Rc振蕩器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種RC振蕩器，包括工作電壓、基準(zhǔn)電路模塊、第一P溝道MOS管、第三P溝道MOS管、第四P溝道MOS管、振蕩核心邏輯電路、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一時序電容和第二時序電容；其特征在于，在第一放電開關(guān)的第二端、第二放電開關(guān)的第二端分別設(shè)置由N溝道MOS管、退化電阻構(gòu)成的源極退化電流源。本實用新型利用源極退化電流源的輸出阻抗隨溫度和電流的變化特性來使時序電容上的殘留電荷量能夠抵消溫度、工作電源電壓變化引起的時鐘頻率變化；從而實現(xiàn)提供一種低溫漂的RC振蕩器。
【專利說明】RC振蕩器
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實用新型屬于集成電路設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種RC振蕩器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]一般情況下，RC振蕩器通過對電容的充放電延時來產(chǎn)生振蕩時鐘信號，這種電路結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的時鐘信號頻率容易受到芯片供電電壓、周圍工作環(huán)境溫度等因素的影響。為了克服工作電源電壓和環(huán)境溫度對RC振蕩器輸出時鐘頻率的影響，眾多設(shè)計和實用新型提出了各種高精度的Re振蕩器。圖1為經(jīng)典的RC振蕩器，其包括:基準(zhǔn)電路模塊1，P溝道MOS管MplS，P溝道MOS管Mp2S，P溝道MOS管Mp3S，振蕩核心邏輯電路3，第一時序電容CtlS，第二時序電容Ct2S，第一放電開關(guān)SI，第二放電開關(guān)S2。振蕩核心邏輯電路3設(shè)有第一比較輸入端31、第二比較輸入端32、基準(zhǔn)電壓輸入端33、第一控制信號輸出端34、第二控制信號輸出端35和時鐘信號輸出端36。
[0003]基準(zhǔn)電路模塊I設(shè)有基準(zhǔn)電壓輸出端12和電路輸入端11 ；電路輸入端11連接P溝道MOS管MplS的漏極，P溝道MOS管MplS的源極連接工作電源V，P溝道MOS管MplS的柵極連接P溝道MOS管MplS的漏極，基準(zhǔn)電壓輸出端12連接基準(zhǔn)電壓輸入端33，流經(jīng)P溝道MOS管MplS的電流作為基準(zhǔn)電流。
[0004]基準(zhǔn)電路模塊I具體包括帶隙基準(zhǔn)電壓源Bandgap、比較放大器CP、N溝道MOS管MnS,電阻Rs和直流電流源Iref，帶隙基準(zhǔn)電壓源Bandgap連接工作電源VDD并且其輸出端連接比較放大器CP的正輸入端，比較放大器CP的負(fù)輸入端連接N溝道MOS管MnS的源極和電阻Rs的第一端，電阻Rs 的第二端通過直流電流源Iref接地，比較放大器CP的輸出端連接N溝道MOS管MnS的柵極，N溝道MOS管MnS的源極作為基準(zhǔn)電壓輸出端12，N溝道MOS管MnS的漏極作為電路輸入端11。
[0005]P溝道MOS管Mp2S的源極和P溝道MOS管Mp3S的源極均連接工作電源V，P溝道MOS管Mp2S的柵極、P溝道MOS管Mp3S的柵極均連接P溝道MOS管MplS的柵極，P溝道MOS管Mp2S的漏極連接第一時序電容CtlS的第一端，P溝道MOS管Mp3S的漏極連接第二時序電容CtlS的第一端。第一放電開關(guān)SI的第一端連接第一時序電容CtlS的第一端,第一放電開關(guān)SI的第二端連接地；第二放電開關(guān)S2的第一端連接第二時序電容Ct2S的第一端，第二時序電容Ct2S的第二端連接地。第一比較輸入端31連接第一時序電容CtlS的第一端，第二輸出端23連接第二時序電容Ct2S的第一端，第一控制信號輸出端34控制第一放電開關(guān)SI的通斷,第二控制信號輸出端35控制第二放電開關(guān)S2的通斷。第一時序電容CtlS的第二端、第二時序電容Ct2S的第二端均連接地。
[0006]具體是，主要工作原理為:基準(zhǔn)電路模塊I和P溝道MOS管MplS、工作電源V共同產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流，P溝道MOS管Mp2S、P溝道MOS管Mp3S分別與P溝道MOS管MplS構(gòu)成電流鏡，P溝道MOS管Mp2S、P溝道MOS管Mp3S分別鏡像了上述基準(zhǔn)電流；M0S管Mp2S以固定斜率給第一時序電容CtlS充電，當(dāng)時序電容CtlS上的正端電壓Va上升到基準(zhǔn)電壓Vref時，振蕩核心邏輯電路中的比較器翻轉(zhuǎn)，控制與第一時序電容CtlS相連的第一放電開關(guān)SI閉合,迅速將CtlS上的電荷放掉，由于第一放電開關(guān)SI的導(dǎo)通阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MOS管Mp2S的導(dǎo)通阻抗,所以在第一放電開關(guān)SI閉合期間,第一時序電容CtlS的正端電壓Va —直接近于O電平；幾乎在第一放電開關(guān)SI閉合對第一時序電容CtlS放電的同時，第二放電開關(guān)S2斷開，MOS管Mp3S開始對第二時序電容Ct2S充電，正端的電壓Vb開始以固定斜率上升，直到電壓Vb的電壓值達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vief，后續(xù)的比較器斷開第一放電開關(guān)SI，閉合第二放電開關(guān)S2，MOS管Mp2S再次以固定斜率對第一時序電容CtlS充電，第二放電開關(guān)S2將第二時序電容Ct2S上的電荷完全放掉，正端電壓Vb的電壓接近O電平，一個新的充電周期開始。