CN113949344B - 一种频率稳定的rc振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种频率稳定的RC振荡器，为一种低温漂高电源抑制比的RC振荡器，具有结构简单、受温度和供电电压影响小、频率稳定的特点，包括基准产生电路，用于产生固定的偏置电流和偏置电压，偏置电压由偏置电流流经偏置电阻产生；振荡产生电路，用于利用基准产生电路的基准生成频率仅与电阻和电容有关的周期信号；反馈调节电路，用于根据振荡产生电路中比较器延时的变化调节比较器的比较参考电压，消除比较器延时的影响；逻辑电路，用于接收振荡产生电路的信号并控制振荡产生电路中开关的切换以生成周期时钟信号；所述基准产生电路连接振荡产生电路，振荡产生电路连接逻辑电路，反馈调节电路连接振荡产生电路。

Description

一种频率稳定的RC振荡器
技术领域
本发明涉及振荡电路技术领域，具体的说，是一种频率稳定的RC振荡器。
背景技术
随着集成电路领域的迅速发展，作为芯片频率源的振荡器模块变得愈发不可或缺。RC振荡器结构简单、可集成度高、功耗相对较小，是应用最为广泛的时钟产生电路。一般情况下，RC振荡器通过对电容的充放电延时来产生振荡时钟，但是随着供电电压波动、工作环境温度变化，RC振荡器的充放电电流、参考电压、比较器延时以及电阻阻值都会受到影响，从而难以获得稳定的振荡频率。
因此，有必要增强RC振荡器的输出频率对电源电压和温度变化的适应性，使时钟频率稳定可靠。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频率稳定的RC振荡器，为一种低温漂高电源抑制比的RC振荡器，具有结构简单、受温度和供电电压影响小、频率稳定的特点。
本发明通过下述技术方案实现：一种频率稳定的RC振荡器，包括
基准产生电路，用于产生固定的偏置电流和偏置电压，偏置电压由偏置电流流经偏置电阻产生；
振荡产生电路，用于利用基准产生电路的基准生成频率信号，该频率信号为仅与电阻和电容有关的周期信号；
反馈调节电路，用于根据振荡产生电路中比较器延时的变化调节比较器的比较参考电压，消除比较器延时的影响；
逻辑电路，用于接收振荡产生电路的输出信号，并控制振荡产生电路中开关，通过开关的切换来生成周期时钟信号；
所述基准产生电路连接振荡产生电路，振荡产生电路连接逻辑电路，反馈调节电路连接振荡产生电路。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述基准产生电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电源；所述第一电阻和第二电阻相互串联，且连接在第一NMOS管的栅极和源极之间，即，第一电阻的一端接地，第二电阻的一端接第一电阻的另一端，第二电阻的另一端接第一NMOS管的栅极，第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的栅极连接第二NMOS管的源极，第二NOMS管的栅极接第一NMOS管的漏极，第三电阻连接在第二NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极之间，即第三电阻的一端接第二NOMS管的漏极，第三电阻的另一端接第三PMOS管的漏极，所述第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极相互连接且连接在第二NMOS管的漏极上，第四PMOS的漏极连接第一NMOS管的漏极，所述第五PMOS管的漏极接第三PMOS管的源极，第五PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极互连接且连接在第三PMOS管的漏极上，所述第六PMOS管的漏极连接第四PMOS管的源极，第五PMOS管的源极和第六PMOS管的源极皆连接电源；第三PMOS管和第四PMOS管的共节点、第五PMOS管和第六PMOS管的共节点皆接入振荡产生电路，即第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极皆连接第七PMOS关的栅极，第五PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极皆连接第八PMOS管的栅极，第五PMOS管的源极和第六PMOS管的源极皆连接第八PMOS管的源极且皆电源。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述第一电阻和第二电阻具有相反的温度系数。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述振荡产生电路包括第七PMOS管、第八PMOS管、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容、第二电容、第一比较器以及第二比较器；所述第八PMOS管的源极接和栅极皆连接基准产生电路(即第八PMOS管的源极连接电源，第八PMOS管的栅极接第五PMOS管的栅极)，所述第七PMOS管的源极连接第八PMOS管的漏极，第七PMOS管的栅极连接基准产生电路(第三PMOS管的栅极)，所述第一开关的一端和第二开关的一端相互连接且连接第七PMOS管的漏极，第一开关的另一端连接第一电容的一端，第一开关的控制端连接逻辑电路(QB端)，第一电容的另一端接地；所述第二开关的另一端连接第二电容的一端，第二开关的控制端连接逻辑电路(Q端)，第二电容的另一端接地；所述第三开关的一端连接第一电容的一端，第三开关的另一端接地，第三开关的控制端连接逻辑电路(Q端)；所述第四开关并联在第二电容上，第四开关的控制端接逻辑电路(QB端)，所述第一比较器的正端和第二比较器的正端相互连接且连接在反馈调节电路(第三比较器的输出端)上，第一比较器的负端接第一电容的一端，第二比较器的负端接第二电容的一端，第一比较器和第二比较器的输出端皆连接逻辑电路。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述反馈调节电路包括第四电阻、第三电容和第三比较器；所述第四电阻连接在振荡产生电路和第三比较器的负输入端上，第三电容连接在第三比较器的负输入端和输出端之间，第三比较器的正输入端连接在基准产生电路上；即第四电阻的一端接振荡产生电路的第七PMOS管的漏极，第四电阻的另一端和第三电容的一端相互连接且连接第三比较器的负输入端，第三电容的另一端接第三比较器的输出端，第三比较器的正输入端接基准产生电路的第一NMOS管的栅极。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述逻辑电路包括第一施密特触发器、第二施密特触发器和RS触发器；所述第一施密特触发器和第二施密特触发器的输入端皆连接在振荡产生电路上，第一施密特触发器的输出端连接RS触发器的S端，第二施密特触发器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器输出逻辑控制信号控制振荡产生电路；即所述第一施密特触发器的输入端接振荡产生电路的第一比较器的输出端，第一施密特触发器的输出端接RS触发器的S端，第二施密特触发器的输入端接振荡产生电路的第二比较器的输出端，第二施密特触发器的输出端接RS触发器的R端，RS触发器的正向输出端形成逻辑电路的Q端，RS触发器的反向输出端形成逻辑电路的QB端。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明采用自偏置的共源共栅电流镜，提高电流复制精度，从而保证振荡器输出频率只和第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容有关，显著降低温度和电压的影响，振荡器输出频率稳定；具有反馈调节电路，根据比较器延时的变化调整比较器的翻转电压，降低比较器延时对振荡器频率的影响；集成了参考电压和偏置电流，结构简单，减少了成本和电路面积。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的时序图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
值得注意的是：在本申请中，某些需要应用到本领域的公知技术或常规技术手段时，申请人可能存在没有在文中具体的阐述该公知技术或/和常规技术手段是一种什么样的技术手段，但不能以文中没有具体公布该技术手段，而认为本申请不符合专利法第二十六条第三款的情况。
实施例1：
本发明设计出一种频率稳定的RC振荡器，为一种低温漂高电源抑制比的RC振荡器，具有结构简单、受温度和供电电压影响小、频率稳定的特点，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：包括
基准产生电路，用于产生固定的偏置电流和偏置电压，偏置电压由偏置电流流经偏置电阻产生；
振荡产生电路，用于利用基准产生电路的基准生成频率信号，该频率信号为仅与电阻和电容有关的周期信号；
反馈调节电路，用于根据振荡产生电路中比较器延时的变化调节比较器的比较参考电压，消除比较器延时的影响；
逻辑电路，用于接收振荡产生电路的输出信号，并控制振荡产生电路中开关，通过开关的切换来生成周期时钟信号；
