【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体振荡器电路，尤其涉及一种自适应调整的晶体振荡器幅度检测电路及其检测方法。
技术介绍
1、晶体振荡器(简称晶振)常见于多种通信系统中，例如超宽带通信、蓝牙通信等等，用于产生整个系统所需要的低噪声时钟信号。晶振的启动时间较长，通常在毫秒级别。为此，可以在晶振电路之外增加启动电路，该电路仅工作在晶振的初始振荡阶段，待晶振振荡起振完全后，启动电路会被关断，以节省功耗。
2、为实现上述关闭额外启动电路的功能，通过检测晶体振荡器的输出幅度，来判断晶体振荡器是否起振完成是一种非常普遍的做法，其中：
3、(1)专利cn110224689a中对晶体振荡器幅度进行检测的思路是检测晶振的电压振幅，并根据晶振的电压振幅调节晶振起振电路的电流，以使晶振的振幅达到预设值。为此，该专利技术在晶振电路的反馈放大器之外又引入一路仅工作于启动阶段的反馈放大器。在如图1所示的晶振快速启动电路中，x为外置晶体；外置负载电容c1,1和c1,2用于稳定起振回路；反馈电阻r1,1用于给晶振起振电路提供直流偏置；晶振起振电路用于为外置晶体提供稳定的起振条件；增益控制电路用于检测无源晶振的振幅，并根据无源晶振的振幅调节晶振起振电路的电流，以使无源晶振的振幅达到预设值；与晶振起振电路相连的直流电压产生电路，用于根据晶振起振电路输出的交流电压信号生成直流电压信号；缓冲电路，用于比较晶振起振电路的输出与直流电压产生电路的输出，通过比较的结果判断无源晶振的振幅是否达到预设值，达到预设值后则关闭额外的起振电路电流。
4、(2)专利cn
5、上述专利技术虽然成功地通过检测晶体振荡器的输出幅度关闭了额外的启动电路，但cn110224689a和cn201410435976中均采用预设值判定晶体振荡器是否起振完全，这种做法没有考虑到工艺角及温度变化对电路产生的影响，会带来如下两个显著的问题：
6、(1)如果预设值设置的过大，在部分工艺角容易出现起振完全后的晶体振荡器输出幅度仍小于预设值的情况，此时额外的启动电路无法正常关断，影响晶体振荡器的起振稳定性。
7、(2)如果预设值设置的过小，在部分工艺角下，起振完全后的晶体振荡器输出幅度远高于预设值的情况，此时额外的启动电路过早关闭，影响晶体振荡器的起振速度。
8、上述的两个问题本质上是起振稳定性与起振速度的折中设计，为了保证极端工艺角的起振稳定性，需要牺牲部分工艺角的起振速度，带来更大的性能成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种自适应调整的晶体振荡器幅度检测电路及其检测方法。本专利技术具有普适性高，随温度工艺角变化稳定性高等优点。
2、本专利技术实施例提出一种自适应调整的晶体振荡器幅度检测电路，连接在晶体振荡器的输出端，包括：支路1、支路2、支路3、比较器cmp；
3、所述支路1由第一晶体管nm1、电容负载c1、电阻负载r1及第四晶体管nm4组成，用于检测所述晶体振荡器的输出幅度；所述支路2由第二晶体管nm2及第五晶体管nm5组成，用于产生所述比较器cmp的输入电压；所述支路3由电流源i1与第三晶体管nm3组成，用于产生所述支路1与所述支路2工作所需的电流；
4、所述第一晶体管nm1的g端与所述晶体振荡器的输出端连接，d端与电源连接，s端分别与所述电阻r1的一端、所述电容c1的正端连接；所述电容c1的负端与地连接；所述第四晶体管nm4的g端分别与所述第三晶体管nm3的g端和所述第五晶体管nm5的g端相互连接，以组成电流镜连接结构；所述第四晶体管nm4的s端与地连接，d端与所述电阻r1的另一端连接；所述第二晶体管nm2的g端和d端分别与所述电源连接，s端与所述第五晶体管nm5的d端连接；所述第五晶体管nm5的s端与地连接；所述第三晶体管nm3的g端和d端与所述电流源i1的输出端连接，s端与地连接；其中，所述电源用于分别为晶体振荡器、支路1和支路2提供电源电压vdd；
5、所述比较器cmp的正级输入与所述第一晶体管nm1的s端连接，负级输入与所述第二晶体管nm2的s端连接；所述比较器cmp用于比较所述支路1与所述支路2产生的输入电压的大小。
6、在本专利技术的一个具体实施例中，所述晶体管采用n型晶体管。
7、在本专利技术的一个具体实施例中，所述检测电路工作原理为：
8、当所述晶体振荡器不存在输出时，所述第一晶体管nm1的g端无输入，所述第四晶体管nm4通过所述电阻r1对所述电容c1放电，直至所述电容c1被放电至地；
9、当所述晶体振荡器存在输出时，所述第一晶体管nm1的g端出现周期性信号，所述第一晶体管nm1以晶体谐振频率对所述电容c1反复充电，所述电容c1上的电压会被逐步充至所述第一晶体管nm1的g端出现的周期性信号的幅度，即为晶体振荡器的输出幅度，此时所述第一晶体管nm1的s端电压为：
10、vs,nm1＝vxo-vgs,1 (1)
11、其中，vxo为晶体振荡器的输出幅度，最大为电源电压vdd；第一晶体管nm1的g端到s端电压vgs,1为：
12、
13、其中，inm4为第四晶体管nm4的d端到s的电流，μ为晶体管的电子迁移率，cox表示单位面积的栅氧化层电容，为第一晶体管nm1的宽长比，vth,nm1为第一晶体管nm1的阈值电压；l表示晶体管长度，w表示晶体管宽度；
14、由于第二晶体管nm2的g端与电源相连，则nm2的s端电压为：
15、
16、其中，vdd为电源电压，inm5为晶体管nm5的d端到s端的电流，为第二晶体管nm2的宽长比，vth,nm2为晶体管nm2的阈值电压。
17、本专利技术实施例还提出一种基于上述检测电路的晶体振荡器幅度检测方法，包括：
18、所述晶体振荡器起振开始时，所述晶体振荡器的输出端波形幅度较小，则所述支路1输入所述比较器cmp的电压小于所述支路2输入所述比较器cmp的电压，所述比较器cmp输出比较结果为低电平，代表晶体振荡器未起振完毕；
19、当所述晶体振荡器起振接近完毕时，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应调整的晶体振荡器幅度检测电路，连接在晶体振荡器的输出端，其特征在于，包括：支路1、支路2、支路3、比较器CMP；
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述晶体管采用n型晶体管。
3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路工作原理为：
4.一种基于如权利要求1-3任一项所述检测电路的晶体振荡器幅度检测方法，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种自适应调整的晶体振荡器幅度检测电路，连接在晶体振荡器的输出端，其特征在于，包括：支路1、支路2、支路3、比较器cmp；
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述晶体管采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇轩，陈振骐，陈勇刚，
申请(专利权)人：深圳市纽瑞芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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