温度稳定振荡器制造技术

本公开的实施例涉及温度稳定振荡器。振荡器电路包括第一电流发生器电路和第二电流发生器，第一电流发生器电路产生与绝对温度互补的电流，第二电流发生器产生与绝对温度成比例的电流。温度斜坡控制电路以互补的方式调节与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流的斜率，并且在斜率控制之后将与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流相加，以产生独立于温度的电流。电流控制电路调节独立于温度的电流的幅度，以产生经幅度调节的独立于温度的电流。电流控制振荡器根据该经幅度调节的独立于温度的电流生成输出信号。

Temperature stabilized oscillator

【技术实现步骤摘要】
温度稳定振荡器
本公开涉及非晶体基的温度稳定振荡器的领域。
技术介绍
微机电设备(称为MEMS设备)逐渐在诸如智能电话、智能手表和微型投影仪(picoprojectors)的现代技术中随处可见。对于MEMS设备特别需要关注的是它们的性能在一定温度范围内保持一致或恒定。这进而要求用于生成由这种MEMS设备使用的时钟信号的振荡器在一定温度范围内提供稳定和恒定的频率输出。尽管普通的石英晶体能够提供此功能，但是通常的MEMS设备缺少容纳石英晶体的可用空间。因而，需要通过非晶体基的振荡器生成片上时钟信号，该非晶体基的振荡器能够在一定温度范围内提供所需的稳定和恒定的频率输出。一种现有方法是设计一种利用电阻器的RC振荡器，该电阻器由具有随温度恒定的电阻的材料构成。然而，该温度独立性倾向于仅存在于普通操作条件下，并且在某些条件下，电阻可能发生不期望的变化，从而导致所生成的时钟信号的频率发生改变。为了解决这个问题，这种现有方法进而采用电阻器微调电路。尽管这种微调是有效的，但是它需要在不同的温度下进行测试，以便正确地调谐微调电路。遗憾的是，这种在温度下的测试在生产环境中是困难的，因为所涉及的热循环会消耗大量时间并且成本很高。另外，芯片本身的温度测量也是困难的。而且，在不同设备之间移动晶片是困难和昂贵的。综合所有这些，事实是可能会引入测量误差，这取决于设备的校准。因此，需要设计新的非晶体基的振荡器，使其能够提供随温度稳定和一致的输出。而且，还需要更快和更便宜的测试这种振荡器的方法。专利技术内容本文公开了一种电子设备，该电子设备包括：第一电流发生器电路，其被配置为产生与绝对温度互补的电流；第二电流发生器，其被配置为产生与绝对温度成比例的电流；温度斜率控制电路，其被配置为以互补的方式调节与绝对温度互补的电流的斜率和与绝对温度成比例的电流的斜率，并将经调节斜率的与绝对温度互补的电流和经调节斜率的与绝对温度成比例的电流相加，以产生独立于温度的电流；电流控制电路，其被配置为调节独立于温度的电流的幅度，以产生经调节幅度的独立于温度的电流；以及电流控制振荡器，其被配置为根据经调节幅度的独立于温度的电流而生成输出信号。反馈控制电路可以被配置为：根据输出信号，影响对与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流的斜率的调节。加热电路可以被配置为改变电流控制振荡器的部件的温度。温度斜率控制电路可以响应于第一控制信号，调节与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流的斜率。电流控制电路可以响应于第二控制信号，调节独立于温度的电流的幅度。内建自测试电路可以被配置为接收输出信号，以便：将输出信号的频率与所期望的频率进行比较，并且将比较的结果发送至自动测试装备。第一控制信号和第二控制信号可以从自动测试装备被接收。加热电路可以被配置为：响应于从自动测试装备接收的第三控制信号，改变电流控制振荡器的部件的温度。内建自测试电路可以被配置为：接收输出信号，并且基于输出信号的频率生成第一控制信号和第二控制信号。加热电路可以被配置为：响应于从内建自测试电路接收的第三控制信号，改变电流控制振荡器的部件的温度。本文还公开了一些方法实施例。一个方法实施例是校准振荡器的方法。该方法包括：生成与绝对温度互补的电流；生成与绝对温度成比例的电流；根据与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流，生成独立于温度的电流；基于独立于温度的电流，生成输出信号；测量输出信号的频率；以及如果输出信号的频率不在所期望的频率的粗略阈值内，则以互补的方式调节与绝对温度互补的电流和与绝对温度成比例的电流的斜率，直到输出信号的频率在所期望的频率的粗略阈值内。当输出信号的频率在所期望的频率的粗略阈值内后，该方法可以包括：调节独立于温度的电流的幅度；激活自加热电路以变更振荡器的至少一部分的温度；以及如果输出信号的频率不在所期望的频率的精细阈值内，则调节独立于温度的电流的幅度和/或调节振荡器的至少一部分的温度，直到输出信号的频率在所期望的频率的精细阈值内。附图说明图1是本文公开的振荡器电路的框图。图2是示出了以互补的方式调谐图1中的IPTAT和IPTAT的斜率的影响以及调节图1中的电流I1的幅度的影响的图示。图3是包括图1的振荡器电路的集成电路的俯视图。图4A是示出了在没有使用自加热电路时图1中输出信号的频率稳定性的图示。图4B是示出了在使用自加热电路时图1中输出信号的频率稳定性的图示。图4C是示出图4B的图示的一部分的局部放大图的图示。图5是图1的振荡器电路的第一实施例的示意性框图。图6是图1的振荡器电路的第二实施例的示意性框图。图7A是示出了图5和图6之间的ICTAT的比较的图示。图7B是示出了在图5和图6之间的CCO的输出信号的频率的比较的图示。图7C是示出了图5和图6之间的电流I2的比较的图示。图8A是示出了图5中的CCO的输出信号的归一化频率误差的图示。图8B是示出了图6中的CCO的输出信号的归一化频率误差的图示。图9是包括图1的振荡器电路的集成电路在连接到自动测试装备时的框图。图10是使用图9所示的布置执行的第一测试操作的时序图。图11是执行图10的第一测试操作的方法的流程图。图12是使用图9所示的布置执行的第二测试操作的时序图。图13是执行图12的第二测试操作的方法的流程图。图14是包括图1的振荡器电路的集成电路在连接到自动测试装备时的备选布置的框图。图15是图1中的振荡器电路的第三实施例的示意图。具体实施方式以下公开的内容能够使本领域技术人员制造和使用本文公开的主题。在不脱离本文公开的精神和范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于除以上详述的实施例和应用之外的其他实施例和应用。本公开不旨在限于所示出的实施例，而是应被赋予与本文中公开或建议的原理和特征一致的最宽范围，。本文公开了一种振荡器电路，该振荡器电路在一定温度变化范围内生成稳定的输出，其无需使用晶体振荡器就可以做到这一点，并且能够以足够小的尺寸制造以适合于MEMS电路封装。首先，描述振荡器电路，然后，描述振荡器电路的测试和调谐。A.振荡器电路的描述参考图1所示，振荡器电路100包括电流发生器电路102，该电流发生器电路102产生与绝对温度互补的电流ICTAT和与绝对温度成比例的电流IPTAT。温度斜率控制电路104(在某些情况下其可以被认为是数模转换器(DAC))基于反馈控制信号103，以互补的方式调节ICTAT和IPTAT的斜率。经斜率调节后，温度斜率控制电路104将ICTAT和IPTAT相加，以产生独立于温度的电流I1。ICTAT的斜率由常数K1修正，并且IPTAT的斜率由N-K1修正，因此I1＝K1*ICTAT+(N-K1)*IPTAT。电流控制电路106(在某些情况下可以被认为是数模转换器)接收I1，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：/n第一电流发生器电路，被配置为生成与绝对温度互补的电流；/n第二电流发生器，被配置为生成与绝对温度成比例的电流；/n温度斜率控制电路，被配置为：以互补的方式调节所述与绝对温度互补的电流的斜率和所述与绝对温度成比例的电流的斜率，并且将经调节斜率的所述与绝对温度互补的电流和经调节斜率的所述与绝对温度成比例的电流相加，以产生独立于温度的电流；/n电流控制电路，被配置为调节所述独立于温度的电流的幅度，以产生经调节幅度的独立于温度的电流；以及/n电流控制振荡器，被配置为根据所述经调节幅度的独立于温度的电流而生成输出信号。/n

