CN111884591A - 一种高精度低温漂的振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种高精度低温漂的振荡器，包括：电流源、电容充放电模块、比较器模块、RS锁存器、反相器和驱动模块；比较器模块包括两个比较器，两个比较器的输出端分别连接RS锁存器的两个输入端；反相器的输入端和输出端分别连接RS锁存器的输出端和驱动模块的输入端，驱动模块的输出端用于输出振荡信号。本发明通过比较器模块实现对电容充放模块的充放电压进行控制，有利于充放电压的幅值进行控制，提高信号控制精度，并降低温度影响，从而实现高精度，低温漂的OSC频率值。且，通过比较器的设置，可进一步提高电路的PSR电源电压抑制比，以降低电源噪声对OSC频率的影响。
Description
技术领域
本发明涉及振荡电路技术领域，尤其涉及一种高精度低温漂的振荡器。
背景技术
随着集成电路技术的发展，IC功能需求的增多以及IC集成度的越来越高，集成有模拟电路与数字电路的SOC***集成设计是现在IC设计的主流发展趋势；OSC振荡器作为一种基本的模拟单元，其作用主要是用于给数字电路提供时钟信号，是数字电路可以正常工作的基本条件，其性能的好坏会直接影响数字电路的整体性能，所以OSC振荡器在现代IC设计中有着非常重要的作用。
OSC振荡器实质是产生稳定频率和稳定Duty Cycle(工作周期/占空比)的振荡信号，其频率值的稳定性是其关键性能指标；但在实际应用中，OSC振荡器的频率和DutyCycle(工作周期/占空比)会因为电源电压、温度、工艺等发生变化，导致实际频率会与目标频率值存在一定的偏差，通过优化OSC架构来减小这些因素的影响，使OSC的频率和DutyCycle(工作周期/占空比)更加稳定，进而使得数字电路和整个***的性能更加好，一直是OSC振荡器领域的研究课题。
OSC振荡器的性能指标主要包括频率值、随温度的稳定性、随电源电压的稳定性以及电路的功耗等；OSC振荡器通常采用模拟电路来实现，模拟电路则需要在功耗、电源扰动、增益、精度等各种影响因素之间考虑和折衷；不同的性能指标的需求，所采用的OSC振荡器架构也会不同。
如图1所示，是目前常用的一种基于施密特触发器的振荡器，由电流源、电容充放电模块、施密特触发器、RS锁存器和反相器组成。具体工作时，通过电容的充放电，使得第一检测节点C和第二检测节点B的电压频繁翻转，从而实现振荡；而RS锁存器的输出端和反相器的输出端分别连接第一控制节点A和第二控制节点B，用于控制第一第一电容C1和第二电容C2的充放。
采用施密特是利用施密特结构的突变输入-输出特性，即输入电压达到施密特结构的翻转阈值电压时，输出电压会直接突变翻转，从而可以得到比较理想的周期性矩形脉冲信号。
OSC振荡器的输出频率与给电容充电的电流源大小、翻转电压、以及电容相关，要保证OSC输出频率的稳定性，则需要保证这些参数基本不会发生变化；电流源的变化可以用Current Trimming的方式进行修调，但施密特结构的翻转阈值电压是由MOS管本身阈值电压决定，而MOS管的阈值电压会受到工艺和温度的影响，这就会导致OSC输出频率的精度和对温度的敏感性较低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高精度低温漂的振荡器。
本发明提出的一种高精度低温漂的振荡器，包括：电流源、电容充放电模块、比较器模块、RS锁存器、反相器和驱动模块；
比较器模块包括两个比较器，两个比较器的输出端分别连接RS锁存器的两个输入端；反相器的输入端和输出端分别连接RS锁存器的输出端和驱动模块的输入端，驱动模块的输出端用于输出振荡信号；
电容充放模块采用双电容充放结构，包括用于控制电容充放电的第一控制节点和第二控制节点，还包括用于检测充放电流的第一检测节点和第二检测节点；
电流源与电容充放电模块连接，用于充电；第一检测节点连接一个比较器的输入端，第二检测节点连接另一个比较器的输入端；两个比较器的剩余输入端接入参考电压；第一控制节点和第二控制节点分别与反相器的输入端和输出端等电位连接。
优选的，两个比较器接入的参考电压相等。
优选的，还包括恒温电压源，恒温电压源分别连接两个比较器用于提供参考电压。
优选的，电流源采用可控电流源。
优选的，电容充放模块还包括第一电容、第二电容、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三PMOS晶体管和第四PMOS晶体管；第一检测节点分别连接第一NMOS晶体管的源极与第三PMOS晶体管的漏极，并通过串联第一电容后接地；第一控制节点分别连接第一NMOS晶体管的基极以及第三PMOS晶体管的基极；第二检测节点分别连接第二NMOS晶体管的源极与第四PMOS晶体管的漏极，并通过串联第二电容后接地；第二控制节点分别连接第二NMOS晶体管的基极以及第四PMOS晶体管的基极。第一NMOS晶体管的漏极和第二NMOS晶体管的漏极均接地，第三PMOS晶体管的源极和第四PMOS晶体管的源极均连接电流源充电；
