CN220067385U - 一种高精度振荡器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度振荡器电路，包含基准电压电路、稳压电路、基准电流电路以及RC振荡电路，所述的基准电压电路为所述的高精度振荡器电路提供基准电压V‑ref，所述的稳压电路电性连接所述的基准电压电路，为所述的高精度振荡器电路提供稳定的Vout电压，所述的基准电流电路电性连接所述的稳压电路，为所述的高精度振荡器电路提供基准电流ib‑ref、ib1与ib2，所述的RC振荡电路电性连接所述的稳压电路与基准电流电路，用于产生高精度的振荡输出，本实用新型包含正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻，在正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻的作用下可消除环境温度对振荡器电路的影响，达到高精度振荡输出的目的。

Description

一种高精度振荡器电路

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路技术领域，特别是涉及一种高精度振荡器电路。

背景技术

半导体集成电路里面包含振荡器电路，但是实际工作中电源系数、温度系数以及工艺参数对振荡器电路的精度产生重要影响。如何开发一种高精度振荡器电路，尤其是如何消除温度系数对振荡器电路的影响是行业内技术人员普遍关注的问题。

实用新型内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型公开了一种高精度振荡器电路，本技术方案包含正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻，在正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻的作用下可消除环境温度对振荡器电路的影响，从而提高了振荡器电路的精度，本实用新型的技术方案具体如下：

一种高精度振荡器电路，包含基准电压电路、稳压电路、基准电流电路以及RC振荡电路。

具体地：

所述的基准电压电路为所述的高精度振荡器电路提供基准电压V-ref。

所述的稳压电路电性连接所述的基准电压电路，为所述的高精度振荡器电路提供稳定的Vout电压。

所述的基准电流电路电性连接所述的稳压电路，为所述的高精度振荡器电路提供基准电流ib-ref、ib1与ib2。

所述的RC振荡电路电性连接所述的稳压电路与基准电流电路，用于产生高精度的振荡输出。

进一步地，所述的基准电压电路包含第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一电阻R1与第二电阻R2。

具体地，所述第一PMOS管MP1的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第一NMOS管MN1的漏极，所述第一NMOS管MN1的源极与衬底接地，所述第一NMOS管MN1的栅极连接所述第一PMOS管MP1的漏极。

所述第二PMOS管MP2的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第二NMOS管MN2的漏极，所述第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2的栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第二NMOS管MN2的栅极连接所述第一NMOS管MN1漏极，所述第二NMOS管MN2的源极与衬底接地。

所述第三PMOS管MP3的源极与衬底连接VDD电源，栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第三PMOS管MP3的漏极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第三NMOS管MN3的漏极，所述第三NMOS管MN3的栅极与漏极相接，所述第三NMOS管MN3的源极与衬底接地。

本技术方案中，所述第三PMOS管MP3与第二电阻R2的公共端为基准电压V-ref的输出端。

进一步地，所述的稳压电路包含运算放大器AMP、第三电阻R3与第四电阻R4。

所述运算放大器AMP的正极输入端接入基准电压V-ref，所述运算放大器AMP的输出端连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述运算放大器AMP的负极输入端连接所述第三电阻R3与第四电阻R4的公共端。

本技术方案中，所述运算放大器AMP的输出端为Vout电压输出端。

进一步地，所述的基准电流电路包含第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第一电容C1与第五电阻R5。

所述第四PMOS管MP4的源极与衬底连接Vout电压，所述第四PMOS管MP4的栅极与漏极相接，所述第四PMOS管MP4的漏极还连接所述第五电阻R5一端，所述第五电阻R5的另一端接地。

所述第一电容C1的一端连接Vout电压，所述第一电容C1的另一端连接所述第四PMOS管MP4的栅极。

所述第五PMOS管MP5的源极与衬底连接Vout电压，所述第五PMOS管MP5的栅极与第四PMOS管MP4的栅极相接。

所述第六PMOS管MP6的源极与衬底连接Vout电压，所述第六PMOS管MP6的栅极与所述第五PMOS管MP5的栅极相接。

所述第四PMOS管MP4与第五PMOS管MP5的栅极端为基准电流ib-ref的输出端。

所述第五PMOS管MP5的漏极为基准电流ib1的输出端。

所述第六PMOS管MP6的漏极为基准电流ib2的输出端。

进一步地，所述的RC振荡电路包含第一比较器U1、第二比较器U2、第一或非门N1、第二或非门N2、第一反相器I1、第二反相器I2、第二电容C2、第三电容C3、第六电阻R6、第七电阻R7、第四NMOS管MN4与第五NMOS管MN5。

