低失調低溫漂高電源抑制比的rc振蕩器電路的制作方法
【專利摘要】一種RC振蕩器電路，所述RC振蕩器電路包括一線性穩壓器、一與所述線性穩壓器相連的帶溫度補償的充放電電流產生電路、一與所述充放電電流產生電路相連的高低閾值電壓產生電路及一與所述高低閾值電壓產生電路相連的RC時鐘產生電路，所述線性穩壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩定的電源電壓所述帶溫度補償的充放電電流產生電路為所述RC振蕩器電路的時鐘振蕩頻率提供溫度補償，所述RC時鐘產生電路采用單比較器結構實現時鐘頻率的低失調特性。本發明消除了比較器的失調電壓。
【專利說明】低失調低溫漂高電源抑制比的RC振蕩器電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及振蕩器電路，具體涉及一種低失調低溫漂高電源抑制比的RC振蕩器電路。
【背景技術】
[0002]混合信號芯片中通常需要頻率精準的時鐘信號，時鐘信號在片內由振蕩器產生，RC振蕩器以其結構簡單、可集成度高、性能良好得到了廣泛的研究與應用。但是，隨著對時鐘頻率精確度以及溫漂系數越來越嚴格的要求，傳統的片內RC振蕩器已經不滿足需要。
[0003]RC振蕩器的振蕩頻率分別與電阻R、電容C成反比例關系，而片內集成的電阻R和電容C，其絕對精度和溫度漂移不容忽視，這就嚴重影響了 RC振蕩頻率的精度。雖然用寄存器組配置片內電阻或電容可以校準RC振蕩頻率在某一溫度點的絕對值，但是溫度漂移帶來的頻率偏移無法校準。
[0004]另外，常規的RC振蕩器在電源電壓有較大噪聲時其振蕩頻率也會有比較明顯的變化，這是因為電源電壓的變化會引起時鐘產生電路延遲發生變化，還會引起充放電電流的不一致，這種因為電源噪聲引起的頻率偏差也無法校準。
[0005]明顯的溫度漂移，較低的電源抑制比，以及一些比較器的失調，這些因素限制了RC振蕩器作為高精度時鐘的應用，因此，在必需高精度時鐘的應用場合中，外部晶振、片內LC振蕩器等具有低溫漂和高電源抑制比的結構正在被廣泛使用，但這會帶來更高的設計成本。
【發明內容】
[0006]鑒于以上內容，有必要提供一種低失調低溫漂高電源抑制比的RC振蕩器電路。
[0007]一種RC振蕩器電路，所述RC振蕩器電路包括一線性穩壓器、一與所述線性穩壓器相連的帶溫度補償的充放電電流產生電路、一與所述充放電電流產生電路相連的高低閾值電壓產生電路及一與所述高低閾值電壓產生電路相連的RC時鐘產生電路，所述線性穩壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩定的電源電壓所述帶溫度補償的充放電電流產生電路為所述RC振蕩器電路的時鐘振蕩頻率提供溫度補償，所述RC時鐘產生電路采用單比較器結構實現時鐘頻率的低失調特性。
[0008]相對現有技術，本發明RC振蕩器電路的時鐘產生電路中采用高低壓選通模式，與常規振蕩器相比省去了 一個比較器，進而使VH-VL可以重新寫為[(VH+V0S) -(VL+V0S) ] =VH-VL,即在很大程度上消除了比較器的失調電壓；從RC時鐘頻率表達式中可以看出，本發明的溫度補償很容易實現，與常規的溫度補償技術相比，采用該結構能獲得更低的溫度漂移。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明RC振蕩器電路較佳實施方式的主要設計原理框圖。【具體實施方式】
[0010]圖1中:Α1.電壓放大器；電阻R0、R1、R2 ；M1.第一場效應管；Μ2.第二場效應管；M3.第三場效應管；il.第一電流鏡支路；i2.第二電流鏡支路；i3.第三電流鏡支路；i4.第四電流鏡支路；i5.第五電流鏡支路；i6.第六電流鏡支路；i7.第七電流鏡支路；i8.第八電流鏡支路；i9.第九電流鏡支路；il0.第十電流鏡支路；ill.第H^一電流鏡支路；il2.第十二電流鏡支路；il3.第十三電流鏡支路；il4.第十四電流鏡支路；S 1.第一開關；S2.第二開關；S3.第三開關；S4.第四開關；A2.比較器；CA.可控電容陣列；B1.時鐘整形電路；A3:LD0 電路。
