CN108401476A - 晶体振荡器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种晶体振荡器，包括：晶体；振荡电路，包括第一振荡晶体管和第二振荡晶体管，其中所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管用于为所述晶体的起振和维持振荡提供跨导；第一驱动电路，用于产生稳定的参考电流；以及第二驱动电路，用于为所述振荡电路提供工作电压，以及根据所述参考电流使所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定电流，其中，所述工作电压用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管工作在亚阈值区。

Description

晶体振荡器
技术领域
本申请实施例涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种晶体振荡器。
背景技术
皮尔斯振荡器(Pierce oscillator，或称皮尔斯晶体振荡器)是一种采用反相器结构的晶体振荡器，皮尔斯振荡器中的两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MetallicOxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)都贡献跨导，有利于降低持振荡所需的功耗。但是，皮尔斯振荡器存在一些问题，两个MOS管的偏置电流受MOS管的栅源电压VGS的影响，并且两个MOS管的栅源电压之和为电源电压VDD，因此，若VDD较大时，MOS管的VGS也必然较大，可能会导致严重的高阶效应，带来的问题是虽然MOS管的功耗很大，但实际上MOS管并未提供足够的跨导量，不利于晶体的快速起振。
发明内容
本申请实施例提供了一种晶体振荡器，能够通过较小的功耗提供较大的跨导用于晶体的快速起振。
第一方面，提供了一种晶体振荡器，包括：晶体；振荡电路，包括第一振荡晶体管和第二振荡晶体管，其中所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管用于为所述晶体的起振和维持振荡提供跨导；第一驱动电路，用于产生稳定的参考电流；以及第二驱动电路，用于为所述振荡电路提供工作电压，以及根据所述参考电流使所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流，其中，所述工作电压用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管工作在亚阈值区。
因此，本申请实施例的晶体振荡器，可以为振荡电路提供稳定的工作电压和稳定的工作电流，从而使得所述晶体振荡器的功耗可控，并且，所述工作电压能够使得晶体管工作在亚阈值区，从而能够使得在相同的电流条件下，晶体管能够提供更大的跨导，有利于晶体振荡器的快速起振，并且有利于降低晶体振荡器的功耗。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二驱动电路包括负反馈回路，所述负反馈回路用于接收所述第一驱动电路产生的所述参考电流，根据所述参考电流产生所述工作电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述负反馈回路包括第一流控晶体管和第二流控晶体管，所述第一流控晶体管和所述第二流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一流控晶体管和所述第二流控晶体管的连接结构与所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的连接结构相同，并且所述第一振荡晶体管和所述第一流控晶体管的尺寸的比值等于所述第二振荡晶体管和所述第二流控晶体管的尺寸的比值。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述负反馈回路还包括第三流控晶体管、放大器和第一压控晶体管，所述第三流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流，所述放大器通过所述第一压控晶体管向所述振荡电路输出所述工作电压；
所述第三流控晶体管的漏极连接所述第一驱动电路，用于接收所述第一驱动电路输出的所述参考电流，所述第一流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第二流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第三流控晶体管的栅极和漏极连接；
