DE102008005927B4

DE102008005927B4 - Flexible Oszillatorstruktur

Info

Publication number: DE102008005927B4
Application number: DE102008005927.7A
Authority: DE
Inventors: Xiao Wu Gong; Kok Kee Lim; Jun Yang Luo
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: DE102008005927A1; US7724100B2; US20080180151A1

Abstract

Oszillatorstruktur (200; 400; 500), die folgende Merkmale aufweist: einen Sync-Signalprozessor (202), der eine Eingangsschnittstelle für ein auf einem externen Takt (46) basiertes Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, aufweist; und einen Oszillator (100; 304), der eine Eingangsschnittstelle für das Arbeitszyklus-Anzeigesignal und das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oszillatorstrukturen und insbesondere auf Oszillatorstrukturen, die einen sehr flexiblen Einsatz ermöglichen.
Oszillatorstrukturen, die in Synchronisation mit einem externen Taktsignal schwingen, werden weit verbreitet eingesetzt. Diese werden z. B. verwendet, um ein Signal mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus bzw. Tastverhältnis oder Duty Cycle, d. h. einem vorbestimmten konstanten verhältnis zwischen seiner aktiven („1”) und seiner inaktiven („0”) Phase, zu erzeugen. Ferner ist es wünschenswert, dass diese Oszillatorstrukturen mit dem externen Taktsignal synchronisiert sind, d. h. dass die aktive Phase an dem Oszillatorstrukturausgang zu der gleichen Zeit oder mit einer festen vorbestimmten Verzögerung zu dem Beginn der aktiven Phase des Taktsignals auftritt, mit dem die Oszillatorstruktur synchronisiert werden soll.
In der Entwurfsphase aktiver Schaltungen ist es oft wünschenswert, Zugang zu hochflexiblen Oszillatorstrukturen zu besitzen, da es dann möglich sein kann, die gleiche Oszillatorstruktur (IC) für unterschiedliche Entwurfsziele einzusetzen, anstatt einen Oszillator herstellen zu müssen, der spezifisch auf eine einzelne Schaltung zugeschnitten ist.
Aus der US 6 369 665 B1 ist eine Oszillatorschaltung bekannt, die konfiguriert ist, um eine Schwingungsspannung derart einzustellen, dass die Schwingung gleichmäßig bleibt, unabhängig von Frequenzänderungen des Signals, des an einem äußeren Takteingang geliefert wird.
Die US 5 394 020 A beschreibt eine Schaltung zum Erzeugen einer Rampenspannung durch Laden und Entladen einer Rampenkondensators mittels einer Ladungsstromquelle und einer Entladungsstromquelle. Die Frequenz der Rampenspannung wird mit einem Sync-Signal gesteuert. Wenn die Amplitude der Rampenspannung von einer Referenzspannung abweicht, wird ein Korrektursignal erzeugt, das mit der Stromquelle gekoppelt wird, um die Abweichung zu kompensieren.
Aus der US 6 177 845 B1 ist eine Schaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einer Ausgangsfrequenz bekannt. Die Schaltung weist eine Frequenzerzeugungsschaltung, eine Frequenzänderungsschaltung und eine Synchronisierungsschaltung auf. Die Frequenzerzeugungsschaltung empfängt ein Frequenzauswahlsteuersignal und liefert eine Frequenzausgabe bei der Ausgangsfrequenz. Die Frequenzänderungsschaltung empfängt die Frequenzausgabe und ein Frequenzänderungssteuersignal und leitet das Ausgangssignal davon ab. Die Synchronisierungsschaltung synchronisiert das Frequenzauswahlsteuersignal und das Frequenzänderungssteuersignal.
In der US 2002/0 075 982 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Umschalten zwischen Eingangstaktsignalen von unterschiedlichen Taktquellen beschrieben. Zu diesem Zweck wird ein ergänzendes Korrektursignal einem Schleifenfilter einer Phasenregelschleife zugeführt.
Die US 7 173 495 B1 offenbart einen Taktgenerator, der zwei Oszillatoren aufweist. Ein sekundärer Oszillator wird unter Verwendung eines Phasendetektors, einer Ladungspumpe und eines Filters, die eine Steuerspannung zu dem sekundären Oszillator erzeugen, die die Frequenz eines sekundären Takts bestimmt, mit einem primären Takt von einem primären Oszillator verriegelt. Durch einen Vergleich des primären Takts mit dem sekundären Takt wird ein Ausfall des primären Takts erfasst.
Die US 6 518 809 B1 offenbart eine Taktschaltung mit einem selbstkorrigierenden Tastverhältnis, die eine Treiberschaltung aufweist, die konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal ansprechend auf ein Takteingangssignal und ein Einstellsignal zu erzeugen. Die Einstellschaltung kann konfiguriert sein, um das Einstellsignal ansprechend auf das Ausgangssignal zu erzeugen, um ein Testverhältnis des Ausgangssignals zu korrigieren.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oszillatorstruktur, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Oszillatorausgangssignals, ein Verfahren zum Erzeugen eines Oszil1ationssignals oder ein Oszillatorsystem mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Oszillatorstruktur gemäß Anspruch 1 oder 14, eine Einrichtung gemäß Anspruch 15, ein Verfahren gemäß Anspruch 16 oder ein Oszillatorsystem gemäß Anspruch 25 gelöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine flexible Oszillatorstruktur bereitgestellt, die es ermöglicht, den zugänglichen Arbeitszyklusbereich bis auf 1 zu erweitern. Dies wird durch Einführen eines zweiten Oszillators in eine Oszillatorstruktur, die einen ersten Oszillator aufweist, erzielt, wobei der zweite Oszillator derart betrieben wird, um den Arbeitszyklus des ersten Oszillators, der in Synchronisation mit einem externen Taktsignal ist, zu verdoppeln. In anderen Worten, ein erster Oszillator wird verwendet, der eine Eingangsschnittstelle für ein Sync-Signal und eine Ausgangsschnittstelle für ein Zwischenoszillationssignal mit einem Arbeitszyklus aufweist, der gemäß einem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, das verwendet werden kann, um den Arbeitszyklus in dem Bereich von [0, ..., 0,5] einzustellen. Ferner wird eine zweite Oszillatorschaltung verwendet, die eine Eingangsschnittstelle für das Sync-Signal und Zwischenoszillationssignal und eine Ausgangsschnittstelle für das Oszillationssignal, das mit dem externen Takt synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der zweimal der Wert des Arbeitszyklus des ersten Oszillators ist, aufweist.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine flexible Oszillatorstruktur die Möglichkeit bereit, unter Verwendung des gleichen Eingangspins bzw. -anschlussstifts, der bereits für das externe Taktsignal verwendet wird, mit dem synchronisiert werden soll, zwischen zwei unterschiedlichen Taktzyklen zu schalten. Zu diesem Zweck könnte ein externer Schaltungsaufbau verwendet werden, um zwischen zwei unterschiedlichen möglichen Arbeitszyklen zu wählen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird dies durch ein Verwenden von zwei oder mehr unterschiedlichen Spannungspegeln erzielt, die an den Eingang angelegt werden, der das Taktsignal empfängt. Die flexible Oszillatorstruktur weist einen Sync-Signalprozessor auf, der den Oszillator in Abhängigkeit von dem Sync-Signal derart lenkt, dass der Oszillator zwischen zwei oder mehr Arbeitszyklen geschaltet werden kann, wie durch den Spannungspegel angezeigt ist. In anderen Worten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Oszillatorstruktur wird ein Sync-Signalprozessor verwendet, der eine Eingangsschnittstelle für ein auf einem externen Takt basiertes Sync-Signal und eine Ausgangsschnittstelle für ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals abhängt, aufweist. Ferner wird ein Oszillator, der eine Eingangsschnittstelle für das Arbeitszyklus-Anzeigesignal und das Sync-Signal aufweist, verwendet, mit einer Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Signaleigenschaft des Sync-Signals, die durch den Sync-Signalprozessor verwendet wird, der Spannungspegel des Sync-Signals.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist eine flexible Oszillatorstruktur einen Schaltzeitberechner für eine Berechnung einer Schaltzeit auf, derart, dass in einer Übergangsphase zwischen einem ersten und einem zweiten Oszillator der flexiblen Oszillatorstruktur der Arbeitszyklus weder den Arbeitszyklus des ersten noch des zweiten Oszillators überschreitet. In anderen Worten, ein Ausführungsbeispiel der flexiblen Oszillatorstruktur weist einen Schaltzeitberechner auf, der eine Eingangsschnittstelle für ein Oszillatorauswahlsignal und eine Ausgangsschnittstelle für ein Übergangszeitsignal aufweist, derart, dass ein kombiniertes Oszillationssignal, das die Oszillationssignale des ersten Oszillators oder des zweiten Oszillators und das Oszillationssignal des Oszillators, der durch das Oszillatorauswahlsignal angezeigt wird, kombiniert, und zwar zu einer Zeit, die durch das Übergangszeitsignal angezeigt ist, einen Arbeitszyklus unter einer vorbestimmten Arbeitszyklusschwelle aufweist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist eine flexible Oszillatorstruktur einen Sync-Signalprozessor auf, der ferner eine Ausgangsschnittstelle für ein Frequenzanzeigesignal aufweist, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals abhängt. Ein interner Oszillator in der flexiblen Oszillatorstruktur weist ferner eine Eingangsschnittstelle für das Frequenzanzeigesignal auf, wobei die Frequenz des Oszillationssignals des internen Oszillators von dem Frequenzanzeigesignal abhängt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Signaleigenschaft, die durch den Sync-Signalprozessor zum Erzeugen des Frequenzanzeigesignals ausgewertet wird, der Strom des Sync-Signals. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der auszuwertende Strom an das Taktsignal angelegt, derart, dass beide Funktionalitäten unter Verwendung von nur einem einzelnen Pin einer IC erzielt werden können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Strom durch Anwenden eines unterschiedlichen externen Schaltungsaufbaus auf die flexible Oszillatorstruktur variiert werden. Bei wiederum einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte der Strom auch zwischen zwei unterschiedlichen Strombereichen geschaltet werden, um die erwünschte Verwendung unterschiedlicher Arbeitssignale eines weiteren Oszillators in der flexiblen Oszillatorstruktur zu signalisieren, der in Synchronisation mit dem externen Taktsignal läuft und in der Lage ist, für zwei unterschiedliche Arbeitszyklen zu sorgen. Dies bedeutet, dass drei Funktionalitäten unter Verwendung von nur einer einzelnen Signalleitung ausgewählt werden können (ein einzelner Pin einer IC), wobei die Auswahl vollständig unter Verwendung unterschiedlicher externer Schaltungskomponenten, wie z. B. unterschiedlicher Widerstände oder dergleichen, durchgeführt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Beispiel einer Oszillatorstruktur;
2 ein Zeitdiagramm für das Beispiel einer Oszillatorstruktur aus 1;
3 ein detailliertes Zeitdiagramm für das Beispiel einer Oszillatorstruktur aus 1;
4 ein Beispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur;
5 ein Zeitdiagramm des Beispiels der flexiblen Oszillatorstruktur aus 4;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur;
7 ein Zeitdiagramm des weiteren Ausführungsbeispiels der flexiblen Oszillatorstruktur aus 6;
8 ein Beispiel einer Oszillatorstruktur mit zwei Oszillatoren;
9 ein Zeitdiagramm des Beispiels der Oszillatorstruktur aus 8;
10 ein weiteres Zeitdiagramm des Beispiels der Oszillatorstruktur aus 8;
11 ein weiteres Zeitdiagramm der Oszillatorstruktur aus 8;
12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur;
13 ein Zeitdiagramm für die flexible Oszillatorstruktur aus 12;
14 ein weiteres Zeitdiagramm für die flexible Oszillatorstruktur aus 12;
15 ein weiteres Beispiel einer Oszillatorstruktur;
16 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur; und
17 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur.
