低失調(diào)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(wěn)壓器、一與所述線性穩(wěn)壓器相連的帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)生電路、一與所述充放電電流產(chǎn)生電路相連的高低閾值電壓產(chǎn)生電路及一與所述高低閾值電壓產(chǎn)生電路相連的RC時鐘產(chǎn)生電路，所述線性穩(wěn)壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩(wěn)定的電源電壓所述帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)生電路為所述RC振蕩器電路的時鐘振蕩頻率提供溫度補(bǔ)償，所述RC時鐘產(chǎn)生電路采用單比較器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時鐘頻率的低失調(diào)特性。本發(fā)明消除了比較器的失調(diào)電壓。
【專利說明】低失調(diào)低溫漂高電源抑制比的RC振蕩器電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振蕩器電路，具體涉及一種低失調(diào)低溫漂高電源抑制比的RC振蕩器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]混合信號芯片中通常需要頻率精準(zhǔn)的時鐘信號，時鐘信號在片內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生，RC振蕩器以其結(jié)構(gòu)簡單、可集成度高、性能良好得到了廣泛的研究與應(yīng)用。但是，隨著對時鐘頻率精確度以及溫漂系數(shù)越來越嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的片內(nèi)RC振蕩器已經(jīng)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(guān)系，而片內(nèi)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(yán)重影響了 RC振蕩頻率的精度。雖然用寄存器組配置片內(nèi)電阻或電容可以校準(zhǔn)RC振蕩頻率在某一溫度點(diǎn)的絕對值，但是溫度漂移帶來的頻率偏移無法校準(zhǔn)。
[0004]另外，常規(guī)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(chǎn)生電路延遲發(fā)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(zhǔn)。
[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(diào)，這些因素限制了RC振蕩器作為高精度時鐘的應(yīng)用，因此，在必需高精度時鐘的應(yīng)用場合中，外部晶振、片內(nèi)LC振蕩器等具有低溫漂和高電源抑制比的結(jié)構(gòu)正在被廣泛使用，但這會帶來更高的設(shè)計成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種低失調(diào)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(wěn)壓器、一與所述線性穩(wěn)壓器相連的帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)生電路、一與所述充放電電流產(chǎn)生電路相連的高低閾值電壓產(chǎn)生電路及一與所述高低閾值電壓產(chǎn)生電路相連的RC時鐘產(chǎn)生電路，所述線性穩(wěn)壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩(wěn)定的電源電壓所述帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)生電路為所述RC振蕩器電路的時鐘振蕩頻率提供溫度補(bǔ)償，所述RC時鐘產(chǎn)生電路采用單比較器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時鐘頻率的低失調(diào)特性。
[0008]相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明RC振蕩器電路的時鐘產(chǎn)生電路中采用高低壓選通模式，與常規(guī)振蕩器相比省去了 一個比較器，進(jìn)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(diào)電壓；從RC時鐘頻率表達(dá)式中可以看出，本發(fā)明的溫度補(bǔ)償很容易實(shí)現(xiàn)，與常規(guī)的溫度補(bǔ)償技術(shù)相比，采用該結(jié)構(gòu)能獲得更低的溫度漂移。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明RC振蕩器電路較佳實(shí)施方式的主要設(shè)計原理框圖。【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1中:Α1.電壓放大器；電阻R0、R1、R2 ；M1.第一場效應(yīng)管；Μ2.第二場效應(yīng)管；M3.第三場效應(yīng)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(guān)；S2.第二開關(guān)；S3.第三開關(guān)；S4.第四開關(guān)；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(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0012]圖1中，LDO電路A3為RC振蕩器提供穩(wěn)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(yīng)管MO、電阻R0、Rl、R2構(gòu)成電壓跟隨器，電壓源隨器鉗位基準(zhǔn)電壓Vkef并產(chǎn)生一基準(zhǔn)電流，另外產(chǎn)生兩個基準(zhǔn)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(chǎn)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(yīng)管M2構(gòu)成源隨器1，第三電流鏡支路i3與第二場效應(yīng)管M3構(gòu)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(guān)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(jié)合產(chǎn)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(jié)合產(chǎn)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(guān)的電荷泄放和電荷積累，進(jìn)一步提高RC振蕩頻率的精度。在設(shè)計中，必須保證:比例系數(shù)ml>mO。
[0017]RC時鐘產(chǎn)生電路的開關(guān)S0、S1和S3為高電平閉合低電平斷開，開關(guān)S2為低電平閉合高電平斷開，可控電容陣列CA用于校準(zhǔn)RC振蕩頻率的絕對精度。RC時鐘產(chǎn)生電路的工作原理包括以下步驟:[0018]I)時鐘產(chǎn)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(guān)S2和第三開關(guān)S3斷開、第一開關(guān)SI和第四開關(guān)S4閉合，進(jìn)而關(guān)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(xù)充電，比較器A2的輸出端經(jīng)時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號RC_CLK ；
[0019]2)當(dāng)電容CA的電壓達(dá)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(guān)S2和第三開關(guān)S3閉合、第一開關(guān)SI和第四開關(guān)S4斷開，進(jìn)而關(guān)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(jīng)時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號

RC—CLK ；
[0020]3)當(dāng)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(guān)S2和第三開關(guān)S3斷開、第一開關(guān)SI和第四開關(guān)S4閉合，進(jìn)而關(guān)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(jīng)時鐘整形電路緩沖后輸出時鐘信號RC_CLK ；
[0021]4)循環(huán)執(zhí)行步驟1) _3)，進(jìn)而得到連續(xù)的時鐘信號RC_CLK，時鐘信號的頻率計算如下:
[0022]半周期內(nèi)充放電電荷數(shù)量為:
【權(quán)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(wěn)壓器、一與所述線性穩(wěn)壓器相連的帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)生電路、一與所述充放電電流產(chǎn)生電路相連的高低閾值電壓產(chǎn)生電路及一與所述高低閾值電壓產(chǎn)生電路相連的RC時鐘產(chǎn)生電路，所述線性穩(wěn)壓器為所述RC振蕩器電路提供低噪聲且穩(wěn)定的電源電壓，所述帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)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(bǔ)償，所述RC時鐘產(chǎn)生電路采用單比較器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了時鐘頻率的低失調(diào)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于:所述帶溫度補(bǔ)償?shù)某浞烹婋娏鳟a(chǎn)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(yīng)管Ml、一與所述電壓放大器Al及所述第一場效應(yīng)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(yīng)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(guān)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(guān)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(quán)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(chǎn)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(yīng)管M2、一與所述電阻RO及所述電阻Rl相連的第三場效應(yīng)管M3、一與所述第二場效應(yīng)管M2相連的第二電流鏡支路i2、一與所述第三場效應(yīng)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(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于:所述RC時鐘產(chǎn)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(yīng)管M3相連的第一開關(guān)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(yīng)管M2相連的第二開關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】葉飛, 向建軍 申請人:成都銳成芯微科技有限責(zé)任公司