專利名稱：：用于無線設(shè)備的單個多模式時鐘源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及無線設(shè)備，并且更特別地涉及生成用于無線設(shè)備的時鐘信號。
背景技術(shù)：
：無線設(shè)備依賴時鐘系統(tǒng)來為各種各樣的操作(包括無線電通信、數(shù)字處理以及實時時鐘操作)提供精確的定時。對于無線電通信通常需要高質(zhì)量的時鐘信號(低噪聲、高精度等)，而對于數(shù)字處理和實時時鐘操作來說通常較低質(zhì)量的時鐘信號就足夠了。相對于較低質(zhì)量的時鐘信號而言，生成高質(zhì)量的時鐘信號消耗大量功率。然而，由于無線電通信操作大部分時間是不活動的，所以無線設(shè)備可通過當無線電通信操作活動時僅僅激活高質(zhì)量時鐘信號來節(jié)省功率。一個傳統(tǒng)解決方案利用多時鐘系統(tǒng)來實現(xiàn)該目的。示例性的多時鐘系統(tǒng)包括高功率時鐘單元，其產(chǎn)生僅在無線電通信操作期間活動的高頻、高質(zhì)量時鐘信號；以及較低功率時鐘單元，其產(chǎn)生連續(xù)的較低頻率、較低質(zhì)量時鐘信號以用于其它較不嚴格的設(shè)備操作，例如數(shù)字處理、實時時鐘等。使用帶有分離時鐘單元的多時鐘系統(tǒng)使無線設(shè)備能夠每當無線電通信操作不活動時就停用高功率時鐘單元。這為無線設(shè)備提供了相當大的功率節(jié)省。盡管分離的時鐘單元提供了功率節(jié)省，但它們還增加了設(shè)備的尺寸和成本。此外，多時鐘解決方案經(jīng)常要求額外的校準和溫度補償電子設(shè)備，這進一步增加了設(shè)備的成本、尺寸和功率消耗。因此，需要可替換的時鐘生成解決方案。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明使用單晶振蕩器來生成無線設(shè)備所需要的時鐘信號。示例性時鐘單元包括晶體振蕩器，其能夠在第一功率模式(例如正常功率模式)和第二功率模式(例如降低的功率模式)下操作；以及控制單元，其基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求將晶體振蕩器在第一和第二功率模式之間進行選擇性切換?？刂茊卧赏ㄟ^改變晶體振蕩器的電流消耗在第一和第二功率模式之間進行選擇性地切換?？梢酝ㄟ^改變緩沖電路中有源驅(qū)動器的數(shù)量、改變電容性負載、和/或改變晶體振蕩器的驅(qū)動信號來改變晶體振蕩器的電流消耗。例如，當無線設(shè)備需要高質(zhì)量時鐘信號時(例如當無線設(shè)備中的無線電單元活動時)，控制單元可以選擇第一功率模式從而以較高功率消耗為代價來提供高質(zhì)量時鐘信號。然而，當無線設(shè)備不需要高質(zhì)量時鐘信號時(例如當無線電單元不活動時)，控制單元可以選擇第二功率模式從而以降低的功率消耗來提供質(zhì)量降低的時鐘信號。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性無線設(shè)備的框圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性多模式時鐘單元的框圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的生成時鐘信號的示例性過程。圖4示出了在備用模式期間的晶體振蕩器輸出行為。具體實施例圖1示出了根據(jù)一個示例性實施例的無線設(shè)備10。無線設(shè)備10可以包括任何無線設(shè)備，其包括但不限于蜂窩電話、膝上型計算機、個人數(shù)據(jù)助理、以及手持計算機。無線設(shè)備10包括無線電單元20、處理單元30、用戶接口32、實時時鐘(RTC)34、一個或多個可選外圍單元(例如調(diào)頻(FM)無線電單元36)、以及時鐘單元100。無線電單元20包括根據(jù)任何已知的無線協(xié)議傳送和接收無線信號的一個或多個無線收發(fā)器。示例性無線電單元20可以包括蜂窩收發(fā)器22、藍牙收發(fā)器24、以及無線局域網(wǎng)(WLAN)收發(fā)器26，這些收發(fā)器根據(jù)其各自的無線協(xié)議傳送和接收無線信號。處理單元30處理通信信號并用作無線設(shè)備10的總控制器。