锯齿波振荡器和装置制造方法及图纸

本公开的多个方面针对涉及提供时钟信号的方法和装置。根据本文的一个或多个实施例，以有利于低功耗操作的方式产生锯齿波信号。在一些实施方案中，使用在不必采用R-C电路的前提下进行操作的和/或在没有满幅电压供给的前提下进行操作的振荡器(例如，通过非线性振荡器)，来产生锯齿波信号。将所述锯齿波信号用于产生梯形波信号，使用所述梯形波信号产生时钟信号。

【技术实现步骤摘要】
锯齿波振荡器和装置
各种实施例的多个方面涉及振荡器和采用这种振荡器的各种装置。
技术介绍
将振荡器用于多种应用，并用于多种不同类型的设备中。例如，多种集成电路设备需要稳定的振荡器以便提供系统中使用的基准时钟。在一个涉及便携式设备的连接检测电路的这种示例中，可以使用较短的采样时间窗口来检测辅助设备的连接事件。可以使用片上振荡器产生参考信号作为数字计数器的输入，来控制采样窗口的周期。这种连接检测电路通常总是有源的，而无论电池寿命或是否存在电池充电事件。可以采用环形振荡器或张弛振荡器来产生基准时钟信号。环形振荡器(例如，具有奇数数目的“非”门，其中“非”门的输出在两个电压电平之间进行振荡)通常要求从其中所使用的CMOS晶体管对寄生电容进行完全充电和放电，使得环形振荡器需要满幅地(rail-to-rail)充电和放电。然而，这样导致较高的振荡频率(例如，几MHz)以及较高的电流消耗(例如，几十微安)。此外，张弛振荡器可能要求实现体积较大的电阻器和电容器(R-C电路)，用于实现低功耗，这样会导致大型的面积开销(例如，在硅芯片上)。此外，张弛振荡器的电流消耗与增加的电源电压成正比，这对于低功率设计是不希望的。这些问题和其它问题对基于时序的应用(例如，涉及产生时钟信号以便进行多种应用的应用)提出了挑战。
技术实现思路
多种示例实施例涉及振荡器电路和它们的实施方式，并且涉及解决包括上述问题的挑战。根据示例实施例，使用非线性振荡器产生锯齿波信号，并且使用锯齿波信号产生梯形波信号(trapezoidalwaveformsignal)。基于锯齿波信号和梯形波信号产生时钟信号。在更具体的实施方式中，使用基准电流基准电流源产生锯齿波信号，其中所述基准电流基准电流源是基于温度来进行控制的，并抵消在锯齿波信号和/或时钟信号的输出中与温度相关的波动。例如，可以将这些方法和以下的其他方法用于解决上述挑战，并且可以示例性地涉及采用产生满幅时钟的电路或R-C型电路。根据另一示例实施例，装置包括具有非线性振荡器的第一电路，所述非线性振荡器产生锯齿波输出。第二电路被耦接为接收锯齿波输出并使用所述锯齿波输出产生梯形波输出。比较器电路基于所述锯齿波输出和梯形波输出产生时钟信号。在更具体的实施方式中，第一电路包括基准电流基准电流源和/或使用基准电流基准电流源进行操作，其中基于温度控制所述基准电流基准电流源。另一示例实施例涉及具有通信端口的装置，所述通信端口与外部通信电路相耦接并与所述外部通信电路传输数据和功率二者。充电电路使用经由通信端口从外部通信电路接收到的功率，对向装置供电的电池进行充电。电流基准电路产生基准电流，并且锯齿波发生器电路与所述电流基准电路相耦接，并基于基准电流产生锯齿波输出。梯形波成形电路耦接为接收锯齿波输出，并使用所述锯齿波输出提供梯形波输出。比较器电路接收梯形波输出并基于所述梯形波输出产生时钟信号，并且计数器电路产生采样窗口输出，所述采样窗口具有基于所述时钟信号的时间段。连接检测电路基于采样窗口输出，在采样窗口的时间段期间监测检测通信端口，并响应于感测到由外部通信电路向通信端口提供的功率，将来自通信端口的功率耦接到充电电路。以上描述/总结并不用于描述本公开的每个实施例或每个实施方式。以下附图和详细描述还例示了多种实施例。