【技术特征摘要】
20181127 US 16/200,9751.一种电子设备，包括：
第一电流发生器电路，被配置为生成与绝对温度互补的电流；
第二电流发生器，被配置为生成与绝对温度成比例的电流；
温度斜率控制电路，被配置为：以互补的方式调节所述与绝对温度互补的电流的斜率和所述与绝对温度成比例的电流的斜率，并且将经调节斜率的所述与绝对温度互补的电流和经调节斜率的所述与绝对温度成比例的电流相加，以产生独立于温度的电流；
电流控制电路，被配置为调节所述独立于温度的电流的幅度，以产生经调节幅度的独立于温度的电流；以及
电流控制振荡器，被配置为根据所述经调节幅度的独立于温度的电流而生成输出信号。


2.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括反馈控制电路，所述反馈控制电路被配置为：根据所述输出信号，影响对所述与绝对温度互补的电流的所述斜率和所述与绝对温度成比例的电流的所述斜率的所述调节。


3.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括加热电路，所述加热电路被配置为改变所述电流控制振荡器的部件的温度。


4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述温度斜率控制电路响应于第一控制信号，调节所述与绝对温度互补的电流的所述斜率和所述与绝对温度成比例的电流的所述斜率。


5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述电流控制电路响应于第二控制信号，调节所述独立于温度的电流的所述幅度。


6.根据权利要求5所述的电子设备，进一步包括内建自测试电路，所述内建自测试电路被配置为接收所述输出信号，以便：将所述输出信号的频率与所期望的频率进行比较，并且将所述比较的结果发送到自动测试装备，并且其中所述第一控制信号和所述第二控制信号从所述自动测试装备被接收。


7.根据权利要求6所述的电子设备，进一步包括加热电路，所述加热电路被配置为：响应于从所述自动测试装备接收的第三控制信号，改变所述电流控制振荡器的部件的温度。


8.根据权利要求5所述的电子设备，进一步包括内建自测试电路，所述内建自测试电路被配置为：接收所述输出信号，并且基于所述输出信号的频率生成所述第一控制信号和所述第二控制信号。


9.根据权利要求8所述的电子设备，进一步包括加热电路，所述加热电路被配置为：响应于从所述内建自测试电路接收的第三控制信号，改变所述电流控制振荡器的部件的温度。


10.一种校准振荡器的方法，包括：
生成与绝对温度互补的电流；
生成与绝对温度成比例的电流；
由所述与绝对温度互补的电流和所述与绝对温度成比例的电流生成独立于温度的电流；
基于所述独立于温度的电流生成输出信号；
测量所述输出信号的频率；以及
如果所述输出信号的所述频率不在所期望...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡力，Y·格唐，H·吉克昆尔，
申请(专利权)人：意法半导体亚太私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG