TWI231091B - Crystal oscillator circuit with activation control - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種互補金氧半導體（CM〇s) 晶體振盪器’尤其是有關於一種具有啟動控制的時脈產生 【先前技術】 第la圖係為一習知的晶體單元1〇〇a，用以產生一時脈 矾號。為了產生該時脈訊號，輸入端點丨〇工和輸出端點】〇 3 耦接於一外接振盪源，例如石英晶體電路，藉以使一振盪 訊號可被放大器1 0 2放大並輸出至成形電路丨〇 4。該振蘯訊 號基本上疋個弦波，而該成形電路1 〇 4可以是個成形暫衝 斋，用以轉換該振盪訊號為方波。藉此該晶體單元1 〇 h便 成為一時脈產生器。如此的架構因可靠簡便而廣為使用， 但有一些缺點，但如啟動時間不確定。如第丨b圖所示，傳 統做法是加上一計數器丨07以解決這個問題。該計數器 1 0 7可以計异方波變化次數，在該變化次數到達一定值時 發出一就緒訊號。這種設計需要額外的成本，而且可能因 雜訊跳動而計數錯誤，導致系統當機。 b 第lc圖顯示習知技術中另一種晶體單元1〇〇b。該輸入 端點1 01，放大器1 〇 2和輸出端點1 〇 3與第1 a圖無異。然而 该成形電路1 0 4被代換成一遲滯電路1 〇 5。此法仍然因為維 持著可靠易用與低廉成本而受歡迎。然而，該遲滯電路 1 0 5若採用小遲滯裝置，則計數錯誤的問題仍然存在於計 數器1 0 7中（如第1 d圖所示），而若是採用大遲滯裝置， 則較容易因為電源彈跳（power bouncing)而使工作週期

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(deasserted ) 步可包含一開關 電路。 阻止輸出該時脈訊號。該時脈產生器進一 用以在s亥就緒訊號被設立時關閉該偵測 本發明另提供一時脈訊號的啟動控制方法。首先，產 生-振盪訊號’轉換成一時脈訊號。接著提供一偵測電路 以偵測該振盪訊號的振幅，並在該振幅超過一全擺動電壓 的-比例時，設立-就緒訊號。最後，在該就緒訊號被設 立時，關閉該偵測電路並輸出時脈訊號。 【實施方式】 & 本發明的詳細實施例提供如下。 本發明主要精神在於新增一組偵測電路，以協定判斷 該振盪訊號何時就緒可用。如第2 a圖所示，在一晶體單元 20 0a中，輸入端點101，放大器1〇2，輸出端點1〇3和成形 電路104與第la圖無異。不同的是，新增了 一包含大遲滯 電路202的偵測電路201，耦接於輸出端點1〇3。該大遲滯 電路202可用來偵測從放大器丨〇2輸出的弦波的振幅。該大 遲滯電路20 2專責處理就緒偵測的功能，其大遲滯特性免 除了計數錯誤的問題。相對地，該成形電路丨〇4中所包含 的是一小遲滯電路，或史密斯觸發器（Schmit1： trigger )，其小遲滯特性可用來防止電源彈跳帶來的衝擊。 二。如第3圖所示，當該時脈產生器電源啟動時，該振盪 訊號顯示為一弦波，隨著時間，振幅漸增，最後終於形成 一全擺動訊號。在一實施例中，與該全擺動訊號的振幅做 比較，當该振盪訊號的波峰高於百分之七十五，而波谷低

1231091 五、發明說明（4) 於百分之二十五時，該時脈產生器便視為準備就緒。於是 該大遲滯電路202發出一就緒訊號，使後續相關動作接連 進行。 在第2 b圖中，新增了 一開關2 0 4。由於該偵測電路2 〇 j 僅用於偵測就緒狀態，在工作結束後可以關閉。例如透過 該就緒訊號，使該開關2 0 4關閉該偵測電路2 〇 1。 在第2 c圖中，舉另一實施例，該偵測電路2 〇 1更進一 步新增一計數器2 0 6，用來計數該大遲滞電路2 〇 2所輸出 的振幅變化次數。因此訊號就緒的判斷方式，可以根據振 幅大小，也可以根據振盪電壓來回正負之間的次數是否超 過一定值。由於大遲滯電路2 0 2的大遲滯特性，不容易發 生計數錯誤的問題，因此確保了偵測的可靠度。此外該X振 盪訊號係透過該成形電路104轉換成方波，而不是透過該、 大遲滯電路，所以不會因為電源彈跳而產生不平衡的工作 週期。當該計數器2 0 6設立了該就緒訊號，開關2〇4便同時 關閉’使該偵測電路2 0 1停止運作（包含了大遲滯電路2 〇 2 和計數器2 0 6 )。 彳 第2d圖另舉一實施例，其中新增一邏輯及閘（and gate) 210，用以控制該晶體單元2〇〇d的輪出。該邏輯及 閘210在從啟動重置計數器2〇8接收到該就緒訊號之前， 都不會輸出方波。&句話說，此時脈產生器在該邏輯及閘 210的控制之下，不會輸出任何不需要的雜訊或未就緒的 日寸脈訊號。直到該邏輯及閘210因就緒訊號而開啟，時脈 訊號才可被輸出使用。

