本發(fā)明涉及cmos集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、晶體驅(qū)動(dòng)器自上世紀(jì)20年代問(wèn)世以來(lái)，其理論研究與制造水平都得到了飛速發(fā)展，各項(xiàng)性能指標(biāo)顯著提升。作為一種時(shí)鐘頻率源，與其他類型的振蕩器相比，晶體振蕩器以其優(yōu)異的q值、頻率精度、穩(wěn)定度等，廣泛應(yīng)用于軍工以及民用消費(fèi)電子領(lǐng)域。晶振時(shí)鐘作為高質(zhì)量的時(shí)鐘源，是產(chǎn)生高質(zhì)量高頻時(shí)鐘必要的參考時(shí)鐘，其響應(yīng)速度直接關(guān)系到后級(jí)倍頻電路（例如鎖相環(huán)pll）的響應(yīng)時(shí)間，從而影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，快速起振晶振電路的研發(fā)顯得至關(guān)重要。

2、晶體是高q值的元器件，需要積累能量才能起振，常規(guī)的晶體驅(qū)動(dòng)電路，例如25mhz晶振，在不同的pvt（process、voltage、temperature，工藝、電壓、溫度）條件、不同驅(qū)動(dòng)電流以及不同的晶體類型下，有時(shí)候會(huì)需要長(zhǎng)達(dá)1~5ms甚至更久才能起振。為了實(shí)現(xiàn)快速起振，現(xiàn)有技術(shù)中常用osc（oscillator，振蕩器）給晶體提前注入能量的方式。

3、然而，要提前注入能量，需保證osc本身精度在±1%以內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)不受pvt條件、不同驅(qū)動(dòng)電流以及不同晶體類型的限制快速起振。因此，現(xiàn)有技術(shù)比較依賴于osc本身的精度，能量注入效果越好，晶振電路起振越快。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其方法，旨在降低晶體起振時(shí)間。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括連接于晶體并為其充能的osc電路和連接于所述晶體并驅(qū)動(dòng)所述晶體產(chǎn)生正弦時(shí)鐘信號(hào)的晶體振蕩器，還包括連接于所述osc電路的能量注入控制電路，以及連接于所述晶體振蕩器和所述能量注入控制電路的檢測(cè)電路；

3、所述能量注入控制電路發(fā)送控制信號(hào)至osc電路以控制所述osc電路的輸出頻率，以使所述osc電路的輸出頻率由低到高依次增大；

4、所述osc電路通過(guò)開(kāi)關(guān)管連接于所述晶體，所述能量注入控制電路連接于所述開(kāi)關(guān)管，并輸出充能信號(hào)至所述開(kāi)關(guān)管控制其斷開(kāi)/閉合，以使得osc電路斷開(kāi)/接通所述晶體；

5、所述檢測(cè)電路接收所述能量注入控制電路發(fā)送的檢測(cè)信號(hào)，以檢測(cè)所述晶體振蕩器是否有時(shí)鐘信號(hào)輸出；當(dāng)所述晶體振蕩器輸出有效時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，所述檢測(cè)電路分別發(fā)送指示信號(hào)至所述能量注入控制電路和所述osc電路，以關(guān)閉所述能量注入控制電路和所述osc電路。

6、優(yōu)選地，所述檢測(cè)電路包括時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器，所述時(shí)鐘緩存器連接于所述晶體振蕩器，以將所述晶體振蕩器輸出的正弦時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)為方波時(shí)鐘信號(hào)；所述計(jì)數(shù)器對(duì)所述方波時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷所述晶體已起振，同時(shí)發(fā)送指示信號(hào)以關(guān)閉所述能量注入控制電路和所述osc電路；當(dāng)計(jì)數(shù)未滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷所述晶體未起振，發(fā)送指示信號(hào)至所述能量注入控制電路，以重新調(diào)整osc電路的輸出頻率。

7、優(yōu)選地，所述檢測(cè)電路還包括與門子電路，與門子電路的兩個(gè)輸入端分別連接于時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器的輸出端，輸出端用于輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

8、優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的位數(shù)為16位，且其值由低到高依次增加。

9、優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的位數(shù)為32位，且其值由低到高依次增加。

10、本發(fā)明還提供一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟：

11、s1、產(chǎn)生用于調(diào)整osc電路頻率的控制信號(hào)：

12、在初始狀態(tài)時(shí)，通過(guò)能量注入控制電路輸出控制信號(hào)將osc電路的輸出頻率調(diào)整為其誤差輸出范圍內(nèi)最低頻率；在后續(xù)循環(huán)步驟中，通過(guò)所述控制信號(hào)依次增加所述osc電路的輸出頻率；

13、s2、為晶體充能，并驅(qū)動(dòng)所述晶體產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)輸出：

14、通過(guò)能量注入控制電路產(chǎn)生充能信號(hào)，接通所述osc電路和所述晶體，通過(guò)所述osc電路為所述晶體充能；當(dāng)充滿預(yù)設(shè)周期后，關(guān)閉充能；

