改進的低功率振蕩器制造技術

公開了一種校準第一振蕩器(102)的方法。測量溫度來獲得測量出的溫度值并作出所述測量出的溫度值是否與至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異的確定。如果所述測量出的溫度與至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用參考振蕩器(108、110)來校準第一振蕩器(102)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術一般涉及精確的電子振蕩器，特別地涉及電子振蕩器的校準。許多電子電路需要時鐘源。它通常是在包括微處理器的電路中的高頻晶體振蕩器。然而，這種高頻晶體振蕩器耗取顯著的電流。對于功率敏感的應用而言，因此會希望對某些定時功能，附加或替代地，使用相對低功率、低頻率的時鐘源。這種安排在電池供電的設備中尤為可取，其中，可以通過在盡可能多的時間保持主微處理器及其高頻晶體掉電來保護電池的壽命。在這種情形中可以使用低頻振蕩器和相關聯的計時器，以最小的功耗(例如，滿足低平均功率傳輸協議，如下文將解釋的)在精確的時間為微控制器和高頻晶體產生喚醒信號。通常，使用低頻晶體振蕩器(例如，32.768千赫茲晶體)或弛張振蕩器電路(例如，電阻-電容(RC)振蕩器)產生低頻率的時鐘信號。32.768千赫茲晶體振蕩器可以相對較低的電流消耗(例如0.5微安)提供高精度(例如，百萬分之+/-30(ppm))。但是，它需要外部晶體，該外部晶體是大的、分立元件，從而占用了印刷電路板(PCB)上相當大的空間。在空間受限的設備中(諸如移動電話)，這會是一個顯著的缺點。它還需要兩個額外的芯片引腳，以便連接到集成電路。此外，外部晶體會顯著增加電路的總物料清單(bill of material)。與此相反，完全集成的弛張振蕩器電路不占用芯片引腳，并且避免了對外部元件的需求。它也比晶體便宜相當多，并且可以具有與晶體振蕩器相似的低電流消耗。然而，它遠不如晶體精確，具有的典型精度為+/-300,000ppm。通過精細校準(例如，通過適當地調整可編程電阻)，這一精度可以提高到大約+/-10,000ppm，但這仍然是一個比晶體振蕩器差300至1000倍的系數。精確的定時往往是在應用中實現良好功率效率的關鍵。這在使用基于分
組傳輸和時分多路復用(TDM)的低功率無線電系統中尤為符合。在這種情況下，從設備上的大部分電路可以睡眠大部分的時間，通過使用低頻計時器在正確的時間喚醒必需部分，以接收和處理來自主發送器的傳入分組。如果每秒發送500微秒的分組，那么接收和確認分組可只需要1毫秒左右。因此，通過精確的時鐘，該系統在高達99.9％的時間內大幅掉電是可能的。但是，如果驅動計時器的低頻時鐘是不精確的，那么必需要適當地提前打開無線電接收窗口，以最小化由于時鐘運行慢而引起的發送分組丟失的機會。因為接收器電路和微處理器必須在必要之前被喚醒，不精確時鐘因而導致了功率浪費。即使振蕩器精度為+/-10,000ppm(諸如被很好校準的弛張振蕩器可達到的)，微控制器仍然必須在空閑時間段結束前的1％被喚醒，即，對于1秒的空閑時間段而言提前10毫秒。于是接收器將被喚醒達11毫秒而不是理想的1毫秒，導致從設備電池壽命的大幅減少。英國第2488013號專利描述了一種改進的低功率振蕩器，其能實現+/-100ppm的精度。使用被配置為在第一頻率和第二頻率之間切換的低頻率振蕩器(諸如RC振蕩器)來獲得這一精度。切換按照表示目標頻率的輸入所確定的間隔發生，從而使得振蕩器的平均輸出頻率接近目標頻率。振蕩器因此改進了用于驅動從設備的計時器，一定程度上緩解了上述問題。然而，諸如RC振蕩器的低功率振蕩器通常將不會長時間運行并且保持恒定、精準的頻率，尤其在諸如溫度和其他因素的環境條件變化的時候。因此低功率振蕩器需要被校準以保證維持恒定、精準的頻率，否則使用振蕩器的設備的功率效率將因上述解釋的原因而作出妥協。然而，校準需要精準的參考時鐘，諸如高功率晶體振蕩器。參考時鐘需要在每次使用時上電，這也不利于設備的功率效率。因此依然需要改進的低功率振蕩器，其至少通過減輕與校準相關聯的高功率需求的問題進一步增加依靠低功率振蕩器來計時的從設備的電池壽命。本專利技術謀求提供一種改進的低功率振蕩器。