所述基准产生电路连接振荡产生电路，振荡产生电路连接逻辑电路，反馈调节电路连接振荡产生电路。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图2所示，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述基准产生电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电源；所述第一电阻和第二电阻相互串联，且连接在第一NMOS管的栅极和源极之间，即，第一电阻的一端接地，第二电阻的一端接第一电阻的另一端，第二电阻的另一端接第一NMOS管的栅极，第一NMOS管的源极接地；所述第一NMOS管的栅极连接第二NMOS管的源极，第二NOMS管的栅极接第一NMOS管的漏极，第三电阻连接在第二NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极之间，即第三电阻的一端接第二NOMS管的漏极，第三电阻的另一端接第三PMOS管的漏极，所述第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极相互连接且连接在第二NMOS管的漏极上，第四PMOS的漏极连接第一NMOS管的漏极，所述第五PMOS管的漏极接第三PMOS管的源极，第五PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极互连接且连接在第三PMOS管的漏极上，所述第六PMOS管的漏极连接第四PMOS管的源极，第五PMOS管的源极和第六PMOS管的源极皆连接电源；第三PMOS管和第四PMOS管的共节点、第五PMOS管和第六PMOS管的共节点皆接入振荡产生电路，即第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极皆连接第七PMOS关的栅极，第五PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极皆连接第八PMOS管的栅极，第五PMOS管的源极和第六PMOS管的源极皆连接第八PMOS管的源极且皆电源。
实施例3：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图2所示，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述第一电阻和第二电阻具有相反的温度系数。
实施例4：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图2所示，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述振荡产生电路包括第七PMOS管、第八PMOS管、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容、第二电容、第一比较器以及第二比较器；所述第八PMOS管的源极接和栅极皆连接基准产生电路(即第八PMOS管的源极连接电源，第八PMOS管的栅极接第五PMOS管的栅极)，所述第七PMOS管的源极连接第八PMOS管的漏极，第七PMOS管的栅极连接基准产生电路(第三PMOS管的栅极)，所述第一开关的一端和第二开关的一端相互连接且连接第七PMOS管的漏极，第一开关的另一端连接第一电容的一端，第一开关的控制端连接逻辑电路(QB端)，第一电容的另一端接地；所述第二开关的另一端连接第二电容的一端，第二开关的控制端连接逻辑电路(Q端)，第二电容的另一端接地；所述第三开关的一端连接第一电容的一端，第三开关的另一端接地，第三开关的控制端连接逻辑电路(Q端)；所述第四开关并联在第二电容上，第四开关的控制端接逻辑电路(QB端)，所述第一比较器的正端和第二比较器的正端相互连接且连接在反馈调节电路(第三比较器的输出端)上，第一比较器的负端接第一电容的一端，第二比较器的负端接第二电容的一端，第一比较器和第二比较器的输出端皆连接逻辑电路。
实施例5：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图2所示，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述反馈调节电路包括第四电阻、第三电容和第三比较器；所述第四电阻连接在振荡产生电路和第三比较器的负输入端上，第三电容连接在第三比较器的负输入端和输出端之间，第三比较器的正输入端连接在基准产生电路上；即第四电阻的一端接振荡产生电路的第七PMOS管的漏极，第四电阻的另一端和第三电容的一端相互连接且连接第三比较器的负输入端，第三电容的另一端接第三比较器的输出端，第三比较器的正输入端接基准产生电路的第一NMOS管的栅极。
实施例6：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同部分在此将不再赘述，如图1～图2所示，进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述逻辑电路包括第一施密特触发器、第二施密特触发器和RS触发器；所述第一施密特触发器和第二施密特触发器的输入端皆连接在振荡产生电路上，第一施密特触发器的输出端连接RS触发器的S端，第二施密特触发器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器输出逻辑控制信号控制振荡产生电路；即所述第一施密特触发器的输入端接振荡产生电路的第一比较器的输出端，第一施密特触发器的输出端接RS触发器的S端，第二施密特触发器的输入端接振荡产生电路的第二比较器的输出端，第二施密特触发器的输出端接RS触发器的R端，RS触发器的正向输出端形成逻辑电路的Q端，RS触发器的反向输出端形成逻辑电路的QB端。