15、s3、通過(guò)所述能量注入控制電路產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)是否有時(shí)鐘信號(hào)輸出：

16、若檢測(cè)到有效時(shí)鐘輸出，則說(shuō)明晶體已起振，關(guān)閉能量注入控制電路和osc電路；

17、若未檢測(cè)到有效時(shí)鐘輸出，則返回步驟s1，依次增加osc電路輸出頻率，并循環(huán)步驟s1-s3，直至檢測(cè)到有效時(shí)鐘輸出。

18、優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的位數(shù)為16位，且其值由低到高依次增加。

19、優(yōu)選地，所述控制信號(hào)的位數(shù)為32位，且其值由低到高依次增加。

20、優(yōu)選地，時(shí)鐘檢測(cè)電路包括時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘緩存器將從晶體振蕩電路接收到的正弦波時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)為方波時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器對(duì)方波時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

21、優(yōu)選地，所述步驟s3還包括：通過(guò)所述計(jì)數(shù)器對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷當(dāng)前時(shí)鐘信號(hào)為有效時(shí)鐘信號(hào)，所述晶體已起振，通過(guò)計(jì)數(shù)器發(fā)送指示信號(hào)以關(guān)閉所述能量注入控制電路和所述osc電路；當(dāng)計(jì)數(shù)未滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷所述晶體未起振，發(fā)送指示信號(hào)至所述能量注入控制電路，以重新調(diào)整osc電路的輸出頻率。

22、本發(fā)明技術(shù)方案通過(guò)能量注入控制電路控制osc電路的輸出頻率從誤差范圍內(nèi)最低頻率開(kāi)始、依次增加osc電路的輸出頻率，直至檢測(cè)到時(shí)鐘輸出；通過(guò)能量注入控制電路依次逐步增加osc電路的輸出頻率，能滿足在提前注入能量時(shí)，實(shí)現(xiàn)晶體不受pvt條件、不同驅(qū)動(dòng)電流以及不同晶體類型下的快速起振要求。

技術(shù)特征：

1.一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括連接于晶體并為其充能的osc電路和連接于所述晶體并驅(qū)動(dòng)所述晶體產(chǎn)生正弦時(shí)鐘信號(hào)的晶體振蕩器，其特征在于，還包括連接于所述osc電路的能量注入控制電路，以及連接于所述晶體振蕩器和所述能量注入控制電路的檢測(cè)電路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器，所述時(shí)鐘緩存器連接于所述晶體振蕩器，以將所述晶體振蕩器輸出的正弦時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)為方波時(shí)鐘信號(hào)；所述計(jì)數(shù)器對(duì)所述方波時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷所述晶體已起振，同時(shí)發(fā)送指示信號(hào)以關(guān)閉所述能量注入控制電路和所述osc電路；當(dāng)計(jì)數(shù)未滿預(yù)設(shè)周期時(shí)，判斷所述晶體未起振，發(fā)送指示信號(hào)至所述能量注入控制電路，以重新調(diào)整osc電路的輸出頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)電路還包括與門子電路，與門子電路的兩個(gè)輸入端分別連接于時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器的輸出端，輸出端用于輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，?所述控制信號(hào)的位數(shù)為16位，且其值由低到高依次增加。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制信號(hào)的位數(shù)為32位，且其值由低到高依次增加。

6.一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述控制信號(hào)的位數(shù)為16位，且其值由低到高依次增加。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述控制信號(hào)的位數(shù)為32位，且其值由低到高依次增加。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，時(shí)鐘檢測(cè)電路包括時(shí)鐘緩存器和計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘緩存器將從晶體振蕩電路接收到的正弦波時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)為方波時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器對(duì)方波時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟s3還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速起振的晶振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括連接于晶體并為其充能的OSC電路和連接于晶體并驅(qū)動(dòng)晶體產(chǎn)生正弦時(shí)鐘信號(hào)的晶體振蕩器，還包括連接于OSC電路的能量注入控制電路，以及連接于晶體振蕩器和能量注入控制電路的檢測(cè)電路；能量注入控制電路發(fā)送控制信號(hào)至OSC電路以控制所述OSC電路的輸出頻率，以使OSC電路的輸出頻率由低到高依次增大；檢測(cè)電路接收能量注入控制電路發(fā)送的檢測(cè)信號(hào)，以檢測(cè)晶體振蕩器是否有時(shí)鐘信號(hào)輸出。通過(guò)能量注入控制電路依次逐步增加OSC電路的輸出頻率，能滿足在提前注入能量時(shí)，實(shí)現(xiàn)晶體不受PVT條件、不同驅(qū)動(dòng)電流以及不同晶體類型下的快速起振要求。

技術(shù)研發(fā)人員：宋登明,葉飛,向建軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都銳成芯微科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8