1 zeigt ein Beispiel einer Oszillatorstruktur, die verwendet wird, um ein Oszillationssignal mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus zu erzeugen, das mit einem extern angelegten Taktsignal (46) synchronisiert ist. 1 ist ein Blockdiagramm für einen Synchronisationsoszillator 10. Die Oszillatorstruktur (Synchronisationsoszillator) 10 könnte z. B. in eine IC eingebaut sein. Die Schaltungselemente, die den tatsächlichen Oszillator 10 bilden, sind von einem externen Schaltungsaufbau durch eine gestrichelte Linie 12 getrennt, die eine mögliche IC von dem externen Schaltungsaufbau trennt. Ein Beispiel für externe Elemente, die ein Taktsignal als Sync-Signal 48 anlegen, ist ebenso gegeben.
Die Oszillatorstruktur 10 weist eine interne Betriebsspannung 14, eine Eingangsschnittstelle 16 für ein Sync-Signal 48, einen ersten Komparator 18, einen zweiten Komparator 20 und ein Flip-Flop 22 auf. Ferner weist die Oszillatorstruktur 10 eine erste Stromquelle 24 und eine zweite Stromquelle 26 auf.
Ein interner Widerstand 28 ist zwischen die interne Betriebsspannung 14 und die Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 geschaltet, die ferner mit dem invertierenden Eingang des ersten Komparators 18 verbunden ist. Der Ausgang des ersten Komparators 18 ist mit dem „Setzen”-Eingang des Flip-Flops 22 gekoppelt. Der nichtinvertierende Ausgang Q des Flip-Flops 22 ist über einen Inverter 30 mit einem ersten Schalter 32 verbunden und ferner direkt mit einem zweiten Schalter 34 gekoppelt. Das Koppeln mit den Schaltern ist derartig, dass die Schalter geschlossen sind, wenn die angelegte Schaltspannung in ihrem „Hoch”-Zustand ist. Der erste Schalter 32 ist mit der internen Betriebsspannung 14 verbunden und ferner mit der ersten Stromquelle 24, die ferner mit einem ersten Verbindungspunkt 36 verbunden ist. Die zweite Stromquelle 26 ist ebenso mit dem ersten Verbindungspunkt 36 verbunden und ferner über den zweiten Schalter 34 auf Masse schaltbar. Ein Kondensator 38 ist zwischen Masse und den ersten Verbindungspunkt 36 geschaltet. Der erste Verbindungspunkt 36 ist ferner mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators 20 verbunden. Die nichtinvertierenden Eingänge des ersten Komparators 18 und des zweiten Komparators 20 sind mit einer Referenzspannung verbunden, die z. B. 1,0 V betragen könnte.
Der externe Schaltungsaufbau weist einen externen Kondensator 40 und einen externen Widerstand 42 und einen externen Transistor 44 auf. Der externe Kondensator 40 ist zwischen ein externes Taktsignal 46 und die Basis des externen Transistors 44 geschaltet. Der externer Widerstand 42 ist zwischen die Basis des externen Transistors 44 und Masse geschaltet, der Emitter des externen Transistors 44 ist mit Masse verbunden, während der Kollektor des externen Transistors mit der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 der Oszillatorstruktur 10 verbunden ist.
2 zeigt Zeitdiagramme für Spannungssignale von besonderem Interesse für die Oszillatorstruktur 10. Deshalb wird die Funktionalität der Oszillatorstruktur im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme von 2 beschrieben, die die Signale in der Oszillatorstruktur 10 zeigen. Es kann ferner angemerkt werden, dass die Oszillatorstruktur 10 in Synchronisation mit dem externen Taktsignal 46 schwingen soll. Deshalb wird für die folgende kurze Beschreibung der Oszillatorstruktur 10 angenommen, dass ein gültiges externes Taktsignal 46 an den externen Kondensator 40 angelegt wird.
2 zeigt das externe Taktsignal 46, das an den externen Kondensator 40 angelegt wird. 2 zeigt ferner ein zugeordnetes Sync-Signal 48, wie es an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 zu beobachten ist, ein Erster-Komparator-Ausgangssignal 50 des Ausgangs des ersten Komparators 18 und ein Zweiter-Komparator-Ausgangssignal 52 des Ausgangs des zweiten Komparators 20. Ferner ist eine Kondensatorspannung 54 dargestellt, wie sie an dem Kondensator 38 zu beobachten ist. Schließlich ist die Oszillatorausgabe 56 dargestellt, wie sie z. B. an dem nichtinvertierenden Ausgang des Flip-Flops 22 auftritt.
Auf das Auftreten einer ansteigenden Flanke des externen Taktsignals 46 hin bewirkt der Hoch-Pfad, der durch den externen Kondensator 40 und den externen Widerstand 42 gebildet ist, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der Basis und dem Emitter des externen Transistors 44 für eine Zeit auftritt, die dem spezifischen Zeitmaßstab des Hoch-Pfads entspricht. Deshalb wird der externe Transistor 44 für diese (kurze) Zeit leitend. So fließt für diese Zeit Strom durch den internen Widerstand 28, was einen kurzzeitigen Spannungsabfall an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 und so an dem invertierenden Eingang des ersten Komparators 18 bewirkt. Unter der Voraussetzung, dass die Spannungsdimensionen korrekt ausgewählt sind, wird das Ausgangssignal 50 des ersten Komparators für die Zeitperiode positiv, die durch den externen Hoch-Pfad definiert ist. Deshalb wird in Synchronisation mit der vorauseilenden Flanke des Komparator-Ausgangssignals 50 der nichtinvertierende Ausgang des Flip-Flops 22 hoch, wie durch die Oszillatorausgangsspannung 56 dargestellt ist. Aufgrund der Kopplung der Schalter 24 und 34 wird die erste Stromquelle 24 von der internen Betriebsspannung 14 getrennt und die zweite Stromquelle 26 gleichzeitig mit Masse verbunden. Deshalb beginnt eine Entladung des Kondensators 28 durch die zweite Stromquelle 26.
Ein Entladen hört jedoch auf, wenn die Kondensatorspannung 54 unter eine Schwellenspannung (bei diesem Beispiel 1,0 V) des zweiten Komparators 20 fällt. Zu diesem bestimmten Zeitpunkt wird das Ausgangssignal 52 des zweiten Komparators positiv und setzt so das Flip-Flop 22 zurück. Ein Rücksetzen des Flip-Flops 22 bedeutet ein Bewirken dessen, dass das Oszillatorausgangssignal 56 (nichtinvertierender Ausgang des Flip-Flops 22) niedrig wird, was so den Arbeitszyklus der Oszillatorstruktur 10 definiert. Dann wird der Kondensator 38 geladen, bis das Flip-Flop 22 wieder gesetzt ist, was einen weiteren Zyklus startet. In anderen Worten, der Arbeitszyklus wird durch den Strom der ersten Stromquelle 24 und der zweiten Stromquelle 26 und die Taktfrequenz des externen Taktes 46 vorbestimmt.
Zusammenfassend zeigen die 1 und 2 ein Blockdiagramm für einen Synchronisationsoszillator. Externe Komponenten werden verwendet, um ein Sync-Signal in die Oszillatorstruktur 10 (IC) zu senden. Im Inneren der Oszillatorstruktur wird ein Kondensator 38 (C_int) zum Laden oder Entladen und zum Erzeugen des Oszillationssignals verwendet. Das Flip-Flop 22 wird verwendet, um eine Laden-oder-Entladen-Operation zu steuern, und wird ferner durch das Sync-Signal 48 gesetzt und durch das Zweiter-Komparator-Ausgangssignal 52 des zweiten Komparators 20 rückgesetzt.
Die Signalverläufe oder Zeitdiagramme aus 2 zeigen, wie der Synchronisationsoszillator funktioniert. Ein externer Takt 46 kann durch ein Sync-Signal 48 in den Chip gesendet werden, das nur die ansteigende Flanke des externen Taktes erfasst. Das Flip-Flop 22, das zur Steuerung eines Lade- und Entladestroms verwendet wird, wird durch die ansteigende Flanke des externen Takts 46 gesetzt und durch die Ausgabe des internen zweiten Komparators 52 rückgesetzt. Die Kondensatorspannung 54, die über dem Kondensator 38 auftritt, ist eine Sägezahnspannung zwischen zwei Pegeln. Ein Pegel ist gemäß der Referenzspannung des zweiten Komparators 20 fest (untere Seite) (d. h. 1,0 V), während der andere Pegel (oberer Pegel) nicht fest ist und von der Frequenz des externen Taktsignals 46 abhängt (höhere Frequenz führt zu einem niedrigeren Pegel). Deshalb ist die Oszillatorstruktur 10 mit dem externen Taktsignal 46 synchronisiert, d. h. ihre Frequenz wird durch den externen Takt 46 bestimmt, während ihr Arbeitszyklus durch eine interne Auswahl gesteuert wird, d. h. die Stromquellen 24 und 26.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist der obere Spannungspegel des Kondensators 38 variabel und von der Frequenz des externen Taktsignals 46 und der ersten Stromquelle 24 abhängig. Deshalb hat die Oszillatorstruktur 10 gewisse Grenzen. Die Grenzen beruhen auf der Tatsache, dass der Ladestrom niedriger sein muss als der Entladestrom, um sicherzustellen, dass die Spannung 54 über dem Kondensator 38 bei jedem Zyklus für jede mögliche Frequenz des Taktsignals zurück zu 1,0 V (feste Seite) kehrt. Andernfalls wäre der Oszillator instabil, da die Spannung 54 über dem Kondensator 38 schließlich ohne Grenze ansteigen könnte. Dies impliziert automatisch, dass der Arbeitszyklus kleiner als 50% ist. In anderen Worten, Arbeitszyklen von mehr als 50% sind mit der Oszillatorstruktur 10 nicht erzielbar. Dies wird klar ersichtlich, wenn 3 betrachtet wird, die die einzige mögliche Lösung dafür zeigt, wie der Arbeitszyklus der Oszillatorausgabe 56 aufgebaut sein könnte, um mehr als 0,5 zu betragen. Wenn das Sync-Signal 48 die ansteigende Flanke der internen Oszillatorausgabe definiert, d. h. den Beginn des Entladens des Kondensators 38, kann einen Arbeitszyklus von mehr als 50% (wie in 3 dargestellt) nur dadurch erzielt werden, dass der Ladestrom höher ausgewählt wird als der Entladestrom, was nicht machbar ist, da dies zu einer Instabilität der Oszillatorstruktur 10 führt. Diese Instabilität könnte auftreten, wenn das Sync-Signal 48, d. h. die Taktfrequenz, in Bezug auf die stabile Situation aus 3 weiter abgesenkt wird. Dann wird das Ladeintervall länger, so dass die Kondensatorspannung 54 über dem Kondensator 38 so hoch werden würde, dass sie nicht mehr entladen werden könnte, um den Komparatorpegel des zweiten Komparators 20 zu erreichen.