第一电容和第二电容充放电时间相同。
本发明提出的一种高精度低温漂的振荡器，通过比较器模块实现对电容充放模块的充放电压进行控制，有利于充放电压的幅值进行控制，提高信号控制精度，并降低温度影响，从而实现高精度，低温漂的OSC频率值。且，通过比较器的设置，可进一步提高电路的PSR电源电压抑制比，以降低电源噪声对OSC频率的影响。同时，由于参考电压VREF随温度变化很小，使得振荡器的翻转电压受温度的影响也会减小，从而使得振荡器的温度敏感性降低，实现输出OSC频率的低温漂特性。
附图说明
图1为采用施密特的OSC振荡器结构示意图；
图2为本发明提出的一种高精度低温漂的振荡器结构示意图。
具体实施方式
参照图2，本发明提出的一种高精度低温漂的振荡器，包括：电流源、电容充放电模块、比较器模块、RS锁存器、反相器和驱动模块。
比较器模块包括两个比较器，两个比较器的输出端分别连接RS锁存器的两个输入端；反相器的输入端和输出端分别连接RS锁存器的输出端和驱动模块的输入端，驱动模块的输出端用于输出振荡信号。
具体的，本实施方式中提供的一种高精度低温漂的振荡器在图1所示的基于施密特触发器的振荡器上进行改进获得，该一种高精度低温漂的振荡器种的电容充放电模块、RS锁存器和反相器的应用均为现有技术，且RS锁存器由两个或非门组成。
电容充放模块采用双电容充放结构，包括用于控制电容充放电的第一控制节点A和第二控制节点B，还包括用于检测充放电流的第一检测节点C和第二检测节点D。具体的，电容充放模块还包括第一电容C1、第二电容C2、第一NMOS晶体管M1、第二NMOS晶体管M2、第三PMOS晶体管M3和PMOS晶体管M。第一检测节点C分别连接第一NMOS晶体管M1的源极与第三PMOS晶体管M3的漏极，并通过串联第一电容C1后接地；第一控制节点A分别连接第一NMOS晶体管M1的基极以及第三PMOS晶体管M3的基极。第二检测节点D分别连接第二NMOS晶体管M2的源极与第四PMOS晶体管M4的漏极，并通过串联第二电容C2后接地；第二控制节点B分别连接第二NMOS晶体管M2的基极以及第四PMOS晶体管M4的基极。第一NMOS晶体管M1的漏极和第二NMOS晶体管M2的漏极均接地，第三PMOS晶体管M3的源极和第四PMOS晶体管M4的源极均连接电流源充电。
第一检测节点C连接一个比较器的输入端，第二检测节点D连接另一个比较器的输入端；两个比较器的剩余输入端接入参考电压VREF；第一控制节点A和第二控制节点B分别与反相器的输入端和输出端等电位连接。
如此，本实施方式中，通过比较器模块实现对电容充放模块的充放电压进行控制，有利于充放电压的幅值进行控制，提高信号控制精度，并降低温度影响，从而实现高精度，低温漂的OSC频率值。且，通过比较器的设置，可进一步提高电路的PSR电源电压抑制比，以降低电源噪声对OSC频率的影响。同时，由于参考电压VREF随温度变化很小，使得振荡器的翻转电压受温度的影响也会减小，从而使得振荡器的温度敏感性降低，实现输出OSC频率的低温漂特性。
本实施方式中，两个比较器接入的参考电压VREF相等。具体的，本实施方式中，还包括恒温电压源，恒温电压源分别连接两个比较器用于提供参考电压VREF。如此，通过恒温电压源提供恒温电压作为参考电压，有利于进一步保证比较器接入的参考电压的稳定，使得OSC的翻转阈值电压受温度的影响进一步变低，从而进一步降低OSC对温度的敏感性，提高低温漂的效果。
本实施方式中，电流源采用可控电流源。以便通过调节充电电流，使得OSC的频率值可调，提高振荡器对工艺偏差等不利因素的抗性，使得OSC的频率值出现偏差时可以调回到设计目标值，提高OSC振荡器的精度。
本实施方式中，第一电容C1和第二电容C2充放电时间相同，以便实现周期性矩形脉冲信号。
以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高精度低温漂的振荡器，其特征在于，包括：电流源、电容充放电模块、比较器模块、RS锁存器、反相器和驱动模块；
比较器模块包括两个比较器，两个比较器的输出端分别连接RS锁存器的两个输入端；反相器的输入端和输出端分别连接RS锁存器的输出端和驱动模块的输入端，驱动模块的输出端用于输出振荡信号；
电容充放模块采用双电容充放结构，包括用于控制电容充放电的第一控制节点(A)和第二控制节点(B)，还包括用于检测充放电流的第一检测节点(C)和第二检测节点(D)；
电流源与电容充放电模块连接，用于充电；第一检测节点(C)连接一个比较器的输入端，第二检测节点(D)连接另一个比较器的输入端；两个比较器的剩余输入端接入参考电压；第一控制节点(A)和第二控制节点(B)分别与反相器的输入端和输出端等电位连接。