所述第三流控晶体管的漏极还连接所述放大器的第一输入端，所述放大器的第二输入端连接所述第一流控晶体管的漏极和所述第二流控晶体管的漏极，所述放大器的输出端连接所述第一压控晶体管的栅极，所述第一流控晶体管的源极连接所述第一压控晶体管的漏极，所述第一压控晶体管的漏极用于输出所述工作电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述负反馈回路还包括第四流控晶体管和第二压控晶体管，其中，所述第四流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流，所述第二压控晶体管用于向所述振荡电路输出所述工作电压，所述第四流控晶体管的漏极连接所述第一驱动电路，用于接收所述第一驱动电路输出的所述参考电流；
所述第四流控晶体管的漏极还连接所述第二压控晶体管的栅极，所述第四流控晶体管的栅极连接所述第一流控晶体管的栅极以及所述第二流控晶体管的栅极，所述第一流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第二流控晶体管的栅极和漏极连接；
所述第一流控晶体管的源极连接所述第二压控晶体管的源极，所述第二压控晶体管的源极用于输出所述工作电压。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一流控晶体管的源级和地之间还连接第一电容器，所述第一电容器用于对所述工作电压进行相位补偿。
可选地，所述第一电容器可以用于对所述工作电压进行相位补偿，还可以用于降低工作电压的纹波的大小。另外，所述第一电容器还用于隔离第一驱动电路的电源和工作电压，进一步提升电源抑制比PSRR，从而能够降低电源噪声、干扰等对晶体振荡器的影响。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一振荡晶体管和所述第一流控晶体管的尺寸的比值为N:M，所述第二振荡晶体管、所述第二流控晶体管和所述第三流控晶体管的尺寸的比值为N:M:L，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为IrefN/L,其中，Iref为所述参考电流。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一驱动电路还用于控制输入至所述晶体的振荡信号的幅度的大小。
由于第一振荡晶体管的源极用于接收工作电压，因此，工作电压的变化最终会转换为晶体输出的振荡信号上的杂散或相噪，另外，如果工作电压使得晶体振荡器进入了电压限制区，会使得杂散或相噪问题更加恶化，采用本申请实施例的第一驱动电路能够使得晶体振荡器工作在合适的幅度下，从而能够避免晶体振荡器的振幅进入电压限制区带来的相噪问题，提升了晶体振荡器的相噪性能。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一驱动电路包括第一偏置晶体管、第二偏置晶体管、第三偏置晶体管、第四偏置晶体管、第五偏置晶体管、第六偏置晶体管和第二电容器；
其中，所述第一偏置晶体管和所述第三偏置晶体管的漏极连接，所述第一偏置晶体管的漏极与栅极连接，所述第二偏置晶体管和所述第四配偏置晶体管的漏极连接，所述第四偏置晶体管的漏极和栅极连接，所述第一偏置晶体管的栅极和所述第二偏置晶体管的栅极连接，所述第三晶体管的栅极和所述第三晶体管的栅极连接；所述第五偏置晶体管的漏极与所述第四偏置晶体管的漏极连接，所述第五偏置晶体管的源极与所述第四偏置晶体管的栅极连接，所述第四偏置晶体管的栅极还连接所述第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端用于输入所述振荡信号；
所述第六偏置晶体管的栅极与所述第二偏置晶体管的栅极连接，所述第六偏置晶体管的源极、所述第一偏置晶体管的源极和所述第二偏置晶体管的源极连接，所述第六偏置晶体管的漏极用于输出所述参考电流。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述振荡信号中的交流信号增大时，所述第四偏置晶体管的漏极电压减小，所述第一偏置晶体管、所述第二偏置晶体管和所述第三偏置晶体管的漏极电流减小，所述第一驱动电路输出的所述参考电流减小，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流减小，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的跨导减小，所述振荡信号的幅度减小。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在交流信号情况下，所述工作电压等效为地，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管都为所述晶体的起振和维持振荡提供跨导。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述亚阈值区，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的跨导与工作电流成正比。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一振荡晶体管的栅极和所述第二振荡晶体管的栅极连接，所述第一振荡晶体管的漏极与所述第二振荡晶体管的漏极连接，所述第一振荡晶体管的源级用于接收所述工作电压。
