频率产生装置与频率产生方法与流程

1.本技术涉及频率产生装置技术领域，具体涉及一种可缩短系统开机时间的频率产生装置与频率产生方法。


背景技术：

2.在一些需要实时时钟(real time clock,rtc)的应用中，当系统开机后，系统中的数字电路需要稳定的频率信号才可以开始进行运作。然而，一般振荡器电路的工作电压较高。当供应电压未达到振荡器电路的最低工作电压前，振荡器电路无法提供合适的频率信号。因此，在供应电压之阈值升高至最低工作电压后，数字电路才能获得合适的频率信号。如此一来，数字电路在系统开机后需等候一段时间才能开始运作，无法满足需快速启动系统的应用场景。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种频率产生装置和频率产生方法，目的在于快速启动系统。
4.在一些实施例中，频率产生装置包括第一频率产生电路、第二频率产生电路、第一侦测电路以及选择电路。第一频率产生电路具有一第一启动电压，并响应一供应电压产生一第一频率信号。第二频率产生电路具有一第二启动电压，并响应所述供应电压产生一第二频率信号。第一侦测电路侦测所述第二频率信号，以产生一生效信号。选择电路根据所述生效信号选择输出所述第一频率信号与所述第二频率信号中之一。所述第一启动电压低于所述第二启动电压。
5.在一些实施例中，频率产生方法包括下列步骤：利用一第一频率产生电路以响应一供应电压产生一第一频率信号，其中所述第一频率产生电路具有第一启动电压；利用一第二频率产生电路以响应所述供应电压产生一第二频率信号，其中所述第二频率产生电路具有第二启动电压，且所述第一启动电压低于所述第二启动电压；侦测所述第二频率信号，以产生一生效信号；以及根据所述生效信号选择输出所述第一频率信号与所述第二频率信号中之一。
6.在一些实施例中，频率产生装置包括第一频率产生电路、第二频率产生电路、第一侦测电路以及选择电路。第一频率产生电路在一供应电压大于或等于一第一阈值时产生一第一频率信号。第二频率产生电路在供应电压大于或等于一第二阈值时产生一第二频率信号，其中所述第一阈值低于所述第二阈值。侦测电路侦测所述第二频率信号，以产生一生效信号。选择电路根据所述生效信号选择输出所述第一频率信号与所述第二频率信号中之一。
7.本技术实施例提供的技术方案，能够快速启动系统。
8.有关本技术的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1a为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置的示意图；
11.图1b为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置的示意图；
12.图2a为根据本技术一些实施例绘制的图1a或图1b中的侦测电路的示意图；
13.图2b为根据本技术一些实施例绘制的图的1a或图1b中的侦测电路的示意图；
14.图3为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置的示意图；
15.图4a为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置的示意图；
16.图4b为根据本技术一些实施例绘制的图4a中的频率产生装置的时序示意图；以及
17.图5为根据本技术一些实施例绘制的频率产生方法的流程图。
具体实施方式
18.本文所使用的所有词汇具有其通常的含义。上述词汇在普遍常用的字典中的定义，在本技术的内容中包括任一于此讨论的词汇的使用例子仅为示例，不应限制到本技术的范围与含义。同样地，本技术亦不仅以于此说明书所示出的各种实施例为限。
19.关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指两个或多个组件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个组件相互操作或动作。如本文所用，用语“电路”可为由至少一个晶体管与/或至少一个主被动组件按一定方式连接以处理信号的装置。
20.图1a为根据本技术一些实施例绘制的一种频率产生装置100的示意图。在一些实施例中，频率产生装置100可应用于图像处理芯片。例如，频率产生装置100可提供最终频率信号ckf给一安防芯片，以让安防芯片具有较短的启动时间来开始监控环境。
21.频率产生装置100包括频率产生电路110、频率产生电路120、侦测电路130以及选择电路140。在一些实施例中，频率产生电路110具有第一启动电压，频率产生电路120具有第二启动电压，且第一启动电压低于第二启动电压。在一些实施例中，频率产生电路120产生的频率信号ck2的精准度高于频率产生电路110产生的频率信号ck1的精准度。在一些实施例中，频率信号ck1的频率接近于(或相同于)频率信号ck2的频率。
