统时钟134。频率转换PLL132基于期望频率信号138来转换频率参考信号116。该期望频率信号可以向频率转换PLL132指示将参考频率乘以例如117.6。因此，频率转换PLL132也可以被实现为分数-NPLL，以允许系统时钟134与频率参考信号116之间的非整数比。然而，使用PLL结合MEMS振荡器来产生频率参考信号116存在多个缺点。具体地，PLL增加了复杂度、额外噪声和功耗。
技术实现思路
在实施例中，一种装置包括：微机电系统(MEMS)振荡器，用于供应MEMS振荡器输出信号；以及频率误差确定电路，用于供应与所述MEMS振荡器输出信号相关联的频率误差。在实施例中，一种方法包括：使用微机电系统(MEMS)振荡器来产生具有第一频率的振荡器输出信号。确定指示所述第一频率与预定频率之差的误差信号。向接收系统供应所述振荡器输出信号和误差信息。基于所述误差信息和期望频率信息在所述接收系统中确定所述振荡器输出信号的频率转换比，以及基于所述振荡器输出信号和所述频率转换比在频率转换电路中产生时钟信号。向所述接收系统的功能电路供应所述时钟信号。在另一实施例中，一种集成电路包括：微机电系统(MEMS)振荡器，用于供应具有第一频率的振荡器输出信号。误差确定电路提供指示所述第一频率与预定频率之差的误差信息。所述集成电路的一个或多个误差输出端子被耦合到所述误差确定电路以提供误差信号。参考信号输出端子被耦合以提供所述振荡器输出信号。在另一实施例中，一种装置包括第一集成电路。所述第一集成电路包括：微机电系统(MEMS)振荡器，用于供应具有第一频率的振荡器输出信号；以及误差确定电路，用于提供指示所述第一频率与预定频率之差的误差信号。所述集成电路的多个输出端子被耦合到所述误差确定电路和所述MEMS振荡器以提供所述误差信号和所述振荡器输出信号。所述装置还包括第二集成电路，所述第二集成电路包括：多个输入端子，用于接收所述误差信号和所述振荡器输出信号；以及频率转换电路，用于基于所述误差信号和期望频率指示将所述振荡器输出信号转换到不同的频率。附图说明通过参照附图，可以更好地理解本专利技术，并且对于本领域技术人员而言，本专利技术的多个目的、特征和优点将显而易见。图1示出了现有技术系统。图2示出了使用MEMS振荡器和频率误差确定电路来供应频率误差信息以及MEMS振荡器信号的实施例。图3A示出了使用∑Δ(sigmadelta)调制器来产生频率误差信息。图3B示出了脉冲宽度调制器产生频率误差信息的实施例。图3C示出了产生提供频率误差信息的模拟信号的实施例。图4示出了频率转换PLL的实施例。图5示出了MEMS振荡器和频率转换PLL在相同的集成电路上的实施例。在不同的附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项。具体实施方式诸如无线电装置、调谐器、微控制器单元(MCU)之类的现代电子系统通常包括能够在系统内进行频率转换的分数-NPLL(或其他电路)。经常向系统供应频率参考信号。需要频率参考信号的系统可以被并到提供了片上系统(SoC)实现的单个硅衬底上。不是具有用于校正与MEMS谐振器相关联的误差的第一PLL和为接收系统提供频率转换的第二PLL，而是在一个实施例中，在接收系统(例如，SoC系统)中的单个PLL中执行对MEMS振荡器参考信号的频率转换，该频率转换考虑到了MEMS信号中的误差。因此，在实施例中，与仅提供振荡器输出信号(频率参考信号)相反，MEMS振荡器电路提供了两种信号。根据实施例，频率参考产生电路提供MEMS振荡器输出信号，并且还供应了以下信号：该信号提供与MEMS振荡器输出信号相关联的频率误差信息(包括温度效应)。图2示出了具有MEMS振荡器201的示例实施例。MEMS振荡器201包括MEMS谐振器203和用于保持MEMS谐振器的振荡的振荡器保持电路205。MEMS振荡器201产生MEMS振荡器输出信号207。由于制造公差，MEMS振荡器信号输出207通常与MEMS振荡器被设计用于的目标频率偏离1～2％。此外，MEMS振荡器受到温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：使用微机电系统MEMS振荡器产生具有第一频率的振荡器输出信号；确定指示所述第一频率与预定频率之差的误差信号；向接收系统供应所述振荡器输出信号和误差信息；基于所述误差信息和期望频率信息，确定在所述接收系统中所述振荡器输出信号的频率转换比；基于所述振荡器输出信号和所述频率转换比，在所述接收系统中的频率转换电路中产生时钟信号；以及向所述接收系统的功能电路供应所述时钟信号。

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：
使用微机电系统MEMS振荡器产生具有第一频率的振荡器输出
信号；
确定指示所述第一频率与预定频率之差的误差信号；
向接收系统供应所述振荡器输出信号和误差信息；
基于所述误差信息和期望频率信息，确定在所述接收系统中所述
振荡器输出信号的频率转换比；
基于所述振荡器输出信号和所述频率转换比，在所述接收系统中
的频率转换电路中产生时钟信号；以及
向所述接收系统的功能电路供应所述时钟信号。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述误差信号的一个
或多个属性进行编程。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个属性包括
针对所述误差信息的缩放因子。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个属性包括
所述误差信息的输出格式。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个属性是经
由通信接口可编程的。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：向集成电路的一个或多
个输出端子提供所述误差信息。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：使用所述一个或多个输
出端子来串行提供所述误差信息。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：提供所述误差信息的模
拟指示，其中，所述模拟指示是作为电压提供的，并且模拟信号的电
压电平与所述误差信息相对应。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述误差信息包括所述振
荡器输出信号相对于所述预定频率的初始频率偏移。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在温度传感器中确定温度并且提供对感测温度的指示；
基于对感测温度的指示，确定由于温度所引起的所述振荡器输出
信号的频率误差；以及
将由于温度所引起的所述振荡器输出信号中的所述频率误差并入
所述误差信息中。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：将由于温度所引起的
所述频率误差和初始频率偏移合并到所述误差信息中。
12.根据权利要求1所述的方法，还在第一集成电路上产生MEMS
振荡器输出信号并且向第二集成电路上的所述频率转换电路供应所述
MEMS振荡器输出信号和所述误差信息。
13.一种集成电路，包括：
微机电系统MEMS振荡器，用于供应具有第一频率的振荡器输出
信号；
误差确定电路，用于提供指示所述第一频率与预定频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄云腾，
申请(专利权)人：硅谷实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US