附图说明
图1是一种典型的晶体振荡器的结构示意图。
图2是根据本申请实施例的晶体振荡器的结构示意图。
图3是图2所示晶体振荡器中的振荡电路的一种示例性结构示意图。
图4是图2所示晶体振荡器中的第二驱动电路的一种示例性结构示意图。
图5是图2所示晶体振荡器中的第二驱动电路的另一种示例性结构示意图。
图6是图2所示晶体振荡器中的第一驱动电路的一种示例性结构示意图。
图7是图2所示晶体振荡器中的第一驱动电路的另一种示例性结构示意图。
图8是根据本申请实施例的晶体振荡器的一种示例性结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例进行描述。
图1是一种晶体振荡器的典型结构的示意图，如图1所示，所述晶体振荡器100包括晶体管110、晶体管120、晶体130、电容器140和电容器150。
其中，晶体管110的栅极和晶体管120的栅极连接，晶体管110的漏极和晶体管120的漏极连接，即晶体管110和晶体管120为反相器的连接结构，晶体管110和晶体管120用于为晶体130的起振和维持振荡提供跨导。
但是，图1所示的振荡器存在如下问题：晶体管110和晶体管120的漏极电流(或者说，偏置电流)由晶体管的栅源电压VGS决定，而晶体管110和晶体管120的VGS之和为电源电压Vcc，由于Vcc受工艺、工作电压和温度(Process、Voltage、Temperature，PVT)影响，导致晶体管的功耗受PVT影响不可控。并且当Vcc较大时，晶体管的VGS也必然较大，这样，在一些工艺条件下，可能导致晶体管产生严重的高阶效应，例如，垂直电场导致迁移率下降，带来的问题是虽然晶体管的功耗很大，但实际上晶体管并未提供足够的跨导量，不利于晶体的快速起振。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种振荡电路，能够通过较低的功耗提供较大的跨导用于振荡器的起振和维持振荡。
图2是根据本申请实施例的晶体振荡器的示意性结构图，如图2所示，该晶体振荡器10包括晶体200、振荡电路300、第一驱动电路500和第二驱动电路400，其中：
所述振荡电路300包括第一振荡晶体管和第二振荡晶体管，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管用于为所述晶体200的起振和维持振荡提供跨导；
所述第一驱动电路500，用于产生稳定的参考电流，将所述参考电流输出至所述第二驱动电路；
所述第二驱动电路400，用于为所述振荡电路提供工作电压，以及根据所述参考电流，使所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流，其中，所述工作电压用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管工作在亚阈值区。
可选地，在本申请实施例中，所述振荡电路可以为采用反相器结构的振荡电路，例如，皮尔斯晶体振荡电路，因此，振荡电路中的第一振荡晶体管和第二振荡晶体管都可以为晶体的振荡提供跨导，有利于晶体的快速起振。
在本申请实施例中，所述第二驱动电路用于接收所述第一驱动电路输出的参考电流，为所述振荡电路提供工作电压，以及使所述第一振荡晶体管和第二振荡晶体管工作在稳定的电流下，例如，所述第二驱动电路可以根据工作电流控制信号控制所述振荡电路中的所述第一振荡晶体管和第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流，其中，所述工作电压为不随PVT变化的稳定的电压，因此，本申请实施例的晶体振荡器相对于现有的晶体振荡器的功耗可控。
可选地，该工作电流控制信号可以为所述第二驱动电路的工作电流，例如，通过所述第二驱动电路和所述振荡电路的电路结构使得所述第二驱动电路的工作电流镜像到所述振荡电路，若所述第二驱动电路中的工作电流为稳定的电流，从而镜像到所述振荡电路的电流也为稳定的电流。
另外，所述第二驱动电路产生的所述工作电压能够使得所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管工作在亚阈值区，由于MOS管在亚阈值区的跨导与漏极电流成正比，并且，亚阈值区的电流跨导的转换效率高，这就意味着在相同的跨导情况下所需的电流更小，有利于降低晶体振荡器的功耗，而且本申请实施例的振荡电路中的两个振荡晶体管都提供跨导，因此，本申请实施例的晶体振荡器在相同的电流条件下，能够提供更大的跨导，有利于晶体振荡器的快速起振和振荡的维持。
应理解，第一驱动电路产生的参考电流为稳定的电流，这里所指的稳定的电流并不表示该参考电流一定为恒定的电流，只是表示该参考电流不随PVT变化。
