专利名称：防止信号在基准电信号附近振荡的方法，装置以及振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种使信号稳定的设备和方法，特别涉及的是一种防止信号在基
准电信号附近振荡的方法、装置以及一种能够防止频率在基准电信号附近振荡的频率随温 度变化的振荡器。
背景技术：
随着电子技术日新月异的不断发展，大量的电子产品不断涌现，电子产品带来的 功耗和环境问题，也越来越受到人们的关注。因此如何在电子产品具有更强功能的同时，还 可以满足不断提升的能源效率以及环保要求，也是研发人员不断努力开拓的方向，其中一 个有效的方法就是限制不必要的电路工作。 以比较电路为例，通常是要有一输入信号与比较电路的参考电压进行比较，根据
输入信号与所述的参考电压的大小关系而输出一对应的信号，针对比较结果进行反馈控制
的电路中，实际比较结果(输出)与基准电信号之间的偏差通常是逐渐縮小趋于稳定。但
由于比较输出信号具有单向性，容易产生在稳定状态附近来回振荡的情况。 例如，鉴相器通过比较输入和输出信号，获得两者相位差的数字信号，表征输入输
出超前或落后的状态。再如，本发明人前期申报的专利《频率随温度变化的振荡器》，其是在
一比较电路中与一基准点压比较，当最接近稳定状态时，输出的比较结果会反馈给可变频
率的振荡器，但是由于控制精度的问题，往往使其无法正好与稳定值一致，从而导致调整后
的频率在稳定值附近来回振荡。从而造成了上述所说的造成了功耗的浪费，同时也给相应
的系统环境带来了不稳定性。 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长期的研究和创作终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于，分别提供一种防止信号在基准电信号附近振荡的方法、一种 能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置以及一种能够防止频率在基准电信 号附近振荡的可调频率振荡器，用以克服上述缺陷。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种防止信号在基准电 信号附近振荡的方法，其包括的步骤在于
步骤a :设定一基准电信号； 步骤b:信号发生装置输出一目标信号，并将其与所述的基准电信号进行比较，输 出比较结果的逻辑值； 步骤c :根据所述的逻辑值调整所述信号发生装置输出目标信号的大小； 步骤d :检测所述的逻辑值，判断所述的逻辑值是否为特定的逻辑值交错出现，如
果是，则执行下述步骤e，否则执行上述步骤b ; 步骤e :锁定所述的信号发生装置，使其连续输出当时的目标信号。
对于步骤b中所述的目标信号与基准电信号相比较，当所述的目标信号大于所述的基准电信号时输出第一特定逻辑值，反之输出第二特定逻辑值。 对于步骤c中在所述的逻辑值为第一特定逻辑值或第二特定逻辑值，其使所述的 信号发生装置输出的目标信号变化。 本发明其次提供一种能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置，其包 括 —信号发生单元，其根据逻辑值调整输出目标信号大小； —比较单元，其接收所述的目标信号，并将其与一基准电信号进行比较，输出代表 比较结果的所述逻辑值； —检测单元，其检测所述的比较单元输出的逻辑值，在所述的逻辑值为第一特定 逻辑值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号至所述的信号发生单元，用以 保持输出此时的目标信号。 其中，所述的检测单元为一串行输入并行输出的寄存器和稳定判断电路。 最后本发明还提供一种能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器，
其包括一可变频率振荡器，用以接收频率控制信号，并输出与之相对应的时钟信号；还包
括一独立存储单元设置于应用环境中，用以检测应用环境温度变化并输出一相应的温度
特征电信号； —比较电路，其将所述的温度特征电信号与一基准电信号进行比较，并输出一逻 辑信号； —频率控制信号产生电路，其接受所述的逻辑值，并产生所述的频率控制信号；
—检测单元，其检测所述的比较电路输出的逻辑值，在所述的逻辑值为第一特定 逻辑值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号至所述的频率控制信号产生电 路，用以保持所述的可变频率振荡器输出时钟信号频率不变。 其中，所述的频率控制信号产生电路为一移位寄存器，其输出端与所述的可变频 率振荡器的控制端相连接，向其输出所述的频率控制信号。 同时，所述的检测单元为一串行输入并行输出的寄存器和稳定判断电路。 较佳的，还包括一控制信号产生电路，其产生写信号和读信号至所述的独立存储