用戶接口32將用戶與無線設(shè)備10進行對接，并且可以包括顯示器、控制按鈕、揚聲器、麥克風等。RTC34使用連續(xù)的低頻時鐘信號來跟蹤用于無線設(shè)備10的時間。FM無線電36根據(jù)任何已知方式接收FM無線電信號并將其提供給處理單元以便輸出給用戶接口32。時鐘單元100提供用于實施無線電單元20、處理單元30、RTC34以及FM無線電36的功能所必要的時鐘信號。盡管未在圖1中明確示出，但應(yīng)該認識到如果需要由時鐘單元100提供的時鐘信號的進一步頻率操控，則可以在時鐘單元100、無線電單元20、處理單元30、RTC34以及外圍單元36中存在一個或多個頻率乘法器和/或除法器。在傳統(tǒng)的無線設(shè)備中，時鐘單元包括多時鐘系統(tǒng)，該多時鐘系統(tǒng)包括提供必要的時鐘信號的兩個分離的時鐘單元。傳統(tǒng)的多時鐘系統(tǒng)包括低功率、低頻時鐘單元和高功率、高頻時鐘單元。每個時鐘單元包括分離的晶體振蕩器，該晶體振蕩器被調(diào)諧以提供期望頻率的期望時鐘信號。低頻時鐘單元總是在工作以便以低功率消耗(例如5μΑ)提供連續(xù)的低頻時鐘信號。一個示例性低頻時鐘信號包括32768Hz時鐘信號。低頻時鐘信號可以由處理單元30、RTC34、FM無線電36等來使用。高頻時鐘單元提供高質(zhì)量的高頻時鐘信號。示例性高頻時鐘信號包括13MHz和26MHz時鐘信號。高頻時鐘信號可以由無線電單元20中需要高質(zhì)量時鐘信號的任何元件(例如蜂窩收發(fā)器22)來使用。由于所生成的時鐘信號的高頻率和高質(zhì)量，所以高頻時鐘單元通常比低頻時鐘單元消耗大得多的功率。例如，高速時鐘單元可以消耗3-4mA的電流。為節(jié)省功率，傳統(tǒng)的多時鐘系統(tǒng)在需要的基礎(chǔ)上(例如當蜂窩收發(fā)器22活動時)僅激活高頻時鐘單元。當高頻時鐘信號不被系統(tǒng)中的任何功能需要時(例如在備用模式下)，傳統(tǒng)的時鐘系統(tǒng)將高頻時鐘單元斷電以減少功率消耗。盡管高頻時鐘單元被斷電，但低頻時鐘單元還繼續(xù)提供無線設(shè)備監(jiān)控時間流逝(passageoftime)和確定何時喚醒無線電單元20所必需的(一個或多個)時鐘信號。傳統(tǒng)的多時鐘系統(tǒng)有若干缺點。第一，每個時鐘單元給無線設(shè)備添加了特定的財務(wù)費用和印制電路板(PCB)面積成本。例如，每個晶體振蕩器費用在0.30美元和0.35美元之間，且占用約IOmm2的PCB面積。因此，盡管多時鐘系統(tǒng)為大部分無線設(shè)備的實施提供了充足的功率節(jié)省，但它們?nèi)匀恢苯优c降低無線設(shè)備的尺寸和成本的當今趨勢相沖突。另一缺點在于與低頻時鐘單元有關(guān)的啟動時間慢。當傳統(tǒng)的無線設(shè)備依賴于低頻時鐘單元來提供處理單元30的時鐘信號時，通常需要鎖相環(huán)(PLL)將低頻乘到對處理單元30有用的較高頻。與被施加這種低頻信號的PLL有關(guān)的慢啟動時間可以導(dǎo)致在擴展的時間段內(nèi)的附加功率消耗。此外，慢啟動時間可以影響制造工藝，與可以在4-lOms內(nèi)啟動和穩(wěn)定的高頻振蕩器相比，低頻時鐘單元在首先加電以后需要數(shù)百毫秒來啟動和穩(wěn)定。本發(fā)明用單個多模式時鐘單元100來代替?zhèn)鹘y(tǒng)無線設(shè)備的多時鐘系統(tǒng)，該單個多模式時鐘單元100包括單個高頻晶體振蕩器110(圖2)。時鐘單元100在多個不同的功率模式之間進行選擇性地切換，同時連續(xù)地運行高頻晶體振蕩器110來提供高頻時鐘信號(MSCLKh)和可選的低頻時鐘信號(MSCLKJ同時最小化功率消耗。應(yīng)該認識到，多模式時鐘單元100輸出的(一個或多個)時鐘信號的頻率從一個模式到另一個模式不會顯著地改變。一般而言，功率消耗越高，輸出時鐘信號的質(zhì)量越高。因此，高功率模式產(chǎn)生高質(zhì)量時鐘信號，而降低的功率模式產(chǎn)生較低質(zhì)量的時鐘信號。以下在兩模式或三模式時鐘單元100的方面描述了本發(fā)明，該時鐘單元100在正常功率模式以及一個或多個降低的功率模式之間進行選擇性切換。然而，應(yīng)該認識到多模式時鐘單元100可以具有任何數(shù)量的功率模式。