还应理解，第二驱动电路输出的工作电压为稳定的电压，这里所指的稳定的电压并不表示该工作电压一定为恒定的电压，只是表示该工作电压不随PVT变化，或者说，随着PVT变化，该第二驱动电路可以对输出的工作电压进行调整，以抵消PVT变化带来的影响。
在本申请实施例中，所述第一驱动电路可以用于产生稳定的参考电流，例如，所述第一驱动电路可以采用典型的偏置电路的电路结构来实现，或者也可以采用其他的等效电路来实现，本申请实施例对此不作限定，进一步地，所述第一驱动电路还可以用于控制输入至所述晶体的振荡信号的振幅的大小，后续实施例进行详细介绍。
因此，本申请实施例的晶体振荡器，可以为振荡电路提供稳定的工作电压和稳定的工作电流，从而使得晶体振荡器的功耗可控，并且，所述工作电压能够使得晶体管工作在亚阈值区，从而能够使得在相同的电流条件下，晶体管能够提供更大的跨导，有利于晶体振荡器的快速起振，并且有利于降低晶体振荡器的功耗。
在现有技术中，如图1所示，由于晶体管110的一端受输入电压VCC控制，因此，VCC的变化可能转换为输出的振荡信号Vxo上的杂散或相位噪声，最终导致输出的振荡信号Vxo的振荡幅度不可控，如果输入电压VCC使得振荡器进入了电压限制区，则可能使得杂散和相位噪声问题更加严重。
可选地，在本申请实施例中，振荡电路300输出的振荡信号可以输入至该第一驱动电路500，该第一驱动电路500还可以对该振荡信号进行幅度控制，能够避免振荡电路接入电压限制区，从而能够提升振荡电路的相噪性能。
以下，结合图3至图8中的具体示例，详细介绍本申请实施例的晶体振荡器的实现方式。
应理解，图3至图8所示的例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的图3至图8，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本申请实施例的范围内。
图3是根据本申请实施例的振荡电路的结构示意图，如图3所示，该振荡电路300包括第一振荡晶体管301、第二振荡晶体管302、电阻器304、电容器305和电容器306；
具体地，所述第一振荡晶体管301的漏极和所述第二振荡晶体管302的漏极连接，所述第一振荡晶体管301的栅极和所述第二振荡晶体管302的栅极连接，所述第一振荡晶体管301的源级用于接收所述工作电压Vdd，所述第一振荡晶体管301的漏极的工作电流为Id1，所述第二振荡晶体管的漏极的工作电流为Id2，该Id1和该Id2为稳定的电流，不随PVT变化。
所述第一振荡晶体管301的栅极和所述第二振荡晶体管302的栅极还连接电阻器304的一端，所述第一振荡晶体管301的漏极和所述第二振荡晶体管302的漏极还连接所述电阻器304的另一端。
在该实施例中，所述电阻器304还与晶体303并联，该晶体303可以对应于图2中的晶体200，该晶体200可以包括输入端(in)和输出端(out)，所述电容器306的一端连接所述晶体303的输入端，所述电容器306的另一端接地，所述电容器305的一端连接所述晶体303的输出端，所述电容器305的另一端接地。
其中，所述电阻器304用于为第一振荡晶体管301和第二振荡晶体管302提供直流偏置电压，所述电容器305、所述电容器306和晶体303用于确定晶体的振荡频率，所述Vxi为输入至所述晶体的振荡信号，所述Vxo为从所述晶体输出的振荡信号。
可选地，在本申请实施例中，在交流小信号情况下，所述工作电压Vdd等效为地，这样，所述第一振荡晶体管301和第二振荡晶体管302都可以为晶体303的起振提供跨导，从而能够使得晶体303快速的起振。
可选地，在本申请实施例中，所述第一振荡晶体管301可以为PMOS管，或者其他等效器件，所述第二振荡晶体管302可以为NMOS管，或者其他等效器件，本申请实施例对此不作限定。
应理解，在本申请实施例中，晶体也可以称为晶片，所述晶体303可以为石英晶体，或者其他材料的晶体，本申请实施例对此不作限定。
图4是根据本申请一实施例的第二驱动电路的结构示意图，如图4所示，该第二驱动电路400包括负反馈回路，其中，该负反馈回路可以包括第一流控晶体管411、第二流控晶体管412、第三流控晶体管413、放大器430和第一压控晶体管422，其中，所述第一流控晶体管411、所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413用于确定第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流。
具体连接关系如下：所述第三流控晶体管413的漏极用于接收所述第一驱动电路输出的参考电流(对应图4中的Iref)，所述第一流控晶体管411的栅极和漏极连接，所述第二流控晶体管412的栅极和漏极连接，所述第三流控晶体管413的栅极和漏极连接；