单元，产生启动信号至所述的比较电路。 为了使所述的振荡器输出的频率适合温度检测的控制，还包括一分频器，其设置 于所述的可变频率振荡器输出端与所述的控制信号产生电路之间，产生一分频信号至所述 的控制信号产生电路。 对于本发明而言，所述的可变频率振荡器其包括一振荡器本体，用以根据向其输 入的控制电流的大小，产生一确定频率的时钟信号输出； —电流控制电路，其接收所述的频率控制信号，并向所述的振荡器本体输出与所 述频率控制信号所表征的频率相对应的所述控制电流。 与现有技术比较本发明的有益效果在于，对于根据某一比较结果控制信号输出的 装置而言，克服了由于控制精度不高造成的信号特征值围绕基准电信号振荡缺点，同时减 少了由此引起的功耗浪费以及给相应的系统环境带来了不稳定性。
图1为本发明防止信号在基准电信号附近振荡的方法的流程图； 图2为本发明能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置的功能结构
框图； 图3为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器实施例一 的功能结构框图； 图4为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器的实施例 一的结构细化图； 图5为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器中的串行 输入并行输出的寄存器的结构示意图； 图6为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器中稳定判 断电路判断真值表； 图7为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器中灵敏放 大器的信号比较示意图一； 图8为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器中灵敏放 大器的信号比较示意图二； 图9为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器中控制信 号产生电路输出信号的时序图。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 请参阅图1所示，其为本发明防止信号在基准电信号附近振荡的方法的流程图，
其包括的流程为 其包括的步骤在于 步骤a :设定一基准电信号； 步骤b:信号发生装置输出的一目标信号，其与所述的基准电信号进行比较，输出 比较结果的逻辑值； 步骤c :根据所述的逻辑值调整所述信号发生装置输出目标信号的大小； 步骤d :检测所述的逻辑值，判断所述的逻辑值是否为第一特定逻辑值和第二特
定逻辑值依次交错，如果是，则执行下述步骤e，否则执行上述步骤b ; 步骤e :锁定所述的信号发生装置，使其连续输出当时的目标信号。 对于步骤a中，所述的基准电信号可以是频率值、幅度值等经过转换后对应的电信号。 对于步骤b中，所述的信号发生装置其输出目标信号与基准电信号相比较，当所 述的目标信号大于所述的基准电信号时，输出比较结果的逻辑值为第一特定逻辑值，反之 输出输出比较结果的逻辑值为第二特定逻辑值；当然也可以在所述的目标信号大于所述的 基准电信号时输出比较结果的逻辑值为第二特定逻辑值，反之输出比较结果的逻辑值为第 一特定逻辑值，所述的第一特定逻辑值或第二特定逻辑值可以是0或l，OO或11等等，这些 对应关系本领域技术人员可以根据实际的变化需要进行设定，以下的实施例以0和1分别表征第一特定逻辑值和第二特定逻辑值。 对于步骤c中，所述的信号发生装置具有控制端，通过接受第一特定逻辑值或第 二特定逻辑值从而使输出的目标信号发生变化，即向对应的方向变化，这些对应关系本领 域技术人员可以根据实际的变化需要进行设定。 对于步骤d中，对所述的比较结果进行检测，通常可以理解为如果所述的逻辑信 号始终为第一特定逻辑值或始终为第二特定逻辑值，则表明所述的目标信号始终位于所述 的基准电信号一侧，此时不发生振荡，因而所述的目标信号一直在向一个方向变化；当连 续出现第一特定逻辑值和第二特定逻辑值依次交错的情况时，表明由于调整输出精度的问 题，对于所述的信号发生装置的调整仅仅使其在基准电信号的两端不断的反复振荡，但是 永远不会停止，从而造成了功耗的浪费，同时也给相应的系统带来了不稳定性。但是在某种 意义上对于需要而言，目标信号已经达到了最佳状态，因此只要维持目前的目标信号输出 就达到了要求，进而执行步骤e。 请参阅图2所示，其为本发明能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装 置的功能结构框图；所述的能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置包括一 信号发生单元l，其能够根据一逻辑信号detect调整输出目标信号；一比较单元3，其接收 所述的目标信号obj_sig，并将其与一基准电信号ref进行比较，输出代表比较结果的所 述逻辑值detect ;—检测单元5，其检测所述的比较单元3输出的逻辑值detect,在所述 的逻辑值detect为第一特定逻辑值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号 check—lock至所述的信号发生单元l，用以保持输出当时的目标信号obj—sig不变。
