時(shí)脈產(chǎn)生電路與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于時(shí)脈產(chǎn)生電路與方法，尤其關(guān)于利用晶片內(nèi)部的參考時(shí)脈來(lái)產(chǎn)生晶片 所需的一準(zhǔn)確時(shí)脈，并具有溫度補(bǔ)償功能的時(shí)脈產(chǎn)生電路與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 請(qǐng)參閱圖1，其為習(xí)知影像處理模組的功能方塊圖。影像處理模組包含電路板 100。影像處理晶片110設(shè)置于電路板100之上，包含時(shí)脈調(diào)整電路112及微控制器114。除 了影像處理晶片110之外，電路板100還包含石英晶體振蕩器（crystal oscillator) 120、 HDMI (High-Definition Multimedia Interface，高畫質(zhì)多媒體接口）/MHL(Mobile High-Definition Link，移動(dòng)高畫質(zhì)連接技術(shù)）接口 130、DVI (Digital Visual Interface， 數(shù)位視訊界面）/DP(DisplayPort)接口 140、VGA (Video Graphics Array，視頻圖形陣列） 接口 150、電子式可清除程式化只讀存儲(chǔ)器（electrically erasable programmable read only memory，EEPR0M)160、USB(universal serial bus，通用串行總線）控制晶片 170、 LVDS(Low_voltage differential signaling，低電壓差分訊號(hào)）接口 180、以及 LED(light emitting diode，發(fā)光二極管）模組接口 190等。影像處理晶片110由HDMI/MHL接口 130、 DVI/DP接口 140、VGA接口 150接收數(shù)位或是類似格式的影像資料，經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換或縮放 (scaling)處理后，將處理后的影像資料由LVDS接口 180傳送至顯示面板，同時(shí)經(jīng)由LED模 組接口 190控制顯示面板的LED背光。另一方面，影像處理晶片110對(duì)EEPR0M160進(jìn)行存取， 以及通過(guò)USB控制晶片170與外接的USB設(shè)備溝通，例如存取閃存存儲(chǔ)器（flash memory) 等。
[0003] 進(jìn)行上述的動(dòng)作時(shí)，影像處理晶片110的微控制器114皆必須參考一個(gè)穩(wěn)定的工 作時(shí)脈，舉例來(lái)說(shuō)，影像處理晶片110從HDMI/MHL接口 130、DVI/DP接口 140及VGA接口 150接收影像訊號(hào)后，先經(jīng)過(guò)前端的資料取樣、解碼等處理得到初步資料，再將初步資料經(jīng) 由后續(xù)的影像插補(bǔ)、色彩校正、提高對(duì)比等處理以得到待顯示的影像資料，輸出影像數(shù)據(jù)時(shí) 還必須藉由控制先進(jìn)先出（first in first out, FIFO)暫存器來(lái)維持待顯示的影像資料的 穩(wěn)定；而且如果影像訊號(hào)為VGA格式的類比訊號(hào)，微控制器114還必須取樣影像訊號(hào)中的 水平同步掃描線（Hsync)及/或垂直同步掃描線（Vsync)來(lái)決定影像訊號(hào)的模式（mode)。 因此，影像處理晶片110需要一個(gè)可供參考的時(shí)脈才能完成上述工作。傳統(tǒng)上，電路板100 上會(huì)設(shè)置一個(gè)石英晶體振蕩器120,其可提供相當(dāng)準(zhǔn)確的參考時(shí)脈，并且不受晶片制程及操 作溫度的影響。如圖1所示，石英晶體振蕩器120所產(chǎn)生的參考時(shí)脈輸入至影像處理晶片 110,經(jīng)由時(shí)脈調(diào)整電路調(diào)整頻率及相位后，形成工作時(shí)脈，其頻率為微控制器114工作時(shí) 所需的頻率。一般而言，視工作時(shí)脈與參考時(shí)間之間的比例關(guān)系，時(shí)脈調(diào)整電路112可以使 用整數(shù)型鎖相回路（phase-locked loop,PLL)或分?jǐn)?shù)型（fractional-N)鎖相回路來(lái)實(shí)作。