实施例7：
一种频率稳定的RC振荡器，请结合图1，图1为本发明RC振荡器的结构框图，具体包括基准产生电路110、振荡产生电路120、反馈调节电路130以及逻辑电路140。
基准产生电路110，与振荡产生电路连接，用于产生固定的偏置电流和偏置电压，并且偏置电压由偏置电流流经偏置电阻产生；
振荡产生电路120，分别与反馈调节电路以及逻辑电路连接，用于利用基准产生电路的基准生成频率信号，且频率信号仅与电阻和电容有关的周期信号；
反馈调节电路130，与振荡产生电路连接，用于接收振荡产生电路的信号并根据振荡产生电路中比较器延时的变化调节比较器的比较参考电压，消除比较器延时的影响；
逻辑电路140，用于接收振荡产生电路的输出信号并生成周期时钟信号，并控制振荡产生电路中开关的切换以使振荡产生电路交替进行充放电。
具体地，再结合参考图2，图2为本发明RC振荡器的电路原理图。如图2所示，所述基准产生电路具体可以包括：第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三PMOS管MP1、第四PMOS管MP2、第五PMOS管MP3、第六PMOS管MP4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电源；其中，第一电阻R1的一端接地，第二电阻R2的一端接第一电阻R1的另一端，第二电阻R2的另一端接第一NMOS管MN1的栅极，所述第一NMOS管MN1的源极接地，第一NMOS管MN1的栅极连接第二NMOS管MN2的源极，第二NMOS管MN2的栅极接第一NMOS管MN1的漏极，第三电阻R3的一端接第二NMOS管MN2的漏极，第三电阻R3的另一端接第三PMOS管MP1的漏极，第三PMOS管MP1的栅极和第四PMOS管MP2的栅极相互连接且连接第二NMOS管MN2的漏极，第四PMOS管MP2的漏极接第一NMOS管MN1的漏极，第五PMOS管MP3的漏极接第三PMOS管MP1的源极，第五PMOS管MP3的栅极和第六PMOS管MP4的栅极相互连接且连接第三PMOS管MP1的漏极，第六PMOS管MP4的漏极接第四PMOS管MP2的源极，第五PMOS管MP3的源极和第六PMOS管MP4的源极接所述电源；第一电阻R1和第二电阻R2具有相反的温度系数，通过适当调节第一电阻R1，第二电阻R2的比例，可以产生与温度无关的电阻R1+R2。
所述振荡产生电路具体可以包括：第七PMOS管MP5、第八PMOS管MP6、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一电容C1、第二电容C2、第一比较器COMP1以及第二比较器COMP2；第八PMOS管MP6的源极接所述电源，第八PMOS管MP6的栅极接第五PMOS管MP3的栅极，第七PMOS管MP5的源极接第八PMOS管MP6的漏极，第七PMOS管MP5的栅极接第三PMOS管MP1的栅极，第一开关S1的一端和第二开关S2的一端相互连接且连接第七PMOS管MP5的漏极，第一开关S1的另一端接第一电容C1的一端，第一开关S1的控制端接所述逻辑电路的QB端，第一电容C1的另一端接地，第二开关S2的另一端接第二电容C2的一端，第二开关S2的控制端接所述逻辑电路的Q端，第二电容C2的另一端接地，第三开关S3的一端接第一电容C1的一端，第三开关S3的另一端接第一电容C1的另一端，第三开关S3的控制端接所述逻辑电路的Q端，第四开关S4的一端接第二电容C2的一端，第四开关S4的另一端接第二电容C2的另一端，第四开关S4的控制端接所述逻辑电路的QB端，第一比较器COMP1的正端和第二比较器COMP2的正端相互连接且连接反馈调节电路的第三比较器COMP3的输出端，第一比较器COMP1的负端接第一电容C1的一端，第二比较器COMP2的负端接第二电容C2的一端。
所述反馈调节电路具体可以包括：第四电阻R4、第三电容C3和第三比较器COMP3；第四电阻R4的一端接所述振荡产生电路的第七PMOS管MP5的漏端，第四电阻R4的另一端和第三电容C3的一端相互连接且连接第三比较器COMP3的负输入端，第三电容C3的另一端接第三比较器COMP3的输出端，第三比较器COMP3的正输入端接所述基准产生电路的第一NMOS管MN1的栅端节点Vref。
所述逻辑电路具体可以包括第一施密特触发器M1、第二施密特触发器M2和RS触发器；第一施密特触发器M1的输入端接所述振荡产生电路的第一比较器COMP1的输出端，第一施密特触发器M1的输出端接RS触发器的S端，第二施密特触发器M2的输入端接所述振荡产生电路的第二比较器COMP2的输出端，第二施密特触发器M2的输出端接RS触发器的R端，所述RS触发器的正向输出端为Q端，所述RS触发器的反向输出端为QB端。