所述第三流控晶体管413的漏极连接所述放大器430的第一输入端(例如，反向输入端)，所述放大器430的第二输入端(例如，正向输入端)连接所述第一流控晶体管411的漏极和所述第二流控晶体管412的漏极，所述放大器430的输出端连接所述第一压控晶体管422的栅极，所述第一流控晶体管411的源极连接所述第一压控晶体管422的漏极。
其中，所述第一压控晶体管422为所述放大器430的执行元件，即所述放大器430可以通过所述第一压控晶体管422实现对输出至振荡电路的工作电压Vdd的控制，所述第一压控晶体管422的漏极用于向振荡电路输出所述工作电压Vdd。
在该实施例中，所述第一流控晶体管411和所述第二流控晶体管412与第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的连接结构相同，即都为反相器的连接结构。并且，所述第一流控晶体管411和所述第一振荡晶体管301的尺寸的比值与所述第二流控晶体管412和所述第二振荡晶体管302的尺寸(或者说，宽长比，即栅宽和栅长的比值)的比值相等，这样，在晶体管的VGS相等的情况下，能够使得第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流与所述参考电流成正比，即为稳定的电流。
根据放大器的输入端的虚短原则，放大器的第一输入端和第二输入端的电压相等，即Va＝Vb，即第一流控晶体管411、第二流控晶体管412和第三流控晶体管413的栅极电压相等，都为Va或Vb，第一流控晶体管411、第二流控晶体管412和第三流控晶体管413的源极都接地，因此，第一流控晶体管411、第二流控晶体管412和第三流控晶体管413的VGS相等，从而可以得出，所述第一流控晶体管411、所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413的漏极电流与所述第一流控晶体管411、所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413的尺寸成正比。也就是，假设第一流控晶体管411、所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413的漏极电流的尺寸分别用S1、S2、S3表示，第一流控晶体管411、所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413的漏极电流分别用I1、I2、I3表示，则I1/S1＝I2/S2＝I3/S3。
结合图3和图4可知，在Vxi为直流电压的情况下，所述第二振荡晶体管302和所述第三流控晶体管413的连接结构相同，即二者的VGS相等，相应地，第二振荡晶体管302的漏极电流与所述第三流控晶体管413的漏极电流与所述第二振荡晶体管302和所述第三流控晶体管413的尺寸成正比。
综上，若所述第一振荡晶体管和所述第一流控晶体管的尺寸的比值为N:M，所述第二振荡晶体管、所述第二流控晶体管和所述第三流控晶体管的尺寸的比值为N:M:L，所述第三流控晶体管的漏极电流为所述参考电流，记为Iref，则，所述第一流控晶体管411的漏极电流为Iref·M/L，所述第一振荡晶体管301和所述第二振荡晶体管302的漏极电流(即工作电流)为Iref·N/L。由于参考电流为不随PVT变化的稳定电流，则所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流也为不随PVT变化的稳定电流。
可选地，在该实施例中，所述第二驱动电路400还可以包括第一电容器440，所述第一电容器440连接于所述工作电压的输出端和地之间，用于对所述工作电压进行相位补偿，以使所述工作电压更加稳定。
可选地，在该实施例中，所述第一流控晶体管411和所述第一压控晶体管422可以为PMOS管，所述第二流控晶体管412和所述第三流控晶体管413可以为NMOS管，或者其他等效器件，本申请实施例对此不作限定。
图5是根据本申请另一实施例的第二驱动电路的结构示意图，如图5所示，所述第二驱动电路400可以包括负反馈回路。
在该实施例中，负反馈回路可以包括第一流控晶体管414、第二流控晶体管415、第四流控晶体管416和第二压控晶体管424。其中，所述第一流控晶体管414和所述第二流控晶体管415与第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的连接结构相同，即都为反相器的连接结构，并且，所述第一流控晶体管414和所述第一振荡晶体管的尺寸的比值与所述第二流控晶体管415和所述第二振荡晶体管的尺寸的比值相等，从而能够使得第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流与参考电流成正比，即为稳定的电流。
具体地，所述第四流控晶体管416的栅极连接所述第一流控晶体管414的栅极以及所述第二流控晶体管415的栅极，所述第四流控晶体管416的漏极用于接收所述第一驱动电路输出的参考电流(对应图5中的Iref)，所述第四流控晶体管416的漏极连接所述第二压控晶体管424的栅极，所述第二压控晶体管424的源极用于输出所述工作电压。