22.例如，频率产生电路110可为(但不限于)自由运行(free running)振荡器，其可响应供应电压vdd产生频率信号ck1。频率产生电路120可为(但不限于)石英振荡器，其可响应供应电压vdd产生频率信号ck2。在一些实施例中，频率产生电路110工作电压的范围约为0.5～3.3伏特，频率产生电路120工作电压的范围约为0.9～3.3伏特，由此可知，频率产生电路110的第一启动电压为0.5伏特，而频率产生电路120的第二启动电压为0.9伏特。当供应电压vdd大于或等于第一启动电压时，频率产生电路110开始运作以产生频率信号ck1。当供应电压vdd大于或等于第二启动电压时，频率产生电路120开始运作以产生频率信号ck2。藉由上述设置方式，当频率产生装置100上电时，供应电压vdd会由低电压阈值开始上升，由于第一启动电压低于第二启动电压，因此，频率产生电路110产生频率信号ck1的时间会早
于频率产生电路120产生频率信号ck2的时间。
23.侦测电路130用以侦测频率信号ck2是否稳定并侦测频率信号ck2的特性(例如为频率)是否合适，以产生生效信号sv。在一些实施例中，如图2a所示，侦测电路130可由模拟电路实施。在一些实施例中，如图2b所示，侦测电路130可由数字电路实施。于另一些实施例中，侦测电路130可由混合信号电路实施。
24.选择电路140可根据生效信号sv选择输出频率信号ck1与频率信号ck2中之一为最终频率信号ckf。例如，当频率产生装置100上电时，供应电压vdd开始升高。当供应电压vdd大于或等于第一启动电压时，频率产生电路110可开始运作以产生频率信号ck1，且频率产生电路120尚未启动。于此条件下，侦测电路130输出具有第一逻辑值(例如为逻辑值0)的生效信号sv。选择电路140可根据此生效信号sv选择输出频率信号ck1为最终频率信号ckf。当供应电压vdd大于或等于第二启动电压时，频率产生电路120开始运作以输出频率信号ck2。于此条件下，侦测电路130输出具有第二逻辑值(例如为逻辑值1)的生效信号sv。选择电路140可根据此生效信号sv选择输出频率信号ck2为最终频率信号ckf。藉由上述设置方式，频率产生装置100可于开机过程中更快地提供最终频率信号ckf，以加快系统中其他电路的开始运作时间。在一些实施例中，选择电路140可为多任务器电路。
25.图1b为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置100a的示意图。相较于图1a，图1b的频率产生装置100a更包括侦测电路150，其可用于确认频率产生电路110是否开始输出频率信号ck1，以产生控制信号sc1。在一些实施例中，控制信号sc1可用于致能系统中的周边电路(未示出)。例如，当频率产生电路110开始输出频率信号ck1，控制信号sc1由第一逻辑值切换至第二逻辑值。响应此控制信号sc1，系统中的电源控制(power
‑
on control)电路被致能以开始提供电源至周边电路。如此，周边电路可以更快地开始运作。
26.图2a为根据本技术一些实施例绘制的图1a或图1b中的侦测电路130的示意图。侦测电路130包括电流源210、开关220、电容230以及反相器240。
27.电流源210的第一端接收供应电压vdd，且电流源210的第二端耦接至开关220的第一端。开关220的第二端接收地电压gnd，且开关220的控制端接收频率信号ck2。电容230的第一端耦接至电流源210的第二端，且电容230的第二端接收地电压gnd。反相器240的输入端耦接至电容230的第一端，且反相器240的输出端用以输出生效信号sv。电流源210用以提供电流信号si。开关220用以根据频率信号ck2选择性导通。电容230用以经由电流信号si充电并经由开关220放电，以产生侦测信号sd。反相器240用以根据侦测信号sd输出生效信号sv。
28.详细而言，在频率产生电路120尚未产生频率信号ck2时，开关220不导通，且电容230经由电流信号si被充电，以产生具有高阈值的侦测信号sd。响应于此侦测信号sd，反相器240输出具有低阈值(对应于逻辑值0)的生效信号sv。或者，当频率产生电路120开始产生合适的频率信号ck2时，代表频率信号ck2稳定地具有一定数量的脉波。开关220响应该一定数量的脉波依序被导通而使得电容230开始放电，以产生具有低阈值的侦测信号sd。响应于此侦测信号sd，反相器240输出具有高阈值(对应于逻辑值1)的生效信号sv。如此一来，生效信号sv可用于指示频率产生电路120是否有稳定地产生合适的频率信号ck2。
29.在此实施例中，可利用电容230的容值c调整具有高阈值的生效信号sv的产生时间，进而设定自输出频率信号ck1切换至输出频率信号ck2的时间(后称切换时间t)。在一些