Selbst wenn ein erwünschter Arbeitszyklus weniger als 50% wäre, jedoch sehr nahe an 50%, und zwar unter Verwendung einer Oszillatorstruktur 10 mit einem Sync-Signal 48, das die ansteigende Flanke einer internen Oszillatorausgabe definiert, könnten Probleme auftreten. Dies ist der Fall, da bei einem Arbeitszyklus nahe 50% der Ladestrom nur etwas geringer ist als der Entladestrom, so dass eine Instabilität aufgrund einer Prozessverteilung bei der Herstellung der integrierten Schaltung oder der einzelnen Elemente auftreten kann.
4 zeigt ein Beispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur 100. Im Folgenden soll 4 auch unter Bezugnahme auf 5 erläutert werden, die zahlreiche Zeitdiagramme für bestimmte Signale zeigt, die in der flexiblen Oszillatorstruktur 100 aus 4 auftreten.
Die flexible Oszillatorstruktur 100 basiert auf der Oszillatorstruktur 10 aus 1. So teilen sich identische Komponenten die gleichen Bezugszeichen und deren Beschreibung oder die Beschreibung einzelner Komponenten, die die gleiche Funktionalität teilen, kann auf 1 wie auch auf 4 und die weiteren Figuren mit den gleichen Elementen angewendet werden. Folglich werden die Komponenten, die bereits in 1 beschrieben wurden, bei der Beschreibung der flexiblen Oszillatorstruktur 100 nicht nochmals beschrieben.
Die flexible Oszillatorstruktur 100 weist ferner ein zweites Flip-Flop 102, einen dritten Komparator 104, eine dritte Stromquelle 106 und eine vierte Stromquelle 108 auf. Die flexible Oszillatorstruktur 100 weist ferner einen zweiten Kondensator 110 und ein Und-Gatter 112 auf. Ferner sind ein dritter Schalter 114 und ein vierter Schalter 116 vorhanden.
Der nichtinvertierende Ausgang des Flip-Flops 22 ist mit dem dritten Schalter 114 und mit einem ersten Eingang des Und-Gatters 112 verbunden. Ferner ist der Ausgang des ersten Komparators 18 mit dem Setzen-Eingang des zweiten Flip-Flops 102 verbunden. Der Ausgang des dritten Komparators 104 ist mit dem Rücksetzen-Eingang des Flip-Flops 102 und mit dem zweiten Eingang des Und-Gatters 112 verbunden. Der Ausgang des Und-Gatters 112 ist mit dem vierten Schalter 116 verbunden, der zwischen die vierte Stromquelle und Masse geschaltet ist. Die vierte Stromquelle 108 ist ferner mit einem zweiten Verbindungspunkt 118 verbunden. Der zweite Kondensator 110 ist zwischen Masse und den zweiten Verbindungspunkt 118 geschaltet, der ferner mit dem invertierenden Eingang des dritten Komparators 104 verbunden ist. Die dritte Stromquelle 106 ist zwischen den zweiten Verbindungspunkt 118 und den dritten Schalter 114 geschaltet, der ferner mit der internen Betriebsspannung 14 verbunden ist, um in Abhängigkeit von dem Signal an dem nichtinvertierenden Ausgang des Flip-Flops 22 möglicherweise die dritte Stromquelle 106 mit der internen Betriebsspannung 14 zu verbinden.
Wie unten detaillierter beschrieben ist, basiert die flexible Oszillatorstruktur 100 im Grunde auf der Oszillatorstruktur 10 und ist durch eine zweite Oszillatorschaltung 120 erweitert, was den Arbeitszyklus der Oszillatorstruktur 10 verdoppelt, die im Zusammenhang der flexiblen Oszillatorstruktur 100 auch als erste Oszillatorschaltung bezeichnet werden kann.
Wie in den Zeitdiagrammen aus 5 gezeigt ist, beginnt ein Laden des zweiten Kondensators 110 zusammen mit dem Beginn der Entladephase des Kondensators 38, da die zugeordneten Schalter 34 und 114 gleichzeitig gesetzt werden, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des ersten Komparators 18. Dies bedeutet, dass eine zweite Kondensatorspannung 122 zu steigen beginnt, d. h. der zweite Kondensator 110 geladen wird, wenn ein Entladen des Kondensators 38 beginnt.
Da der Ausgang des ersten Komparators 18 ferner mit dem Setzen-Eingang des zweiten Flip-Flops 102 gekoppelt ist, ist ein letztes Oszillatorausgangssignal 124 zu der gleichen Zeit auf „hoch” gesetzt, d. h. in Synchronisation mit dem Taktsignal 46. Während des Ladens ist die Spannung an dem invertierenden Eingang des dritten Komparators 104, d. h. die zweite Kondensatorspannung 122, über der Schwelle des dritten Komparators 104, so dass eine Ausgangsspannung 126 des dritten Komparators niedrig ist.
Genau in dem Moment, in dem die Oszillatorausgabe 56 niedrig wird (d. h. die erste Oszillatorstruktur ihren Zyklus abgeschlossen hat), wird der nichtinvertierte Ausgang des ersten Flip-Flops 22 auf niedrig gesetzt. Dies bedeutet, dass der dritte Schalter 114 geöffnet wird und gleichzeitig die erste Eingabe in das Und-Gatter 112 aufgrund der Inversion des Signals an den Eingängen des Und-Gatters 112 hoch wird. Gleichzeitig ist auch der zweite Eingang in das Und-Gatter 112 hoch, wie zuvor erläutert wurde. Deshalb ist der vierte Schalter 116 geschlossen, was ein Entladen des zweiten Kondensators 110 startet, d. h. rampenförmiges Senken der zweiten Kondensatorspannung 122, wie in 5 dargestellt ist.
Wenn die dritte und die vierte Stromquelle 106 und 108 den gleichen Strom liefern, fällt die zweite Kondensatorspannung 122 nach genau dem gleichen Zeitintervall, das zum Laden des zweiten Kondensators 110 verwendet wird, unter die Schwelle des dritten Komparators 104. So wird das zweite Flip-Flop 102 genau nach zweimal der Zeit, die die Oszillatorausgabe 56 hoch ist, rückgesetzt. Dies bedeutet, dass der Arbeitszyklus des letzten Oszillatorausgangssignals 124, das an einem Oszillatorausgang 130 bereitgestellt wird (dem nichtinvertierenden Ausgang des zweiten Flip-Flops 102), effektiv verdoppelt wird.
In anderen Worten, gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden zwei Oszillatorschaltungen verwendet, um eine flexible Oszillatorstruktur aufzubauen und einen Synchronisationsoszillator zu implementieren. Ein erster Oszillator erzielt eine Hälfte des letztendlichen Arbeitszyklus, während ein zweiter Oszillator die Pulsbreite des ersten Arbeitszyklus verdoppelt, so dass ein letztendliches Oszillatorausgangssignal herauskommt. Wenn z. B. der Zielarbeitszyklus 68% wäre, wäre der erste Oszillator entworfen, um einen Arbeitszyklus von 34% zu besitzen, so dass der zweite Oszillator den Arbeitszyklus verdoppelt, um letztendlich den erwünschten Arbeitszyklus von 68% zu erzielen.
Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur besitzt den großen Vorteil, dass keine Instabilität auftreten kann, wenn der erforderliche Arbeitszyklus über 50% beträgt. Die Stabilitätsprobleme werden durch die Arbeitszyklusverdopplung überwunden, da der erste Oszillator immer mit einem Ladestrom betrieben werden kann, der geringer ist als der Entladestrom. Dies bedeutet, er kann gut mit dem externen Taktsignal synchronisiert werden und kann einen Arbeitszyklus aufweisen, der intern durch die erste und die zweite Stromquelle 24 und 26 gesetzt ist. Das Verhindern der möglichen Instabilität schränkt herkömmliche Oszillatoren auf Arbeitszyklen unter 50% ein, was mit diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die Einführung eines zweiten Oszillators, was den Arbeitszyklus verdoppelt, überwunden wird. Zurück zu dem Arbeitszyklus von 68% sollte der erste Oszillator entworfen sein, um einen Arbeitszyklus von 34% zu besitzen. Da 34% kleiner ist als 50%, ist die Ladezeit länger als die Entladezeit, so dass der Ladestrom kleiner ist als der Entladestrom. So ist die erste Oszillatorschaltung stabil und kann ohne weiteres implementiert werden. Die zweite Oszillatorstruktur unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass sie drei Phasen besitzt: eine Ladephase, eine Entladephase und eine Haltephase. Während der Ladephase wird der zweite Kondensator 110 (C_int2) von der Haltespannung (z. B. 1,0 V) in einer Periode, die so lang ist wie der Arbeitszyklus der ersten Oszillatorstruktur von 34%, auf einen höheren Pegel geladen. Dies bedeutet, dass die zweite Oszillatorschaltung 120 den zweiten Kondensator 110 während der Arbeitszyklusperiode (34%) der ersten Oszillatorstruktur lädt. Um den Arbeitszyklus zu verdoppeln, wird der gleiche Entladestrom wie Ladestrom in der Entladephase benötigt, die endet, wenn die Spannung über dem zweiten Kondensator 110 (C_int2) die Haltespannung erreicht (in dem Beispiel von vorhin 1,0 V). Da der Lade- und der Entladestrom gleich sind, ist die Entladezeit gleich der Ladezeit. Wenn die Spannung über dem zweiten Kondensator 110 entladen wird, um kleiner zu sein als die Haltespannung, geht die zweite Oszillatorstruktur in die Halteperiode. Während der Halteperiode liegt kein Ladestrom oder Entladestrom vor. Die Spannung bleibt bis zum nächsten Eintritt in die Ladeperiode unverändert.
Obwohl vorgeschlagen wurde, den gleichen Lade- und Entladestrom in der zweiten Oszillatorstruktur 120 zu verwenden, verwenden weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Lade- und Entladeströme zur Bereitstellung einer noch weiter verbesserten Flexibilität, d. h. einer hochflexiblen Oszillatorstruktur.
Außerdem könnte Bedarf nach Bereitstellung einer flexiblen Oszillatorstruktur bestehen, die eine Verwendung unterschiedlicher Arbeitszyklen und eine Synchronisation mit einem externen Taktsignal ermöglicht. Dies könnte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in den 6 und 7 beschrieben, erreicht werden.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Implementierung von zwei oder mehr Arbeitszyklen innerhalb eines Synchronisationsoszillators erlaubt, die durch einen externen Schaltungsaufbau ausgewählt werden können, insbesondere durch geeignetes Auswählen eines externen Widerstands, wie im Folgenden detaillierter erläutert werden wird.
Allgemein basiert die flexible Oszillatorstruktur 200 aus 6 auf der flexiblen Oszillatorstruktur 100. Deshalb sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Funktionalität wird in den folgenden Absätzen nicht erläutert.
Zusätzlich zu der flexiblen Oszillatorstruktur 100 weist die flexible Oszillatorstruktur 200 einen Sync-Signalprozessor (Arbeitszyklusauswahl) 202 zur zusätzlichen Verarbeitung des Sync-Signals 16 auf. Die erste und die zweite Stromquelle 24 und 26 der flexiblen Oszillatorstruktur 200 sind einstellbar, d. h. sie sind nicht auf die Bereitstellung eines einzelnen vorbestimmten Stroms eingeschränkt. Die erste und die zweite Stromquelle 24 und 26 sind derart implementiert, dass diese zwei unterschiedliche Ströme bereitstellen können, d. h. sie können zwischen zwei unterschiedlichen Betriebszuständen geschaltet werden, was zu der Bereitstellung unterschiedlicher Ströme führt.
