專利名稱：具有有源極化的低電力消耗石英振蕩器電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有有源(active)極化的低電力消耗石英振蕩器電路，其特別用于鐘表。
背景技術：
振蕩器電路可包含由兩個補充MOS晶體管構成的變換器，其與電流源串聯安裝在 供電電壓源的兩個端子之間，以便限定有源支路。MOS晶體管之一的一個源極端子連接到電 流源，而另一晶體管的一個源極端子連接到供電電壓源的一個端子。NMOS與PMOS晶體管的 漏極端子在輸出上連接到石英的第一電極，而所述晶體管的柵極端子在輸入上連接到石英 的第二電極。第一相移電容器通常連接到石英的第一電極，而第二可調節電容器連接到石 英的第二電極。這種類型的振蕩器電路由CH專利No. 623 450在現有技術中公開，其還提供了布 置在變換器晶體管的柵極與漏極之間的極化電阻器。這一組件在石英中產生電壓振蕩，從 而以由石英的第一輸出電極決定的頻率產生振蕩信號。為了通過減小振蕩器有源支路中的電流來制造低電力消耗振蕩器電路，極化電阻 必須具有高的值。這種高值極化電阻必須被選擇為使得其不會破壞必要的負電阻，負電阻 由變換器和經過其中的電流產生，從而保持石英振蕩。當這種類型的低電力消耗振蕩器電 路集成在硅襯底上時，使用高值電阻器可能是成問題的，因為其在集成電路中占據了很大 的空間。因此，這是這種類型的低電力消耗振蕩器電路的缺點。石英振蕩的幅度也可通過由調節單元控制的適應性電流源來保持。這種類型 的調節單元的一實施例在例如題為“Quartz Oscillator for watches”的文章(Eric A. Vittoz,日內瓦第十次國際測時會議論文集，1979年9月，Vol. 3，131-140頁)中公開。在 題 % "High-Performance Crystal Oscillator circuits :Theory andapplication"(Eric A. Vittoz,IEEE journal of solid-state circuits,IEEEservice center,Piscataway,NJ,US, Vol. 23,No 3，1998年6月1日)中，在振蕩器電路的有源支路 中的MOS晶體管Ml的漏極與柵極端子之間，布置偽電阻器，其為有源極化裝置。如此文章 的圖11所示，這種偽電阻器使用MOS晶體管M17制造，對于晶體管M17，漏極與源極端子分 別連接到MOS晶體管Ml的漏極與柵極端子。偽電阻器晶體管的柵極端子經由兩個MOS晶 體管M19和M15來極化，MOS晶體管M19和M15以二極管在供電電壓源的兩個供電端子之 間與電流源MlO串聯安裝。此文章圖11所示的這種布置的缺點在于，由電流源MlO供給的極化電流通過以二 極管安裝的兩個晶體管喪失。這種極化電流僅僅用于限定以二極管安裝的所述晶體管的確 定的電位，不對振蕩器有源支路的運行產生貢獻。在CH專利No. 689 088中，介紹了這樣的振蕩器電路其中，有源極化裝置為作為 電壓跟隨器安裝在振蕩器電路有源支路的MOS晶體管的柵極與漏極端子之間的運算跨導 放大器。兩個電容器Cl、C2各自分別連接到石英端子K以及地，而補充電容器CK連接在放大器的輸出和石英的一個端子之間。所述電容器Cl、C2具有大的電容值，以便使放大器穩 定化，這構成缺點，因為不允許制造小尺寸的振蕩器電路。
發明內容