具体地，所述第一比较器U1与第二比较器U2的正极输入端接入所述的基准电流ib-ref，所述第一比较器U1的负极输入端接入所述的基准电流ib1，所述第二比较器U2的负极输入端接入所述的基准电流ib2。

所述第一比较器U1的输出端连接所述第一或非门N1的第一输入端，所述第二比较器U2的输出端连接所述第二或非门N2的第一输入端，所述第一或非门N1的第二输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第二或非门N2的第二输入端连接所述第一或非门N1的输出端。

所述第一反相器I1的输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第一反相器I1的输出端连接所述第二反相器I2的输入端。

所述第二电容C2的一端连接Vout电压，另一端连接所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接所述第四NMOS管MN4的漏极，所述第四NMOS管MN4的栅极连接所述第一反相器I1的输入端，所述第四NMOS管MN4的源极与衬底接地。

所述第三电容C3的一端连接Vout电压，另一端连接所述第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接所述第五NMOS管MN5的漏极，所述第五NMOS管MN5的栅极连接所述第一反相器I1的输出端，所述第五NMOS管MN5的源极与衬底接地。

本技术方案中，所述第二电容C2与第六电阻R6的公共端接入所述的基准电流ib1。

所述第三电容C3与第七电阻R7的公共端接入所述的基准电流ib2。

所述第二反相器I2的输出端为所述的高精度振荡器电路的输出端。

本实用新型一种高精度振荡器电路，包含正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻，在正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻的作用下可消除环境温度对振荡器电路的影响，除此之外，电容电源系数、电阻和电容的工艺参数等在本技术方案中可以得到有效的改善，所以技术方案可以达到高精度振荡输出。

附图说明

图1是本实用新型一种高精度振荡器电路的结构示意图。

图2是本实用新型一种高精度振荡器电路中基准电压电路的电路结构示意图。

图3是本实用新型一种高精度振荡器电路中稳压电路的电路结构示意图。

图4是本实用新型一种高精度振荡器电路中基准电流电路的电路结构示意图。

图5是本实用新型一种高精度振荡器电路中RC振荡电路的电路结构示意图。

实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明的省略是可以理解的。相同或相似的标号对应相同或相似的部件。

振荡器电路半导体集成电路里面起的作用至关重要，其精度直接影响***的稳定性与精确度。振荡器电路的精度容易收到环境以及器件电参数的影响，如何避免这些因素的影响，是我们技术人员需要解决的技术问题。

鉴于现有的技术问题，本实用新型公开了一种高精度振荡器电路，本技术方案包含正温度系数补偿电阻与负温度系数补偿电阻，在正负温度系数补偿电阻的作用下可消除环境温度对振荡器电路的影响，本技术方案可适用-40℃ ~70℃的环境温度。具体地，随着温度的变化，正负温度系数补偿电阻会跟着变化，从而导致RC振荡器电路中的电容充放电时间改变，但在同一充放电周期内充放电时间总和不变，从而使RC振荡器电路输出频率非常稳定，达到高精度振荡输出。

除此之外，电容电源系数、电阻和电容的工艺参数等在本技术方案中可以得到有效的改善。

本实用新型的具体实施例如下：

如图1所示，本实施例一种高精度振荡器电路，包含基准电压电路1、稳压电路2、基准电流电路3以及RC振荡电路4。

本实施例中，所述的基准电压电路1为所述的高精度振荡器电路提供基准电压V-ref。

所述的稳压电路2电性连接所述的基准电压电路1，为所述的高精度振荡器电路提供稳定的Vout电压。

所述的基准电流电路3电性连接所述的稳压电路2，为所述的高精度振荡器电路提供基准电流ib-ref、ib1与ib2。

所述的RC振荡电路4电性连接所述的稳压电路2与基准电流电路3，用于产生高精度的振荡输出。

本实施例如图2所示，所述的基准电压电路1包含第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一电阻R1与第二电阻R2。

具体地，所述第一PMOS管MP1的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第一NMOS管MN1的漏极，所述第一NMOS管MN1的源极与衬底接地，所述第一NMOS管MN1的栅极连接所述第一PMOS管MP1的漏极。

所述第二PMOS管MP2的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第二NMOS管MN2的漏极，所述第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2的栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第二NMOS管MN2的栅极连接所述第一NMOS管MN1漏极，所述第二NMOS管MN2的源极与衬底接地。

所述第三PMOS管MP3的源极与衬底连接VDD电源，栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第三PMOS管MP3的漏极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第三NMOS管MN3的漏极，所述第三NMOS管MN3的栅极与漏极相接，所述第三NMOS管MN3的源极与衬底接地。