应理解，在该实施例中，所述第一流控晶体管414、第二流控晶体管415、第四流控晶体管416和第二压控晶体管424分别类似于图4所示的实施例中的第一流控晶体管411、第二流控晶体管412、第三流控晶体管413和第一压控晶体管422，这里不再赘述每个晶体管的作用。
还应理解，虽然该实施例中不包括放大器，实际上，在该实施例中，所述第四流控晶体管416是起到放大器的作用的，第二压控晶体管424相当于放大器的执行元件，用于控制第二驱动电路400输出的工作电压Vdd。
对比图4和图5所示的电路结构可知，图4所示的第二驱动电路为二阶电路，因此，需要第一电容器440对输出的工作电压Vdd进行相位补偿，以提高输出的工作电压Vdd的稳定性，图5所示的第二驱动电路为一阶电路，可以不对Vdd进行相位补偿，但是若在图5所示的所述第二驱动电路中设置第一电容器450，能够进一步降低工作电压Vdd的纹波的大小。另外，所述第一电容器450还可以用于隔离第一驱动电路的电源Vcc和工作电压Vdd，进一步提升电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio，PSRR)，从而能够降低电源噪声、干扰等对晶体振荡器的影响，进而能够提高晶体振荡器的相噪性能。
可选地，在该实施例中，所述第一流控晶体管414可以为PMOS管或者其他等效器件，所述第二压控晶体管424、所述第二流控晶体管415和所述第四流控晶体管416可以为NMOS管或者其他等效器件，本申请实施例对此不作限定。
图6是根据本申请实施例的第一驱动电路的结构示意图，如图6所示，所述第一驱动电路500可以包括第一偏置晶体管511、第二偏置晶体管512、第三偏置晶体管513、第四偏置晶体管514和第六偏置晶体管516。
其中，第一偏置晶体管511的漏极和所述第三偏置晶体管513的漏极连接，所述第二偏置晶体管512的漏极和所述第四偏置晶体管514的漏极连接；
所述第一偏置晶体管511的栅极与所述第二偏置晶体管512的栅极连接，所述第三偏置晶体管513的栅极和所述第四偏置晶体管514的栅极连接；
所述第一偏置晶体管511的漏极和栅极连接，所述第四偏置晶体管514的漏极和栅极连接，所述第六偏置晶体管516的栅极与所述第二偏置晶体管的栅极连接，所述第六偏置晶体管516的源极、所述第一偏置晶体管511和所述第二偏置晶体管512的源极连接，所述第六偏置晶体管516的漏极用于输出所述参考电流。例如，所述第六偏置晶体管516的漏极连接图4所示的第三流控晶体管413的漏极，或连接图5所示的第四流控晶体管416的漏极，从而可以向第三流控晶体管413的漏极，或所述第四流控晶体管416的漏极输出参考电流。
从图6可知，所述第一驱动电路为一种典型的与电源电压无关的偏置电路，因此，该第一驱动电路可以向第二驱动电路输出稳定的参考电流，进一步地，该第二驱动电路可以根据该稳定的参考电流控制振荡电路的工作电流也为稳定的电流，这里不再赘述其工作原理。
图7是根据本申请另一实施例的第一驱动电路的结构示意图，该实施例中的第一驱动电路不仅可以用于生成参考电流(对应图7中的Iref)，还可以用于对晶体振荡器的振荡幅度进行控制。
如图7所示，该第一驱动电路可以包括第一偏置晶体管521、第二偏置晶体管522、第三偏置晶体管523、第四偏置晶体管524和第六偏置晶体管526，分别类似于图6所示实施例中的第一偏置晶体管511、第二偏置晶体管512、第三偏置晶体管513、第四偏置晶体管514和第六偏置晶体管516，这里不再赘述其工作原理。
与图6所示实施例不同的是，在该实施例中，第四偏置晶体管524的栅极和漏极之间还并联第五偏置晶体管525，以及还通过第二电容器530将振荡信号Vxi输入至所述第四偏置晶体管524的栅极，其中，该振荡信号Vxi为输入至晶体的输入端的振荡信号。
这样，在Vxi为直流信号的情况下，第四偏置晶体管524的栅极和漏极短接，第四偏置晶体管524的工作方式同图6所示的实施例中第四偏置晶体管514的工作方式。
在Vxi为交流信号的情况下，第四偏置晶体管524的栅极和漏极是分离的，通过第二电容器530对Vxi进行交流耦合，可以将Vxi中的交流信号提取出来，即Vxi中的交流信号作用在第四偏置晶体管524的栅极上，同时第五偏置晶体管525产生的直流偏置电压也作用在第四偏置晶体管524的栅极上。
那么，在所述振荡信号Vxi中的交流信号增大时，所述第四偏置晶体管524的漏极电压(即图7中的Vc)减小，所述第一偏置晶体管521、所述第二偏置晶体管522和所述第三偏置晶体管523的漏极电流减小，从而使得所述第一驱动电路500输出的参考电流也相应地减小，同时所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流减小，由于所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流和跨导成正比，相应地，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的跨导也减小，最终使得所述振荡信号的幅度减小，从而实现了对晶体振荡器的振荡幅度的控制。