因此，本發明的目的在于通過提供這樣的低電力消耗石英振蕩器電路來克服現有 技術的缺點其具有有源極化，且其易于集成，但又保證了高的極化阻抗，而不損害石英振蕩。因此，本發明涉及前面提到的石英振蕩器電路，其包括獨立權利要求1所限定的 特征。石英振蕩器電路的特定實施例在從屬權利要求2-6中限定。根據本發明的振蕩器電路的一個優點在于，其包含具有高阻抗的有源極化裝置， 該裝置部分地布置在變換器晶體管的柵極與漏極端子之間。這些極化裝置可用易于集成 的簡單的電子部件制造。當振蕩器電路被開啟時，有源極化裝置在一開始對變換器的MOS 晶體管的柵極進行極化，以便產生石英中的振蕩。一旦振蕩穩定下來，有源支路的有效跨 導——其產生與石英并聯的負電阻——對于保持石英振蕩而不使所述振蕩受到極化裝置 的高阻抗損壞是極其重要的。因此，有源支路的總跨導完全補償極化阻抗，以便保持石英振 蕩。對于極化裝置，使用被配置為電壓跟隨器的運算跨導放大器的一個優點在于，其 以非常高的阻抗有源地極化了振蕩器電路的振蕩器部分。當振蕩在石英中產生時，跟隨器 供給輸出電流。另外，由于振蕩器包含Pierce配置的石英，以Miller配置安裝的石英雜散 電容器使得放大器完全穩定，而不必在振蕩器電路中包含用于此目的的其他電容器。振蕩器電路的一個優點在于，其可包含作為有源極化裝置的偽電阻器。這種偽電 阻器可使用NMOS晶體管制造，對于該晶體管，源極端子連接到變換器晶體管的柵極端子， 漏極端子連接到變換器晶體管的漏極端子。此偽電阻器由另一小值電流源在其柵極端子上 極化，該電流源也被連接到另一 NMOS晶體管的漏極與柵極端子，對于該NMOS晶體管，源極 端子連接到變換器晶體管的漏極端子。在振蕩階段，來自電流源的低電流被加到變換器的 NMOS晶體管中的有源支路的極化電流源供給的電流。有利的是，有源支路的極化電流，以及極化裝置的低供電電流可基于在第一石英 電極中檢測的幅度水平在調節單元中進行適應。
石英振蕩器電路的目標、優點以及特征將在下面的說明中參照附圖所示的非限制 性實例更為清楚地呈現，在附圖中圖1示出了根據本發明的石英振蕩器電路的振蕩器部分的第一簡化實施例；圖2示出了對于根據本發明的石英振蕩器電路用于圖1中的極化裝置的放大器的 一實施例；圖3示出了根據本發明的石英振蕩器電路的振蕩器部分的第二簡化實施例；圖4示出了用于調節根據本發明的石英振蕩器電路的振蕩器部分的極化電流的 單元；以及
圖5示出了作為根據本發明的石英振蕩器中檢測的振蕩幅度的函數的振蕩器部 分的極化電流的圖表。
具體實施例方式在下面的說明中，本領域技術人員公知的石英振蕩器電路的任何元件僅僅以簡化 的方式介紹。主要參照能夠供給時鐘信號的石英振蕩器電路，特別是用于鐘表的。圖1示出了石英振蕩器電路的振蕩器部分1的第一實施例。振蕩器電路的此振蕩 器部分1包含變換器，變換器包含與電流源4串聯安裝在連續供電電壓源(未示出)的正 端子Vdd與地端子之間的兩個補充MOS晶體管m與P1。變換器與電流源的這種串聯布置 限定了振蕩器的有源支路。第一 PMOS晶體管Pl的源極端子連接到電流源4，電流源4連接到電壓源的正端子 vDD。第二NMOS晶體管m的源極端子連接到電壓供給源的地端子。兩個晶體管PI與m的 漏極端子均連接到石英3的第一電極，以便限定振蕩器電路的輸出端子Xomo然而，兩個晶 體管Pi與m的柵極端子均在輸入上連接到石英3的第二電極，以便限定輸入端子xIN。此 輸入端子Xin用于經由調節單元檢測振蕩幅度，調節單元下面參照圖4來闡釋。適當的值的濾波電容器Cf連接在變換器的第一 PMOS晶體管Pl的源極端子和地 端子之間。此濾波電容器可對電流源4中的振蕩電壓進行濾波，電流源處于高阻抗。由于 設置第一晶體管Pi的源極端子的此電容器，這使得第一晶體管以與第二NMOS晶體管m相 同的方式有效(active)，第二 NMOS晶體管m的源極端子直接連接到地端子。這兩個晶體 管m與Pl在有源支路中結合動作，以便用由電流源4良好地限定的電流保持石英3中的 振蕩。振蕩器為Pierce類型，具有第一相移電容器C1和第二可調節電容器C2，電容器C1 連接在石英3的第一電極Xott和地之間，第二可調節電容器C2連接在第二石英電極Xin和地 之間。