Offensichtlich führen, wie in 7 dargestellt ist, unterschiedliche Strompegel für den Lade- und Entladebetrieb des Kondensators 38 zu unterschiedlichen Arbeitszyklen. Als Beispiel zeigt 7 die Ausführungsbeispiele der 4 und 5 in durchgezogenen Linien, wobei ein alternativer Betriebsmodus in gepunkteten Linien darüber gelagert ist. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist der Ladestrom des alternativen Betriebsmodus höher, während der Entladestrom niedriger ist als bei dem in 5 gezeigten Modus. Deshalb kann eine alternative zweite Kondensatorspannung 204 an dem Kondensator 38 beobachtet werden. Wie in 7 gezeigt ist, führt dies automatisch zu einem alternativen Oszillatorausgangssignal 206 und so auch zu einer alternativen zweiten Kondensatorspannung 208, die an dem zweiten Kondensator 110 zu beobachten ist. Folglich wird ein alternatives letztendliches Oszillatorausgangssignal 210 an dem Oszillatorausgang 130 ausgegeben. Dies bedeutet, dass die Möglichkeit geschaffen wird, unterschiedliche Arbeitszyklen auszuwählen, indem die Ladung der ersten und der zweiten Stromquelle 24 und 26 variiert wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 6 dargestellt ist, kann ein Signal, das anzeigt, welcher Arbeitszyklus verwendet werden soll, an dem gleichen Pin, der bereits für das externe Taktsignal 46 vorhanden ist, zugeführt werden, d. h. an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48. Dies ist möglich, da der Sync-Signalprozessor 202 das Sync-Signal 48 analysiert, um eine Entscheidung über die zu verwendenden Ströme zu treffen.
Zu diesem Zweck weist der Sync-Signalprozessor 202 einen vierten Komparator 212 und eine Spitzenauslöschschaltung 214 auf. Ein Eingang der Spitzenauslöschschaltung 214 ist mit der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 gekoppelt. Ein Ausgang der Spitzenauslöschschaltung 214 ist mit dem invertierenden Eingang des vierten Komparators 212 gekoppelt, dessen nichtinvertierender Eingang mit einer vorbestimmten Schwelle, wie z. B. 3,0 V, gekoppelt ist. Die Spitzenauslöschschaltung 214 dient zur Beseitigung der Spitzen in dem Sync-Signal 48 zur Bereitstellung eines Signals mit konstantem Spannungspegel für den invertierenden Eingang des vierten Komparators 212. Der Ausgang des vierten Komparators 212 ist mit der ersten und zweiten Stromquelle 24 und 26 gekoppelt, die abhängig von dem Zustand des Signals, das an dem Ausgang des vierten Komparators 212 bereitgestellt wird, zwischen zwei unterschiedlichen Strombereitstellungsmodi geschaltet werden. Dies bedeutet, dass, wenn die Ausgabe des vierten Komparators 212 niedrig ist, ein erstes Paar von Strömen durch die erste und die zweite Stromquelle bereitgestellt wird. Wenn das Ausgangssignal des vierten Komparators 212 hoch ist, wird ein zweites Paar von Strömen durch die erste Stromquelle 24 und die zweite Stromquelle 26 bereitgestellt. Offensichtlich schaltet der vierte Komparator 212 seine Ausgabe um, wenn das Ausgangssignal der Spitzenauslöschschaltung 214 die Schwellenspannung kreuzt. Der Spannungspegel des Sync-Signals 48 kann durch die Anwendung eines einzelnen externen Auswahlwiderstands 216 eingestellt werden, der zwischen die Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 und eine externe Masse geschaltet ist.
Bei dieser Konfiguration bilden der interne Widerstand 28 und der externe Auswahlwiderstand 216 einen Spannungsteiler, der einen konstanten Spannungspegel definiert, der an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 zu beobachten ist. Wie in 7 gezeigt ist und bereits für die vorhergehenden Schaltungen beschrieben wurde, wird der konstante Spannungspegel durch kurze Spitzen verminderter Spannung unterbrochen, was das Auftreten der ansteigenden Flanke des externen Taktsignals 46 anzeigt. Der mittlere Spannungspegel jedoch kann durch eine geeignete Auswahl des externen Auswahlwiderstands 216 eingestellt werden. Wie in 7 dargestellt ist, kann eine alternative Auswahl des Auswahlwiderstands 216 zu einem alternativen Sync-Signal 218 mit einem niedrigeren konstanten (mittleren) Spannungspegel führen. Deshalb können gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 6 beschrieben ist, zwei unterschiedliche Arbeitszyklen durch eine geeignete Auswahl des externen Auswahlwiderstands 216 geschaltet werden. Dies bedeutet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Arbeitszyklen mit dem zusätzlichen Vorteil ausgewählt werden können, dass kein zusätzlicher Pin für ein Arbeitszyklus-Auswahlsignal vorgesehen sein muss. Dies ist begründet durch die Anwendung des Sync-Signalprozessors 202 in der in 6 gezeigten flexiblen Oszillatorstruktur 200.
In anderen Worten, eine Arbeitszyklus-Auswahlfunktion ist in einer flexiblen Oszillatorstruktur beinhaltet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Arbeitszyklen zwischen 63% und 46% geschaltet werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stammt der niedrigere Arbeitszyklus aus dem Intervall [10%, ... 50%] und der höhere Arbeitszyklus stammt aus dem Intervall [51%, ... 95%]. Zusammenfassend wird der vierte Komparator 212 (C₁) verwendet, um den unterschiedlichen Arbeitszyklus zu setzen, indem die Spannung an dem Pin 16 mit einer Schwellenspannung verglichen wird (in 6 z. B. 3 V). Wenn die Spannung an dem Pin 16 niedriger ist (z. B. durch Anschließen eines geeigneten externen Auswahlwiderstands 216 (R_ext,2) vom Pin zu Masse), ist der maximale Zielarbeitszyklus 63%, und wenn die Spannung höher ist, beträgt er 46%. Der Ausgang des vierten Komparators 212 ist mit Schaltern verbunden, die einen Satz von Ladestrom und Entladestrom für den Kondensator 38 (C_int1) auswählen, d. h. einen Satz von Lade- und Entladestrom für einen maximalen Arbeitszyklus von 46% und einen weiteren Satz für einen maximalen Arbeitszyklus von 63%.
In anderen Worten, die Ströme werden derart ausgewählt, dass der Arbeitszyklus der ersten Oszillatorstruktur eine Hälfte des ausgewählten maximalen Zielarbeitszyklus ist, der durch die zweite Oszillatorschaltung 120 ausgegeben wird. Da ein pulsierendes Sync-Signal 48 vorliegt, das in die Eingangsschnittstellenverbindung 16 für das Sync-Signal 48 eingegeben wird, wird eine Spitzenauslöschzeit verwendet, um dieses pulsierende Signal zu entfernen und einen ungefähren Gleichstromwert beizubehalten, um den maximalen erlaubten Arbeitszyklus zu bestimmen. Diese Funktionalität wird durch die Spitzenauslöschschaltung 214 erzielt.
Die in 7 gezeigten Signalverläufe erklären, wie die Auswahl des maximalen Arbeitszyklus funktioniert. Die gepunkteten Linien gehören zu dem höheren Arbeitszyklus. Ein unterschiedlicher Satz von Lade- und Entladeströmen wird für unterschiedliche Arbeitszyklen verwendet, was zu einem unterschiedlichen Sägezahnspannungsprofil an dem Kondensator 38 (C_int1) führt. Um einen höheren maximalen Arbeitszyklus zu erzielen, wird die maximale Sägezahnspannung an dem Kondensator 38 höher gesetzt, indem ein geeigneter Satz von Lade- und Entladeströmen so ausgewählt wird, dass der Arbeitszyklus der ersten Oszillatorschaltung höher ist. Bei diesem Beispiel sind der Lade- und der Entladestrom der zweiten Oszillatorschaltung 120 identisch, d. h. unbeeinflusst durch den Sync-Signalprozessor 202. Die Spitzenspannung an dem zweiten Kondensator 110 (C_int2) jedoch ist aufgrund einer höheren Pulsbreite der ersten Oszillatorstruktur für einen höheren maximalen Arbeitszyklus höher.
Auf diese Weise verdoppelt die zweite Oszillatorstruktur 120 den Arbeitszyklus der ersten Oszillatorstruktur unabhängig von dem Arbeitszyklus der ersten Oszillatorstruktur. So wird der maximale Arbeitszyklus durch Setzen der Spannung auf einen niedrigeren oder höheren Wert als die Schwelle ausgewählt, wodurch eine höhere oder niedrigere Sägezahnspannung an dem Kondensator 38 gesetzt wird, was zu einem höheren oder niedrigeren Arbeitszyklus der ersten Oszillatorschaltung und folglich einem höheren oder niedrigeren Arbeitszyklus der flexiblen Oszillatorstruktur 200 führt.
Wie bereits erwähnt wurde, kann dies gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzielt werden, ohne einen zusätzlichen Signalisierungspin verwenden zu müssen, was eine wesentliche Menge Geld bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen flexiblen Oszillatorstruktur 200 spart. Ein Implementieren des erfindungsgemäßen Konzepts erlaubt eine Synchronisation des internen Taktes und externen Setzens des maximal erlaubten Arbeitszyklus und Frequenz des Oszillators. Die Sync-Funktionen, die zur Synchronisation der ansteigenden Flanke des internen Oszillators mit der ansteigenden Flanke des externen Taktes 46 verwendet werden, unterstützen eine Reduzierung von EMI-Rauschen und einer Bulk-Kondensator-Welligkeit.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Arbeitszyklusauswahl implementiert sein, um fortwährend zu arbeiten, d. h. die Ladungen der ersten und der zweiten Ladungsquelle können kontinuierlich variiert werden, was eine freie Auswahl des Arbeitszyklus innerhalb eines vorbestimmten Auswahlintervalls ermöglicht. Zu diesem Zweck ist ein Sync-Signalprozessor 202 implementiert, der die erste und die zweite Stromquelle 24 und 26 geeignet lenkt, um die Ströme, die durch die jeweiligen Stromquellen erzeugt werden, kontinuierlich zu variieren.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Mehrschwellenimplementierung bereitgestellt, die ein Schalten zwischen mehr als zwei unterschiedlichen Stromkonfigurationen der Stromquellen 24 und 26 ermöglicht. Dies wird durch Vergleichen der Spannung an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 mit zahlreichen Schwellen erzielt. Wenn z. B. zwei unterschiedliche Schwellen verwendet werden, können unter Verwendung der gleichen Eingangsschnittstelle und unterschiedlicher externer Auswahlwiderstände 216 drei Arbeitszyklen ausgewählt werden. Ferner können die erste und die zweite Ladungsquelle 24 und 26 auch nicht implementiert sein, um variierende Ladungen bereitzustellen. Stattdessen könnten zahlreiche Stromquellen implementiert sein, die jeweils angepasst sind, um einen einzelnen Strom bereitzustellen. Für die Variation des Arbeitszyklus können. unterschiedliche Stromquellen an- und ausgeschaltet werden, wie durch den Sync-Signalprozessor 202 angezeigt ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Arbeitszyklusschalten unter Verwendung des gleichen Pins, der zur Bereitstellung des Sync-Signals vorgeschrieben ist, auch in eine Oszillatorstruktur, wie sie in 1 gezeigt ist, implementiert sein, d. h. ohne die Arbeitszyklusverdopplung aus 6. Ferner kann das erfindungsgemäße Konzept eines Bereitstellens einer Schaltfähigkeit unter Verwendung des gleichen Pins, der bereits für ein externes Takt- oder Sync-Signal bereitgestellt ist, an einer beliebigen anderen integrierten Schaltung oder Vorrichtung, die mit einem externen Takt oder Sync-Signal betrieben wird, implementiert sein.