本專利技術提供一種校準第一振蕩器的方法，包括：測量溫度來獲得測量出的溫度值；確定所述測量出的溫度值是否與至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異；以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用參考振蕩器來校準第一振蕩器。本專利技術擴展至裝置，包括：第一振蕩器；參考振蕩器；溫度傳感設備；用于校準所述第一振蕩器的校準設備；其中所述裝置被設置為確定由所述溫度傳感設備測量的溫度值是否與所述至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異，以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用所述參考振蕩器來校準所述第一振蕩器。一些或全部的上述裝置可以設置在通用集成電路上。然而，在一組實施例中，參考振蕩器是外部的。在一些實施例中，溫度傳感設備可以是外部的。本專利技術因此擴展至集成電路，該集成電路包括上文列出的裝置特征但是其中具有代替參考振蕩器的用于接收來自參考振蕩器的信號的輸入和/或代替溫度傳感設備的用于接收來來自溫度傳感設備的信號的輸入。本專利技術擴展至軟件以及承載軟件的載體，當其在適當的處理器上運行時，配置處理器通過執行以下步驟來校準第一振蕩器：接收測量出的溫度值；確定所述測量出的溫度值是否與至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異；以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用參考振蕩器來校準第一振蕩器。因此根據本專利技術，當溫度與測量值有超過閾值量的差異時，通過參考振蕩器來校準振蕩器。申請人已經鑒別出某些振蕩器(例如低頻RC振蕩器)可以在固定溫度具有穩定的頻率，即如果振蕩器保持在該溫度，或者如果已經在不同溫度下運行的振蕩器返回至該溫度，振蕩器的振蕩頻率在任何給定溫度下是相同的或基本相同的。通過使用此類振蕩器的這一性能來校準低功率第一振蕩器，該低功率第一振蕩器在因溫度變化
時有必要使用但在其他時間很少或根本不使用高功率參考振蕩器，減小了參考振蕩器必須上電的時間量。這減小了總的功率消耗。因此，在一組優選實施例中，當請求校準第一振蕩器時，發出給參考振蕩器上電的請求。這允許參考振蕩器在不被請求時掉電。然而，可以為了其他目的而請求參考振蕩器(例如，作為機載微處理器的時鐘)，并且因此當請求校準時和/或執行校準之后的剩余運行時，參考振蕩器可能已經運行了。在一組實施例中，第一振蕩器是RC振蕩器。這具有相對低的功率消耗。然而，可以使用其他類型的振蕩器，例如，第一振蕩器可以是環形振蕩器。第一振蕩器的頻率可以低于參考振蕩器的頻率。參考振蕩器可以是高頻RC振蕩器或晶體振蕩器。參考振蕩器優選具有基本上與溫度獨立的振蕩頻率。在一些環境下或一些應用中，溫度可以在長時間內不顯著變化。然而，第一振蕩器的運行及由此而來的第一振蕩器的精度可受到溫度以外的其他因素(例如本底漂移(background drift))的影響。因此，在一些實施例中即便不由溫度促發，第一振蕩器被周期性地校準。由于振蕩器響應溫度測量而被校準，如果預定時間段已過，可以執行周期校準。此類校準之間的間隔可以是固定或可變的。在一些實施例中，間隔可以根據與第一振蕩器的歷史精度相關的數據而變化。例如，如果第一振蕩器被確定為較精準(例如，因為電路沒有受到溫度以外其他因素的顯著影響)，可以增加校準之間的間隔。這可以延長參考振蕩器的睡眠時間，從而節省功率。在一組實施例中，按照定期的間隔測量溫度-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種校準第一振蕩器的方法，包括：測量溫度來獲得測量出的溫度值；確定所述測量出的溫度值是否與至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異；以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用參考振蕩器來校準第一振蕩器。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.24 GB 1322978.61.一種校準第一振蕩器的方法，包括：測量溫度來獲得測量出的溫度值；確定所述測量出的溫度值是否與至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異；以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用參考振蕩器來校準第一振蕩器。2.根據權利要求1所述的方法，包括當請求校準第一振蕩器時，發出給參考振蕩器上電的請求。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中至少一個先前測量出的溫度值包括當第一振蕩器最近被校準時測量的溫度。4.根據前述任意項權利要求所述的方法，進一步包括周期性地校準第一振蕩器。5.根據前述任意項權利要求所述的方法，包括按照定期的間隔測量溫度。6.根據前述任意項權利要求所述的方法，其中第一振蕩器是RC振蕩器。7.根據前述任意項權利要求所述的方法，其中參考振蕩器是頻率高于第一振蕩器的RC振蕩器，或者是晶體振蕩器。8.根據前述任意項權利要求所述的方法，其中至少一個先前測量出的溫度值存儲在存儲器中。9.根據權利要求8所述的方法，包括在存儲器中存儲多個先前測量出的溫度值并將所述多個先前測量出的溫度值與隨后的溫度測量作比較。10.根據權利要求8或9所述的方法，其中存儲器中的每個溫度值具有相關聯的校準結果。11.根據權利要求8、9或10所述的方法，包括當執行新的校準時，將測量出的溫度值和對應的校準結果添加至存儲器。12.根據權利要求8-11中任意項所述的方法，其中提供多個參考振蕩器，并且存儲器包括溫度值及相關聯的校準結果的多個數據集，并且其中所述多個數據集中的每個數據集對應于不同的參考振蕩器。13.根據權利要求1-11中任意項所述的方法，其中提供多個參考振蕩器。14.根據權利要求12或13所述的方法，其中根據參考振蕩器的類型，閾值量被指定不同的值。15.根據前述任意項權利要求所述的方法，包括溫度傳感器自動測量所述溫度。16.根據權利要求15所述的方法，包括溫度傳感器確定測量出的溫度值是否超過上限閾值或者低于下限閾值。17.根據權利要求15或16所述的方法，包括溫度傳感器自動提供信號來指示溫度已經超過一上限閾值或超過所述上限閾值，或者低于一下限閾值或低于所述下限閾值，并在此后基于測量出的溫度值自動更新上限閾值和下限閾值。18.根據前述任意項權利要求所述的方法，其中針對不同的溫度或者不同的溫度范圍，閾值量被指定不同的值。19.裝置，包括：第一振蕩器；參考振蕩器；溫度傳感設備；用于校準所述第一振蕩器的校準設備；用于存儲至少一個先前測量出的溫度值的存儲器；其中裝置被設置為確定由所述溫度傳感設備測量的溫度值是否與所述至少一個先前測量出的溫度值有超過閾值量的差異以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過閾值量的差異，以及如果所述測量出的溫度與所述至少一個先前測量出的溫度有超過所述閾值量的差異，使用所述參考振蕩器來校準所述第一振蕩器。20.根據權利要求19所述的裝置，進一步被設置為當請求校準第一振蕩器時，發出給參考振蕩器上電的請求。21.根據權利要求19或20所述的裝置，其中至少一個先前測量出的溫度值包括當第一振蕩器最近被校準時測量的溫度。22.根據權利要求19至21中任意項所述的裝置，進一步被設置為周期性地校準第一振蕩器。23.根據權利要求19至22中任意項所述的裝置，進一步被設置為按照定期的間隔測量溫度。24.根據權利要求19至23中任意項所述的裝置，其中第一振蕩器是RC振蕩器。25.根據權利要求19至24中任意項所述的裝置，其中參考振蕩器是頻率高于第一振蕩器的RC振蕩器，或者是晶體振蕩器。26.根據權利要求19至25中任意項所述的裝置，其中至少一個先前測量出的溫度值存儲在存儲器中。27.根據權利要求26所述的裝置，進一步被設置為在存儲器中存儲多個先前測量出的溫度值并將所述多個先前測量出的溫度值與隨后的溫度測量作比較。28.根據權利要求26或27所述的裝置，其中存儲器中的每個溫度值具有相關聯的校準結果。29.根據權利要求26、27或28所述的裝置，進一步被設置為當執行新的校準時，將測量出的溫度值和對應的校準結果添加至存儲器。30....

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬爾·斯泰普爾頓，馬丁·特韋達爾，
申請(專利權)人：北歐半導體公司，
類型：發明
國別省市：挪威;NO