圖2示出了根據(jù)一個示例性實施例的多模式時鐘單元100的框圖。多模式時鐘單元100包括晶體振蕩器110、控制器120以及頻率降低單元130。晶體振蕩器110響應(yīng)于由控制器120提供的控制信號，輸出期望頻率(例如13MHz或26MHz)的高頻時鐘信號(MSCLKh)。頻率降低單元130降低MSCLKh的頻率以生成期望頻率(如32768Hz)的第二較低頻率時鐘信號MSCL&。盡管不需要，但時鐘單元100也可以進一步包括可選的開關(guān)140，其在無線設(shè)備10不需要高頻時鐘信號時選擇性地禁用MSCLKh。此外，時鐘單元100可以包括可選的功率驅(qū)動器(例如可變功率驅(qū)動器150)，以允許高質(zhì)量或低質(zhì)量高頻時鐘信號的分布，同時進一步管理晶體振蕩器110的電流消耗。晶體振蕩器110包括晶體112、振蕩器114以及可變電容性負載116。晶體112被調(diào)諧成在預(yù)定頻率處振動。在本發(fā)明中，晶體112通常被調(diào)諧到期望的高頻例如13MHz、26MHz等。振蕩器114將晶體112產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)換成高頻(MSCLKh)的電時鐘信號。電容性負載116響應(yīng)于來自控制單元120的控制信號來調(diào)諧振動晶體112的頻率，以幫助降低輸出時鐘信號的頻率的誤差。如圖2所示，電容性負載116可包括可變電容器?？商鎿Q地，電容性負載116可包括多個電容器，其被選擇性地接入和斷開以提供期望的負載電容。盡管未明確地示出，但應(yīng)該認識到晶體振蕩器110可以包括差分晶體振蕩器。為最小化功率消耗，控制單元120基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求在功率模式之間選擇性地切換晶體振蕩器110。圖3示出了由控制單元120實施的用于利用多模式時鐘單元100來生成一個或多個時鐘信號的一種示例性方法200?？刂茊卧?20根據(jù)任何已知方式確定所需的時鐘信號質(zhì)量(框210)。例如，控制單元120可以通過監(jiān)控蜂窩收發(fā)器22的狀態(tài)(例如監(jiān)控收發(fā)器22何時活動)來確定所需的質(zhì)量。隨后，控制單元120切換到對應(yīng)于所確定的時鐘信號質(zhì)量要求的功率模式(框220)，且時鐘單元100生成(一個或多個)對應(yīng)的時鐘信號(框230)。例如，當經(jīng)由蜂窩收發(fā)器22傳送無線信號時，控制單元120切換到正常功率模式以提供高質(zhì)量時鐘信號。相反地，當蜂窩收發(fā)器22不活動時，控制單元120可以切換到降低的功率模式，以提供較低質(zhì)量的時鐘信號同時消耗較低的功率。表1列出了針對不同無線設(shè)備功能的各種時鐘信號質(zhì)量要求。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>控制器120通過控制晶體振蕩器110的電流消耗來控制晶體振蕩器110的功率模式?？刂破?20可以通過控制電容性負載116、晶體振蕩器110的驅(qū)動信號或兩者來控制電流消耗。應(yīng)該認識到控制器120可以在任何兩個功率模式、任何三個功率模式或任何預(yù)定數(shù)量的功率模式之間切換晶體振蕩器110?？刂破?20可以通過控制振蕩器驅(qū)動電流或振蕩器供電電壓來控制振蕩器驅(qū)動信號?？刂破?20可以通過選擇性地連接或斷開電容性負載116來控制電容性負載116。例如，控制器120可以通過降低振蕩器驅(qū)動信號來在正常功率模式和中等降低的功率模式之間切換，同時保持負載電容。應(yīng)該認識到可以通過消除負載116的有源控制(activecontrol)來實現(xiàn)針對中等降低的功率模式的進一步的功率節(jié)省。控制器120還可以通過斷開負載116并降低振蕩器驅(qū)動信號來切換到低降低的功率模式。控制器120可以通過控制可選的緩沖電路118來可替換地或附加地控制晶體振蕩器110的電流消耗。緩沖電路118可以包括多個并聯(lián)驅(qū)動器。在一個實施例中，緩沖電路118可以包括線性放大器和限制器(未示出)。