实施例中，切换时间t可依据频率信号ck2的应用要求来决定。例如，切换时间t可依据频率信号ck2所需的频率来决定。
30.在一些实施例中，切换时间t与容值c符合下式：
31.q＝c
×
vdd＝i
×
t
[0032][0033]
其中，供应电压vdd可为前述的第二启动电压所对应的电压范围，q为电容230储存的电荷量，i为电容230的放电电流，tck2为频率信号ck2的周期，m为预定数值。上式表示电容c在预定期间(其对应于m个频率信号ck2的周期)放电使得电容c的第一端的阈值为地电压gnd。根据上式，可藉由调整电容230的容值c或是电流信号si(影响电容c的放电电流i)来设定切换时间t。
[0034]
图2b为根据本技术一些实施例绘制的图1a或图1b中的侦测电路130的示意图。侦测电路130包括计数器250以及比较器260。计数器250用以对频率信号ck2计数以产生计数值ct。在一些实施例中，计数器250可为上数计数器、下数计数器、涟波(ripple)计数器或其他类型的计数器。比较器260用以在计数值等于临界值th时输出生效信号sv。
[0035]
例如，计数器250为上数计数器，其用以响应频率信号ck2的一个脉波进行上数以产生计数值ct。当计数值ct增加至相同于临界值th时，代表频率产生电路120可稳定地输出频率信号ck2。于此条件下，比较器260输出具有特定逻辑值的生效信号sv。相较于图2a，于此例中，可藉由调整临界值th来设定频率信号ck2的频率及稳定度。
[0036]
在一些实施例中，侦测电路150与侦测电路130具有类似或相同电路设置方式。侦测电路150的设置方式可参照图2a或图2b，故不再重复赘述。若是以图2a的例子来实施侦测电路150，上式中的供应电压vdd可为频率产生电路110的工作电压所对应的电压范围。或者，若是以图2b的例子来实施侦测电路150，侦测电路150所使用的临界值th可不同于侦测电路130所使用的临界值th。
[0037]
图3为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置300的示意图。相较于图1b，于此例中，生效信号sv可用以控制频率产生电路110。例如，频率产生电路110为具有电源门控(power gating)的环形振荡器电路，其可根据生效信号sv致能或禁能。
[0038]
在一些实施例中，生效信号sv的初始值为第一逻辑值。响应具有第一逻辑值的生效信号sv，频率产生电路110被致能，以根据供应电压vdd开始产生频率信号ck1。当频率产生装置300上电时，供应电压vdd由零阈值开始爬升至一预定阈值。当供应电压vdd高于或等于该第一启动电压时，频率产生电路110开始产生频率信号ck1。响应具有第一逻辑值的生效信号sv，选择电路140输出频率信号ck1为最终频率信号ckf。当供应电压vdd高于或等于第二启动电压时，频率产生电路120开始产生频率信号ck2。侦测电路130确认频率产生电路120可以稳定地产生合适的频率信号ck2，并产生具有第二逻辑值的生效信号sv。响应具有第二逻辑值的生效信号sv，选择电路140切换为输出频率信号ck2为最终频率信号ckf。另一方面，频率产生电路110可响应具有第二逻辑值的生效信号sv关闭，以节省系统功耗。当频率产生电路110被关闭，频率产生电路110停止输出频率信号ck1。于此条件下，侦测电路150输出具有第一逻辑值的控制信号sc1。
[0039]
再者，相较于图1b，频率产生装置300更包括逻辑门电路310。逻辑门电路310用以
根据生效信号sv与控制信号sc1产生控制信号sc2。控制信号sc2可用以控制系统中的数字电路，举例来说，控制信号sc2可用以控制电源控制电路，以决定是否对数字电路供电。
[0040]
在一些实施例中，逻辑门电路310可为(但不限于)互斥或(xor)门电路。当供应电压vdd上电时，频率产生电路110先输出频率信号ck1(相较于频率产生电路120)。于此条件下，控制信号sc1具有第二逻辑值且生效信号sv具有第一逻辑值。逻辑门电路310响应此控制信号sc1与生效信号sv产生具有第二逻辑值的控制信号sc2。电源控制电路可响应此控制信号sc2提供电源给数字电路。当频率产生电路120输出合适的频率信号ck2时，侦测电路130输出具有第二逻辑值的生效信号sv。于此条件下，频率产生电路110被关闭而停止输出频率信号ck1，且侦测电路150据此输出具有第一逻辑值的控制信号sc1。响应此生效信号sv与控制信号sc1，逻辑门电路310产生具有第二逻辑值的控制信号sc2，电源控制电路可持续提供电源给数字电路。
[0041]