以频率随温度变化的系统为例，请参阅图3所示，其为本发明能够防止频率在基 准电信号附近振荡的可调频率振荡器实施例一的功能结构框图；所述的能够防止频率在基 准电信号附近振荡的可调频率振荡器包括一可变频率振荡器l，其具有一控制端用以接 收频率控制信号Q〈n:0〉，并输出与之相对应的时钟信号0SC_clk ;其核心在于，还包括以下 结构一独立存储单元2设置于应用环境中，用以检测应用环境温度变化并输出一相应的 温度特征电信号即目标信号；一比较电路3，其与所述的独立存储单元2输出端相连接，用 以读取所述的温度特征电信号，同时获取所述的可变频率振荡器1的时钟信号0SC_clk启 动所述的比较电路3，在所述的比较电路3上预先设置有一基准电信号ref，并与所述的温 度特征电信号进行比较，根据比较结果输出一逻辑值detect ;当所述的目标信号大于所述 的基准电信号ref时输出逻辑值为l，反之输出逻辑值为O。当然也可以在所述的目标信号 大于所述的基准电信号ref时输出逻辑值为O，反之输出逻辑值为1 ;一频率控制信号产生 电路4，其接受所述的逻辑值detect,并产生所述的频率控制信号Q〈n: 0> ;—检测单元5，其 设置于所述的比较电路3与所述的频率控制信号产生电路4之间，其检测所述的比较电路3 输出的逻辑值detect,在所述的逻辑值detect的逻辑值为0和1依次交错时，输出一锁定 控制信号check—lock至所述的频率控制信号产生电路4，使所述的频率控制信号产生电路 4不再有信号发出，从而保持所述的可变频率振荡器1输出时钟信号频率不变。还设置有一 控制信号产生电路6，其分别与所述的可变频率振荡器1的输出端以及所述的独立存储单 元2和比较电路3的控制端相连接，用以产生写信号和读信号至所述的独立存储单元2，产 生预充电信号和启动信号至所述的比较电路3，此处的比较电路3可以包括灵敏放大器，从 而能够便于对整个装置时序动作的控制。
请参阅图4所示，其为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振 荡器的实施例一的结构细化图。所述的可变频率振荡器1是由一振荡器本体11以及一电 流控制电路12组成，所述的振荡器本体11 ( 一般意义上的振荡器)根据向其输入的控制电 流的大小，产生一确定频率的时钟信号osc—clk输出；所述的电流控制电路12接收一移位 寄存器4输出的频率控制信号Q〈n:0〉，其中所述的移位寄存器4即为所述的频率控制信号 产生电路，并向所述的振荡器本体11输出与所述频率控制信号Q〈n:0〉所表征的频率相对 应的控制电流。 所述的比较电路3包括一灵敏放大器31，这是由于从独立存储单元2中读取信号 的电压值通常都很小，需要升压；当所述的灵敏放大器31将从独立存储单元2读取的信号 的电压值和所述预设的基准电信号ref进行比较，并分别向所述的向移位寄存器4和所述 的检测单元输出高/低电平的比较结果逻辑值detect,所述的检测单元为一串行输入并行 输出的寄存器51和稳定判断电路52，所述的检测单元与所述的移位寄存器4相连接，向其 输出一锁定控制信号check—lock，所述的逻辑值detect用以决定是要提高频率还是降低 频率，从而使所述的移位寄存器4输出的频率控制信号Q〈n:0〉发生改变，所述的锁定控制信 号check—lock使所述的移位寄存器4不再有信号发出，从而保持所述的可变频率振荡器1输 出时钟信号频率不变。需要说明的是，上述的移位寄存器4可以由串联的寄存器组来代替。