對于正常功率模式，緩沖電路118對橫越晶體112和/或振蕩器114的信號進行放大和隔離，以產(chǎn)生高質(zhì)量方波，從而允許晶體振蕩器110產(chǎn)生期望的高質(zhì)量時鐘信號。對于(一個或多個)降低的功率模式，控制器120可以斷開或禁用緩沖電路118中的一個或多個驅(qū)動器以減小電流消耗。控制器120可以根據(jù)噪聲要求和期望的電流消耗來控制緩沖電路118。盡管圖2示出了作為晶體振蕩器110—部分的可選緩沖電路118，但應(yīng)該認識到緩沖電路118可從晶體振蕩器110分離。在一些實施例中，控制器120可以包括可選幅度控制環(huán)路122，其幫助將晶體振蕩器110維持于所期望的電流消耗，以便在中等和/或低降低的功率模式期間保持振蕩。例如，幅度控制環(huán)路122可以檢測橫跨晶體112的幅度，將所檢測到的幅度與預(yù)定的參考幅度相比較，并基于所述比較控制振蕩器電流。為減小幅度控制環(huán)路122的功率影響，控制器120可以激活幅度控制環(huán)路122—段預(yù)定的時間，以選擇電流值，并且隨后停用幅度控制環(huán)路122，并使用所選擇的電流值來控制晶體振蕩器110。在每個功率模式下生成的高頻時鐘信號MSCLKh的頻率不會顯著地變化。然而，時鐘信號的質(zhì)量和晶體振蕩器110的功率消耗從一種模式到另一種模式會變化。表2列出了當操作在正常功率模式、中等降低的功率模式和低降低的功率模式中的每種功率模式下時，針對晶體振蕩器110所生成的高頻時鐘信號的示例性精度和功率消耗值。在表2中，“ppm”表示百萬分之一。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>頻率降低單元130可以減小高頻時鐘信號，以便為無線設(shè)備10中需要較低頻率時鐘信號的那些元件生成第二較低頻率時鐘信號MSCLKL。為此，頻率降低單元130包括沒有噪聲的除法器(quietdivider)132和有噪聲的除法器134中的至少一個。沒有噪聲的除法器132用輸入時鐘信號除以預(yù)定值而不為降低頻率的輸出時鐘信號添加噪聲或抖動。在一個實施例中，沒有噪聲的除法器132通過用輸入時鐘信號除以整除數(shù)(例如793)來生成低頻時鐘信號而不添加噪聲或抖動。在另一個實施例中，沒有噪聲的除法器132生成低頻時鐘信號而幾乎沒有通過用輸入時鐘信號除以以.5結(jié)尾的分數(shù)除數(shù)(例如793.5)而添加的噪聲或抖動。該分數(shù)技術(shù)通過對輸入時鐘頻率的上升和下降邊緣兩者進行計數(shù)而得以工作。沒有噪聲的除法器132還能通過刪除適當數(shù)量的邊緣以產(chǎn)生無抖動較低頻率輸出時鐘信號來實施任一種技術(shù)。有噪聲的除法器134用輸入時鐘信號除以不以.5結(jié)尾的任一分數(shù)除數(shù)。盡管這樣的分數(shù)除法通常為低頻輸出時鐘信號添加了噪聲和/或抖動，但有噪聲的除法器134的優(yōu)點是能夠用輸入時鐘信號除以高精度分數(shù)除數(shù)(例如793.457)。示例性有噪聲的除法器134包括Klemmer等人在美國公開2005/197073和專利W0-2006045346中描述的分數(shù)合成器/除法器，以及由Klemmer等人在美國專利No.6708026中描述的德爾塔-西格瑪分數(shù)除法器，通過參考將這兩者結(jié)合于此。盡管圖2示出了具有沒有噪聲的除法器132和有噪聲的除法器134兩者的頻率降低單元130，但是應(yīng)該認識到頻率降低單元130可以僅包括一個除法器或多個附加除法器。此外，應(yīng)該認識到頻率降低單元130基于所期望的除法精度和所期望的較低頻率輸出時鐘信號MSCL&的質(zhì)量每次僅使用除法器132、134中的一個除法器。還應(yīng)該認識到，除法器132、134不限于固定的(靜態(tài)的)除數(shù)，并因此從一個除法運算到下一個除法運算，可使用不同的除數(shù)(動態(tài)除數(shù))。例如，沒有噪聲的除法器132可以用在正常功率模式期間所生成的26MHz時鐘信號除以26，000，000來獲得IHz時鐘信號。然而，在降低的功率模式期間，沒有噪聲的除法器132可以用輸入的26.026MHz時鐘信號除以26，026，000以生成IHz時鐘信號。還將認識到，頻率降低單元130不必作為時鐘單元100的一部分。