数控环形振荡器及其控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数控环形振荡器及其控制方法和装置。其中，该数控环形振荡器包括：高位数控振荡器；低位数控振荡器，输入端与高位数控振荡器的输出端连接，输出端与高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接；其中，高位数控振荡器的控制码为高位控制码，低位数控振荡器的控制码为低位控制码。本发明专利技术解决了现有技术中的数控环形振荡器的输出频率精度和输出频率范围有限的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及时钟信号生成领域，具体而言，涉及一种数控环形振荡器及其控制方法和装置。
技术介绍
时钟是电路系统中不可缺少的一部分。传统的时钟源——晶振，因其卓越的性能，一直被公认为是最佳的时钟生成器。但是，随着集成电路的不断发展，晶振也表现出了自身的局限性。它功耗高，面积大，不可集成，这些都和当今集成电路的发展趋势相违背。因此，研究者们开始注重低功耗可集成的片上时钟研究。常见的片上时钟分为模拟和数字的两种。模拟时钟精度高，但是同样常有功耗高、面积大的缺点。且模拟时钟中用于稳压的带隙基准电压源模块因其自身特性，在低电压下的设计会变得非常困难，这也反过来限制了电源电压的进一步减小。另外，模拟时钟对工艺依赖性较高，可移植性差，这也限制了它的发展。与模拟时钟相比，数字时钟电源电压可以随着工艺同步降低，有良好的可移植性，虽然精度上比模拟时钟稍差，但是在一些对时钟信号要求并不严格的电路系统中，不失为一种非常好的片上时钟发生器。最简单的数字时钟产生方式为利用数控环形振荡器，将奇数个数的标准单元库中的反相单元级联得到的振荡信号作为输出的时钟信号。为了尽量降低面积，数控环形振荡器通常采用基-2级联结构，通过开关不同的多路选择器来选择连入数控环形振荡器的标准反相单元个数，这种电路结构不可避免地引入了多路选择器。同时，版图的布局布线产生的寄生电阻、寄生电容也让数控环形振荡器的延时与理论相比有了相对增加，而多路选择器和寄生电阻电容产生的延时是受工艺、电源电压、温度严格影响的，并且会一直存在电路中，这就严重限制了数控环形振荡器的输出频率精度及频率范围。针对现有技术中的数控环形振荡器的输出频率精度和输出频率范围有限的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种数控环形振荡器及其控制方法和装置，以至少解决现有技术中的数控环形振荡器的输出频率精度和输出频率范围有限的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种数控环形振荡器，包括：高位数控振荡器；低位数控振荡器，输入端与高位数控振荡器的输出端连接，输出端与高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接；其中，高位数控振荡器的控制码为高位控制码，低位数控振荡器的控制码为低位控制码。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种数控环形振荡器的控制方法，包括：获取数控环形振荡器的第一控制码；利用固有延时对第一控制码进行调整，得到第二控制码；将第二控制码分解成高位控制码和低位控制码；将高位控制码传输至高位数控振荡器，并将低位控制码传输至低位数控振荡器。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种数控环形振荡器的控制装置，包括：获取模块，用于获取数控环形振荡器的第一控制码；调整模块，用于利用固有延时对第一控制码进行调整，得到第二控制码；分解模块，用于将第二控制码分解成高位控制码和低位控制码；传输模块，用于将高位控制码传输至高位数控振荡器，并将低位控制码传输至低位数控振荡器。在本专利技术实施例中，可以将数控环形振荡器分为高位数控振荡器和低位数控振荡器，低位数控振荡器的输入端与高位数控振荡器的输出端连接，输出端与高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接，从而实现在基本保证数控环形振荡器面积不变的前提下，减小连入电路的多路选择器等开关器件的个数及版图布局布线引起的寄生电阻电容，减缓了版图寄生电阻电容、外界温度和供电电压对无外界参考时钟的数控环形振荡器振荡器输出频率的影响，同时，可以利用固有延时的长度对数控环形振荡器的控制码进行微调，进一步消除工艺、电源电压、温度对数控环形振荡器输出频率的影响，解决了现有技术中的数控环形振荡器的输出频率精度和输出频率范围有限的技术问题。因此，通过本专利技术上述实施例，可以达到减小数控环形振荡器的固有延时，提高数控振荡器的输出频率精度和频率范围，具有良好的适用性的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的一种数控环形振荡器的示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种可选的数控环形振荡器的示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种可选的高位数控振荡器的结构示意图；图4是根据本专利技术实施例的一种可选的低位数控振荡器的结构示意图；图5是根据本专利技术实施例的一种数控环形振荡器的控制方法的流程图；图6是根据本专利技术实施例的一种可选的数控环形振荡器选通不同个数的标准延时单元后的输出频率误差的示意图；图7是根据本专利技术实施例的一种可选的数控环形振荡器的输出频率误差的示意图；图8是根据本专利技术实施例的一种可选的数控环形振荡器的控制方法的流程图；以及图9是根据本专利技术实施例的一种数控环形振荡器的控制装置的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例1根据本专利技术实施例，提供了一种数控环形振荡器的实施例。