需要指出的是，本实施例中的第三PMOS管MP3与第二电阻R2的公共端为基准电压V-ref的输出端。

本实施例如图3所示，所述的稳压电路2包含运算放大器AMP、第三电阻R3与第四电阻R4。

具体地，所述运算放大器AMP的正极输入端接入基准电压V-ref，所述运算放大器AMP的输出端连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述运算放大器AMP的负极输入端连接所述第三电阻R3与第四电阻R4的公共端。

需要指出的是，本实施例中的运算放大器AMP的输出端为Vout电压输出端。

本实施例如图4所示，所述的基准电流电路3包含第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第一电容C1与第五电阻R5。

需要指出的是，所述的第五电阻R5为负温度系数补偿电阻。

具体地，所述第四PMOS管MP4的源极与衬底连接Vout电压，所述第四PMOS管MP4的栅极与漏极相接，所述第四PMOS管MP4的漏极还连接所述第五电阻R5一端，所述第五电阻R5的另一端接地。

所述第一电容C1的一端连接Vout电压，所述第一电容C1的另一端连接所述第四PMOS管MP4的栅极。

所述第五PMOS管MP5的源极与衬底连接Vout电压，所述第五PMOS管MP5的栅极与第四PMOS管MP4的栅极相接。

所述第六PMOS管MP6的源极与衬底连接Vout电压，所述第六PMOS管MP6的栅极与所述第五PMOS管MP5的栅极相接。

需要指出的是，本实施例中的第四PMOS管MP4与第五PMOS管MP5的栅极端为基准电流ib-ref的输出端。

本实施例中的第五PMOS管MP5的漏极为基准电流ib1的输出端。

本实施例中的第六PMOS管MP6的漏极为基准电流ib2的输出端。

本实施例如图5所示，所述的RC振荡电路4包含第一比较器U1、第二比较器U2、第一或非门N1、第二或非门N2、第一反相器I1、第二反相器I2、第二电容C2、第三电容C3、第六电阻R6、第七电阻R7、第四NMOS管MN4与第五NMOS管MN5。

需要指出的是，所述的第六电阻R6与第七电阻R7为正温度系数补偿电阻。

具体地，所述第一比较器U1与第二比较器U2的正极输入端接入所述的基准电流ib-ref，所述第一比较器U1的负极输入端接入所述的基准电流ib1，所述第二比较器U2的负极输入端接入所述的基准电流ib2。

所述第一比较器U1的输出端连接所述第一或非门N1的第一输入端，所述第二比较器U2的输出端连接所述第二或非门N2的第一输入端，所述第一或非门N1的第二输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第二或非门N2的第二输入端连接所述第一或非门N1的输出端。

所述第一反相器I1的输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第一反相器I1的输出端连接所述第二反相器I2的输入端。

所述第二电容C2的一端连接Vout电压，另一端连接所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接所述第四NMOS管MN4的漏极，所述第四NMOS管MN4的栅极连接所述第一反相器I1的输入端，所述第四NMOS管MN4的源极与衬底接地。

所述第三电容C3的一端连接Vout电压，另一端连接所述第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接所述第五NMOS管MN5的漏极，所述第五NMOS管MN5的栅极连接所述第一反相器I1的输出端，所述第五NMOS管MN5的源极与衬底接地。

本技术方案中，所述第二电容C2与第六电阻R6的公共端接入所述的基准电流ib1。

所述第三电容C3与第七电阻R7的公共端接入所述的基准电流ib2。

需要指出的是，本实施例中的第二反相器I2的输出端为所述的高精度振荡器电路的输出端。

本实施例的适用外部环境温度范围广，可适应范围为-40℃ ~70℃。

本实施例的具体原理如下：

第二电容C2与第三电容C3的充放电的总时间为T 充电时间为t1，放电时间为t2，T= t1+ t2。

当外部环境温度降低时，基准电流电路3中负温度系数补偿电阻第五电阻R5的阻值增大，基准电流ib1与ib2减小，RC振荡电路4中正温度系数补偿电阻第六电阻R6与第七电阻R7阻值减小，第二电容C2与第三电容C3的充电时间t1温降延长，放电时间t2温降缩短,此时T温降= t1温降+ t2温降。

当外部环境温度升高时，基准电流电路3中负温度系数补偿电阻第五电阻R5的阻值减小，基准电流ib1与ib2增大，RC振荡电路4中正温度系数补偿电阻第六电阻R6与第七电阻R7阻值增大，第二电容C2与第三电容C3的充电时间t1温升缩短，放电时间t2温升延长,此时T温升= t1温升+ t2温升。

因为，正负温度系数补偿作用使得同一充放电周期内充放电时间总和不变，所以t1温降+ t2温降= t1温升+ t2温升=T温降=T温升,所以RC振荡器电路输出频率非常的一致且稳定，达到高精度的振荡输出。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高精度振荡器电路，其特征在于，包含：