[0011]下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
[0012]圖1中，LDO電路A3為RC振蕩器提供穩定的電源VKEe，該電壓能極大地提高RC振蕩頻率的電源抑制比。
[0013]放大器Al、第一場效應管MO、電阻R0、Rl、R2構成電壓跟隨器，電壓源隨器鉗位基準電壓Vkef并產生一基準電流，另外產生兩個基準電壓，分別
為:VR-H=i RQ + J1 +做-L=第一電流鏡支路il、第二電流鏡支路i2、
5O
第三電流鏡支路i3和第四電流鏡支路i4組成P型電流鏡組1，其中第四電流鏡支路i4的電流值為kl*IKEF。第五電流鏡支路i5和第六電流鏡支路i6組成N型電流鏡
組1，其中輸入正溫電流第六電流鏡支路i6的電流值為k2*IPTAT。第七
電流鏡支路i7的電流值由第四電流鏡支路i4與第六電流鏡支路i6相減產生，其值為
Im =MxIrff -MxZmr__7`f2xpW
MREFPTAT R0 + RI + R2 R3
ο
[0014]第二電流鏡支路i2與第二場效應管M2構成源隨器1，第三電流鏡支路i3與第二場效應管M3構成源隨器2，源隨器I和2之間具有良好的匹配，因此可以得到VH與VL的關系如下:
[0015]m-VL = VR H-VR L = (Rl +R2)xVrefR2xVref = RIxVref
L U__ RO +及 1+J12 m + m + R2 R0 + RI + R2
O
[0016]第七電流鏡支路i7、第八電流鏡支路i8、第十三電流鏡支路il3和第十四電流鏡支路Π4組成N型電流鏡組2，其中第十三電流鏡支路il3和第十四電流鏡支路il4結合產生RC振蕩器的放電電流；第九電流鏡支路i9、第十電流鏡支路HO、第十一電流鏡支路ill和第十二電流鏡支路i 12組成P型電流鏡組2，其中第十一電流鏡支路i 11和第十二電流鏡支路il2結合產生RC振蕩器的充電電流，充放電電流值為:IKC = (ml-mO) XIM=mX IM。第十二電流鏡支路Π2和第十四電流鏡支路il4的作用是，極大地減弱充放電模式切換過程中開關的電荷泄放和電荷積累，進一步提高RC振蕩頻率的精度。在設計中，必須保證:比例系數ml>mO。
[0017]RC時鐘產生電路的開關S0、S1和S3為高電平閉合低電平斷開，開關S2為低電平閉合高電平斷開，可控電容陣列CA用于校準RC振蕩頻率的絕對精度。RC時鐘產生電路的工作原理包括以下步驟:[0018]I)時鐘產生模塊接通電源或始能信號有效后，電容CA的電壓從零開始按照>
L ADJ
的速率上升，此時比較器A2反向輸出端SEL_VH邏輯值為1、正向輸出端SEL_VL邏輯值為0，第二開關S2和第三開關S3斷開、第一開關SI和第四開關S4閉合，進而關斷放電通路、開啟充電通路，并選擇VH接入比較器的正向輸入端，電容CA持續充電，比較器A2的輸出端經時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號RC_CLK ；
[0019]2)當電容CA的電壓達到VH后，比較器A2反向輸出端SEL_VH邏輯值為O、正向輸出端SEL_VL邏輯值為1，第二開關S2和第三開關S3閉合、第一開關SI和第四開關S4斷開，進而關斷充電通路、開啟放電通路，并選擇VL接入比較器的正向輸入端，電容CA的電
壓從VH開始按照 ^.的速率放電，比較器的輸出端經時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號
RC—CLK ；
[0020]3)當電容CA的電壓下降到VL時，比較器A2反向輸出端SEL_VH邏輯值為1、正向輸出端SEL_VL邏輯值為0，第二開關S2和第三開關S3斷開、第一開關SI和第四開關S4閉合，進而關斷放電通路、開啟充電通路，并選擇VH接入比較器的正向輸入端，電容CA開始充電，比較器的輸出端經時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號RC_CLK ；
