张岩松 梁步阁 赵党军 杨德贵

摘 要： 通过实验探究一种适用于超大规模集成电路（VLSI）领域系统级芯片片内阻容（RC）振荡器的校准方法。针对集成电路内部阻容振荡器输出时钟频率容易出现温漂、工艺离散导致不精确等现象，通过改良片内时钟校准逻辑，得出一种易于实现的、高效的、低成本的、可靠的方法。经试验验证，该方法可以有效保证振荡电路的输出精度，解决工艺、温度、电压等改变引起振荡器输出频率变化的问题。

关键字： 超大规模集成电路； 系统级芯片； 高精度校准； 阻容振荡电路； 时钟校准逻辑； 频率变化

中图分类号： TN784+.1?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）16?0031?04

Abstract： A calibration method of RC oscillator in SoC suitable for the field of very large scale integrated circuit （VLSI） was explored by experiment. In allusion to the phenomenon that the output clock frequency of the RC oscillator in integrated circuit is prone to temperature drift and inaccuracy caused by process indiscretion， an easy?to?implement， high?efficient， low cost and reliable method is obtained by improving the calibration logic of the on?chip clock. The test verification indicates that the method can effectively guarantee the output precision of the oscillation circuit， and solve the problem of oscillator′s output frequency variation caused by the changes of process， temperature and voltage.

Keywords： VLSI； SoC； high?precision calibration； RC oscillation circuit； clock calibration logic； frequency variation

阻容振荡器因其频率容易调节、元件体积小、低成本低能耗等特点被广泛用于定时器和脉冲源中。它可以无需外部激励信号就可以将直流信号转化成周期性交流信号。然而，在实际应用中阻容振荡器会受到工艺和温度的限制，输出频率可能产生较大的误差。而传统的阻容振荡器仅是达到对波形进行整形的目的，本质上没有提高RC振荡器周期精度的作用。因此，一种简单、高效的校准阻容振荡器方法显得格外重要。

1 SoC内置高精度RC Oscillator的校准原理

图1为RC Oscillator的校准原理设计框图，其由通过复用I/O连接的集成电路和片外基准电路构成。集成电路主要由RC振荡电路、片内FLASH和时钟校准逻辑电路组成。根据RC振荡电路内部结构可以得出，振荡电路的输出时钟clk_out的振荡周期T与RC关系：

在R下方有R1，R2，…，RX网络，可以补偿电路，用于微调R的值（通过数字接口adj_byte 来实现微调）。……