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1231091 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 本發明所舉之實施例，將搭配下列圖示得到最佳理 解，其中： 第1 a圖到第1 d圖係為習知時脈產生器的各種架構圖； 第2a圖與第2d圖係為本發明時脈產生器的各種實施例 架構圖；以及 第3圖係為關於第2a圖至第2d圖的訊號變化曲線。 【主要元件符號說明】 10 0a 〜100d晶體單元 101〜 ，輸 入 端 點 102〜 '放 大 器 103〜 ，輸 出 端 點 104〜 ，成 形 電 路 105〜 .遲 滯 電 路 107〜 ’計 數 器 201〜 ，偵 測 電 路 2 0 2〜 大 遲 滯 電路 204〜 開 關 2 0 6〜 計 數 器 20 8〜 啟 動 重 置計數器 210〜 邏 輯 及 閘（A N D g a t 2 0 0 a ， ~ 2 0 0 d ， -晶體單元

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Claims (1)

1231091 六、申請專利範圍 一具有啟動控制的時脈產生哭， 號，包含·· 叩 用以產生一時脈訊 放大器，包含一輪入端點連接一外接寐場、& 一輸出端點連接於該外 思按外接振盪源，以及 號，· 要於°亥外接振產源並用以產生-振堡訊 一成形電路，用以耦接於該輪 號以產生一時脈訊號；以及 出而^，成形该振盪訊 訊號： = 於該輪出端點，並在當該振盡 -比例:;二全擺動電-(ful1 _"。㈣d的 才 叹立（assert ) —就緒訊號。 比例2係圍第1項所述之時脈產生器，其中該 如申請專利範圍第丨項所述之 =訊號的波峰高於百分之七十五且波谷低於百分中之田二 寸"亥偵測電路設立該就緒訊號。 偵測4電Π:專利範圍第1項所述之時脈產生器，其中該 # 一第一遲滯電路，用以偵測該振盪訊號的振幅是否超 匕b比例，並據以產生一結果；以及 就緒控制器，用以根據該結果產生該就緒訊號。 ^ 5 ·如申請專利範圍第4項所述之時脈產生器，其中該 第一遲滯電路係為一史密斯觸發器（Schmitt trigger), 、/ 6 ·如申請專利範圍第4項所述之時脈產生器，其中該 成形電路係為—第二遲滯電路，具有較該第一遲滯電路低 I 第12頁 0697·3_);ρ^^^7 1231091

的遲滞臨界電壓 二、7·如申請專利範圍第4項所述之時脈產生器，其中該 就緒控制器包含一計數器，用以計算該結果的變化次數， 亚在當該變化次數超過一定值時，設立該就緒訊號。 、8 ·如申請專利範圍第7項所述之時脈產生器，其中該 就緒控制器更進一步包含一啟動重置器（Power on res2t )，用以在啟動階段重置該計數器。 9 ·如申請專利範圍第4項所述之時脈產生器，更進一 步包合一邏輯閘，用以在該就緒訊號被設立時，輸出該時 脈號’以及在該就緒訊號被釋除（d e a s s e r t e d )時，阻 止輸出該時脈訊號。 I 〇 ·如申請專利範圍第1項所述之時脈產生器，更進一 步包含一開關，用以在該就緒訊號被設立時，關閉該偵測 電路。 II · 一種時脈訊號的啟動控制方法，包含下列步驟·· 產生一振盪訊號； 成形該振盪訊號以產生一時脈訊號； 提供一偵測電路用以偵測該振盪訊號的振幅； 當該振盪訊號的振幅超過一全擺動電壓的一比例時， 設立一就緒訊號；以及 當該就緒訊號被設立時，關閉該偵測電路並輸出該時 脈訊號。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之啟動控制方法，其 中該比例係為百分之五十。

0697-A40233TWF(N2) ；P2004-002-TW-B;YEATSLUO; .ptd 第 13 頁 l23l〇9i -- 13.如申請專利範圍第11項所述之啟動控制方法，其 畲該振盪訊號的波峰高於百分之七十五且波谷低於百分 一十五時，設立該就緒訊號。 、1 4 ·如申請專利範圍第11項所述之啟動控制方法，更 進:步包含，計算該振盪訊號的振幅變化次數，並在該變 化-人數超過一定值時設立該就緒訊號。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之啟動控制方法，更 進一步包含在啟動階段重置該變化次數。

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