例如，時鐘單元100可將高頻時鐘信號MSCLKh直接提供給無線設(shè)備10中的另一個元件(例如RTC34)，其中RTC34根據(jù)需要將所接收的時鐘信號的頻率向下分(dividedown)0當單個晶體振蕩器110被用于為無線設(shè)備10生成低頻和高頻時鐘信號時，可以發(fā)生與無線備用操作有關(guān)的模式轉(zhuǎn)變問題。當無線設(shè)備10處于備用模式時，其在一段時間內(nèi)(通常一到兩秒)消耗最小的功率，然后“醒來”以接收約50ms的網(wǎng)絡(luò)控制信道信號。對于GSM操作，無線設(shè)備10必須在士2個符號的標稱醒來時間內(nèi)醒來，并且優(yōu)選在士1個符號的標稱醒來時間內(nèi)醒來。更寬松的容限也是可能的，但是將需要無線設(shè)備10接收和存儲來自網(wǎng)絡(luò)的更多數(shù)據(jù)，并且將需要更多的處理功率來解碼該數(shù)據(jù)。當無線電單元20在控制信道上接收數(shù)據(jù)時，時鐘單元100處于正常功率模式。當無線電單元20不活動時，時鐘單元100切換到降低的功率模式，并停留在該模式高達約2秒。在轉(zhuǎn)變到該降低的功率模式或從該降低的功率模式轉(zhuǎn)變出來期間(所述降低的功率模式尤其是低降低的功率模式)，振蕩器110的輸出頻率會變化。圖4示出了在持續(xù)η秒的備用模式期間晶體振蕩器110的示例性行為。在備用操作期間存在兩個頻率不確定的潛在區(qū)域在轉(zhuǎn)變期Tl和Τ2期間的頻率不確定以及在與降低的功率模式有關(guān)的時段期間的頻率不確定。對于轉(zhuǎn)變期而言，假定在總的轉(zhuǎn)變時間T=Τ1+Τ2期間，平均頻率F由下式給出-AFF=F+-,(1)其中F代表在正常(高)功率模式下的振蕩器頻率，并且F+ΔF代表在降低的功率模式下的振蕩器頻率，其預(yù)期比F大小于lOOOppm。如果在整個時段T期間實際的頻率是F，那么在整個時段T期間以秒計的定時誤差E由下式給出Af丁(2)如果在整個時段T期間實際的頻率是F+AF，那么定時誤差由下式給出E=AF,2(T^)·⑶基于等式⑵和(3)，以秒計的合理的最壞情況誤差估計E由等式⑵給出。由于GSM每秒具有13000000/48個符號，所以以符號計的誤差Esymb由下式給出Γ13,000,000^…Esymb~·E(4)當F=26MHz，且ΔF=0.OOlF(例如IOOOppm)時，由等式(4)導(dǎo)致的以符號計的誤差Esymb是135.4Τ。對于T=4ms,為約0.54個符號，其很好地處于我們期望的定時窗口。進一步的研究可以允許進一步降低誤差。例如，假定在轉(zhuǎn)變期期間，振蕩器頻率變化是指數(shù)波形，這可以允許我們得到比AF/2更精確的平均頻率估計。在降低的功率模式期間，頻率誤差由在該降低的功率模式期間所估計的頻率和實際的頻率之間差的量值引起。如果Fest代表在降低的功率模式期間所估計的頻率，而Ts代表所期望的睡眠期的持續(xù)時間，那么無線設(shè)備10將對FestTs時鐘循環(huán)進行計數(shù)來測量時段Ts0如果實際的時鐘頻率是Fest+F_，其中Fot是頻率誤差，那么所測量的實際時間Tm由下式給出Tm=-^-.(5)^est+^crr以秒計的允許的定時誤差Ea由下式給出Ea=Ts-Tffl,(6)其得到T1-=^TF-(7)等式(7)示出Ea/Ts代表了Ea的必要精度的近似估計。當Ea是一個符號時，其對應(yīng)于用于GSM的3.7μs,而當Ts是2秒時，則需要0.00000185(1.85ppm)的頻率精度。在室溫時，該精度很容易獲得，因為無線設(shè)備10將在工廠校準，因此其軟件將知道在室溫時用于降低的功率模式的確切頻率。然而，當無線設(shè)備10老化和/或當溫度變化時，用于降低的功率模式的輸出頻率也會變化。無線設(shè)備10可以基于測量的溫度、在最后一個成功的睡眠循環(huán)期間測量的定時誤差、以及正常功率模式所需的電容性負載設(shè)置來估計實際的操作頻率，從而產(chǎn)生期望的頻率。由于晶體振蕩器110的溫度對頻率曲線的形狀在高功率和低功率時是相同的，所以無線設(shè)備10可以估計在降低的功率模式下、隨著溫度變化的實際振蕩器頻率。可替換地，中等降低的功率模式可以在睡眠期期間使用從而以較高功率消耗為代價來減小溫度對頻率的影響。