[0021]4)循環執行步驟1) _3)，進而得到連續的時鐘信號RC_CLK，時鐘信號的頻率計算如下:
[0022]半周期內充放電電荷數量為:
【權利要求】
1.一種RC振蕩器電路，其特征在于:所述RC振蕩器電路包括一線性穩壓器、一與所述線性穩壓器相連的帶溫度補償的充放電電流產生電路、一與所述充放電電流產生電路相連的高低閾值電壓產生電路及一與所述高低閾值電壓產生電路相連的RC時鐘產生電路，所述線性穩壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩定的電源電壓，所述帶溫度補償的充放電電流產生電路為所述RC振蕩器電路的時鐘振蕩頻率提供特殊溫度補償，所述RC時鐘產生電路采用單比較器結構實現了時鐘頻率的低失調特性。
2.如權利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于:所述帶溫度補償的充放電電流產生電路包括一電壓放大器Al、一與所述電壓放大器Al相連的第一場效應管Ml、一與所述電壓放大器Al及所述第一場效應管Ml相連的電阻R0、一與所述電阻Rl相連的電阻R1、一與所述電阻Rl及地電位相連的電阻R2、一與所述第一場效應管Ml相連的第一電流鏡支路il、一與所述第一電流鏡支路il為電流鏡像關系的第四電流鏡支路i4、一第五電流鏡支路i5、一與所述第五電流支路i5為電流鏡像關系的第六電流鏡支路i6、一由所述第六電流鏡支路i6與所述第四電流鏡支路i4組成的第七電流鏡支路i7。
3.如權利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于:所述高低閾值電壓產生電路包括一與所述電阻Rl及所述電阻R2相連的第二場效應管M2、一與所述電阻RO及所述電阻Rl相連的第三場效應管M3、一與所述第二場效應管M2相連的第二電流鏡支路i2、一與所述第三場效應管M3相連的第三電流鏡支路i3。
4.所述第一電流鏡支路il、第二電流鏡支路i2、第三電流鏡支路i3及第四電流鏡支路i4為電流鏡像關系。
5.如權利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于:所述RC時鐘產生電路包括一第八電流鏡支路i8、一與所 述第八電流鏡支路i8相連的第九電流鏡支路i9、一第十電流鏡支路i 10、一第^ 電流鏡支路ill、一第十三電流鏡支路i 13、一與所述第^ 電流鏡支路ill相連的第十四電流鏡支路il4、一與所述第十三電流鏡支路il3相連的第十二電流鏡支路il2、一與所述第十電流鏡支路ilO相連的比較器A2、一與所述比較器A2的正向輸入端及所述比較A2的反向輸出端及所述第三場效應管M3相連的第一開關S1、一與所述比較器A2的正向輸入端及所述比較A2的正向輸出端及所述第二場效應管M2相連的第二開關S2、一與所述第十一電流鏡支路ill及所述比較A2的反向輸出端及所述比較器A2的反向輸入端相連的第三開關S3、一與所述第十三電流鏡支路il3及所述比較A2的反向輸出端及所述比較器A2的反向輸入端相連的第四開關S4、一與所述比較A2的反向輸入端相連的可控電容陣列CA、一與所述比較A2的反向輸出端相連的時鐘整形電路BI。
6.所述第九電流鏡支路i9、第十電流鏡支路i10、第十一電流鏡支路i 11和第十二電流鏡支路il2為電流鏡像關系；所述第七電流鏡支路i7、第八電流鏡支路i8、第十三電流鏡支路il3和第十四電流鏡支路i 14為電流鏡像關系。
【文檔編號】H03K3/011GK103580649SQ201210268493
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優先權日:2012年7月31日
【發明者】葉飛, 向建軍 申請人:成都銳成芯微科技有限責任公司