Zusätzlich zu Oszillatorstrukturen, die mit einem externen Taktsignal synchronisiert werden, sind Oszillatorstrukturen bekannt, die einen zusätzlichen internen Oszillator aufweisen, der nicht mit einem externen Taktsynchronisiert ist. Diese Oszillatorstrukturen können deshalb mit einer unterschiedlichen Oszillationsfrequenz schwingen, derart, dass die Möglichkeit geschaffen wird, entweder ein Oszillatorsignal an dem Ausgang einer derartigen Oszillatorstruktur mit einer intern vorbestimmten Frequenz oder mit der Frequenz eines externen Taktsignals zu haben. Bei derartigen Oszillatorstrukturen muss deshalb zusätzlicher Schaltungsaufbau zum Schalten zwischen zwei unterschiedlichen Oszillatoren implementiert sein.
8 zeigt ein Beispiel einer Oszillatorstruktur, die einen internen Oszillator 302, der bei einer festen Frequenz schwingt, und einen synchronisierten Oszillator 304 aufweist, der mit der Frequenz eines externen Taktsignals 46 schwingt. Um in der Lage zu sein, zwischen den beiden Oszillatoren umzuschalten, weist die Oszillatorstruktur in 8 ferner eine Oszillatorauswahlschaltung 306 auf, die das Vorliegen des Sync-Signals 48 erfasst, sowie dafür zu sorgen, dass dieses Sync-Signal 48 in den synchronisierten Oszillator 304 eingegeben wird. Wenn das externe Taktsignal 46 nicht vorhanden ist, zeigt die Oszillatorauswahlschaltung 306 die Verwendung des internen Oszillators 302 an, wie unten detaillierter erläutert werden wird.
Bei dem Beispiel einer Oszillatorstruktur, die in 8 gezeigt ist, ist der externe Schaltungsaufbau äquivalent zu dem externen Schaltungsaufbau, der bereits bei den vorherigen Figuren beschrieben wurde, weshalb die Erzeugung des Sync-Signals 48 nicht im Detail erläutert werden wird. Das Zeitdiagramm aus 9 jedoch stellt den allgemeinen Betrieb der Oszillatorstruktur aus 8 dar. Die Funktionalität der Oszillatorstruktur aus 8 wird deshalb unter Bezugnahme auf die Signalverläufe oder die Zeitgebungen, die in 9 dargestellt sind, beschrieben werden.
Sowohl der interne Oszillator 302 als auch der synchronisierte Oszillator 304 weisen Oszillatorausgänge auf, die mit einem Signalauswahlelement 308 gekoppelt sind, das entweder den Eingang des synchronisierten Oszillators 304 oder den Eingang des internen Oszillators 302 zum Bereitstellen eines letztendlichen Oszillationssignals an einem Oszillatorstrukturausgang 310 der Oszillatorstruktur zu seinem Ausgang schaltet. Deshalb weist das Signalauswahlelement 308 einen weiteren Eingang für ein Synchronisationserfassungssignal auf, das den zu verwendenden Oszillator anzeigt.
Die Oszillatorauswahlschaltung 306 weist einen fünften Komparator 312, einen sechsten Komparator 314 und einen siebten Komparator 316 auf. Die Oszillatorauswahlschaltung 306 weist ferner ein drittes Flip-Flop 318 und ein viertes Flip-Flop 320 auf. Der invertierende Eingang des fünften Komparators 312 ist mit der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 gekoppelt. Der nichtinvertierende Eingang des fünften Komparators 312 ist mit einer ersten Referenzspannung, z. B. 1,0 V, gekoppelt. Der Ausgang des fünften Komparators 312 ist mit dem „Setzen”-Eingang des dritten Flip-Flops 318 gekoppelt und ferner mit einem ersten von zwei Eingängen eines Oder-Gatters 322. Der nichtinvertierende Ausgang des dritten Flip-Flops 318 ist mit einem Synchronisationserfassungseingang des synchronisierten Oszillators 304 und mit dem Synchronisationserfassungseingang des Signalauswahlelements 308 gekoppelt. Der Rücksetzeingang des dritten Flip-Flops 318 ist mit dem Ausgang des sechsten Komparators 314 gekoppelt, der ferner mit dem zweiten Eingang des Oder-Gatters 322 gekoppelt ist. Der invertierende Eingang des sechsten Komparators 314 ist mit einer zweiten Referenzspannung, z. B. 5,0 V, gekoppelt. Der nichtinvertierende Eingang des sechsten Komparators 314 ist mit dem invertierenden Eingang des siebten Komparators 316 und einem Ladungssummierungspunkt 324 verbunden. Eine fünfte Stromquelle 326 ist zwischen eine Betriebsspannung und den Ladungssummierungspunkt 324 geschaltet und eine sechste Stromquelle 328 ist zwischen den Ladungssummierungspunkt 324 und Masse geschaltet. Ein Integrationskondensator 330 ist zwischen Masse und den Ladungssummierungspunkt 324 geschaltet.
Offensichtlich setzt auf ein Auftreten des ersten externen Taktsignals 46 hin der fünfte Komparator 312 das dritte Flip-Flop 318, da die Ausgabe des fünften Komparators 312 während der Dauer des Spannungsabfalls des Sync-Signals 48 hoch ist. Deshalb wird auf ein erstes Auftreten des externen Taktsignals 46 hin ein Synchronisationserfassungssignal 332, das an dem nichtinvertierenden Ausgang des dritten Flip-Flops 318 zu beobachten ist, in den „Hoch”-Zustand geschaltet. Auf ein Auftreten des Sync-Signals 48 hin wird das vierte Flip-Flop 320 über das Oder-Gatter 322 rückgesetzt. Das Signal des invertierten Ausgangs des vierten Flip-Flops 320 wird verwendet, um abwechselnd die fünfte Stromquelle 326 und die sechste Stromquelle 328 an- und auszuschalten, um den Integrationskondensator 330 zu laden oder entladen. Dies bedeutet, dass, wenn das externe Taktsignal 46 vorhanden ist, die Spannung des Integrationskondensators 330 sich um eine Schwelle von 1,0 V lädt und entlädt, d. h. die mittlere Spannung beträgt 1,0 V.
Wenn jedoch kein externes Taktsignal 46 dem vorhergehenden folgt, um das vierte Flip-Flop 320 rückzusetzen, wird der Integrationskondensator 330 geladen, bis er den Spannungspegel (5,0 V) des fünften Komparators 314 überschreitet. Dies bedeutet, dass das dritte Flip-Flop 318, das das Synchronisationserfassungssignal 332 bereitstellt, rückgesetzt wird und die Spannung des Integrationskondensators 330 um einen mittleren Pegel von 5,0 V herum variiert, bis das nächste Taktsignal erfasst wird. Dies bedeutet, dass das Synchronisationserfassungssignal 332 in einem Hoch-Zustand ist, während das externe Taktsignal 46 angelegt ist, und in einem Niedrig-Zustand, wenn das externe Taktsignal 46 nicht angelegt ist, wie in 9 dargestellt ist.
Der interne Oszillator 302 schwingt mit einer vorbestimmten internen Oszillationsfrequenz, wie durch die Ausgabe 334 des internen Oszillators 302 angezeigt ist. Im Gegensatz dazu schwingt der synchronisierte Oszillator 304 mit der Frequenz des externen Taktsignals 46, wie durch das Ausgangssignal 336 des synchronisierten Oszillators dargestellt ist. Das Signalauswahlelement 308 empfängt das Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 und das Ausgangssignal 336 des synchronisierten Oszillators 304 zusammen mit dem Synchronisationserfassungssignal 332 und schaltet das Ausgangssignal 336 des Synchronisationsoszillators 304 zu dem Oszillatorstrukturausgang 310, um das Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 zu ersetzen, wenn das externe Taktsignal 46 vorhanden ist. So ist ein Oszillatorstruktur-Ausgangssignal 340, wie es in 9 gezeigt ist, an dem Oszillatorstrukturausgang 310 zu beobachten.
Wie in 9 angezeigt ist, schaltet das Signalauswahlelement 308 den Ausgang in genau dem Moment um, in dem die erste ansteigende Flanke des externen Taktsignals 46 auftritt. Da die Ausgabe des internen Oszillators 302 und das externe Taktsignal 46 in keinster Weise miteinander synchronisiert sind, kann ein Arbeitszyklus zu der Zeit des Übergangs viel länger sein als die Arbeitszyklen der einzelnen Oszillatoren. Dies ist z. B. an einer Übergangsposition 342 in 9 dargestellt, wo die Synchronisationsoszillator-Ausgangssignale 336 und das Ausgangssignal 334 des internen Oszillators derart verkettet sind, dass der Arbeitszyklus zu der Zeit eines Übergangs viel höher als 50% ist, was in etwa der Arbeitszyklus des Ausgangssignals 334 des internen Oszillators 302 sowie des Ausgangssignals 336 des Synchronisationsoszillators 304 ist.
Die 10 und 11 zeigen weitere Messergebnisse, die eine Verzerrung des Arbeitszyklus und des Oszillatorstruktur-Ausgangssignals 340 zeigen, wenn von dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 zu dem Ausgangssignal 336 des synchronisierten Oszillators 304 übergegangen wird oder umgekehrt. Wie bereits in 9 gezeigt wurde, stellt der interne Oszillator 302 das letztendliche Oszillationssignal bereit, wenn kein Synchronisationssignal 48 vorhanden ist und die Frequenz des letztendlichen Oszillationssignals fix ist. Der Synchronisationsoszillator 304 besitzt kein Sync-Signal 48, weshalb er nicht schwingt. Wenn ein Synchronisationssignal 48 vorliegt, schwingt die Synchronisationsoszillatorausgabe mit der gleichen Frequenz wie der Frequenz des externen Taktes 46 und einem Arbeitszyklus in Abhängigkeit von der internen Synchronisationsoszillatorschaltung. Der interne Oszillator 302 arbeitet noch, liefert jedoch keinen Signalbeitrag zu dem letztendlichen Oszillationssignal.
Der Übergang von dem Synchronisationsoszillator 304 zu dem internen Oszillator 302 oder von dem internen Oszillator 302 zu dem Synchronisationsoszillator 304 wird abhängig von dem Vorliegen eines externen Taktsignals 46 automatisch durchgeführt. Die in 9 gezeigten Signalverläufe stellen jedoch nur einen idealen Fall dar. Tatsächlich zeigen Übergänge von dem internen Oszillator 302 zu dem Synchronisationsoszillator 304 oder von dem Synchronisationsoszillator 304 zu dem internen Oszillator 302 bei Messung weitere Verzerrungen. Die 10 und 11 zeigen die gleichen Signale, die bereits für 9 erläutert wurden, und ein Arbeitszyklussignal 350, das den Arbeitszyklus des Oszillatorstruktur-Ausgangssignals 314 anzeigt.