附图说明考虑到结合附图的以下详细描述，将更全面地理解多种示例实施例，附图中：图1示出了根据本专利技术示例实施例的振荡器装置；图2示出了根据本专利技术示例实施例的采用施密特触发器的另一振荡器装置；图3示出了根据本专利技术示例实施例的采用比较器的另一振荡器；图4示出了当根据本专利技术的一个或多个示例实施例进行实施时，电流消耗相对温度的曲线；图5示出了根据本专利技术的另一示例实施例的功率连接检测装置；以及图6示出了当根据本专利技术的一个或多个示例实施例进行实施时，振荡频率相对温度的曲线。具体实施方式尽管这里讨论的多种实施例应该包括多种修改和备选形式，然而在附图中示例性地示出了并详细描述了实施例的多个方面。然而，应理解这么做的目的不是为了将本专利技术限于所述的具体实施例。相反，而是为了涵盖落在本公开范围内的所有修改、等同物和替换物，所述本公开范围包括由权利要求限定的多个方面。此外，贯穿本申请所用的术语“示例”仅是说明性的，而不是为了进行限制。确信本公开的多个方面可应用于多种不同类型的包括振荡器的装置、系统和方法。尽管不必这样限制，然而可以通过对在该背景下对示例的讨论认识到本专利技术的多个方面。多种示例实施例涉及具有串联的锯齿波发生器和梯形波发生器的振荡器型电路。比较器与梯形波发生器的输出相耦接，并使用该输出以便提供振荡器/时钟信号。在一些实施方案中，锯齿波发生器是级联为环形振荡器的三级有源负载反相器，使用电流基准电路来进行操作，所述电流基准电路产生用于有源负载的偏置电流。可以用多种类型的器件实现振荡器型电路。在一些实施方案中，用连接检测电路实现振荡器型电路，所述连接检测电路使用比较器的输出为基础来进行操作，当操作时所述连接检测电路监测连接端口以便检测是否存在与其相连的电路。例如这种实施方案可以涉及监测对提供功率的电路的连接，例如，对传输功率和数据二者(例如，在一些示例中，传输数据而不传输功率)的多用途端口的连接。当涉及结合连接检测电路或其它类型电路使用满幅输出电压和/或大型R-C电路时，可以采用这些和其他实施例来缓解问题(例如，上述问题)。此外，可以在设备的相对较小面积/缩小的面积中实现所述电路结构，有利于紧凑的实施方案。可以根据这里所讨论的其它实施例(例如，考虑到结合附图如上所示的方法)，实现上述的和其他的用于产生时钟信号的多种方法。在一个这种实施例中，使用非线性振荡器产生锯齿波信号，并且使用锯齿波信号产生梯形波信号。基于所述锯齿波信号和梯形波信号产生时钟信号。在更具体的实施方案中，基于时钟信号控制采样窗口的时间段，并且在采样窗口的时间段期间感测经由外部通信电路向通信端口提供的功率。在这种场景下，感测功率的存在(或缺失)可以包括感测经由与电源相连的功率/数据连接器提供的功率，并且可以将所述功率用于对操作电路的电池进行充电，所述电路产生时钟信号。响应于感测到功率，将来自通信端口的功率耦接到充电电路，并且使用经由通信端口和充电电路提供的功率对电池进行充电。可以使用多种方法产生时钟信号。在一些实施例中，使用具有第一和第二输入的比较器、基于梯形波输出和锯齿波输出二者产生时钟信号，其中所述第一和第二输入分别耦接为接收梯形波输出和锯齿波输出。在另一实施例中，使用梯形波输出和电压连接(例如，使用施密特触发器)产生时钟信号。可以使用多种振荡器以便适应具体应用。这些振荡器可以例如采用产生非正弦输出并具有能量存储组件和非线性开关电路的振荡器，其中所述非线性开关电路对能量存储组件进行周期性的充电和放电。例如，可以针对不同实施方案，使用张弛振荡器、多谐振荡器、延迟线振荡器、旋转行波振荡器或环形振荡器。在一些实施例中，使用环形振荡器和偏置电流来产生锯齿波输出，其中环形振荡器易受到基于温度的波动的影响，所述基于温度的波动在固定的偏置电流下改变所产生的振荡器信号。通过控制提供给环形振荡器的偏置电流的等级，来缓解这种基于温度的波动。在其它实施例中，采用具有三级有源负载反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：第一电路，具有非线性振荡器，并且配置为产生锯齿波输出；第二电路，被耦接为接收锯齿波输出，并且配置为使用所述锯齿波输出产生梯形波输出；以及比较器电路，配置为基于所述锯齿波输出和所述梯形波输出产生时钟信号。