2.如权利要求1所述的高精度低温漂的振荡器，其特征在于，两个比较器接入的参考电压相等。
3.如权利要求2所述的高精度低温漂的振荡器，其特征在于，还包括恒温电压源，恒温电压源分别连接两个比较器用于提供参考电压。
4.如权利要求1所述的高精度低温漂的振荡器，其特征在于，电流源采用可控电流源。
5.如权利要求1所述的高精度低温漂的振荡器，其特征在于，电容充放模块还包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一NMOS晶体管(M1)、第二NMOS晶体管(M2)、第三PMOS晶体管(M3)和第四PMOS晶体管(M4)；第一检测节点(C)分别连接第一NMOS晶体管(M1)的源极与第三PMOS晶体管(M3)的漏极，并通过串联第一电容(C1)后接地；第一控制节点(A)分别连接第一NMOS晶体管(M1)的基极以及第三PMOS晶体管(M3)的基极；第二检测节点(D)分别连接第二NMOS晶体管(M2)的源极与第四PMOS晶体管(M4)的漏极，并通过串联第二电容(C2)后接地；第二控制节点(B)分别连接第二NMOS晶体管(M2)的基极以及第四PMOS晶体管(M4)的基极。第一NMOS晶体管(M1)的漏极和第二NMOS晶体管(M2)的漏极均接地，第三PMOS晶体管(M3)的源极和第四PMOS晶体管(M4)的源极均连接电流源充电；
第一电容(C1)和第二电容(C2)充放电时间相同。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112713858A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 上海东软载波微电子有限公司 | 振荡器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5699024A (en) * | 1996-05-06 | 1997-12-16 | Delco Electronics Corporation | Accurate integrated oscillator circuit |
| US20060038625A1 (en) * | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Stephane Ricard | Oscillator circuit for EEPROM high voltage generator |
| CN102045041A (zh) * | 2011-01-17 | 2011-05-04 | 上海宏力半导体制造有限公司 | Rc振荡器及其实现方法 |
| CN102324912A (zh) * | 2011-08-13 | 2012-01-18 | 中科芯集成电路股份有限公司 | 电流控制振荡器 |
| CN108880507A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-11-23 | 杭州洪芯微电子科技有限公司 | 张弛振荡器 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5699024A (en) * | 1996-05-06 | 1997-12-16 | Delco Electronics Corporation | Accurate integrated oscillator circuit |
| US20060038625A1 (en) * | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Stephane Ricard | Oscillator circuit for EEPROM high voltage generator |
| CN102045041A (zh) * | 2011-01-17 | 2011-05-04 | 上海宏力半导体制造有限公司 | Rc振荡器及其实现方法 |
| CN102324912A (zh) * | 2011-08-13 | 2012-01-18 | 中科芯集成电路股份有限公司 | 电流控制振荡器 |
| CN108880507A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-11-23 | 杭州洪芯微电子科技有限公司 | 张弛振荡器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112713858A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 上海东软载波微电子有限公司 | 振荡器 |
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