10 stellt den Übergang von dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 zu dem Synchronisationsoszillatorsignal 336 dar. Während eines Übergangs (A) ist ein Pulsarbeitszyklus zu hoch, insbesondere bis fast 1,0. Ein derartig hoher Arbeitszyklus wäre z. B. für ein Schaltnetzteil nicht akzeptabel, da das Vorhandensein eines derartig hohen Arbeitszyklus bedeuten würde, dass der Leistungs-MOS für eine sehr lange Zeit angeschaltet wäre, was den Leistungs-MOS möglicherweise zerstören würde. Ferner trifft der Synchronisationsoszillator 304 auf Instabilitätsprobleme (in Bezug auf den Arbeitszyklus) kurz nach Übergang, d. h. genau nach Betriebsbeginn. Dies könnte ferner eine Instabilität in ein Schaltnetzteil-System einführen.
11 zeigt ein Beispiel für den Übergang von dem Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 zu dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302. Wieder ist während eines Übergangs (A) ein Pulsarbeitszyklus zu hoch, der bis fast 1,0 reicht. Wie bereits erwähnt wurde, ist dies für ein Schaltnetzteil nicht akzeptabel, wobei die Gründe die gleichen wie die oben dargelegten sind.
Deshalb ist eine flexiblere Oszillatorstruktur wünschenswert, die sicherstellt, dass Instabilitäten bei dem Arbeitszyklus vermieden werden können, wenn zwischen internen Oszillatoren geschaltet wird.
12 zeigt eine flexible Oszillatorstruktur 400 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die flexible Oszillatorstruktur 400 weist einen Schaltzeitberechner 402 auf, der eine Eingangsschnittstelle für das Synchronisationserfassungssignal 332 und eine Ausgangsschnittstelle für ein Übergangszeitsignal und einen Ausgang aufweist, der mit dem Signalauswahlelement 308 und dem synchronisierten Oszillator 304 gekoppelt ist. Der Schaltzeitberechner 402 weist eine Verzögerungs- und Auslöserfunktionalität auf. Eine Verzögerung kann bereitgestellt werden, um ein Stabilisation des Synchronisationsoszillator-Ausgangssignals 336 zu ermöglichen. Eine Auslöserfunktionalität wird implementiert, um sicherzustellen, dass der Übergang zwischen den einzelnen Oszillatoren zu der rechten Zeit stattfindet, wie noch erläutert werden wird.
Der Schaltzeitberechner 402 könnte verwendet werden, um zusätzlich eine Verzögerung vor einer Signalisierung zu dem Signalauswahlelement 308 anzuwenden, dass die Signale von dem internen Oszillator 302 zu dem synchronisierten Oszillator 304 geschaltet werden müssen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dieses Merkmal beinhaltet, um eine Stabilisation des synchronisierten Oszillators 304 vor einem Weiterleiten des Ausgangssignals 336 des synchronisierten Oszillators an den Oszillatorstrukturausgang 310 zu ermöglichen.
Ferner könnte eine Auslöserfunktionalität implementiert werden, was sicherstellt, dass die Übergangszeit derart ausgewählt wird, dass die Verkettung des Ausgangssignals 336 des synchronisierten Oszillators 304 und der Ausgabe 334 des internen Oszillators 302 vermieden wird, wenn beide Signale in einem Hoch-Zustand sind. Dies vermeidet wirksam das Auftreten eines Arbeitszyklus, der länger ist als der Arbeitszyklus der einzelnen Oszillatoren.
Die 13 und 14 erläutern die Funktionalität des Schaltzeitberechners 402 im Detail.
13 zeigt den Übergang des Ausgangssignals 334 des internen Oszillators 302 zu dem Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 13 stellt die Verzögerungs- und Auslöserfunktionalität dar. Wie zu sehen ist, ist die Zeit 404 eines Auftretens des Taktes deutlich vor der Zeit, zu der das Synchronisationserfassungssignal 332 für das Signalauswahlelement 308 bereitgestellt wird. Die Anwendung dieser Verzögerung hat den positiven Effekt, dass eine Stabilisation des Synchronisationsoszillatorsignals 336 erlaubt wird, bevor dasselbe an das Oszillatorstruktur-Ausgangssignal 310 weitergeleitet wird. So können die Verzerrungen, die durch ein noch nicht stabilisiertes Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 kurz nach der Zeit 404 eines Auftretens des Taktes induziert werden, vermieden werden.
Ferner berechnet eine Auslöserfunktionalität des Schaltzeitberechners 402 die Schaltzeit 404 derart, dass das Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 zu dem Oszillatorstruktur-Ausgangssignal 340 geschaltet wird, wenn dasselbe in einem Niedrigzustand ist, womit effektiv das Auftreten eines Arbeitszyklus, der höher ist als die Arbeitszyklen der einzelnen Oszillatorsignale, vermieden wird. So kann gemäß dem Ausführungsbeispiel der in 12 dargestellten Erfindung ein stabiler Übergang erzielt werden, was Störungen an dem Arbeitszyklus während eines Übergangs vermeidet.
14 stellt die Funktionalität des Schaltzeitberechners 402 beim Übergang von dem Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 zu dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 dar. 14 zeigt insbesondere die Auslöserfunktionalität, da die Schaltzeit 406 durch den Schaltzeitberechner 402 derart berechnet wird, dass das umzuschaltende Signal mit einer abfallenden Flanke beginnt (in diesem Fall dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302). Dies wird durch eine zusätzliche Verzögerung erzielt, die zu der Zeit hinzugefügt wird, wenn das Fehlen des externen Taktsignals 46 erfasst wird, wie z. B. zum Erzielen des Auslösermerkmals.
In anderen Worten, der Schaltzeitberechner 402 fügt eine bestimmte Verzögerung zu der Zeit hinzu, wenn das Synchronisationssignal in den Schaltzeitberechner 402 gelangt, um ein Schaltsignal (internes Übergangssignal 332) bereitzustellen, das den Übergang von dem Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 zu dem Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 anzeigt. Ferner stellt eine Auslöserfunktionalität (Auslöserschaltung) sicher, dass ein Übergang zu einer bestimmten Zeit stattfindet. Von dem internen Oszillator 302 zu dem synchronisierten Oszillator 304 z. B. sollte das Übergangssignal (Schaltzeit 406) zu der Zeit ausgewählt sein, zu der das Synchronisationsoszillator-Ausgangssignal 336 eine abfallende Flanke aufweist. Ein Übergang von dem synchronisierten Oszillator 304 zu dem internen Oszillator 302 sollte zeitlich derart abgestimmt sein, dass das Übergangssignal (Synchronisationserfassungssignal 332) geschaltet wird, wenn das Ausgangssignal 334 des internen Oszillators 302 eine abfallende Flanke aufweist.
In anderen Worten, ein erfindungsgemäßes Einsetzen eines Schaltzeitberechners 402 stellt sicher, dass das Oszillatorstruktur-Ausgangssignal 340 stabil bleibt, mit einem Arbeitszyklus, der immer innerhalb der erwünschten Spezifikation liegt, was so ermöglicht, dass Schaltnetzteile in einer sicheren und stabilen Arbeitsbedingung arbeiten.
Selbstverständlich könnte die Schaltzeit 406 anders als in den vorherigen Absätzen vorgeschlagen berechnet werden, wenn sichergestellt werden kann, dass der Arbeitszyklus eine vorbestimmte Schwelle nicht überschreitet. Deshalb wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Schaltzeitberechner 402 verwendet, der die Schaltzeit derart berechnet, dass der Arbeitszyklus eines Oszillatorstruktur-Ausgangssignals unter einer vorbestimmten Schwelle bleibt. Diese Schwelle könnte sogar höher als die Arbeitszyklen der einzelnen Oszillatorstrukturen, zwischen denen geschaltet werden soll, d. h. des internen Oszillators 302 und des synchronisierten Oszillators 304, sein.
Ferner kann die Schaltstrategie gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf jegliche weitere Implementierung angewendet werden, die ein ordnungsgemäßes Schalten zwischen unterschiedlichen Oszillatoren erforderlich macht. Ferner müssen die unterschiedlichen Oszillatoren, zwischen denen geschaltet werden soll, nicht zwangsläufig in einen einzelnen Chip oder eine IC oder dergleichen integriert sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Schaltzeitberechner als ein diskretes Schaltungselement, als eine IC oder dergleichen implementiert.
Es sind Oszillatorstrukturen bekannt, die einen internen Oszillator 302 und einen synchronisierten Oszillator 304 aufweisen, wie in den vorherigen Absätzen im Detail erläutert wurde. Ferner sind Implementierungen bekannt, die die Einstellung der Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 ermöglichen. 15 zeigt ein Beispiel einer Oszillatorstruktur, die einen internen Oszillator 302 und einen synchronisierten Oszillator 304 aufweist. Die Oszillatorstruktur aus 15 ähnelt der Struktur aus 8. So teilen sich die gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen und die Beschreibung von 15 ist auf die Komponenten eingeschränkt, die in 8 nicht vorhanden sind.
Die Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 kann durch einen Lenkstrom 420, der in den internen Oszillator 302 eingeführt wird, gesteuert werden. Der Lenkstrom 420 wird durch einen Stromspiegel 422 bereitgestellt, d. h. der Lenkstrom 420 hängt von einem eingestellten Strom 424, der durch den Stromspiegel 422 gespiegelt werden soll, ab.
Der eingestellte Strom 424 kann durch einen externen Stromauswahlwiderstand 430 beeinflusst werden. Zu diesem Zweck ist ein Referenzoperationsverstärker 432 mit seinem nichtinvertierenden Eingang mit einer Referenzspannung 434 verbunden. Der invertierende Eingang des Referenzoperationsverstärkers 432 ist mit der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 verbunden. Der Ausgang des Referenzoperationsverstärkers 432 ist mit der Basis des Stromübertragungstransistors 436 verbunden. Der Emitter des Stromübertragungstransistors 436 ist mit der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 verbunden. Der Kollektor des Stromübertragungstransistors 436 ist mit dem Stromspiegel 422 verbunden, insbesondere mit dem Transistor des Stromspiegels 422, der den eingestellten Strom 424 definiert. Wie bereits bei 8 beschrieben wurde, wird ein Übergang von dem internen Oszillator 302 zu dem synchronisierten Oszillator 304 automatisch abhängig von dem Vorliegen des externen Taktsignals 46 durchgeführt.
Der Referenzoperationsverstärker 432 zwingt die Spannung an der Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 auf einen Wert, der in etwa die Referenzspannung ist. So fließt ein Strom I_ext = V_ref/R_ext durch den Stromauswahlwiderstand 432. Deshalb kann durch Variieren des Widerstandswerts des Stromauswahlwiderstands 430 der Strom wie erwünscht eingestellt werden.
Dieser Strom kann nur über den Stromtransistor 436 und einen Primärtransistor 438 des Stromspiegels 422 bereitgestellt werden. Dies bedeutet, dass der eingestellte Strom 424 durch den Stromauswahlwiderstand 430 eingestellt werden kann, d. h. unter Verwendung von nur externen Komponenten. So kann der Lenkstrom 420 durch die Auswahl des Stromauswahlwiderstands 430 beeinflusst werden und dann kann die Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 eingestellt werden.