请再参考图2，本发明RC振荡器的工作原理为：
在基准产生电路正常工作时，流经第三PMOS管MP1和第四PMOS管MP2的电流相等，第一NMOS管MN1工作在饱和区，则可以得到
Figure BDA0003253761270000131
Figure BDA0003253761270000132
其中，μn为NMOS管的迁移率，Cox为栅氧电容，
Figure BDA0003253761270000133
为第一NMOS管MN1的宽长比，VGS为第一NMOS管MN1的栅源电压，Vth为第一NMOS管MN1的阈值电压，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值；
由式(1)、(2)即可确定基准产生电路产生的偏置电流值，可以看出温度对第一NMOS管MN1的阈值电压的影响会直接影响偏置电流值。
偏置电流I通过由第三PMOS管MP1、第五PMOS管MP3、第七PMOS管MP5、第八PMOS管MP6和第三电阻R3组成的电流镜复制到振荡产生电路，产生充电电流KI，其中K为第八PMOS管MP6和第五PMOS管MP3的宽长比之比，由于采用自偏置的共源共栅电流镜结构，电流复制精度很高，可以忽略电流复制过程中产生的误差。
请再参考图3进行分析，图3为本发明RC振荡器的时序图。如图所示，在T1时刻，由第一开关S1，第二S2，第三开关S3，第四开关S4的时序可知，此时充电电流给第一电容C1充电，第二电容C2电容充电回路断开，放电回路闭合，第二电容C2迅速放电，第二比较器COMP2输出恒定为高电平，第一比较器COMP1初始输出为低电平，当第一电容C1充电至上极板电压超过VFB时，经过比较器延时Td到达T2时刻，第一比较器COMP1的输出翻转为低电平，通过逻辑电路中的RS触发器将Q端和QB端逻辑输出的电压翻转，使充电电流给第二电容C2充电，第一电容C1快速放电；同理，在T2时刻，充电电流给第二电容C2充电，第一电容C1电容充电回路断开，放电回路闭合，第一电容C1迅速放电，第一比较器COMP1输出恒定为高电平，第二比较器COMP2初始输出为低电平，当第二电容C2充电至上极板电压超过VFB时，经过比较器延时Td到达T3时刻第二比较器COMP2的输出翻转为低电平，通过逻辑电路中的RS触发器将Q端和QB端逻辑输出的电压翻转，使充电电流给第一电容C1充电，第二电容C2快速放电；依次往复，所述振荡产生电路配合逻辑电路形成持续的时钟方波信号，同时第一施密特触发器M1和第二施密特触发器M2可以消除杂散噪声影响，防止触发器误触发，提高输出稳定性。
在本发明中，第一开关S1和第二开关S2共同端点的节点电压为Vx，参考图3时序图可知，Vx为第一电容C1和第二电容C2充电阶段各自上极板电压的叠加，以锯齿波周期信号的形式呈现，再经过第四电阻R4和第三电容C3组成的低通滤波器后得到均值为Vm/2的平滑直流信号；当温度或供电电压变化引起振荡产生电路中第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的延时增加时，Vx锯齿波的峰值Vm增加，Vref与其的差值减小，经过第三比较器COMP3放大后，输出电压VFB减小，使第一比较器COMP1和第二比较器COMP2提前翻转；当第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的延时减小时，同理可得，输出电压VFB增大，使第一比较器COMP1和第二比较器COMP2延后翻转；通过反馈调节电路的负反馈调节，温度与电压对比较器延时的影响被消除，提高了本发明RC振荡电路的频率稳定性。
为了更进一步说明本发明提出的RC振荡器原理，请结合图2和图3，对电路原理进行定量分析。
由于第一NMOS管MN1的栅源电压VGS＝Vref，由(1)式得
Vref＝I*(R1+R2) (3)
锯齿波Vx的峰值
Vm＝VFB+Vdelay (4)
其中，Vdelay为比较器延时时间Td内Vx产生的电压，VFB为第三比较器COMP3输出端的电压；
假设第一电容C1和第二电容C2的电容值相等，RC振荡电路的振荡周期
Figure BDA0003253761270000151
其中，C为第一电容C1和第二电容C2的容值，K为第八PMOS管MP6和第五PMOS管MP3的宽长比之比，I为流经第三PMOS管MP1或第四PMOS管MP2的电流；
锯齿波信号Vx的傅里叶级数展开式为
Figure BDA0003253761270000152
其中
Figure BDA0003253761270000153
为锯齿波信号Vx的角频率；
经过第四电阻R4和第三电容C3组成的低通滤波器后，由(6)式可得产生信号直流分量为
Figure BDA0003253761270000154
则第三比较器COMP3的输出
Figure BDA0003253761270000155