与所述的振荡器本体11输出端相连接为一分频器7，这是所述的实施例二的一个 较佳方案，所述的分频器7与所述的控制信号产生电路6相连接，所述的分频器7输出分频 信号clk_r的周期为N个osc—clk周期，以该信号对应的频率为检测温度变化的频率，其 中，N是根据所述独立存储单元2常温时的漏电速度来确定取值；所述的控制信号产生电路 6接收所述的分频信号clk_r，经过处理后产生写信号vest和读信号wl至所述的独立存储 单元2，以及预充电信号neq和启动信号saon至所述的灵敏放大器31 ;其中上述的四个信 号的时序关系，请参阅图9中的描述。 请参阅图5所示，其为本发明能够防止频率在基准电信号ref附近振荡的可调频 率振荡器中的串行输入并行输出的寄存器的结构示意图。其是由N个D触发器串联而成 (本实施例是以N = 6为例进行描述的)，其中每一 D触发器的R端都与所述的分频器7的 信号输出端相连接，用以作为时钟信号，第一 D触发器的S端与所述的比较电路3的输出端 相连接，且每一所述的D触发器的Q端，都与下一 D触发器S端相连接，并由这N个D触发 器的Q端与所述稳定判断电路52的信号输入端相连接。 请参阅图6所示，其为本发明能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振 荡器中稳定判断电路判断真值表，当检测到逻辑值detect为1和0交替出现时即010101 或是101010时，则稳定判断电路52输出端输出锁定控制信号check—lock为1至移位寄存 器4，从而使所述的移位寄存器4不再向所述的可变频率振荡器1输出新的频率控制信号 Q〈n:0〉。 请参阅图7-图9所示，以下是以存储器作为具体应用环境，对能够防止频率在基 准电信号附近振荡的可调频率振荡器工作原理进行描述。 通过所述的模拟应用环境温度变化的独立存储单元2的漏电速度来检测应用环 境的温度变化情况，最初写入一个初始值a到所述的独立存储单元2中，经过一段时间 TO (TO = N*ToSC_clk0)的漏电后，成为另外一个值aO，其中ToSC_clk0为所述的可变频率振荡器1初始时钟周期。所述的灵敏放大器31读出这个温度特征电信号对应的电压值a0， 并和基准电信号b比较；如果aO大于b，则认为漏电过快，温度升高，产生比较结果的逻辑 值detect = l输出给频率控制信号产生电路4，如果所述频率控制信号产生电路4为移位 寄存器，则detect = 1时所述的移位寄存器4左移，产生的频率控制信号Q〈n:0〉将大于上 一周期的频率控制信号Q〈n:0〉输出给所述的可变频率振荡器l，所述的可变频率振荡器1 加快输出频率，从而产生一个新的时钟信号Tosc—clkl。其中，所述的基准电信号b是从外 部获取的固定电压Vref的大小。 所述的独立存储单元21的读取操作由所述可变频率振荡器l产生的时钟信号 osc—clk触发，初始时钟周期Tosc—clkO，经过所述的分频器产生的clk_r的周期TO大小为 ，osc—clk周期，clk—r触发读、写操作必须的控制信号，如neq/saon/wl/vset。其中，Vset 为写信号，其是在低电压有效后开始启动写操作，neq为预充电信号，其是在高电平时进行 预充电precharge，wl为读信号，其是低电平有效打开所述的独立存储单元，saon为启动信 号，其是在高电平时启动所述的灵敏放大器31 ，其时序关系如图9所示。
过一段时间T1(T1 = ，Tosc—clkl)，其中，T1〈T0，由于所述独立存储单元2存储 的值漏电而读取为另外一个值al，再读出这个温度特征电信号al和基准电信号b比较，如 果al还比所述的基准电信号b高，则认为漏电还在加快，温度还是升高，再次产生频率控制 信号Q〈n:0〉给可变頻率振荡器l加快输出频率，从而再次产生一个新的时钟信号，如此循 环下去直到在某一个输出频率oSC_Clkn下； 经过一段时间Tn(Tn = N*ToSC_clkn)，由于所述独立存储单元2存储的值漏电为 另外一个值an。再读出这个温度特征电信号an和基准电信号b比较，如果an比基准电信 号b低，则认为漏电速度降低，即现有的温度比预期的低，产生比较结果逻辑值detect = 0， 所述的移位寄存器4右移，产生新的频率控制信号Q〈n: 0>给所述的可变频率振荡器1用以 降低输出频率，从而再次产生一个新的时钟信号，这样输出频率osc—clk就跟踪了温度的 变化，最终在两个与稳定频率误差最小的频率之间来回振荡。所述的串行输入并行输出寄 存器51和稳定判断电路52获取逻辑信号detect的输出值检测到至少一个周期逻辑值0 或1交错的情况发生，则认为此时已经频率调整稳定，输出锁定控制信号check—lock给所 述的移位寄存器4，致使其不再向所述的电流控制电路12输出新的控制信号。
需要强调的是，一方面，所述的频率控制信号Q〈n:0〉的取惶位数n可以灵活设置， n越大，控制频率精度越大；另一方面，上述根据比较结果输出的频率控制信号Q〈n:0>，最 终使可变频率振荡器1提高频率还是降低频率是按照实际的应用环境中，温度升高对振荡 器输出频率的需求而定，可以是升频也可以是降频。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性 的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变， 修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