15 zusammenfassend arbeitet der interne Oszillator 302 und gibt an dem Oszillatorstrukturausgang 310 aus, wenn kein Synchronisationssignal vorhanden ist. Der interne Oszillatorstrom (Lenkstrom 420) wird durch einen externen Widerstand R_ext bestimmt. Da im Inneren des Chips ein Operationsverstärker (Referenzoperationsverstärker 432) vorliegt, sollte der Strom durch den externen Widerstand R_ext folgendermaßen sein: I_ext = V_ref/R_ext
Nach dem Spiegeln stellt dieser Strom einen Strom für den internen Oszillator 302 bereit. So hängt die Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 von dem externen Widerstand R_ext ab. Wenn der externe Widerstand R_ext groß ist, ist der Stromquellenwert niedrig und die interne Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 ist ebenso niedrig. Wenn der externe Widerstand R_ext klein ist, ist der Stromquellenwert hoch und die interne Oszillatorfrequenz ist hoch. Im Inneren des Chips arbeitet ein Synchronisationserfassungsblock (Oszillatorauswahlschaltung 306) immer, um zu erfassen, ob ein Synchronisationssignal vorliegt. Wenn ein Synchronisationssignal (externes Taktsignal 46) angelegt ist, arbeitet der interne Oszillator 302 weiter und der Synchronisationsoszillator 304 beginnt stattdessen seine Arbeit und gibt aus. Um jedoch eine flexible Oszillatorstruktur bereitzustellen, könnte es auch wünschenswert sein, in der Lage zu sein, den Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 einzustellen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen flexiblen Oszillatorstruktur 500 ist in 16 gezeigt. Die gleichen Komponenten, die sie sich mit der Oszillatorstruktur aus 15 teilt, sind mit den gleichen Bezugszeichen markiert und deren wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
Das Ausführungsbeispiel einer flexiblen Oszillatorstruktur 500 führt zusätzlich einen Sync-Signalprozessorschaltungsaufbau ein, der einen Stromüberwachungstransistor 502, eine Stromreferenzschaltung 504 und einen Stromkomparator 506 aufweist. Wie bereits in 15 gezeigt und beschrieben wurde, wird ein interner Oszillator 302 mit variabler Frequenz verwendet. Ein Anwenden einer derartigen Oszillatorschaltung in einer Schaltnetzteil-Anwendung könnte z. B. eine Oszillatorfrequenz zwischen 60 kHz und 200 kHz erforderlich machen, was z. B. bedeuten könnte, dass ein Oszillatorstrom zwischen 30 μA und 100 μA ausgewählt wird. So könnte unter der Annahme einer Referenzspannung an dem Eingang des Referenzoperationsverstärkers 432 von 2,0 V ein Widerstand zwischen 20 kΩ und 67 kΩ ausgewählt werden. In anderen Worten, andere Widerstandswerte können nicht ausgewählt werden, um den spezifizierten Betriebsbereich nicht zu verlassen.
Gemäß der flexiblen Oszillatorstruktur 500 ist die Verwendung eines Stromauswahlwiderstands 430 aus einem anderen Widerstandswertbereich möglich und sogar wünschenswert, um einen Arbeitszyklus anzuzeigen, der durch den synchronisierten Oszillator 304 verwendet werden soll. Dies wird unter Verwendung des Sync-Signalverarbeitungsschaltungsaufbaus erzielt, wie in den folgenden Absätzen dargelegt werden wird. Zu diesem Zweck spiegelt der Stromüberwachertransistor 502 zusätzlich den angepassten Strom 424. Für eine Auswertung des eingestellten Stroms 424 ist die Quelle des Stromüberwachungstransistors 502 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Stromkomparators 508 verbunden, der Teil einer Stromkomparatorschaltung 506 ist. Der invertierende Eingang des Stromkomparators 508 ist mit einer Referenzstromquelle 510 verbunden, die Teil der Stromreferenzschaltung 504 ist. Wenn der überwachte eingestellte Strom 424 eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wird ein Stromsteuer-Flip-Flop 512, das Teil der Stromkomparatorschaltung 506 ist, derart gesetzt, um ein Stromspiegelsteuersignal 514 an seinem nichtinvertierenden Ausgang anzuzeigen.
Dies bedeutet, dass gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 16 zwei Eingangsstrombereiche verwendet werden können, die durch den oben beschriebenen Sync-Signalprozessorschaltungsaufbau unterscheidbar sind. Abhängig von dem Zustand der Stromspiegelsteuerung 514 kann der synchronisierte Oszillator 304 entweder mit einem ersten Arbeitszyklus oder mit einem zweiten Arbeitszyklus schwingen.
Ferner muss sichergestellt werden, dass der interne Oszillator 302 nicht mit einem unpassenden Strom gelenkt wird. Dies wäre unvermeidbar für einen der beiden möglichen Eingangsstrombereiche der Fall. Deshalb verwendet die flexible Oszillatorschaltung 500 ferner das Stromspiegelsteuersignal, um das Stromverhältnis des Stromspiegels 422 derart zu verändern, dass der interne Oszillator 302 mit einem passenden Strom gelenkt wird, und zwar unabhängig davon, ob der eingestellte Strom 424 innerhalb der Spezifikation des Eingangsstrombereichs des internen Oszillators 302 ist. So können z. B. Strombereiche, die sich um einen Faktor von 5 oder 10 unterscheiden, verwendet werden, wobei ein Stromeingangsbereich die Verwendung des ersten Arbeitszyklus anzeigt und der andere Stromeingangsbereich die Verwendung des zweiten Arbeitszyklus anzeigt. Entsprechend könnte das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 422 z. B. auf einen Faktor von 5 oder 10 eingestellt werden, um so identische Lenkströme 420 an dem Eingang des internen Oszillators 302 bereitzustellen.
Die folgende Weiterführung des vorstehenden Beispiels soll wieder darstellend für das erfindungsgemäße Konzept sein. Basierend auf dem obigen Beispiel kann ein Widerstandsbereich 20 kΩ bis 67 kΩ als Vorgabewert gesetzt werden, so dass ein Strom durch den Stromauswahlwiderstand 430 zwischen 30 μA und 200 μA liegt. Ein direktes Spiegeln des derartig eingestellten Stroms 424 auf den Lenkstrom 420 würde z. B. zu einer Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 zwischen 60 kHz und 200 kHz führen, wobei der Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 auf einen Vorgabewert gesetzt ist. Als Beispiel kann der Stromauswahlwiderstand 430 auch zwischen 2 kΩ und 6,7 kΩ ausgewählt sein, so dass der Strom durch den externen Widerstand 200 μA bis 1 mA beträgt. Wenn dieser Strom ohne Modifizierung an den internen Oszillator 302 geliefert würde, wäre die variable Frequenz des internen Oszillators 302 zwischen 600 kHz und 2 MHz. Eine derartig hohe Frequenz wäre z. B. in Schaltnetzteil-Anwendungen inakzeptabel.
Unter Verwendung des zuvor beschriebenen Sync-Signalverarbeitungsschaltungsaufbaus jedoch kann der Hochstrombereich erfasst werden und das Stromspiegelsteuersignal 514 kann verwendet werden, um den Stromspiegel 422 zu steuern, um den an den internen Oszillator 302 gelieferten Strom (Lenkstrom 420) innerhalb von 20 μA bis 100 μA zu halten. So bleibt die Oszillationsfrequenz des internen Oszillators 302 innerhalb von 60 kHz bis 200 kHz. Durch das gleiche Stromspiegelsteuersignal 514 kann der Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 weiter gesteuert werden. Wie zuvor beschrieben wurde, wird ein Stromkomparator 508 (P₃) zur Erfassung verwendet. Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel kann ein Referenzstrom von 250 μA ausgewählt werden. Bei diesem Beispiel wäre der Strom durch den externen Widerstand (Stromauswahlwiderstand 430) zwischen 30 μA und 100 μA, wenn sein Widerstand bei 20 kΩ liegt. In diesem Fall ist die Ausgabe des Stromkomparators 508 niedrig und das Stromspiegelsteuersignal 514, das durch das Stromsteuer-Flip-Flop 512 bereitgestellt wird, ist ebenso niedrig. Der Stromspiegel 422 bleibt unverändert, so dass die Oszillationsfrequenz gut zwischen 60 kHz und 200 kHz liegt und der Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 wie vorgegeben gesetzt wird.
Wenn der Stromauswahlwiderstand 430 einen Widerstandswert zwischen 2 kΩ und 6,7 kΩ besitzt, ist der Strom durch den Widerstand zwischen 300 μA und 1 mA und das Stromspiegelsteuersignal 514 ist hoch. Dann wird z. B. der Stromspiegel 422 verändert, um ein Spiegelungsverhältnis von 10:1 anzuwenden, so dass der Strom, der an den internen Oszillator 302 geliefert wird, noch zwischen 30 μA und 100 μA liegt. Der Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 jedoch kann auf einen anderen Wert verändert werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist eine Eigenschaft des Sync-Signals 48, das an den Sync-Signaleingang 16 angelegt wird, der ausgewertet werden soll, ein Strom des Sync-Signals 48. So weisen ein Strom eines Frequenzanzeigesignals 420 und ein Strom des Sync-Signals 48 ein erstes Verhältnis auf, wenn der Strom des Sync-Signals 48 unter einer Schwelle ist, sowie ein zweites Verhältnis, wenn der Strom des Sync-Signals 48 die Schwelle überschreitet.
17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das ein Beispiel bezüglich dessen darstellt, wie der Lenkstrom des internen Oszillators 302 einzustellen ist. Zu diesem Zweck ist ein interner Widerstand 516 schaltfähig zwischen den Stromspiegel 422 und die Eingangsschnittstelle 16 für das Sync-Signal 48 geschaltet. So kann durch ein An- und Ausschalten des internen Widerstands 560, gesteuert durch das Stromspiegelsteuersignal 514, der Lenkstrom zu dem internen Oszillator 302 beeinflusst werden, um innerhalb des passenden Bereichs zu bleiben. Natürlich ist dies nur ein Beispiel bezüglich dessen, wie ein derartiges Lenken erzielt werden kann. Eine beliebige andere Weise eines direkten Beeinflussens des Stromspiegels oder des Lenkstroms könnte alternativ zur Implementierung des erfindungsgemäßen Konzepts verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das erste Verhältnis eines Stroms des Frequenzanzeigesignals 420 und eines Stroms des Sync-Signals 48 innerhalb des Intervalls [0,5, 1,5] und das zweite Verhältnis ist innerhalb des Intervalls [5, 15], um eine zuverlässige Erfassung zu ermöglichen.
Die flexible Oszillatorstruktur 500 besitzt den großen Vorteil, dass sie nur einen Pin einer möglichen IC-Implementierung zum Empfangen des Taktsignals, Frequenzeinstellinformationen für den internen Oszillator 302 und Arbeitszyklusinformationen für einen Arbeitszyklus des synchronisierten Oszillators 304 verwendet. Diese einzigartige Anwendung dreier Funktionalitäten in einem. einzelnen Pin kann die Größe derartiger Vorrichtungen weiter reduzieren und eine wesentliche Menge Geld bei der Herstellung sparen, da zwei zusätzliche Pins eingespart werden können.
Dies bedeutet, dass die Arbeitszyklussteuerung mit der Synchronisationsfunktion und variablen Frequenzeinstellung zusammen in einen einzelnen Signalpin kombiniert wird.