图1是根据本专利技术实施例的一种数控环形振荡器的示意图，如图1所示，该数控环形振荡器包括：高位数控振荡器11和低位数控振荡器13。其中，低位数控振荡器13的输入端与高位数控振荡器11的输出端连接，低位数控振荡器13的输出端与高位数控振荡器11的输入端和数控环形振荡器的输出端连接。其中，高位数控振荡器11的控制码为高位控制码，低位数控振荡器13的控制码为低位控制码。此处需要说明的是，数控环形振荡器的振荡周期不仅取决于与不同个数的标准延时单元的延时，而且还与多路选择器等选择开关的延时、版图布局布线引起的寄生电阻电容引起的延时有关，后两条因素因受工艺、电源电压、温度的影响较大，在很大程度上限制了数控环形振荡器的精度，因此，可以将后两条因素产生的延时称为电路的固有延时。在一种可选的方案中，如图2所示，数控环形振荡器由工艺厂商提供的标准单元库中的反相单元组合而成，可以将数控环形振荡器分为高位数控振荡器和低位数控振荡器两部分，低位数控振荡器的输入端与高位数控振荡器的输出端连接，低位数控振荡器的输出端与高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接，从而构建没有外界参考时钟的开环模拟或数字时钟生成器。高位数控振荡器决定了数控环形振荡器的大致输出频率，低位数控振荡器决定了数控环形振荡器最终的输出频率。高位数控振荡器和低位数控振荡器分别拥有各自的控制码，通过选通不同的控制码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控环形振荡器，其特征在于，包括：高位数控振荡器；低位数控振荡器，输入端与所述高位数控振荡器的输出端连接，输出端与所述高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接；其中，所述高位数控振荡器的控制码为高位控制码，所述低位数控振荡器的控制码为低位控制码。

【技术特征摘要】
1.一种数控环形振荡器，其特征在于，包括：高位数控振荡器；低位数控振荡器，输入端与所述高位数控振荡器的输出端连接，输出端与所述高位数控振荡器的输入端和数控环形振荡器的输出端连接；其中，所述高位数控振荡器的控制码为高位控制码，所述低位数控振荡器的控制码为低位控制码。2.根据权利要求1所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述高位数控振荡器包括：多级级联结构，其中，所述多级级联结构串联，第一级级联结构的输入端与所述高位数控振荡器的输入端连接，最后一级级联结构的输出端与所述高位数控振荡器的输出端连接。3.根据权利要求2所述的数控环形振荡器，其特征在于，每级级联结构包括：与非门，第一输入端与所述高位控制码连接，第二输入端与所述每级级联结构的输入端连接；第一预设数量的标准延时单元，输入端与所述与非门的输出端连接，其中，所述第一预设数量的标准延时单元串联，所述每级级联结构的标准延时单元的数量不同；多路选择器，第一输入端与所述第一预设数量的标准延时单元的输出端连接，第二输入端与所述每级级联结构的输入端连接，控制端与所述高位控制码连接，输出端与所述每级级联结构的输出端连接。4.根据权利要求3所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述第一预设数量为如下之一：16，32，64，128，256和512。5.根据权利要求1所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述低位数控振荡器包括：第二预设数量的标准延时单元，其中，所述第二预设数量的标准延时单元串联，第一个标准延时单元的输入端与所述低位数控振荡器的输入端连接，最后一个标准延时单元的输出端与所述低位数控振荡器的输出端连接；多个三态缓冲器，其中，每个三态缓冲器的输入端与奇数个数的标准延时单元的输出端连接，输出端与所述低位数控振荡器的输出端连接，控制端与所述低位控制码连接。6.根据权利要求5所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述低位数控振荡器还包括：多个虚拟器件，其中，每个虚拟器件的输入端与偶数个数的标准延时单元的输出端连接，输出端与所述低位数控振荡器的输出端连接，控制端接地。7.根据权利要求5所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述第二预设数量为15。8.根据权利要求3至7中任意一项所述的数控环形振荡器，其特征在于，所述标准延时单元为与非门。9.一种数控环形振荡器的控制方法，其特征在于，包括：获取数控环形振荡器的第一控制码；利用固有延时对所述第一控制码进行调整，得到第二控制码；将所述第二控制码分解成高位控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔树山，孙雅芃，赵慧冬，黑勇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11