用于实时时钟应用的超低功率高频晶体振荡器制造技术

振荡器电路可响应于模式信号而选择性地在正常模式与低功率模式之间切换。在正常模式期间，振荡器电路可采用第一放大器配置和第一电容性负载以生成具有相对低的频率误差的高准确性时钟信号。在低功率模式期间，振荡器电路可采用第二放大器配置和第二电容性负载以使用最小功耗来生成低功率时钟信号。补偿电路可被用于在低功率模式期间偏移相对高的频率误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的各实施例一般涉及振荡器电路，尤其涉及可在正常模式或在低功率模式中操作的振荡器电路。相关技术背景晶体振荡器为通信设备(例如，智能电话)的许多组件生成定时信号。例如，晶体振荡器可被用于生成高度准确的参考时钟信号，该参考时钟信号进而可被频率合成器用于生成RF载波信号(例如，以促成无线数据传输)。晶体振荡器还可被用于生成低功率实时时钟(RTC)信号，RTC信号进而可被用于低功率模式期间的时间保持功能(例如，允许移动站在某些区间从休眠状态苏醒以监听来自相关联的接入点的信标传输)。结果，通信设备通常包括一个晶体振荡器以生成高频参考时钟信号并且包括另一晶体振荡器以生成低功率RTC信号。然而，在通信设备中包括多个晶体振荡器可消耗大量的电路面积并增加成本。因此，需要提供可使用单个晶体来选择性地生成相对较高准确性的时钟信号和相对较低功率的时钟信号的振荡器电路。概述提供本概述以便以简化形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的概念选集。本概述并非旨在标识出要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，亦非旨在限定要求保护的主题内容的范围。公开了可响应于模式信号而动态地在正常模式与低功率模式之间切换的振荡器电路。对于一些实施例，该振荡器电路包括晶体、第一放大器电路、第二放大器电路、第一和第二可变电容器、以及切换电路。晶体可生成振荡信号。第一放大器电路(可包括跨晶体耦合的第一偏置电阻器和耦合在该晶体与接地电势之间的第一晶体管)可放大振荡信号以在正常模式期间生成高准确性时钟信号。第二放大器电路(可包括跨晶体耦合的第二偏置电阻器和耦合在该晶体与接地电势之间的第二晶体管)可放大振荡信号以在低功率模式期间生成低功率时钟信号。切换电路可响应于模式信号而选择性地跨晶体耦合第一放大器电路或第二放大器电路。第一可变电容器耦合在晶体的第一节点与接地电势之间，并包括响应于模式信号的控制端子。第二可变电容器耦合在晶体的第二节点与接地电势之间，并包括响应于模式信号的控制端子。当振荡器电路要在正常模式中操作时，模式信号可被驱动为将第一和第二可变电容器的电容值设为标称值的第一状态，该标称值使该振荡器电路以使时钟信号的频率误差最小化的方式来生成高准确性参考时钟信号。模式信号的第一状态还可以使切换电路跨晶体耦合第一放大器电路并且将第二放大器电路与该晶体隔离。当振荡器电路要在低功率模式中操作时，模式信号可被驱动为将第一和第二可变电容器的电容值设为相对低(例如，最小)值的第二状态，该相对低值使该振荡器电路以使功耗最小化(例如，与正常模式相比)的方式来生成低功率RTC信号。尽管减小第一和第二可变电容器的电容值可增加由振荡器电路生成的时钟信号的频率误差，但该频率误差可被预测和计及(例如，使用补偿电路)。模式信号的第二状态还可以使切换电路跨晶体耦合第二放大器电路并且将第一放大器电路与该晶体隔离。对于一些实施例，振荡器电路还可包括一个或多个自动增益控制电路，该自动增益控制电路可监视时钟信号的振幅并且响应于此可调整提供给第一或第二放大器电路的偏置电流，例如以使功耗最小化。可使用共用自动增益控制电路，或替换地使用针对两种不同的操作模式优化的两个不同的自动增益控制电路。附图简述本专利技术的各实施例是作为示例来解说的，且不旨在受附图中各图的限定，其中相同的附图标记贯穿全部附图指示对应的部件。图1是常规晶体振荡器电路的框图。图2A是根据一些实施例的振荡器电路的框图。图2B是图2A的振荡器电路被配置成在正常模式中操作的框图。图2C是图2A的振荡器电路被配置成在低功率模式中操作的框图。图3是根据一些实施例的可以用作图2A的可变电容器的可编程电容器电路的电路图。图4是根据一些实施例的描绘图2A的振荡器电路的示例性操作的解说性流程图。图5是其中可实现本专利技术的各实施例中的至少一些实施例的通信设备的框图。详细描述公开了用于使用具有正常操作模式和低功率操作模式的振荡器电路来生成时钟信号的方法和装置。在以下详细描述中，将阐述众多具体细节来提供对本公开的透彻理解。而且，在以下描述中并且出于解释目的，阐述了具体的命名以提供对本公开各实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以不需要这些具体细节就能实践本专利技术各实施例。在其他实例中，以框图形式示出公知的电路和设备以避免混淆本公开。如本文所使用的，术语“耦合”意指直接连接到、或通过一个或多个居间组件或电路来连接。本文所描述的在各种总线上提供的任何信号可以与其他信号进行时间复用并且在一条或多条共用总线上提供。另外，各电路元件或软件块之间的互连可被示为总线或单信号线。每条总线可替换地是单信号线，而每条单信号线可替换地是总线，并且单线或总线可表示用于各组件之间的通信的大量物理或逻辑机制中的任一个或多个。此外，在以下描述中指派给各种信号的逻辑电平是任意的，且因此可被按需修改(例如，极性反转)。另外，在本文被描述或描绘为包括金属氧化物半导体(MOS)晶体管的电路可替换地使用双极型晶体管或其中可达成信号控制电流流动的任何其他技术来实现。同样，本文称为时钟信号的信号可替换地为选通信号或提供定时控制和/或在一个或多个给定频率振荡的任何其他信号。相应的，本专利技术各实施例不应被解释为限于本文描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求所限定的所有实施例。图1示出了常规的晶体振荡器电路100。晶体(XTAL)和偏置电阻器RB耦合在节点N1与N2之间。耦合在节点N1与接地电势之间并包括耦合至节点N2的栅极的晶体管MN作为增益元件操作以放大由XTAL提供的振荡信号(例如，以确保振荡信号的振幅被维持在某个阈值水平以上)。负载电容器C1和C2分别连接在接地电势与节点N1和N2之间。电流源101为晶体管MN提供偏置电流。电阻器RB具有较大值并将晶体管MN的栅极偏置为与MN的漏极相同的DC电压。振荡器电路100在节点N1处生成振荡时钟信号(CLK)。通常相等的电容器C1和C2的值确定振荡器电路100的负载电容CL：CL=C1C2C1+C2---(1)]]>示出了用于振荡器电路100的XTAL的等效电路100。标记为fosc的时钟信号CLK的频率可被表示为：fosc=fs1+CxCL+Co---(2)]]>其中fs是XTAL的串联谐振：fs=1LxCx---(3)]]>注意，因为Cx是1fF的量级且CL是若干pF的量级(例如，CL>>Cx)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种响应于模式信号而选择性地在正常模式与低功率模式之间切换的振荡器电路，所述振荡器电路包括：晶体，用于生成振荡信号；第一放大器电路，用于在所述正常模式期间放大所述振荡信号以生成高准确性时钟信号；第二放大器电路，用于在所述低功率模式期间放大所述振荡信号以生成低功率时钟信号；以及切换电路，用于响应于所述模式信号而选择性地跨所述晶体耦合所述第一放大器电路或所述第二放大器电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.28 US 14/065,2401.一种响应于模式信号而选择性地在正常模式与低功率模式之间切换的
振荡器电路，所述振荡器电路包括：
晶体，用于生成振荡信号；
第一放大器电路，用于在所述正常模式期间放大所述振荡信号以生成高
准确性时钟信号；
第二放大器电路，用于在所述低功率模式期间放大所述振荡信号以生成
低功率时钟信号；以及
切换电路，用于响应于所述模式信号而选择性地跨所述晶体耦合所述第
一放大器电路或所述第二放大器电路。
2.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于：
所述第一放大器电路包括耦合在所述晶体与电压电势之间的一个或多
个晶体管；以及
所述第二放大器电路包括耦合在所述晶体与所述电压电势之间的一个
或多个晶体管。
3.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于：
在所述正常模式期间，所述第一放大器电路跨所述晶体耦合并且所述第
二放大器电路与所述晶体隔离；以及
在所述低功率模式期间，所述第一放大器电路与所述晶体隔离并且所述
第二放大器电路跨所述晶体耦合。
4.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，进一步包括：
第一可变电容器，所述第一可变电容器耦合在所述晶体的第一节点与接
地电势之间并且包括响应于所述模式信号的控制端子；
以及
第二可变电容器，所述第二可变电容器耦合在所述晶体的第二节点与接地