[0004] 然而，石英晶體振蕩器120除了會(huì)增加電路板100的面積外，還會(huì)增加繞線長(zhǎng)度， 繞線度越長(zhǎng)，電路板100及其上的組件就越容易受到電磁干擾；除此之外，石英晶體振蕩器 120還會(huì)提高影像處理模組的整體成本，若每個(gè)裝置都能省下石英晶體振蕩器120,則當(dāng)裝 置的出貨量大時(shí)，將可省下一筆可觀的經(jīng)費(fèi)。因此，便有人提出在晶片內(nèi)部設(shè)置參考時(shí)脈產(chǎn) 生電路以省去外部的石英晶體振蕩器的方法。請(qǐng)參閱圖2,其是在晶片內(nèi)部實(shí)作參考時(shí)脈產(chǎn) 生電路的示意圖。圖2的晶片200包含參考時(shí)脈產(chǎn)生電路210、時(shí)脈調(diào)整電路220以及微 控制器230。與影像處理晶片110相同，晶片200的內(nèi)部同樣藉由時(shí)脈調(diào)整電路220來(lái)調(diào) 整參考時(shí)脈的相位及頻率，以產(chǎn)生微控制器230所需的工作時(shí)脈；不同的是，晶片200包含 參考時(shí)脈產(chǎn)生電路210,用來(lái)提供該參考時(shí)脈。實(shí)作上，參考時(shí)脈產(chǎn)生電路210可以利用圖 3或圖4所示的電感電容諧振振蕩器（LC tank)來(lái)實(shí)作，其內(nèi)部的構(gòu)造及連接方式可以例 如圖3所示，包含電感310及320、電容330及340以及電晶體350及360,或是例如圖4的 電感電容諧振振蕩器更包含電晶體370。電感電容諧振振蕩器的動(dòng)作原理為本技術(shù)領(lǐng)域具 有通常知識(shí)者所熟知，故不贅述。然而電感電容諧振振蕩器極易受溫度影響而產(chǎn)生頻率漂 移，隨著晶片200工作時(shí)間的增加，電感電容諧振振蕩器的環(huán)境溫度也隨之上升，造成參考 時(shí)脈的頻率下降，最后導(dǎo)致工作時(shí)脈的頻率也隨之下降，此時(shí)系統(tǒng)便會(huì)有錯(cuò)誤的情況發(fā)生， 若晶片200為影像處理晶片，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成輸出畫面錯(cuò)誤，或甚至無(wú)畫面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于先前技術(shù)的不足，本發(fā)明的一目的在于提供一種時(shí)脈產(chǎn)生電路與一種時(shí)脈產(chǎn) 生方法，藉由溫度補(bǔ)償機(jī)制來(lái)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)脈，其頻率可趨近系統(tǒng)所需的目標(biāo)值， 而不隨溫度發(fā)生劇烈變化。
[0006] 本發(fā)明公開了一種時(shí)脈產(chǎn)生電路，用來(lái)產(chǎn)生一時(shí)脈，包含：一參考時(shí)脈產(chǎn)生電路， 設(shè)置于一晶片中，用來(lái)獨(dú)立地產(chǎn)生一參考時(shí)脈；一溫度感測(cè)器，用來(lái)感測(cè)環(huán)境溫度以產(chǎn)生一 溫度資訊；一溫度補(bǔ)償模組，耦接該溫度感測(cè)器，用來(lái)依據(jù)該溫度資訊產(chǎn)生一溫度補(bǔ)償系 數(shù)；以及一時(shí)脈調(diào)整電路，耦接該參考時(shí)脈產(chǎn)生電路，用來(lái)依據(jù)該參考時(shí)脈及該溫度補(bǔ)償系 數(shù)產(chǎn)生該時(shí)脈；其中，該溫度補(bǔ)償模組動(dòng)態(tài)產(chǎn)生該溫度補(bǔ)償系數(shù)，以使該時(shí)脈的頻率趨近一 目標(biāo)時(shí)脈，且實(shí)質(zhì)上不隨溫度變化。