由于第一振荡晶体管的源极用于接收工作电压Vdd，因此，工作电压Vdd的变化最终会转换为晶体输出的振荡信号上的杂散或相噪，另外，如果Vdd使得晶体振荡器进入了电压限制区，会使得杂散或相噪问题更加恶化，采用本申请实施例的第一驱动电路能够使得晶体振荡器工作在合适的幅度下，从而能够避免晶体振荡器的振幅进入电压限制区带来的相噪问题，提升了晶体振荡器的相噪性能。
可选地，在该实施例中，所述第一偏置晶体管521、所述第二偏置晶体管522和第六偏置晶体管526可以为PMOS管，或者其他等效器件，所述第三偏置晶体管523、所述第四偏置晶体管524和所述第五偏置晶体管525可以为NMOS管，或者其他等效器件，本申请实施例对此不作限定。
图8是根据本申请一实施例的晶体振荡器的示例性结构图，如图8所示，该晶体振荡器600包括第一驱动电路601、第二驱动电路602、振荡电路603和晶体604，其中，该晶体604对应图2中的晶体200，以及图3中的晶体303。
该振荡电路603包括晶体管M1b，晶体管M2b，电容器C1，电容器C2和电阻器R1，其中，该晶体管M1b，晶体管M2b，电容器C1，电容器C2和电阻器R1分别对应于图3所示实施例中的第一振荡晶体管301，第二振荡晶体管302，电容器306，电容器305和电阻器304，其所起的作用与对应的器件的作用相同，这里不再赘述详细的工作过程。
该第二驱动电路602包括晶体管M0a，晶体管M1a，晶体管M2a，晶体管M2c和放大器，分别对应于图4所示实施例中的第一压控晶体管422，第一流控晶体管411，第二流控晶体管412，第三流控晶体管413和放大器430，其所起的作用与对应的器件的作用相同，这里不再赘述详细的工作过程。
该第一驱动电路601包括晶体管M3，晶体管M4，晶体管M5，晶体管M6和晶体管M7，分别对应于图6所示实施例中的第六偏置晶体管516，第一偏置晶体管511，第二偏置晶体管512，第三偏置晶体管513和第四偏置晶体管514，其所起的作用与对应的器件的作用相同，这里不再赘述详细的工作过程。
应理解，图8所示的电路结构仅为示例，该第一驱动电路601也可以采用图7所示的电路结构来实现，也可以采用类似的等效电路实现；或者，该第二驱动电路602也可以采用图5所示的电路结构来实现，也可以采用类似的等效电路实现，本申请实施例对此不作具体限定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：
晶体；
振荡电路，包括第一振荡晶体管和第二振荡晶体管，其中所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管用于为所述晶体的起振和维持振荡提供跨导；
第一驱动电路，用于产生稳定的参考电流；以及
第二驱动电路，用于为所述振荡电路提供工作电压，以及根据所述参考电流使所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流，其中，所述工作电压用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管工作在亚阈值区。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第二驱动电路包括负反馈回路，所述负反馈回路用于接收所述第一驱动电路产生的所述参考电流，根据所述参考电流产生所述工作电压。
3.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于，所述负反馈回路包括第一流控晶体管和第二流控晶体管，所述第一流控晶体管和所述第二流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为稳定的电流。
4.根据权利要求3所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一流控晶体管和所述第二流控晶体管的连接结构与所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的连接结构相同，并且所述第一振荡晶体管和所述第一流控晶体管的尺寸的比值等于所述第二振荡晶体管和所述第二流控晶体管的尺寸的比值。
5.根据权利要求3或4所述的晶体振荡器，其特征在于，所述负反馈回路还包括第三流控晶体管、放大器和第一压控晶体管，所述第三流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流，所述放大器通过所述第一压控晶体管向所述振荡电路输出所述工作电压；