此石英或石英諧振器3包含的雜散電容器CQ，其與串聯安裝的元件(未示出)—— 即電感、電阻器以及另一電容器——并聯。對于可在32. 768kHz數量級的頻率下振蕩的鐘 表石英，此雜散電容器可具有接近1到1. 5pF的值。由于石英振蕩器以低電力消耗運行，有源支路的極化電流Itm具有低的值，例如， 具有30nA或更小的數量級。這導致有源支路中的跨導gm，其對于極低電流是關鍵的。極化 裝置——具有最高可能的阻抗——因此必須設置在變換器的補充MOS晶體管Pl與m的柵 極與漏極端子之間。阻抗必須足夠高，例如以100ΜΩ或更高的數量級，以便不損傷有源支 路的有效跨導，以保證石英振蕩能被保持。第一實施例中的有源極化裝置為運算跨導放大器2 (OTA)，其安裝為電壓跟隨器。 此放大器的正輸入端子連接到第一 PMOS晶體管Pl和第二 NMOS晶體管m的漏極端子，以 及石英3的第一電極xOTT。負輸入端子連接到放大器的輸出端子以及晶體管PI與m的柵 極端子，以及石英3的第二電極XIN。如上所示，有源極化裝置的阻抗必須足夠高，以便使得電力消耗主要由石英支配。 這保證了石英振蕩能夠得到保持。一旦振蕩已經穩定化，作為電壓跟隨器安裝的OTA放大 器的連續輸入電壓和連續輸出電壓是相等的。因此，輸出電極Xtm的振蕩信號從輸入電極 Xin的振蕩信號移相180度。
如果使用這種類型的運算跨導放大器2，截止頻率必須低于石英3的振蕩頻率。然 而，在由鐘表石英以32kHz數量級的頻率振蕩的情況下，晶體管Pl與m的柵極與漏極端子 之間的OTA放大器2的電壓跟隨器配置可被引入不穩定。這種類型的OTA放大器2——其 由例如3nA數量級或更低的低電流供電——因此可以以不希望的雜散頻率產生振蕩。然而，由于石英3包含雜散電容器CQ，將此電容器以Miller配置與處于跟隨器配 置的OTA放大器2并聯放置使得此布置完全穩定化。在Miller配置中，雜散電容器的電容 值乘以有源支路輸出上的有效環(effectiveloop)的非常高的增益。這自然意味著，處于 具有并聯配置的雜散電容器的跟隨器配置的OTA放大器2的截止頻率大大降低，具有足夠 的相位裕量，且OTA跟隨器因此完全穩定化。由于這一點，不需要使用其他的電容器來穩定 化放大器，這是這種OTA跟隨器的石英/有源極化裝置組合的非常大的優點。用作用于振蕩器電路的有源極化裝置的這種類型的運算跨導放大器OTA的一實 施例在圖2中示出。此放大器首先包含差動PMOS晶體管對Pll與P12，各個晶體管的源極 端子連接到電流源5，電流源5連接到供電電壓端子的正端子VDD。第一 PMOS輸入晶體管 Pll的柵極端子構成放大器的負輸入端子IN-，而第二 PMOS輸入晶體管P12的柵極端子構 成放大器的正輸入端子IN+。第一輸入晶體管Pll的漏極端子連接到第一 NMOS電流鏡的第一 NMOS晶體管Nll 的漏極與柵極端子。此第一晶體管mi的柵極端子連接到第一 NMOS電流鏡的同樣的第二 NMOS晶體管附2的柵極端子。第一與第二晶體管Nll和N12的源極端子連接到地端子。第 一 NMOS晶體管Nll被布置為在第二 NMOS晶體管附2中對通過其中的電流進行鏡像。第一 NMOS電流鏡的第二 NMOS晶體管附2的漏極端子連接到PMOS電流鏡的第一 PMOS晶體管P13的漏極與柵極端子。第一 PMOS晶體管P13的柵極端子被連接到PMOS電流 鏡的同樣的第二 PMOS晶體管P14的柵極端子。PMOS電流鏡的第一與第二晶體管P13、P14 的源極端子連接到供電電壓源的正端子VDD。第一 PMOS晶體管P13被布置為在第二 PMOS晶 體管P14中對來自第二 NMOS晶體管附2的經過其中的電流進行鏡像，第二 PMOS晶體管P14 的漏極端子連接到放大器輸出端子OUT。