一种防止信号在基准电信号附近振荡的方法，其特征在于，其包括的步骤在于步骤a设定一基准电信号；步骤b信号发生装置输出一目标信号，并将其与所述的基准电信号进行比较，输出比较结果的逻辑值；步骤c根据所述的逻辑值调整所述信号发生装置输出目标信号的大小；步骤d检测所述的逻辑值，判断所述的逻辑值是否为特定的逻辑值交错出现，如果是，则执行下述步骤e，否则执行上述步骤b；步骤e锁定所述的信号发生装置，使其连续输出当时的目标信号。
2. 根据权利要求1所述的防止信号在基准电信号附近振荡的方法，其特征在于，所述 的目标信号与基准电信号相比较，当所述的目标信号大于所述的基准电信号时输出第一特 定逻辑值，反之输出第二特定逻辑值。
3. 根据权利要求1或2所述的防止信号在基准电信号附近振荡的方法，其特征在于，所 述的逻辑值为第一特定逻辑值或第二特定逻辑值，其使所述的信号发生装置输出的目标信 号变化。
4. 一种能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置，其特征在于，其包括 一信号发生单元，其根据逻辑值调整输出目标信号大小；一比较单元，其接收所述的目标信号，并将其与一基准电信号进行比较，输出代表比较 结果的所述逻辑值；一检测单元，其检测所述的比较单元输出的逻辑值，在所述的逻辑值为第一特定逻辑 值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号至所述的信号发生单元，用以保持 输出此时的目标信号。
5. 根据权利要求4所述的能够防止信号在基准电信号附近振荡的信号产生装置，其特 征在于，所述的检测单元为一串行输入并行输出的寄存器和稳定判断电路。
6. —种能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器，其包括一可变频率 振荡器，用以接收频率控制信号，并输出与之相对应的时钟信号；其特征在于，还包括一 独立存储单元设置于应用环境中，用以检测应用环境温度变化并输出一相应的温度特征电 信号；一比较电路，其将所述的温度特征电信号与一基准电信号进行比较，并输出一逻辑信号；一频率控制信号产生电路，其接受所述的逻辑值，并产生所述的频率控制信号； 一检测单元，其检测所述的比较电路输出的逻辑值，在所述的逻辑值为第一特定逻辑值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号至所述的频率控制信号产生电路，用以保持所述的可变频率振荡器输出时钟信号频率不变。
7. 根据权利要求6所述的能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器，其 特征在于，所述的频率控制信号产生电路为一移位寄存器，其输出端与所述的可变频率振 荡器的控制端相连接，向其输出所述的频率控制信号。
8. 根据权利要求7所述的能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器，其 特征在于，所述的检测单元为一串行输入并行输出的寄存器和稳定判断电路。
9. 根据权利要求8所述的能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器，其特征在于，还包括一控制信号产生电路，其产生写信号和读信号至所述的独立存储单元， 产生启动信号至所述的比较电路。
10. 根据权利要求9所述的能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调频率振荡器， 其特征在于，还包括一分频器，其设置于所述的可变频率振荡器输出端与所述的控制信号 产生电路之间，产生一分频信号至所述的控制信号产生电路。
11. 根据权利要求6-10其中之一所述的能够防止频率在基准电信号附近振荡的可调 频率振荡器，其特征在于，所述的可变频率振荡器其包括一振荡器本体，用以根据向其输 入的控制电流的大小，产生一确定频率的时钟信号输出；一电流控制电路，其接收所述的频率控制信号，并向所述的振荡器本体输出与所述频 率控制信号所表征的频率相对应的所述控制电流。
全文摘要
本发明为一种防止信号在基准电信号附近振荡的方法，装置以及振荡器，其中所述的防止信号在基准电信号附近振荡装置，其包括一信号发生单元，其根据逻辑值调整输出目标信号大小；一比较单元，其接收所述的目标信号，并将其与一基准电信号进行比较，输出代表比较结果的所述逻辑值；一检测单元，其检测所述的比较单元输出的逻辑值，在所述的逻辑值为第一特定逻辑值和第二特定逻辑值依次交错时，输出一锁定控制信号至所述的信号发生单元，用以保持输出此时的目标信号。
文档编号H03L1/02GK101764607SQ20081024101
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者张赛, 朱一明 申请人:北京芯技佳易微电子科技有限公司