[0007] 本發(fā)明另公開了一種時(shí)脈產(chǎn)生方法，用來(lái)產(chǎn)生一時(shí)脈，包含：于一晶片中獨(dú)立地產(chǎn) 生一參考時(shí)脈；感測(cè)環(huán)境溫度以產(chǎn)生一溫度資訊；依據(jù)該溫度資訊產(chǎn)生一溫度補(bǔ)償系數(shù)； 以及依據(jù)該參考時(shí)脈及該溫度補(bǔ)償系數(shù)產(chǎn)生該時(shí)脈；其中，該溫度補(bǔ)償系數(shù)系動(dòng)態(tài)產(chǎn)生， 以使該時(shí)脈的頻率趨近一目標(biāo)頻率，且實(shí)質(zhì)上不隨溫度變化。
[0008] 本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生電路與方法利用晶片內(nèi)部的參考時(shí)脈產(chǎn)生電路來(lái)得到參考時(shí) 脈，因此不需要外部的參考時(shí)脈來(lái)源（例如石英晶體振蕩器），除了可以節(jié)省元件的花費(fèi)， 還可以省下電路板的面積及縮短繞線。此外，相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生電路與方 法還具有溫度補(bǔ)償機(jī)制，當(dāng)晶片的溫度隨工作時(shí)間增加而上升時(shí)，工作時(shí)脈的頻率仍可趨 近一目標(biāo)值，使晶片維持穩(wěn)定工作。
[0009] 有關(guān)本發(fā)明的特征、實(shí)作與功效，茲配合圖式作優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為習(xí)知影像處理模組的功能方塊圖；
[0011] 圖2為在晶片內(nèi)部實(shí)作參考時(shí)脈產(chǎn)生電路的示意圖；
[0012] 圖3為電感電容諧振振蕩器的一實(shí)作圖；
[0013] 圖4為電感電容諧振振蕩器的另一實(shí)作圖；
[0014] 圖5為本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生電路的一實(shí)施例的功能方塊圖；
[0015] 圖6為溫度感測(cè)器的一實(shí)施例的電路圖；
[0016] 圖7為本發(fā)明工作時(shí)脈的頻率與溫度的關(guān)系圖；
[0017] 圖8為本發(fā)明的頻率設(shè)定電路的設(shè)定值與溫度的關(guān)系圖；以及
[0018] 圖9為本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生方法的一實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下說(shuō)明內(nèi)容的技術(shù)用語(yǔ)為參照本技術(shù)領(lǐng)域的習(xí)慣用語(yǔ)，如本說(shuō)明書對(duì)部分用語(yǔ) 有加以說(shuō)明或定義，該部分用語(yǔ)的解釋以本說(shuō)明書的說(shuō)明或定義為準(zhǔn)。
[0020] 本發(fā)明的公開內(nèi)容包含時(shí)脈產(chǎn)生電路與方法，提供一溫度補(bǔ)償機(jī)制以補(bǔ)償因溫度 上升所造成的頻率偏移。該電路與方法可應(yīng)用于影像處理晶片，在實(shí)施為可能的前提下，本
技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者能夠依本說(shuō)明書的公開內(nèi)容來(lái)選擇等效的元件或步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明，亦即本發(fā)明的實(shí)施并不限于后敘的實(shí)施例。由于本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生電路所包含的部 分元件單獨(dú)而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發(fā)明的充分公開及可實(shí)施性的前提 下，以下說(shuō)明對(duì)于已知元件的細(xì)節(jié)將予以節(jié)略。此外，本發(fā)明的時(shí)脈產(chǎn)生方法可藉由本發(fā)明 的時(shí)脈產(chǎn)生電路或其等效電路來(lái)執(zhí)行，在不影響該方法發(fā)明的充分公開及可實(shí)施性的前提 下，以下方法發(fā)明的說(shuō)明將著重于步驟內(nèi)容而非硬件。
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