【技术特征摘要】
2013.10.08 US 14/048,6891.一种振荡器装置，包括：第一电路，具有非线性振荡器，并且配置为产生锯齿波输出；其中所述非线性振荡器被配置为使用偏置电流产生锯齿波输出，并且所述非线性振荡器易受到基于温度的波动的影响，所述基于温度的波动在固定偏置电流下改变锯齿波输出；第二电路，被耦接为接收锯齿波输出，并且配置为使用所述锯齿波输出产生梯形波输出；比较器电路，配置为基于所述锯齿波输出和所述梯形波输出产生时钟信号；以及绝对温度补充CTAT电流基准电路，所述绝对温度补充CTAT电流基准电路配置为通过响应于基于温度的波动产生不同等级的偏置电流，来控制非线性振荡器的操作。2.根据权利要求1所述的振荡器装置，还包括：通信端口，配置为与外部通信电路相耦接，并与所述外部通信电路传输数据和功率；充电电路，配置为使用经由通信端口提供的功率对电池充电；以及连接检测电路，耦接至比较器电路的输出，并具有数字计数器，所述数字计数器基于所述时钟信号控制采样窗口的时间段，所述连接检测电路配置为：在采样窗口的时间段期间，感测经由外部通信电路向通信端口提供的功率；以及响应于感测到所述功率，将来自通信端口的功率耦接至充电电路。3.根据权利要求1所述的振荡器装置，其中所述比较器电路具有：第一输入，被耦接为接收梯形波输出；以及第二输入，被耦接为接收锯齿波输出，并且所述比较器电路配置为基于分别存在于第一和第二输入处的梯形波输出和锯齿波输出来产生时钟信号。4.根据权利要求1所述的振荡器装置，其中所述非线性振荡器是具有三级有源负载反相器和反馈电路的环形振荡器，所述三级有源负载反相器具有串联连接结构的三个反相器，反馈电路将串联连接结构的最后一级的输出与串联连接结构的第一级相连。5.根据权利要求1所述的振荡器装置：其中所述非线性振荡器是具有三级有源负载反相器的环形振荡器，其中将每级耦接为接收偏置电流；以及所述电流基准电路配置为针对三级有源负载反相器的每级内的有源负载产生偏置电流。6.根据权利要求1所述的振荡器装置，其中所述比较器是施密特触发器。7.根据权利要求1所述的振荡器装置，其中所述比较器将时钟信号产生为占空比为50％的方波。8.根据权利要求1所述的振荡器装置，其中所述非线性振荡器被配置为使用基准电流产生锯齿波输出，还包括电流基准电路，所述电流基准电路被配置为：产生第一等级的基准电流；以及响应于温度的改变，通过产生与第一等级不同的第二等级的基准电流来控制第一和第二电路的电流消耗。9.一种功率连接检测装置，包括：通信端口，配置为与外部通信电路相耦接，并且与所述外部通信电路同时传输数据和功率二者；充电电路，配置为使用经由通信端口从外部通信电路接收到的功率，对向功率连接检测装置供电的电池充电；电流基准电路，配置为产生偏置电流；锯齿波发生器电路，耦接至所述电流基准电路，并且配置为基于所述偏置电流产生锯齿波输出；梯形波成形电路，被...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏家弘，马旦·莫汉·丽迪·维穆拉，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL