一種振蕩器的制作方法

〖技術領域〗

本發明涉及集成電路技術領域，具體涉及一種振蕩器。

〖

背景技術：
〗

時鐘信號是集成電路的普遍需求，一般通過外掛晶體振蕩器或者內置rc振蕩器來產生時鐘信號，外掛晶體振蕩器無疑增加了電子系統的整體成本，因此，在一些時鐘精度要求適中的場合，常常內置rc振蕩器，并且通過相應的溫度補償措施來保證時鐘穩定性。

授權公告號為cn102931913b的發明專利公開的一種現有技術，通過opa、r5、c1構成的一階積分器比較vr和vosc電壓的差別，來調整比較器的基準電壓vb，達到動態補償因溫度引起的比較器延遲，從而保證了振蕩器頻率的溫度特性。現有技術通過電壓比較器來比較電容電壓vosc與參考電壓vb，受電壓比較器的限制，一般只能實現幾百khz以內的振蕩頻率，更高頻率則需要耗費相當大的電流。

〖

技術實現要素：
〗

為解決以上問題，本發明提供了一種高精度振蕩器，可以實現較高的振蕩頻率。本發明的具體技術方案如下：

一種振蕩器，包括：

偏置電壓產生模塊，用于接入參考電流，并分別輸出連接至電流比較模塊和振蕩主體模塊，為電流比較模塊和振蕩主體模塊提供偏置電壓；

所述電流比較模塊，用于輸出連接至外部并向外部提供時鐘信號，以及輸出連接至所述振蕩主體模塊，向所述振蕩主體模塊提供充放電控制信號；

所述振蕩主體模塊，接收所述充放電控制信號，并輸出連接至所述電流比較模塊，為所述電流比較模塊提供振蕩信號。

進一步地，所述偏置電壓模塊包括：

第一mos管，所述第一mos管的漏極接入參考電流，源極接地，柵極連接至偏置電阻的第一端；

第二mos管，所述第二mos管的柵極接入參考電流，源極接地，漏極則連接第三mos管的漏極和柵極以及第四mos管的柵極，并作為所述偏置電壓模塊的偏置電壓輸出端，所述偏置電壓輸出端分別連接至所述電流比較模塊和所述振蕩主體模塊；

第三mos管，所述第三mos管的柵極連接所述第四mos管的柵極，源極連接供電電源；

第四mos管，所述第四mos管的源極連接供電電源，漏極連接所述偏置電阻的第一端；

偏置電阻，所述偏置電阻的第二端接地；

其中，所述第一mos管和所述第二mos管為n溝道場效應管，所述第三mos管和所述第四mos管為p溝道場效應管。

進一步地，所述偏置電壓模塊包括：

第一mos管，所述第一mos管的漏極接入參考電流，源極連接供電電源，柵極連接至偏置電阻的第一端；

第二mos管，所述第二mos管的柵極接入參考電流，源極連接供電電源，漏極則連接第三mos管的漏極和柵極以及第四mos管的柵極，并作為所述偏置電壓模塊的偏置電壓輸出端，所述偏置電壓輸出端分別連接至所述電流比較模塊和所述振蕩主體模塊；

第三mos管，所述第三mos管的柵極連接所述第四mos管的柵極，源極接地；

第四mos管，所述第四mos管的源極接地，漏極連接所述偏置電阻的第一端；

偏置電阻，所述偏置電阻的第二端連接供電電源；

其中，所述第一mos管和所述第二mos管為p溝道場效應管，所述第三mos管和所述第四mos管為n溝道場效應管。

進一步地，所述偏置電阻為一個零溫度系數電阻，或者由一個正溫度系數電阻和一個負溫度系數電阻串聯或者并聯而成的電阻組。

進一步地，所述電流比較模塊包括：

第五mos管，所述第五mos管的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極連接供電電源，漏極連接第八mos管的漏極并作為所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第一時鐘信號輸出端；

第八mos管，所述第八mos管的源極接地，柵極作為所述電流比較模塊的第一振蕩信號輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號輸出端；

第七mos管，所述第七mos管的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極連接供電電源，漏極連接第九mos管的漏極并作為所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第二時鐘信號輸出端；

第九mos管，所述第九mos管的源極接地，柵極作為所述電流比較模塊的第二振蕩信號輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號輸出端；

其中，所述第五mos管和第七mos管為p溝道場效應管，所述第八mos管和第九mos管為n溝道場效應管。

進一步地，所述電流比較模塊包括：

第五mos管，所述第五mos管的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極接地，漏極連接第八mos管的漏極并作為所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第一時鐘信號輸出端；

第八mos管，所述第八mos管的源極連接供電電源，柵極作為所述電流比較模塊的第一振蕩信號輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號輸出端；

第七mos管，所述第七mos管的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極接地，漏極連接第九mos管的漏極并作為所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第二時鐘信號輸出端；

第九mos管，所述第九mos管的源極連接供電電源，柵極作為所述電流比較模塊的第二振蕩信號輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號輸出端；

其中，所述第五mos管和第七mos管為n溝道場效應管，所述第八mos管和第九mos管為p溝道場效應管。

進一步地，所述振蕩主體模塊包括：

第六mos管，所述第六mos管的源極連接供電電源，柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，漏極連接第一開關和第三開關的第一連接端；

第一開關，所述第一開關的第二連接端連接至第一電容的第一端和第二開關的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號輸出端連接至所述電流比較模塊的第一振蕩信號輸入端；

第一電容，所述第一電容的第二端接地；

第二開關，所述第二開關的第二連接端接地；

第三開關，所述第三開關的第二連接端連接至第二電容的第一端和第四開關的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號輸出端連接至所述電流比較模塊的第二振蕩信號輸入端；

第二電容，所述第二電容的第二端接地；

第四開關，所述第四開關的第二連接端接地；

鎖存器，所述鎖存器的第一鎖存輸出端分別連接所述第一開關和所述第四開關的控制端，用于輸出控制信號以控制所述第一開關和所述第四開關的通斷；所述鎖存器的第二鎖存輸出端分別連接所述第二開關和所述第三開關的控制端，用于輸出控制信號以控制所述第二開關和所述第三開關的通斷；所述鎖存器的第一鎖存輸入端作為所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端；所述鎖存器的第二鎖存輸入端作為所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端；

其中，所述第六mos管為p溝道場效應管。

進一步地，所述振蕩主體模塊包括：

第六mos管，所述第六mos管的源極接地，柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，漏極連接第一開關和第三開關的第一連接端；

第一開關，所述第一開關的第二連接端連接至第一電容的第一端和第二開關的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號輸出端連接至所述電流比較模塊的第一振蕩信號輸入端；

第一電容，所述第一電容的第二端連接供電電源；

第二開關，所述第二開關的第二連接端連接供電電源；

第三開關，所述第三開關的第二連接端連接至第二電容的第一端和第四開關的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號輸出端連接至所述電流比較模塊的第二振蕩信號輸入端；

第二電容，所述第二電容的第二端連接供電電源；

第四開關，所述第四開關的第二連接端連接供電電源；

鎖存器，所述鎖存器的第一鎖存輸出端分別連接所述第一開關和所述第四開關的控制端，用于輸出控制信號以控制所述第一開關和所述第四開關的通斷；所述鎖存器的第二鎖存輸出端分別連接所述第二開關和所述第三開關的控制端，用于輸出控制信號以控制所述第二開關和所述第三開關的通斷；所述鎖存器的第一鎖存輸入端作為所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端；所述鎖存器的第二鎖存輸入端作為所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端；

其中，所述第六mos管為n溝道場效應管。

進一步地，所述第一mos管、第八mos管和第九mos管的尺寸相同；所述第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管和第七mos管的尺寸相同；所述第一電容和第二電容的尺寸相同。

本發明所述的振蕩器，在偏置電壓產生模塊提供偏置電壓的基礎上，電流比較模塊可以向振蕩主體模塊提供充放電控制信號，振蕩主體模塊在充放電控制信號的控制下輸出振蕩信號，振蕩信號一旦達到目標電壓，電流比較模塊就可以迅速發生翻轉。這種采用電流比較來進行振蕩控制的方式，可以實現較高頻率的周期性振蕩，避免了現有技術采用電壓比較器所帶來的振蕩頻率限制。

此外，由于偏置電阻采用一個零溫度系數電阻，或者由一個正溫度系數電阻和一個負溫度系數電阻串聯或者并聯而成的電阻組，使得振蕩器的振蕩頻率幾乎不隨溫度變化，避免了現有振蕩器的振蕩頻率容易受溫度影響的問題。

〖附圖說明〗

圖1為本發明所述振蕩器的結構框圖。

圖2為本發明所述振蕩器實施例一的具體電路結構圖。

圖3為本發明所述振蕩器實施例二的具體電路結構圖。

〖具體實施方式〗

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明：

如圖1所示的振蕩器，包括偏置電壓產生模塊、電流比較模塊和振蕩主體模塊。其中，所述偏置電壓產生模塊用于接入參考電流ib，并分別輸出連接至電流比較模塊和振蕩主體模塊，為電流比較模塊和振蕩主體模塊提供偏置電壓。所述電流比較模塊用于輸出連接至外部并向外部提供時鐘信號ck，以及輸出連接至所述振蕩主體模塊，向所述振蕩主體模塊提供充放電控制信號。所述振蕩主體模塊，接收所述充放電控制信號，并輸出連接至所述電流比較模塊，為所述電流比較模塊提供振蕩信號。

所述振蕩器在偏置電壓產生模塊提供偏置電壓的基礎上，電流比較模塊可以向振蕩主體模塊提供充放電控制信號，振蕩主體模塊在充放電控制信號的控制下輸出振蕩信號，振蕩信號一旦達到目標電壓，電流比較模塊就可以迅速發生翻轉。這種采用電流比較來進行振蕩控制的方式，可以實現較高頻率的周期性振蕩，避免了現有技術采用電壓比較器所帶來的振蕩頻率限制。

優選的，如圖2所示的振蕩器的各模塊具體包括：

偏置電壓模塊，所述偏置電壓模塊包括：第一mos管m1，所述第一mos管m1的漏極接入參考電流ib，源極接地，柵極連接至偏置電阻r1的第一端；第二mos管m2，所述第二mos管m2的柵極接入參考電流ib，源極接地，漏極則連接第三mos管m3的漏極和柵極以及第四mos管m4的柵極，并作為所述偏置電壓模塊的偏置電壓輸出端，所述偏置電壓輸出端分別連接至所述電流比較模塊和所述振蕩主體模塊；第三mos管m3，所述第三mos管m3的柵極連接所述第四mos管m4的柵極，源極連接供電電源vdd；第四mos管m4，所述第四mos管m4的源極連接供電電源vdd，漏極連接所述偏置電阻r1的第一端；偏置電阻r1，所述偏置電阻r1的第二端接地。其中，所述第一mos管m1和所述第二mos管m2為n溝道場效應管，所述第三mos管m3和所述第四mos管m4為p溝道場效應管。所述參考電流ib可以從外部接入，也可以在系統內設置一個參考電流產生模塊，該模塊可以采用業內現有的電流產生電路。所述偏置電阻r1采用一個零溫度系數電阻，或者由一個正溫度系數電阻和一個負溫度系數電阻串聯或者并聯而成的電阻組，使得振蕩器的振蕩頻率幾乎不隨溫度變化，避免了現有振蕩器的振蕩頻率容易受溫度影響的問題。

電流比較模塊，所述電流比較模塊包括：第五mos管m5，所述第五mos管m5的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極連接供電電源vdd，漏極連接第八mos管m8的漏極并作為所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第一時鐘信號ck1輸出端；第八mos管m8，所述第八mos管m8的源極接地，柵極作為所述電流比較模塊的第一振蕩信號vc1輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號vc1輸出端；第七mos管m7，所述第七mos管m7的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極連接供電電源vdd，漏極連接第九mos管m9的漏極并作為所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第二時鐘信號ck2輸出端；第九mos管m9，所述第九mos管m9的源極接地，柵極作為所述電流比較模塊的第二振蕩信號vc2輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號vc2輸出端。其中，所述第五mos管m5和第七mos管m7為p溝道場效應管，所述第八mos管m8和第九mos管m9為n溝道場效應管。

振蕩主體模塊，所述振蕩主體模塊包括：第六mos管m6，所述第六mos管m6的源極連接供電電源vdd，柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，漏極連接第一開關s1和第三開關s3的第一連接端；第一開關s1，所述第一開關s1的第二連接端連接至第一電容c1的第一端和第二開關s2的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號vc1輸出端連接至所述電流比較模塊的第一振蕩信號vc1輸入端；第一電容c1，所述第一電容c1的第二端接地；第二開關s2，所述第二開關s2的第二連接端接地；第三開關s3，所述第三開關s3的第二連接端連接至第二電容c2的第一端和第四開關s4的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號vc2輸出端連接至所述電流比較模塊的第二振蕩信號vc2輸入端；第二電容c2，所述第二電容c2的第二端接地；第四開關s4，所述第四開關s4的第二連接端接地；鎖存器，所述鎖存器采用ｒｓ鎖存器，其第一鎖存輸出端qn分別連接所述第一開關s1和所述第四開關s4的控制端，用于輸出控制信號q1以控制所述第一開關s1和所述第四開關s4的通斷；所述鎖存器的第二鎖存輸出端q分別連接所述第二開關s2和所述第三開關s3的控制端，用于輸出控制信號q2以控制所述第二開關s2和所述第三開關s3的通斷；所述鎖存器的第一鎖存輸入端r作為所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端；所述鎖存器的第二鎖存輸入端s作為所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端。其中，所述第六mos管m6為p溝道場效應管。

優選的，如圖3所示的振蕩器的各模塊具體包括：

偏置電壓模塊，所述偏置電壓模塊包括：第一mos管m1，所述第一mos管m1的漏極接入參考電流ib，源極連接供電電源vdd，柵極連接至偏置電阻r1的第一端；第二mos管m2，所述第二mos管m2的柵極接入參考電流ib，源極連接供電電源vdd，漏極則連接第三mos管m3的漏極和柵極以及第四mos管m4的柵極，并作為所述偏置電壓模塊的偏置電壓輸出端，所述偏置電壓輸出端分別連接至所述電流比較模塊和所述振蕩主體模塊；第三mos管m3，所述第三mos管m3的柵極連接所述第四mos管m4的柵極，源極接地；第四mos管m4，所述第四mos管m4的源極接地，漏極連接所述偏置電阻r1的第一端；偏置電阻r1，所述偏置電阻r1的第二端連接供電電源vdd。其中，所述第一mos管m1和所述第二mos管m2為p溝道場效應管，所述第三mos管m3和所述第四mos管m4為n溝道場效應管。所述參考電流ib可以從外部接入，也可以在系統內設置一個參考電流產生模塊，該模塊可以采用業內現有的電流產生電路。所述偏置電阻r1采用一個零溫度系數電阻，或者由一個正溫度系數電阻和一個負溫度系數電阻串聯或者并聯而成的電阻組。使得振蕩器的振蕩頻率幾乎不隨溫度變化，避免了現有振蕩器的振蕩頻率容易受溫度影響的問題。

電流比較模塊，所述電流比較模塊包括：第五mos管m5，所述第五mos管m5的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極接地，漏極連接第八mos管m8的漏極并作為所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第一時鐘信號ck1輸出端；第八mos管m8，所述第八mos管m8的源極連接供電電源vdd，柵極作為所述電流比較模塊的第一振蕩信號vc1輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號vc1輸出端；第七mos管m7，所述第七mos管m7的柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，源極接地，漏極連接第九mos管m9的漏極并作為所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端，連接至所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，以及作為連接外部的第二時鐘信號ck2輸出端；第九mos管m9，所述第九mos管m9的源極連接供電電源vdd，柵極作為所述電流比較模塊的第二振蕩信號vc2輸入端，連接至所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號vc2輸出端。其中，所述第五mos管m5和第七mos管m7為n溝道場效應管，所述第八mos管m8和第九mos管m9為p溝道場效應管。

振蕩主體模塊，所述振蕩主體模塊包括：第六mos管m6，所述第六mos管m6的源極接地，柵極連接所述偏置電壓產生模塊的偏置電壓輸出端，漏極連接第一開關s1和第三開關s3的第一連接端；第一開關s1，所述第一開關s1的第二連接端連接至第一電容c1的第一端和第二開關s2的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第一振蕩信號vc1輸出端連接至所述電流比較模塊的第一振蕩信號vc1輸入端；第一電容c1，所述第一電容c1的第二端連接供電電源vdd；第二開關s2，所述第二開關s2的第二連接端連接供電電源vdd；第三開關s3，所述第三開關s3的第二連接端連接至第二電容c2的第一端和第四開關s4的第一連接端，并作為所述振蕩主體模塊的第二振蕩信號vc2輸出端連接至所述電流比較模塊的第二振蕩信號vc2輸入端；第二電容c2，所述第二電容c2的第二端連接供電電源vdd；第四開關s4，所述第四開關s4的第二連接端連接供電電源vdd；鎖存器，所述鎖存器采用ｒｓ鎖存器，其第一鎖存輸出端qn分別連接所述第一開關s1和所述第四開關s4的控制端，用于輸出控制信號q1以控制所述第一開關s1和所述第四開關s4的通斷；所述鎖存器的第二鎖存輸出端q分別連接所述第二開關s2和所述第三開關s3的控制端，用于輸出控制信號q2以控制所述第二開關s2和所述第三開關s3的通斷；所述鎖存器的第一鎖存輸入端r作為所述振蕩主體模塊的第一充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第一充放電控制信號輸出端；所述鎖存器的第二鎖存輸入端s作為所述振蕩主體模塊的第二充放電控制信號輸入端，連接至所述電流比較模塊的第二充放電控制信號輸出端。其中，所述第六mos管m6為n溝道場效應管。

本發明所述的振蕩器，所述第一mos管m1、第八mos管m8和第九mos管m9的尺寸相同；所述第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5、第六mos管m6和第七mos管m7的尺寸相同；所述第一電容c1和第二電容c2的尺寸相同。其中，mos管的尺寸相同是指mos管的長和寬相同，在偏置電壓相同的情況下，流過長和寬相同的mos管的電流是相同的。電容的尺寸相同即指電容的容值相同。

本發明所述的振蕩器，初始狀態為vc1=0，q1=0，q2=1，第三開關s3閉合，第四開關s4打開，此時，第六mos管m6在給第二電容c2充電，vc2逐漸升高，當第九mos管m9的電流超過第七mos管m7的電流后，ck2由1變為0，rs鎖存器的輸出狀態將跳變為q1=1，q2=0，則第一開關s1閉合，第二開關s2打開，第六mos管m6開始對第一電容c1充電，vc1逐漸升高，而第三開關s3打開，第四開關s4閉合，第二電容c2通過第四開關s4放電，vc2=0，ck2=1，當第八mos管m8的電流超過第五mos管m5的電流后，ck1將變為0，此時rs鎖存器的狀態再次發生改變，回到q1=0，q2=1的狀態，周而復始，產生震蕩。

將m1～m9的增益依次記為，m1～m9的閾值依次記為，m1～m9的電流依次記為，而將r1的阻值設計成滿足如下關系：

那么，

而ck1由0跳變為1時，應有

由于因此

從而，震蕩頻率

。

由上述推導可知，振蕩頻率f只受電阻和電容影響，由于電容的溫度系數接近于0，所以，只要使偏置電阻r1為零溫漂電阻，就可以保證震蕩器的振蕩頻率幾乎不隨溫度變化，實現振蕩頻率的高穩定性。

本發明所述的振蕩器，在偏置電壓產生模塊提供偏置電壓的基礎上，電流比較模塊可以向振蕩主體模塊提供充放電控制信號，振蕩主體模塊在充放電控制信號的控制下輸出振蕩信號，振蕩信號一旦達到目標電壓，電流比較模塊就可以迅速發生翻轉。這種采用電流比較來進行振蕩控制的方式，可以實現較高頻率的周期性振蕩，避免了現有技術采用電壓比較器所帶來的振蕩頻率限制。

此外，由于偏置電阻r1采用一個零溫度系數電阻，或者由一個正溫度系數電阻和一個負溫度系數電阻串聯或者并聯而成的電阻組，使得振蕩器的振蕩頻率幾乎不隨溫度變化，避免了現有振蕩器的振蕩頻率容易受溫度影響的問題。

以上實施例僅為充分公開而非限制本發明，凡基于本發明的創作主旨、未經創造性勞動的等效技術特征的替換，應當視為本申請揭露的范圍。