所述第三流控晶体管的漏极连接所述第一驱动电路，用于接收所述第一驱动电路输出的所述参考电流，所述第一流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第二流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第三流控晶体管的栅极和漏极连接；
所述第三流控晶体管的漏极还连接所述放大器的第一输入端，所述放大器的第二输入端连接所述第一流控晶体管的漏极和所述第二流控晶体管的漏极，所述放大器的输出端连接所述第一压控晶体管的栅极，所述第一流控晶体管的源极连接所述第一压控晶体管的漏极，所述第一压控晶体管的漏极用于输出所述工作电压。
6.根据权利要求3或4所述的晶体振荡器，其特征在于，所述负反馈回路还包括第四流控晶体管和第二压控晶体管，其中，所述第四流控晶体管用于控制所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流，所述第二压控晶体管用于向所述振荡电路输出所述工作电压，所述第四流控晶体管的漏极连接所述第一驱动电路，用于接收所述第一驱动电路输出的所述参考电流；
所述第四流控晶体管的漏极还连接所述第二压控晶体管的栅极，所述第四流控晶体管的栅极连接所述第一流控晶体管的栅极以及所述第二流控晶体管的栅极，所述第一流控晶体管的栅极和漏极连接，所述第二流控晶体管的栅极和漏极连接；
所述第一流控晶体管的源极连接所述第二压控晶体管的源极，所述第二压控晶体管的源极用于输出所述工作电压。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的晶体振荡器，所述第一流控晶体管的源级和地之间还连接第一电容器，所述第一电容器用于对所述工作电压进行相位补偿。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一振荡晶体管和所述第一流控晶体管的尺寸的比值为N:M，所述第二振荡晶体管、所述第二流控晶体管和所述第三流控晶体管的尺寸的比值为N:M:L，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流为IrefN/L,其中，Iref为所述参考电流。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一驱动电路还用于控制输入至所述晶体的振荡信号的幅度的大小。
10.根据权利要求9所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一驱动电路包括第一偏置晶体管、第二偏置晶体管、第三偏置晶体管、第四偏置晶体管、第五偏置晶体管、第六偏置晶体管和第二电容器；
其中，所述第一偏置晶体管和所述第三偏置晶体管的漏极连接，所述第一偏置晶体管的漏极与栅极连接，所述第二偏置晶体管和所述第四配偏置晶体管的漏极连接，所述第四偏置晶体管的漏极和栅极连接，所述第一偏置晶体管的栅极和所述第二偏置晶体管的栅极连接，所述第三晶体管的栅极和所述第三晶体管的栅极连接；所述第五偏置晶体管的漏极与所述第四偏置晶体管的漏极连接，所述第五偏置晶体管的源极与所述第四偏置晶体管的栅极连接，所述第四偏置晶体管的栅极还连接所述第二电容器的一端，所述第二电容器的另一端用于输入所述振荡信号；
所述第六偏置晶体管的栅极与所述第二偏置晶体管的栅极连接，所述第六偏置晶体管的源极、所述第一偏置晶体管的源极和所述第二偏置晶体管的源极连接，所述第六偏置晶体管的漏极用于输出所述参考电流。
11.根据权利要求10所述的晶体振荡器，其特征在于，在所述振荡信号中的交流信号增大时，所述第四偏置晶体管的漏极电压减小，所述第一偏置晶体管、所述第二偏置晶体管和所述第三偏置晶体管的漏极电流减小，所述第一驱动电路输出的所述参考电流减小，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的工作电流减小，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的跨导减小，所述振荡信号的幅度减小。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的晶体振荡器，其特征在于，在交流信号情况下，所述工作电压等效为地，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管都为所述晶体的起振和维持振荡提供跨导。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的晶体振荡器，其特征在于，在所述亚阈值区，所述第一振荡晶体管和所述第二振荡晶体管的跨导与工作电流成正比。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一振荡晶体管的栅极和所述第二振荡晶体管的栅极连接，所述第一振荡晶体管的漏极与所述第二振荡晶体管的漏极连接，所述第一振荡晶体管的源级用于接收所述工作电压。
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