\t电势之间并且包括响应于所述模式信号的控制端子。
5.如权利要求4所述的振荡器电路，其特征在于：
在所述正常模式期间，所述第一和第二可变电容器被设为相对高值以使
所述高准确性时钟信号的频率误差最小化；以及
在所述低功率模式期间，所述第一和第二可变电容器被设为相对低值以
使与所述低功率时钟信号相关联的功耗最小化。
6.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述高准确性时钟信号
的频率基本上与所述低功率时钟信号的频率相同。
7.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，进一步包括：
补偿电路，用于在所述低功率模式期间偏移所述低功率时钟信号的频率
误差。
8.如权利要求4所述的振荡器电路，其特征在于，所述模式信号包括多个
启用信号，并且其中所述第一和第二可变电容器中的相应一个可变电容器包
括：
多个电容器，每个电容器响应于所述启用信号中的相应一个启用信号而
选择性地由相应开关元件并联连接在所述晶体与接地电势之间。
9.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述第一和第二放大器
电路中的每一个包括以下至少一者：
跨所述晶体耦合的偏置电阻器；
电流源，用于提供偏置电流；以及
自动增益控制电路，用于响应于所述振荡信号的振幅而选择性地调整所
述偏置电流。
10.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述第一和第二放

\t大器电路共享跨所述晶体耦合的偏置电阻器。
11.如权利要求1所述的振荡器电路，其特征在于，所述第一和第二放
大器电路共享自动增益控制电路以响应于所述振荡信号的振幅而选择性地调
整偏置电流。
12.一种包括选择性地在正常模式或低功率模式中操作的振荡器电路
的集成电路，所述振荡器电路包括：
晶体，用于生成振荡信号；
第一放大器电路，所述第一放大器电路在跨所述晶体耦合时用于放大所
述振荡信号以生成高准确性时钟信号；
第二放大器电路，所述第二放大器电路在跨所述晶体耦合时用于放大所
述振荡信号以生成低功率时钟信号；以及
切换电路，所述切换电路响应于模式信号并耦合至所述晶体、所述第一
放大器电路、以及所述第二放大器电路，其中所述切换电路用于：
在所述正常模式期间，跨所述晶体耦合所述第一放大器电路并且将
所述第二放大器电路与所述晶体解耦合；以及
在所述低功率模式期间，跨所述晶体耦合所述第二放大器电路并且
将所述第一放大器电路与所述晶体解耦合。
13.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·特洛弗茨，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US