第二輸入晶體管P12的漏極端子連接到第二 NMOS電流鏡的第一 NMOS晶體管N13 的漏極與柵極端子。第一晶體管W3的柵極端子連接到第二NMOS電流鏡的同樣的第二NMOS 晶體管附4的柵極端子。第一與第二晶體管附3、附4的源極端子連接到地端子。第一 NMOS 晶體管N13被布置為在第二 NMOS晶體管附4中對經過其中的電流進行鏡像。晶體管N14 的柵極端子直接連接到晶體管P14的漏極端子，以及放大器輸出端子OUT。當第一輸入晶體管Pll的負輸入端子IN-被與對第二輸入晶體管P12的正輸入端 子IN+進行極化的電壓相比較低的電壓極化時，來自電流源5的電流主要在第一晶體管Pl 1 的源極和漏極端子之間流過。因此，此電流由第一 NMOS鏡和PMOS鏡進行鏡像，以便向上吸 引放大器電流輸出OUT。相反，在負輸入端子IN-被與對正輸入端子IN+進行極化的電壓 相比較高的電壓極化時的相反情況下，來自電流源5的電流主要在第二晶體管P12的源極 與漏極端子之間流過。因此，由第二 NMOS電流鏡進行鏡像的電流向下吸引放大器電流輸出 OUT。運算跨導放大器的電流消耗相對較低。平均消耗為來自電流源5的電流Itl的 值——其處于3nA或更小的數量級——的兩倍的數量級。來自電流源5的電流也可根據借助下面參照圖4介紹的調節單元在石英中檢測的振蕩幅度來進行適應。電流源在所述調節 單元中制造。圖3示出了石英振蕩器電路的振蕩器部分1的第二實施例。應當注意，與上面參 照圖1介紹的振蕩器電路相同的元件用同樣的參考標號表示。因此，出于簡化的目的，這些 元件的介紹不在圖3中重復進行。此第二實施例的實質區別涉及部分地布置在變換器的補充MOS晶體管Pl與m的 柵極與漏極端子之間的有源極化裝置。這些有源極化裝置實質上包含使用NMOS晶體管N7 制造的偽電阻器。晶體管N7的源極端子連接到變換器的晶體管Pl與m的柵極端子，晶體 管N7的漏極端子連接到變換器的晶體管Pl、m的漏極端子。偽電阻器晶體管N7的柵極端子連接到NMOS極化晶體管N8的柵極與漏極端子，用 于從在調節單元中制造的電流源5接收電流此電流源5連接到未示出的供電電壓源的 正端子VDD。NMOS晶體管N8的源極端子連接到變換器的晶體管PUl的漏極端子。在振蕩 階段，來自電流源5的低電流Itl被加到變換器的NMOS晶體管m中的有源支路的極化電流 源4供給的電流IQUT。具有偽電阻器N7的此第二實施例不能像第一實施例中那樣提供用于石英3的這 種高振蕩幅度。這是因為偽電阻器N7的阻抗造成的，其降低并損害了有源支路的有效跨 導，當振蕩階段中第二電極的電壓水平Xin相對于第一電極的電壓水平Xtm以太大的值下降 時。圖4示出了對石英振蕩器電路的振蕩器部分的極化電流進行調節的單元。此調節 單元經由檢測電容器Cd連接到石英的第二輸入電極XIN，用于檢測振蕩幅度。這種檢測電容 器具有低的電容值，例如0. 5pF的數量級。調節單元10主要包含PMOS電流鏡，其被連接到NMOS電流鏡，以便產生至少一個 與絕對溫度成比例的電流源(PTAT)。此電流源必須能夠根據經由電容器Cd檢測的石英上 的振蕩幅度水平來適應。為了做到這一點，NMOS鏡包含第一單位NMOS晶體管N3，其用符號1表示。晶體管 N3的源極端子連接到地端子。晶體管N3的柵極端子連接到檢測電容器Cd。此第一單位晶 體管N3的漏極與柵極端子經由第一偽電阻器彼此連接，第一偽電阻器由其源極與漏極端 子之間的NMOS晶體管N4構成。偽電阻器阻抗具有高的值，也保證了第一晶體管N3的柵極 端子和漏極端子之間接近OV的電壓間隙(voltage gap)。第一單位NMOS晶體管N3的柵極端子經由第二偽電阻器連接到NMOS電流鏡的第 二 NMOS晶體管N2的柵極端子，第二偽電阻器由其漏極與源極端子之間的NMOS晶體管N6 構成。