基准电压电路，为所述的高精度振荡器电路提供基准电压V-ref；

稳压电路，电性连接所述的基准电压电路，为所述的高精度振荡器电路提供稳定的Vout电压；

基准电流电路，电性连接所述的稳压电路，为所述的高精度振荡器电路提供基准电流ib-ref、ib1与ib2；

RC振荡电路，电性连接所述的稳压电路与基准电流电路，用于产生高精度的振荡输出。

2.如权利要求1所述的高精度振荡器电路，其特征在于，所述的基准电压电路包含第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一电阻R1与第二电阻R2；

所述第一PMOS管MP1的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第一NMOS管MN1的漏极，所述第一NMOS管MN1的源极与衬底接地，所述第一NMOS管MN1的栅极连接所述第一PMOS管MP1的漏极；

所述第二PMOS管MP2的源极与衬底连接VDD电源，漏极连接所述第二NMOS管MN2的漏极，所述第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2的栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第二NMOS管MN2的栅极连接所述第一NMOS管MN1漏极，所述第二NMOS管MN2的源极与衬底接地；

所述第三PMOS管MP3的源极与衬底连接VDD电源，栅极连接所述第二PMOS管MP2的漏极，所述第三PMOS管MP3的漏极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第三NMOS管MN3的漏极，所述第三NMOS管MN3的栅极与漏极相接，所述第三NMOS管MN3的源极与衬底接地；

所述第三PMOS管MP3与第二电阻R2的公共端为基准电压V-ref的输出端。

3.如权利要求1所述的高精度振荡器电路，其特征在于，所述的稳压电路包含运算放大器AMP、第三电阻R3与第四电阻R4；

所述运算放大器AMP的正极输入端接入基准电压V-ref，所述运算放大器AMP的输出端连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述运算放大器AMP的负极输入端连接所述第三电阻R3与第四电阻R4的公共端；

所述运算放大器AMP的输出端为Vout电压输出端。

4.如权利要求1所述的高精度振荡器电路，其特征在于，所述的基准电流电路包含第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第一电容C1与第五电阻R5；

所述第四PMOS管MP4的源极与衬底连接Vout电压，所述第四PMOS管MP4的栅极与漏极相接，所述第四PMOS管MP4的漏极还连接所述第五电阻R5一端，所述第五电阻R5的另一端接地；

所述第一电容C1的一端连接Vout电压，所述第一电容C1的另一端连接所述第四PMOS管MP4的栅极；

所述第五PMOS管MP5的源极与衬底连接Vout电压，所述第五PMOS管MP5的栅极与第四PMOS管MP4的栅极相接；

所述第六PMOS管MP6的源极与衬底连接Vout电压，所述第六PMOS管MP6的栅极与所述第五PMOS管MP5的栅极相接；

所述第四PMOS管MP4与第五PMOS管MP5的栅极端为基准电流ib-ref的输出端；

所述第五PMOS管MP5的漏极为基准电流ib1的输出端；

所述第六PMOS管MP6的漏极为基准电流ib2的输出端。

5.如权利要求1所述的高精度振荡器电路，其特征在于，所述的RC振荡电路包含第一比较器U1、第二比较器U2、第一或非门N1、第二或非门N2、第一反相器I1、第二反相器I2、第二电容C2、第三电容C3、第六电阻R6、第七电阻R7、第四NMOS管MN4与第五NMOS管MN5；

所述第一比较器U1与第二比较器U2的正极输入端接入所述的基准电流ib-ref，所述第一比较器U1的负极输入端接入基准电流ib1，所述第二比较器U2的负极输入端接入基准电流ib2；

所述第一比较器U1的输出端连接所述第一或非门N1的第一输入端，所述第二比较器U2的输出端连接所述第二或非门N2的第一输入端，所述第一或非门N1的第二输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第二或非门N2的第二输入端连接所述第一或非门N1的输出端；

所述第一反相器I1的输入端连接所述第二或非门N2的输出端，所述第一反相器I1的输出端连接所述第二反相器I2的输入端；

所述第二电容C2的一端连接Vout电压，另一端连接所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接所述第四NMOS管MN4的漏极，所述第四NMOS管MN4的栅极连接所述第一反相器I1的输入端，所述第四NMOS管MN4的源极与衬底接地；

所述第三电容C3的一端连接Vout电压，另一端连接所述第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接所述第五NMOS管MN5的漏极，所述第五NMOS管MN5的栅极连接所述第一反相器I1的输出端，所述第五NMOS管MN5的源极与衬底接地；

所述第二电容C2与第六电阻R6的公共端接入基准电流ib1；

所述第三电容C3与第七电阻R7的公共端接入基准电流ib2；

所述第二反相器I2的输出端为所述的高精度振荡器电路的输出端。