Obwohl insbesondere eine Oszillatorstruktur mit zwei Oszillatoren, zwischen denen geschaltet werden soll, beschrieben wurde, kann eine Anwendung dreier Funktionalitäten innerhalb eines Pins, wie zuvor beschrieben wurde, auch auf andere elektronische Komponenten oder ICs, die mit einem externen Taktsignal 46 betrieben werden, angewendet werden. Dies bedeutet, dass auch andere Merkmale einer derartigen Vorrichtung geschaltet werden können, da der zuvor beschriebene Sync-Signalschaltungsaufbau (Prozessor) ein digitales Schalten zwischen zwei Zuständen und gleichzeitig eine kontinuierliche Einstellung einer anderen Größe ermöglicht, während gleichzeitig ein externes Taktsignal 46 angelegt ist.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen der erfindungsgemäßen Verfahren können die erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, insbesondere einer Diskette, DVD oder CD, auf der elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, implementiert sein, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken, dass die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Allgemein ist die vorliegende Erfindung deshalb ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, wobei der Programmcode wirksam für die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. In anderen Worten, die erfindungsgemäßen Verfahren sind deshalb ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung zumindest eines der erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
Während Vorstehendes insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele derselben gezeigt und beschrieben wurde, ist für Fachleute zu erkennen, dass verschiedene andere Veränderungen an der Form und Details vorgenommen werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich derselben abzuweichen. Es wird darauf verwiesen, dass verschiedene Veränderungen beim Anpassen an unterschiedliche Ausführungsbeispiele durchgeführt werden können, ohne von den breiteren Konzepten, die hierin offenbart und durch die folgenden Ansprüche umfasst sind, abzuweichen.

Claims

Oszillatorstruktur (200; 400; 500), die folgende Merkmale aufweist: einen Sync-Signalprozessor (202), der eine Eingangsschnittstelle für ein auf einem externen Takt (46) basiertes Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, aufweist; und einen Oszillator (100; 304), der eine Eingangsschnittstelle für das Arbeitszyklus-Anzeigesignal und das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist.
Oszillatorstruktur (400; 500) gemäß Anspruch 1, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen internen Oszillator (302), der eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus aufweist; und eine Oszillatorauswahlschaltung (306), die eine Eingangsschnittstelle für das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillatorauswahlsignal, das einen zu verwendenden Oszillator anzeigt, aufweist.
Oszillatorstruktur (400; 500) gemäß Anspruch 2, bei der das Oszillatorauswahlsignal die Verwendung des Oszillators (304) anzeigt, wenn das Sync-Signal (48) ein Vorliegen des Taktsignals (46) anzeigt, wobei das Oszillatorauswahlsignal die Verwendung des internen Oszillators (302) anzeigt, wenn das Sync-Signal ein Nichtvorliegen des Taktsignals (46) anzeigt.
Oszillatorstruktur (500) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der der Sync-Signalprozessor (202) ferner eine Ausgangsschnittstelle für ein Frequenzanzeigesignal (420), das von der Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, aufweist; und bei der der interne Oszillator (302) ferner eine Eingangsschnittstelle für das Frequenzanzeigesignal (420) aufweist, wobei die Frequenz des Oszillationssignals des internen Oszillators (302) von dem Frequenzanzeigesignal (420) abhängt.
Oszillatorstruktur (500) gemäß Anspruch 4, bei der das Arbeitszyklus-Anzeigesignal einen ersten Arbeitszyklus anzeigt, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter einer vorbestimmten Schwelle ist, und einen zweiten Arbeitszyklus, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) die vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei das Frequenzanzeigesignal (420) die gleiche Frequenz anzeigen kann, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter der Schwelle ist oder die Schwelle überschreitet.
Oszillatorstruktur (500) gemäß Anspruch 5, bei der die Eigenschaft des Sync-Signals (48) ein Strom des Sync-Signals (48) ist, wobei ein Strom des Frequenzanzeigesignals (420) und der Strom des Sync-Signals (48) ein erstes Verhältnis aufweisen, wenn der Strom des Sync-Signals (48) unter der Schwelle ist, und ein zweites Verhältnis, wenn der Strom des Sync-Signals (48) die Schwelle überschreitet.
Oszillatorstruktur (200; 400; 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Arbeitszyklus-Anzeigesignal einen ersten Arbeitszyklus anzeigt, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter einer vorbestimmten Schwelle ist, und einen zweiten Arbeitszyklus, wenn die Eigenschaft die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Oszillatorstruktur (200; 400; 500) gemäß Anspruch 7, bei der die Eigenschaft des Sync-Signals (48) eine Spannung des Sync-Signals (48) ist.
Oszillatorstruktur (400) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, die ferner einen Schaltzeitberechner (402) aufweist, der eine Eingangsschnittstelle für das Oszillatorauswahlsignal und eine Ausgangsschnittstelle für ein Übergangszeitsignal aufweist, derart, dass ein kombiniertes Oszillationssignal, das das Oszillationssignal des Oszillators (304) oder das Oszillationssignal des internen Oszillators (302) und das Oszillationssignal des Oszillators, der durch das Oszillatorauswahlsignal angezeigt wird, verkettet, zu einer Zeit, die durch das Übergangszeitsignal angezeigt wird, einen Arbeitszyklus unter einer vorbestimmten Arbeitszyklusschwelle aufweist.
Oszillatorstruktur (400) gemäß Anspruch 9, bei der die Arbeitszyklusschwelle der Arbeitszyklus des Oszillationssignals des Oszillators oder der Arbeitszyklus des Oszillationssignals des internen Oszillators ist.
Oszillatorstruktur (400) gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der das Übergangszeitsignal die Zeit einer abfallenden Flanke des Oszillationssignals des Oszillators, der durch das Oszillatorauswahlsignal angezeigt wird, anzeigt.
Oszillatorstruktur (200; 400; 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Oszillator (100; 304) folgende Merkmale aufweist: eine erste Oszillatorschaltung, die eine Eingangsschnittstelle für das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Zwischenoszillationssignal mit einem Arbeitszyklus, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist; und eine zweite Oszillatorschaltung (120), die eine Eingangsschnittstelle für das Sync-Signal (48) und das Zwischenoszillationssignal und eine Ausgangsschnittstelle für das Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist, wobei das Oszillationssignal mit dem externen Takt (46) in Abhängigkeit von dem Zwischenoszillationssignal synchronisiert ist.
Oszillatorstruktur (200; 400; 500) gemäß Anspruch 12, bei der das Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, eine anfängliche aktive Phase und eine erweiterte aktive Phase aufweist, wobei die anfängliche aktive Phase mit dem Sync-Signal (48) synchronisiert ist, und die erweiterte aktive Phase die anfängliche aktive Phase erweitert, zu einer Zeit, die mit einer abfallenden Flanke des Zwischenoszillationssignals synchronisiert ist.
Oszillatorstruktur (200; 400; 500), die folgende Merkmale aufweist: einen Sync-Signalprozessor (202), der eine Eingangsschnittstelle für ein auf einem externen Takt (46) basiertes Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, aufweist; und einen Oszillator (100; 304), der eine Eingangsschnittstelle für das Arbeitszyklus-Anzeigesignal und das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist, wobei das Arbeitszyklus-Anzeigesignal einen ersten Arbeitszyklus anzeigt, wenn eine Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter einer vorbestimmten Schwelle ist, und einen zweiten Arbeitszyklus, wenn die Eigenschaft die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Einrichtung (200; 400; 500) zum Erzeugen eines Oszillatorausgangssignals, die folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung (202) zum Verarbeiten eines auf einem externen Takt (46) basierten Sync-Signals (48), um ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, abzuleiten; und eine Oszillationseinrichtung zum Ableiten des Oszillatorausgangssignals, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Oszillationssignals, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Verarbeiten eines auf einem externen Takt (46) basierten Sync-Signals (48), um ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, abzuleiten; und Erzeugen des Oszillationssignals, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines internen Oszillationssignals mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus; Verarbeiten des Sync-Signals (48), um ein Oszillationsauswahlsignal abzuleiten, das ein zu verwendendes Oszillationssignal anzeigt; und Verwenden des Oszillationssignals, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, oder des internen Oszillationssignals als Oszillationssignal in Abhängigkeit von dem Oszillationsauswahlsignal.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Anzeigen der Verwendung des Oszillationssignals, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, wenn das Sync-Signal (48) ein Vorliegen des Taktsignals (46) anzeigt; und Anzeigen der Verwendung des internen Oszillationssignals, wenn das Sync-Signal (48) ein Nichtvorliegen des Taktsignals (46) anzeigt.
Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Ableiten eines Frequenzanzeigesignals (420) in Abhängigkeit von der Signaleigenschaft des Sync-Signals (48); und Einstellen der Frequenz des internen Oszillationssignals in Abhängigkeit von dem Frequenzanzeigesignal (420).
Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, mit einem ersten Arbeitszyklus abgeleitet wird, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter einer vorbestimmten Schwelle ist, und ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, mit einem zweiten Arbeitszyklus abgeleitet wird, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) die vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei das gleiche Frequenzanzeigesignal (420) abgeleitet werden kann, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter der Schwelle ist oder die Schwelle überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, mit einem ersten Arbeitszyklus abgeleitet wird, wenn die Eigenschaft des Sync-Signals (48) unter einer vorbestimmten Schwelle ist, und ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, mit einem zweiten Arbeitszyklus abgeleitet wird, wenn das Sync-Signal (48) die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines internen Oszillationssignals mit einem vorbestimmten Arbeitszyklus; Verarbeiten des Sync-Signals (48), um ein Oszillationsauswahlsignal abzuleiten, das ein zu verwendendes Oszillationssignal anzeigt; und Berechnen einer Schaltzeit, derart, dass ein kombiniertes Oszillationssignal, das das Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, oder das interne Oszillationssignal und das Oszillationssignal, das durch das Oszillationsauswahlsignal angezeigt wird, verkettet, zu der Schaltzeit, einen Arbeitszyklus unter einer vorbestimmten Arbeitszyklusschwelle aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem die Schaltzeit derart berechnet wird, dass die Schaltzeit mit einer abfallenden Flanke des Oszillationssignals, das durch das Oszillatorauswahlsignal angezeigt wird, synchronisiert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 23, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Zwischenoszillationssignals mit einem Arbeitszyklus, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist; und Erzeugen des Oszillationssignals, das mit dem externen Takt (46) synchronisiert ist, durch Verketten einer Anfangsaktivsignalphase und einer Erweiterungsaktivsignalphase, wobei die Anfangsaktivsignalphase mit dem Sync-Signal (48) synchronisiert ist und die Erweiterungsaktivsignalphase mit einer abfallenden Flanke des Zwischenoszillationssignals synchronisiert ist.
Oszillatorsystem, das folgende Merkmale aufweist: eine Oszillatorstruktur (200; 400; 500), die folgende Merkmale aufweist: einen Sync-Signalprozessor (202), der eine Eingangsschnittstelle für ein auf einem externen Takt (46) basiertes Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Arbeitszyklus-Anzeigesignal, das von einer Signaleigenschaft des Sync-Signals (48) abhängt, aufweist; und einen Oszillator (100; 304), der eine Eingangsschnittstelle für das Arbeitszyklus-Anzeigesignal und das Sync-Signal (48) und eine Ausgangsschnittstelle für ein Oszillationssignal, das mit dem externen Takt (46) synchronisiertist und einen Arbeitszyklus aufweist, der gemäß dem Arbeitszyklus-Anzeigesignal eingestellt ist, aufweist; und einen Sync-Signalerzeuger (40, 42, 44, 430), der eine Eingangsschnittstelle für das externe Taktsignal (46) und eine Ausgangsschnittstelle für das Sync-Signal (48) aufweist, wobei das Sync-Signal (48) eine erste Signalkomponente mit einer vorbestimmten Signaleigenschaft und eine zweite Signalkomponente, die mit dem externen Taktsignal (46) synchronisiert ist, aufweist.