第二偽電阻器的阻抗也具有高的值。第二 NMOS晶體管N2的大小是第一單位NMOS 晶體管N3的大小的η倍，也就是說，第二晶體管Ν2的柵極寬度可以為第一晶體管Ν3的柵 極寬度的η倍。整數η可以為例如等于4。第二 NMOS晶體管Ν2的源極端子經由例如1ΜΩ 的數量級的電阻器Rn連接到地端子。通過與PMOS電路鏡組合以產生PTAT電流源，這限定 了經過兩個NMOS晶體管Ν3與Ν2的電流的值。可提供第一穩定化電容器C3和第二穩定化電容器C4,第一穩定化電容器C3連接在 第一 NMOs晶體管Ν3的漏極端子和地端子之間，第二穩定化電容器C4連接在第二 NMOS晶 體管Ν2的柵極端子和地端子之間。這些電容器C3、C4中的每一個可具有例如5pF的數量級的電容值。第二 NMOS晶體管N2控制PMOS電流鏡。第二晶體管N2的漏極端子直接連接到第 一 PMOS晶體管P2的漏極與柵極端子，第一 PMOS晶體管P2的源極端子連接到供電電壓源 的正端子VDD。PMOS電流鏡的具有與第一晶體管P2相同大小的第二 PMOS晶體管P3的柵極 端子連接到第一 PMOS晶體管P2的柵極端子。此第二晶體管P3的源極端子連接到正端子 Vdd,而其漏極端子直接連接到第一 NMOS晶體管N3的漏極端子，以便閉合PTAT定義的電流 發生環。PMOS電流鏡的第三PMOS晶體管P5對由NMOS晶體管N4和N6構成的偽電阻器進 行極化。為了做到這一點，PMOS晶體管P5的漏極端子連接到晶體管N4與N6的柵極端子。 此第三PMOS晶體管P5的源極端子連接到供電電壓源的正端子VDD，而其柵極端子連接到晶 體管P2與P3的柵極端子。此第三PMOS晶體管P5小于第一與第二 PMOS晶體管P2與P3。符號1的晶體管 P5可以是晶體管P2與P3的十分之一。因此，在第三PMOS晶體管P5中鏡像的電流是經過 第一與第二晶體管P2與P3的電流的十分之一。如果各個晶體管P2與P3中的電流是30nA 或更小的數量級，第三晶體管P5中的電流因此可以為3nA或更小的數量級。第三PMOS晶體管P5的漏極端子也連接到極化NMOS晶體管N5的漏極與柵極端子， 極化NMOS晶體管N5的源極端子連接到有源支路中的晶體管P3與N3的漏極端子。在第三 PMOS晶體管P5中鏡像的電流將主要經過極化晶體管N5的漏極與源極端子，以便注入由晶 體管P3與N3構成的有源支路。因此，經過NMOS晶體管N3的電流包含來自PMOS晶體管P3 與PMOS晶體管P5的電流。由晶體管N4與N6構成的偽電阻器以及極化NMOS晶體管N5的布置使得晶體管得 到良好的匹配，具有相等的柵極-源極電壓。晶體管中每一個的柵極電位是相等的且因此 得到良好的定義。PMOS電流鏡的第四PMOS晶體管P4經由其漏極端子提供振蕩器電路的振蕩器部分 的有源支路的極化電流I·。晶體管P4的柵極端子連接到晶體管P2與P3的柵極端子，而 其源極端子連接到供電電壓源的正端子VDD。第四晶體管P4具有由符號10表示的大小，其 和第一與第二 PMOS晶體管P2與P3相等。PMOS電流鏡的第五PMOS晶體管P6經由其漏極端子提供用于極化裝置的極化電流 I。，極化裝置可以為OTA跟隨器或包含偽電阻器。晶體管P6的柵極端子連接到晶體管P2、 P3、P4的柵極端子，而其源極端子連接到供電電壓源的正端子VDD。第五晶體管P6可具有與 第三PMOS晶體管P5相等的大小，例如是PMOS晶體管P2、P3、P4的十分之一，以便供給極化 電流此極化電流Itl的值可以為振蕩器部分的有源支路的極化電流的十分之一。當然，PMOS晶體管P6的大小可被選擇為晶體管P2、P3、P4的大小的十分之一，以 便進一步相對于變換器有源支路電流Iot減小極化電流Ιο。