應(yīng)該認識到上面討論的誤差不是累積性的，因為無線設(shè)備10每次醒來都執(zhí)行定時糾正/校準，以補償由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無線設(shè)備的速度的變化而引起的任何多普勒頻移。利用單個晶體振蕩器110可能出現(xiàn)的另一問題涉及RTC34的精度。RTC34有兩個操作模式。在第一模式下，無線設(shè)備10斷電。在第二模式下，無線設(shè)備10通電并處于備用模式。當無線設(shè)備10斷電時，溫度是未知的，因此多模式時鐘單元100在降低的功率模式下輸出的時鐘頻率可以變化IOppm之多。因此，對于無線設(shè)備10斷電的每24個小時，無線設(shè)備10可以獲得或失去0.9秒。這大約對應(yīng)于每月26秒，這比從傳統(tǒng)無線設(shè)備使用的典型32768Hz時鐘源實現(xiàn)的要好10倍。當無線設(shè)備10通電時，大部分時間被花費在備用模式下，這使得軟件能夠通過對備用時鐘循環(huán)計數(shù)而對RTC34進行升級。該過程導(dǎo)致RTC34中的誤差基本為零，因為備用定時誤差不是累積性的，如上所述。然而，當RTC34響應(yīng)未被耦合到備用操作時，定時誤差是累積性的。在這種情況下，RTC34可以包括在正常和降低的功率模式之間切換的除法器，例如在高功率模式期間除以26，000,000,并且在降低的功率模式期間除以26，026，000。在這種情況下，來自轉(zhuǎn)變期的定時誤差將被累積。利用等式(2)并假定F=26MHz，AF=0.OOlF(例如IOOOppm)，T=4ms，則對于每8小時的備用操作來說結(jié)果得到的定時誤差E約為0.1秒，其對應(yīng)于假定每天8小時備用的情況下每月約3.5秒。因此，當期望保持RTC34的操作盡可能獨立于無線設(shè)備10的剩余部分時，優(yōu)選地在RTC34中包括可變除法器?？梢酝ㄟ^軟件建立具有兩個值的可變除法器，然后，隨著時鐘單元100在功率模式之間切換，硬件可以在兩個除法器比率之間自動變化。對于斷開或以其它方式去除電容性負載116的實施例，另一個潛在問題涉及在模式轉(zhuǎn)變期間可能在時鐘信號內(nèi)出現(xiàn)的瞬態(tài)。這些瞬態(tài)由電容性負載116的恒定充電和放電引起，例如當電容性負載116在轉(zhuǎn)變期間充電不充分時。這樣的瞬態(tài)使時鐘信號失真。為了最小化失真，控制器120可以安排功率模式轉(zhuǎn)變發(fā)生在電容性負載116被充分充電的時候。上面假定無線電單元20中的各個無線元件具有相同的一般時鐘信號質(zhì)量要求。然而，本發(fā)明可以用在針對不同無線電單元具有不同定時要求的無線設(shè)備10中。例如，藍牙收發(fā)器24可能需要具有士20ppm精度和小于300ps抖動的高頻時鐘信號，以及具有士250ppm精度的低頻時鐘信號。高速USB收發(fā)器(未示出)可能需要具有士200ppm的精度和小于300ps抖動的高頻時鐘信號。滿足IrDA的無線通信可能需要具有10，OOOppm的精度和2.5ns或更小抖動的高頻時鐘信號。無線LAN和GPS元件可能具有非常苛刻的時鐘要求。有可能使用上面呈現(xiàn)的單時鐘單元100來滿足高端無線設(shè)備10中的所有這些時鐘信號要求。然而，這樣的解決方案將使得在很多時間或全部時間內(nèi)在正常(高)功率模式下運行時鐘單元100是必要的。此外，可能難以為時鐘單元100安排頻率調(diào)整，因為頻率調(diào)整經(jīng)常產(chǎn)生時鐘抖動。滿足多時鐘需要的一個解決方案提供第二多模式時鐘單元100。該第二多模式時鐘單元100可以以多種方式來使用。例如，第二時鐘單元可被用作用于中間層(mid-tier)無線設(shè)備的低功率、低頻振蕩器。在需要具有士20ppm精度范圍的低抖動時鐘的中間層無線設(shè)備內(nèi)的低功率、高頻振蕩器。獨立于蜂窩收發(fā)器的操作，有可能按計劃完成頻率調(diào)整的高功率、高頻“干凈輸出的”振蕩器。上述的時鐘單元100允許利用單個晶體振蕩器110來建立無線設(shè)備，從而節(jié)省分離的32768Hz晶體振蕩器和關(guān)聯(lián)電子設(shè)備的成本和空間。盡管較低成本和較小空間是本發(fā)明的主要優(yōu)點，但本發(fā)明還具有如下優(yōu)點在降低的功率模式下產(chǎn)生的(一個或多個)時鐘信號對于溫度的精度(約士IOppm)比分離的32kHz晶體產(chǎn)生的傳統(tǒng)低功率時鐘的精度(約士IOOppm)更為精確。