其中A为第三比较器COMP3的增益；
由(7)式可得
Figure BDA0003253761270000156
由于A＞＞2，
VFB≈2*Vref-Vdelay (9)
由式(3)，(5)，(9)可得，RC振荡电路的振荡周期
Figure BDA0003253761270000157
则RC振荡电路的振荡频率为
Figure BDA0003253761270000161
综上所述，本发明RC振荡器的振荡频率只与第八PMOS管MP6和第五PMOS管MP3的宽长比之比K、第一电容C1和第二电容C2的电容值C、第一电阻R1和第二电阻R2的阻值R1+R2有关，其中R1+R2和K与温度无关，而在现代工艺下，电容的温度系数非常小，因此通过对电路结构的优化设计，本发明的RC振荡器抵消了偏置电流和偏置电压对振荡频率的影响，同时消除了比较器延时对振荡频率的影响，从而得到了稳定的输出频率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种频率稳定的RC振荡器，其特征在于：包括
基准产生电路，用于产生固定的偏置电流和偏置电压，偏置电压由偏置电流流经偏置电阻产生；所述基准产生电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电源；所述第一电阻和第二电阻相互串联，且连接在第一NMOS管的栅极和源极之间；所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极连接第二NMOS管的源极，第二NOMS管的栅极接第一NMOS管的漏极，第三电阻连接在第二NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极之间，第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极相互连接且连接在第二NMOS管的漏极上，第四PMOS的漏极连接第一NMOS管的漏极，所述第五PMOS管的漏极接第三PMOS管的源极，第五PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极互连接且连接在第三PMOS管的漏极上，所述第六PMOS管的漏极连接第四PMOS管的源极，第五PMOS管的源极和第六PMOS管的源极皆连接电源，第三PMOS管和第四PMOS管的共节点、第五PMOS管和第六PMOS管的共节点皆接入振荡产生电路；
振荡产生电路，用于利用基准产生电路的基准生成频率信号，该频率信号为仅与电阻和电容有关的周期信号；
反馈调节电路，用于根据振荡产生电路中比较器延时的变化调节比较器的比较参考电压，消除比较器延时的影响；所述反馈调节电路包括第四电阻、第三电容和第三比较器；所述第四电阻连接在振荡产生电路和第三比较器的负输入端上，第三电容连接在第三比较器的负输入端和输出端之间，第三比较器的正输入端连接在基准产生电路上；
逻辑电路，用于接收振荡产生电路的输出信号，并控制振荡产生电路中开关，通过开关的切换来生成周期时钟信号；
所述基准产生电路连接振荡产生电路，振荡产生电路连接逻辑电路，反馈调节电路连接振荡产生电路。
2.根据权利要求1所述的一种频率稳定的RC振荡器，其特征在于：所述第一电阻和第二电阻具有相反的温度系数。
3.根据权利要求1所述的一种频率稳定的RC振荡器，其特征在于：所述振荡产生电路包括第七PMOS管、第八PMOS管、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容、第二电容、第一比较器以及第二比较器；所述第八PMOS管的源极接和栅极皆连接基准产生电路，所述第七PMOS管的源极连接第八PMOS管的漏极，第七PMOS管的栅极连接基准产生电路，所述第一开关的一端和第二开关的一端相互连接且连接第七PMOS管的漏极，第一开关的另一端连接第一电容的一端，第一开关的控制端连接逻辑电路，第一电容的另一端接地；所述第二开关的另一端连接第二电容的一端，第二开关的控制端连接逻辑电路，第二电容的另一端接地；所述第三开关的一端连接第一电容的一端，第三开关的另一端接地，第三开关的控制端连接逻辑电路；所述第四开关并联在第二电容上，第四开关的控制端接逻辑电路，所述第一比较器的正端和第二比较器的正端相互连接且连接在反馈调节电路上，第一比较器的负端接第一电容的一端，第二比较器的负端接第二电容的一端，第一比较器和第二比较器的输出端皆连接逻辑电路。
4.根据权利要求1所述的一种频率稳定的RC振荡器，其特征在于：所述逻辑电路包括第一施密特触发器、第二施密特触发器和RS触发器；所述第一施密特触发器和第二施密特触发器的输入端皆连接在振荡产生电路上，第一施密特触发器的输出端连接RS触发器的S端，第二施密特触发器的输出端连接RS触发器的R端，RS触发器输出逻辑控制信号控制振荡产生电路。
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