由圖5可見，振蕩器部分有源支路的極化電流Itm的值必須減小在石英輸入端子 Xin上檢測的振蕩幅度增大的那么多的值。圖5中的曲線a代表測量得到的振蕩幅度Xin相對于調節單元的輸出電流Iott的 傳遞函數。曲線b代表振蕩器部分電流相對于電極Xin的振蕩幅度的傳遞函數。一旦振蕩 已經穩定，曲線a與b的交叉代表點c上的最優值，在該處，極化電流IOUT的值相對于Xin上穩定的振蕩幅度得到適應。上面介紹的石英振蕩器電路可有利地以集成形式在0. 18 μ m CMOS技術的常用P 摻雜硅襯底上制造，除了石英3以外。這提供了具有有源極化的低電力消耗振蕩電路。由已經給出的介紹，在不脫離權利要求所限定的本發明的范圍的情況下，本領域 技術人員能夠得到石英振蕩器電路的多個變型。振蕩器部分的部件可相反地安裝在供電電 壓源的地端子和正端子之間。極化電流源因此可連接在變換器的NMOS晶體管的源極端子 和地端子之間，而PMOS晶體管的源極端子連接到正端子。在這種情況下，調節單元必須被 相反地配置為產生用于振蕩器部分的極化電流。
權利要求
鐘表石英振蕩器電路，其包含變換器，變換器包含兩個補充MOS晶體管(P1，N1)，兩個補充MOS晶體管(P1，N1)與第一電流源(4)串聯安裝在供電電壓源的兩個端子之間，以便限定有源支路，第一MOS晶體管(P1)的源極端子連接到第一電流源，而第二MOS晶體管(N1)的源極端子連接到供電電壓源的端子之一，變換器的兩個晶體管的漏極端子在輸出上一起連接到石英(3)的第一電極(XOUT)，而所述變換器晶體管的柵極端子在輸入上一起連接到石英的第二電極(XIN)，第一相移電容器(C1)連接到石英的第一電極，而第二電容器(C2)連接到石英的第二電極，振蕩器電路包含有源極化裝置(2)，其布置在變換器晶體管的柵極端子和漏極端子之間，所述極化裝置的阻抗值足夠高，以便不損害用于在石英中產生振蕩的有源支路的跨導，其特征在于，有源極化裝置在補充MOS晶體管(P1，N1)的柵極端子和漏極端子之間包含運算跨導放大器(2)或使用MOS晶體管(N7)制造的偽電阻器，運算跨導放大器(2)作為電壓跟隨器安裝并由鐘表石英的雜散電容器(CQ)穩定化，MOS晶體管(N7)的柵極端子連接到補充MOS晶體管的柵極端子，漏極端子連接到補充MOS晶體管的漏極端子，且柵極端子經由第二極化電流源(5)極化，第二極化電流源(5)的電流(I0)被提供為在第一電流源(IOUT)的電流以外，經過第二補充MOS晶體管(N1)。
2.根據權利要求1的鐘表石英振蕩器電路，其特征在于，有源極化裝置為運算跨導放 大器，其正輸入端子直接連接到變換器的補充MOS晶體管的漏極端子以及石英(3)的第一 電極(Xott)，且其負輸入端子連接到放大器的輸出端子、變換器的MOS晶體管的柵極端子以 及直接連接到石英的第二電極(Xin)，且其特征在于，鐘表石英的雜散電容器(Cq)以Miller 配置與以跟隨器安裝的放大器(2)并聯放置，以便使得所述放大器穩定，所述雜散電容器 的電容值經由放大器被乘以有效環路的增益。
3.根據權利要求1的鐘表石英振蕩器電路，其特征在于，除偽電阻器(N7)以外，有源極 化裝置包含與偽電阻器MOS晶體管(N7)相同類型的MOS極化晶體管(N8)，極化晶體管的源 極端子連接到變換器的補充MOS晶體管的漏極端子，極化晶體管的漏極與柵極端子連接到 偽電阻器MOS晶體管(N7)的柵極端子以及第二極化電流源(5)，以便使得其中經過極化電 流的極化晶體管以及偽電阻器MOS晶體管極化，所述極化電流經由極化晶體管被供到第二 補充MOS晶體管(Ni)。
4.根據權利要求1-3中任意一項的鐘表石英振蕩器電路，其特征在于包含調節單元 (10)，調節單元(10)經由檢測電容器(Cd)被連接到石英(3)的第二電極(Xin)，以便檢測振 蕩幅度水平，且其特征在于，有源支路的第一電流源(4)和有源極化裝置的第二極化電流 源(5)在調節單元中制造，各個電流源的電流值根據檢測到的振蕩幅度水平受到適應化。