該溫度精度可以改進無線設(shè)備10中任何RTC34的長期精度，并可以簡化用于使傳統(tǒng)低功率時鐘可用作備用期間的定時源的任何溫度補償軟件。本發(fā)明另外的優(yōu)點在于其高頻操作使其啟動時間比與典型32kHz時鐘有關(guān)的啟動時間短的多。這樣更短的啟動時間可以減小或消除制造時校準和測試期間的死區(qū)時間(deadtime)。此外，較短的啟動時間對于功率消耗可具有積極的影響，因為其應(yīng)該允許時鐘單元100在更短的時間內(nèi)用于高功率模式。例如，傳統(tǒng)的估計示出對于高功率時鐘可被關(guān)斷的每個附加的lms，備用電流下降15μΑ。在今天的備用操作期間，在傳統(tǒng)的無線設(shè)備被需要允許時鐘啟動和穩(wěn)定之前，接通高功率時鐘單元約10ms。利用本發(fā)明，用于多模式時鐘單元100的該“啟動”時間可以減小到100μS。當然，在不背離本發(fā)明的本質(zhì)特征的情況下，除了在此提到的那些特定方式，本發(fā)明還可以以其它方式來執(zhí)行。本實施例在各方面都應(yīng)被認為是說明性而非限制性的，并且進入所附權(quán)利要求的含義和等同范圍內(nèi)的所有變化都意圖被包括于此。權(quán)利要求一種在無線設(shè)備中生成時鐘信號的方法，該方法包括基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求，在第一和第二功率模式之間選擇性地切換單個晶體振蕩器，以生成所述時鐘信號。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在第一和第二功率模式之間切換晶體振蕩器包括選擇性地改變所述晶體振蕩器的電流消耗。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇性地改變電流消耗包括改變所述晶體振蕩器的電容性負載。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇性地改變電流消耗包括改變晶體振蕩器驅(qū)動信號。5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇性地改變電流消耗包括改變所述晶體振蕩器的電容性負載；以及改變晶體振蕩器驅(qū)動信號。6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求在所述第一功率模式、第二功率模式以及第三功率模式之間切換單個晶體振蕩器。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述時鐘信號質(zhì)量要求包括用于無線電收發(fā)器通信的第一時鐘信號質(zhì)量要求以及用于處理功能、實時時鐘功能和調(diào)頻無線電接收功能之一的第二時鐘信號質(zhì)量要求。8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括降低時鐘信號的頻率以生成較低頻率的時鐘信號。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中降低時鐘信號的頻率包括選擇第一除法器和第二除法器之一，所述第二除法器給輸入時鐘信號添加的噪聲比第一除法器添加的噪聲小；以及使用所選擇的除法器除以時鐘信號的頻率。10.一種被配置成在無線設(shè)備中生成時鐘信號的時鐘單元，包括晶體振蕩器，能夠在第一功率模式和第二功率模式下操作；以及控制單元，基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求在第一和第二功率模式之間選擇性地切換所述晶體振蕩器。11.如權(quán)利要求10所述的時鐘單元，其中所述控制單元通過選擇性地改變所述晶體振蕩器的電流消耗來在所述第一和第二功率模式之間選擇性地切換所述晶體振蕩器。12.如權(quán)利要求11所述的時鐘單元，還包括在操作時與所述晶體振蕩器關(guān)聯(lián)的電容性負載，其中所述控制單元通過選擇性改變所述電容性負載來選擇性地改變電流消耗。13.如權(quán)利要求11所述的時鐘單元，其中所述控制單元通過選擇性地改變晶體振蕩器驅(qū)動信號來選擇性地改變電流消耗。