图4a为根据本技术一些实施例绘制的频率产生装置400的示意图。相较于图3中的频率产生装置300，频率产生装置400更包括延迟电路410与延迟电路420。延迟电路410用以延迟生效信号sv产生信号s1。延迟电路420用以延迟控制信号sc1产生信号s2。逻辑门电路310用以根据信号s1与信号s2产生控制信号sc2。在一些实施例中，延迟电路420的延迟时间可小于延迟电路410的延迟时间。于此例中，控制信号sc2可用于控制相关于实时时钟(real time clock)应用的数字电路。例如，数字电路可包括具有重置功能的正反器电路，其可根据控制信号sc2被重置，以重置数字电路的设定值或参数。
[0042]
为说明频率产生装置400的操作，参照图4b，图4b为根据本技术一些实施例绘制的图4a中的频率产生装置400的时序示意图。在频率产生装置400上电后，于时间t0，频率产生电路110输出频率信号ck1，且选择电路140输出频率信号ck1为最终频率信号ckf。于时间t1，侦测电路150判断频率产生电路110可稳定地输出频率信号ck1，并输出具有第二逻辑值(对应于高阈值)的控制信号sc1。于时间t2，频率产生电路120输出频率信号ck2。于时间t3，侦测电路130判断频率产生电路120可稳定地输出合适的频率信号ck2，并输出具有第二逻辑值(对应于高阈值)的生效信号sv。响应于此生效信号sv，频率产生电路110被关闭而停止输出频率信号ck1。于此条件下，侦测电路150判断频率产生电路110未输出频率信号ck1，并输出具有第一逻辑值(对应于低阈值)的控制信号sc1。延迟电路410延迟生效信号sv以输出信号s1。延迟电路420延迟控制信号sc1以输出信号s2。逻辑门电路310可根据信号s1与信号s2产生控制信号sc2。藉由上述设置方式，如图4b所示，控制信号sc2具有重置期间tr。于重置期间tr，rtc电路的数字电路部分的操作将被重置。如此一来，可避免数字电路部分的操作受到频率信号的切换过程的影响(例如，突波(glitch))，进而提高整体系统的操作稳定度。
[0043]
图5为根据本技术一些实施例绘制的一种频率产生方法500的流程图。在一些实施例中，频率产生方法500可由(但不限于)图1a、图1b、图3或图4中的频率产生装置执行。
[0044]
于步骤s510，利用一第一频率产生电路以响应供应电压产生第一频率信号，其中该第一频率产生电路具有第一启动电压。于步骤s520，利用一第二频率产生电路以响应该供应电压产生第二频率信号，其中该第二频率产生电路具有第二启动电压，且该第一启动电压低于该第二启动电压。于步骤s530，侦测该第二频率信号，以产生生效信号。于步骤s540，根据生效信号选择输出第一频率信号与第二频率信号中之一为最终频率信号。
[0045]
上述步骤s510至步骤s540的说明可参照前述各个实施例，故不重复赘述。上述频率产生方法500的多个操作仅为示例，并非限定需依照此示例中的顺序执行。在不违背本技术的各实施例的操作方式与范围下，在频率产生方法500下的各种步骤当可适当地增加、替换、省略或以不同顺序执行。或者，在频率产生方法500下的一或多个步骤可以是同时或部分同时执行。
[0046]
综上所述，本技术一些实施例中的频率产生装置与频率产生方法可以更快地输出频率信号，以加快系统开始运作的时间。如此，可以降低rtc应用的相关电路或芯片的开始运作时间。
[0047]
虽然本技术的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本技术，本技术领域具有通常知识者可依据本技术的明示或隐含的内容对本技术的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本技术所寻求的专利保护范畴，换言之，本技术的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定者为准。
[0048]
符号说明:
[0049]
100、100a:频率产生装置
[0050]
110、120:频率产生电路
[0051]
130、150:侦测电路
[0052]
140:选择电路
[0053]
210:电流源
[0054]
220:开关
[0055]
230:电容
[0056]
240:反相器
[0057]
250:计数器
[0058]
260:比较器
[0059]
300、400:频率产生装置
[0060]
310:逻辑门电路
[0061]
410、420:延迟电路
[0062]
500:频率产生方法
[0063]
ck1、ck2:频率信号
[0064]
ckf:最终频率信号
[0065]
ct:计数值
[0066]
gnd:地电压
[0067]
s1、s2:信号
[0068]
s510、s520、s530、s540:步骤
[0069]
sc1、sc2:控制信号
[0070]
sd:侦测信号
[0071]
sv:生效信号
[0072]
t0～t3:时间
[0073]
th:临界值
[0074]
tr:重置期间
[0075]
vdd:供应电压