5.根據權利要求4的鐘表石英振蕩器電路，其中，第一PMOS晶體管(Pl)的源極端子連 接到有源支路的第一電流源(4)，第一電流源(4)連接到電壓源的正端子(Vdd)，且其中，第 二 NMOS晶體管(Ni)的源極端子連接到電壓源的地端子，其特征在于，調節單元包含連接在 電壓源的正端子側的至少一個PMOS電流鏡(P2，P3)，結合連接在電壓源的地端子側的NMOS 電流鏡(N2，N3)，以及用于限定用于至少一個PTAT電流源的發生環中的電流值的電阻器 (Rn)，其特征在于，NMOS電流鏡包含第一單位NMOS晶體管(N3)，其柵極端子經由第一偽電 阻器(N4)連接到第一晶體管的漏極端子以及檢測電容器(Cd)，第一晶體管的漏極端子經由 第二偽電阻器(N6)連接到第二 NMOS晶體管(N2)的柵極端子，第二 NMOS晶體管(N2)的大小為第一NMOS晶體管的η倍，第二晶體管的源極端子連接到該電阻器，其特征在于，PMOS電 流鏡包含第一 PMOS晶體管(Ρ2)，其漏極與柵極端子連接到第二 NMOS晶體管的漏極端子； 第二 PMOS晶體管(Ρ3)，其具有與第一 PMOS晶體管相同的大小，柵極端子連接到第一 PMOS 晶體管(Ρ2)的柵極端子，漏極端子直接連接到第一 NMOS晶體管(Ν3)的漏極端子，以便閉 合所限定的電流發生環，且其特征在于，PMOS電流鏡包含用于振蕩器部分的有源支路的 作為第一電流源(Iom)的PMOS晶體管(Ρ4)，所述PMOS晶體管具有與第一和第二 PMOS晶體 管相同的大小；作為用于有源極化裝置的第二極化電流源(Itl)的另一PMOS晶體管(Ρ6)，此 另一 PMOS晶體管的大小為其他PMOS晶體管的m分之一，特別是10分之一。
6.根據權利要求5的鐘表石英振蕩器電路，其特征在于，PMOS電流鏡包含大小小于該 鏡的第一與第二 PMOS晶體管的第三PMOS晶體管(P5)，用于對各自由漏極與源極端子之間 的NMOS晶體管(N4，N6)形成的第一與第二偽電阻器進行極化，第三PMOS晶體管(P5)的一 個漏極端子連接到偽電阻器NMOS晶體管的柵極端子，且其特征在于，第三PMOS晶體管(P5) 的漏極端子也連接到NMOS極化晶體管(N5)的漏極與柵極端子，NMOS極化晶體管(N5)的源 極端子在有源支路中連接到第一 NMOS晶體管(N3)和第二 PMOS晶體管(P3)的漏極端子， 用于被鏡像的電流進入第三PMOS晶體管(P5)的通道，所述極化晶體管和偽電阻器晶體管 以相等的柵極_源極電壓匹配。
全文摘要
具有有源極化的低電力消耗石英振蕩器電路。石英振蕩器電路包含變換器，變換器包含在供電電壓源的兩個端子之間與電流源(4)串聯安裝的兩個補充PMOS和NMOS晶體管(P1，N1)，以便限定有源支路。PMOS晶體管(P1)的源極端子連接到電流源，而另一NMOS晶體管(N1)的源極端子連接到地端子。晶體管的漏極端子在輸出上連接到石英(3)的第一電極(XOUT)，而所述晶體管的柵極端子在輸入上連接到石英的第二電極(XIN)。第一相移電容器(C1)連接到石英的第一電極，而第二電容器(C2)連接到石英的第二電極。振蕩器電路包含有源極化裝置(2)，其布置在變換器晶體管的漏極端子和柵極端子之間。這些極化裝置可以為跟隨器安裝的運算跨導放大器，其阻抗值足夠高，以便不損害用于在石英中產生振蕩的有源支路的跨導。
文檔編號H03B5/36GK101897116SQ200880120474
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月19日
發明者A·卡薩格蘭德 申請人:斯沃奇集團研究和開發有限公司