14.如權(quán)利要求11所述的時鐘單元，還包括在操作時與所述晶體振蕩器關(guān)聯(lián)的電容性負載，其中所述控制單元通過選擇性地改變所述電容性負載以及選擇性地改變晶體振蕩器驅(qū)動信號來選擇性地改變電流消耗。15.如權(quán)利要求11所述的時鐘單元，還包括被配置成將晶體振蕩器維持在期望的電流消耗上的幅度控制環(huán)路。16.如權(quán)利要求10所述的時鐘單元，其中所述晶體振蕩器還能夠在第一功率模式、第二功率模式以及第三功率模式之間操作，并且其中所述控制單元基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求在所述第一功率模式、第二功率模式以及第三功率模式之間選擇性地切換所述晶體振蕩器。17.如權(quán)利要求10所述的時鐘單元，其中所述時鐘信號質(zhì)量要求包括用于無線電收發(fā)器通信的第一時鐘信號質(zhì)量要求以及用于處理功能、實時時鐘功能和調(diào)頻無線電接收功能之一的第二時鐘信號質(zhì)量要求。18.如權(quán)利要求10所述的時鐘單元，還包括被配置成降低時鐘信號的頻率以生成較低頻率時鐘信號的頻率降低單元。19.如權(quán)利要求18所述的時鐘單元，所述頻率降低單元包括第一除法器和第二除法器中的至少一個，所述第二除法器給輸入時鐘信號添加的噪聲較小，其中所述頻率降低單元通過選擇第一和第二除法器之一并使用所選擇的除法器除以時鐘信號的頻率來降低所述時鐘信號的頻率。20.一種無線通信設(shè)備，包括無線電單元，根據(jù)預(yù)定的無線協(xié)議來傳送和接收無線通信信號；處理單元，處理所述無線通信信號；時鐘單元，包括晶體振蕩器，能夠在第一功率模式和第二功率模式下操作；以及控制單元，在所述無線電單元活動時將所述晶體振蕩器選擇性切換到第一功率模式，并且在所述無線電單元不活動時切換到第二功率模式。21.如權(quán)利要求20所述的無線通信設(shè)備，其中所述控制單元通過選擇性地改變所述晶體振蕩器的電流消耗，在所述第一和第二功率模式之間選擇性地切換所述晶體振蕩器。22.如權(quán)利要求20所述的無線通信設(shè)備，其中所述晶體振蕩器還能夠在所述第一功率模式、第二功率模式以及第三功率模式之間操作，并且其中，所述控制單元通過在所述無線電單元活動時選擇所述第一功率模式、以及通過在所述無線電單元不活動時選擇所述第二功率模式或第三功率模式，來在所述第一功率模式、第二功率模式、以及第三功率模式之間選擇性地切換所述晶體振蕩器。23.如權(quán)利要求22所述的無線通信設(shè)備，其中所述控制單元基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求選擇所述第二或第三功率模式。24.如權(quán)利要求20所述的無線通信設(shè)備，還包括被配置成降低所述時鐘信號的頻率以生成較低頻率時鐘信號的頻率降低單元。25.如權(quán)利要求24所述的無線通信設(shè)備，其中所述頻率降低單元包括第一除法器和第二除法器中的至少一個，所述第二除法器給輸入時鐘信號添加的噪聲較小，其中所述頻率降低單元通過選擇所述第一和第二除法器之一并使用所選擇的除法器除以時鐘信號的頻率來降低所述時鐘信號的頻率。全文摘要這里所描述的無線設(shè)備使用單個晶體振蕩器來生成該無線設(shè)備在活動和不活動的無線電通信期間所需的高頻和低頻時鐘信號。示例性多模式時鐘單元包括能夠在正常功率模式和降低的功率模式下操作的單個晶體振蕩器，以及控制單元，其基于當前的時鐘信號質(zhì)量要求在第一和第二功率模式之間選擇性地切換晶體振蕩器。該控制單元可通過選擇性地改變晶體振蕩器的電容性負載和/或通過改變晶體振蕩器的驅(qū)動信號來在第一和第二功率模式之間進行選擇性地切換。例如，控制單元可以在蜂窩收發(fā)器活動時選擇正常功率模式，并且當蜂窩收發(fā)器不活動時選擇降低的功率模式，以降低不活動狀態(tài)期間的功率消耗。文檔編號H04B1/16GK101809876SQ200880108980公開日2010年8月18日申請日期2008年9月22日優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日發(fā)明者J·S·佩蒂,N·克萊默,S·尤帕蒂爾申請人:愛立信電話股份有限公司