上述振蕩器中兩個時序電容對應(yīng)正端電壓及輸出時鐘elk的波形如圖2所示。一個時鐘振蕩周期等于兩個時序電容CtlS、Ct2S充電時間之和。若充電電流均為Idm,電容值均為C，基準(zhǔn)電壓值為VMf，則時鐘頻率公式如下:
27 — I char
[0007]req 2C

ic^ O
[0008]上述這種結(jié)構(gòu)的RC振蕩器，雖然使用帶隙基準(zhǔn)電壓源Bandgap的基準(zhǔn)電路模塊I可以產(chǎn)生不隨溫度變化的基準(zhǔn)電壓，但由于電阻溫度系數(shù)的影響，該結(jié)構(gòu)的RC振蕩器抗溫度變化能力不是很好，在使用單調(diào)溫度系數(shù)類型的電阻時，時鐘的溫度系數(shù)會變的更差。此外該RC振蕩器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且其最低工作電壓vDDmin=vMf+Vdsatn+1 Vdsatp I +1 Vthp I，很難在2v及以下的工作電源下工作，不適合新型便攜式移動電池設(shè)備供電的工作環(huán)境。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種RC振蕩器，其具有低溫漂的特點。
[0010]上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案解決:
[0011]一種RC振蕩器，包括工作電壓、基準(zhǔn)電路模塊、第一 P溝道MOS管、第三P溝道MOS管、第四P溝道MOS管、振蕩核心邏輯電路、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一時序電容和第二時序電容；基準(zhǔn)電路模塊設(shè)有基準(zhǔn)電壓輸出端和電路輸出端；振蕩核心邏輯電路設(shè)有第一比較輸入端、第二比較輸入端、基準(zhǔn)電壓輸入端、第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和時鐘信號輸出端；電路輸出端連接第一 P溝道MOS管的漏端,第一 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第一 P溝道MOS管的柵極和漏極相連；第三P溝道MOS管的源極、第四P溝道MOS管的源極均連接工作電源，第三P溝道MOS管的柵極、第四P溝道MOS管的柵極均連接第一 P溝道MOS管的柵極，第三P溝道MOS管的漏極、第一比較輸入端、第一放電開關(guān)的第一端均連接第一時序電容的正端，第一時序電容的負(fù)端接地；第四P溝道MOS管的漏極、第二比較輸入端、第二放電開關(guān)的第一端連接第二時序電容的正端，第二時序電容的負(fù)端接地；第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端分別對應(yīng)控制連接第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)；
[0012]其特征在于，
[0013]還包括第二 P溝道MOS管、壓降模塊、第一 N溝道MOS管、第二 N溝道MOS管、第三N溝道MOS管、電阻Rsl、退化電阻Rs2和退化電阻Rs3 ;第二 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第二 P溝道MOS管的柵極連接第一 P溝道MOS管的柵極，第二 P溝道MOS管的漏極通過壓降模塊連接第一 N溝道MOS管的漏極，第一 N溝道MOS管的源極通過電阻Rsl接地，第一 N溝道MOS管的柵極和漏極連接；第二 N溝道MOS管的柵極、第三N溝道MOS管的柵極均連接第一 N溝道MOS管的柵極，第二 N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs2接地，第二 N溝道MOS管的漏極連接第一放電開關(guān)的第二端，第三N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs3接地，第三N溝道MOS管的漏極連接第二放電開關(guān)的第二端。
[0014]由上述技術(shù)方案可見，本實用新型在第一放電開關(guān)的第二端、第二放電開關(guān)的第二端分別設(shè)置由N溝道MOS管、退化電阻構(gòu)成的源極退化電流源，利用源極退化電流源的輸出阻抗隨溫度和電流的變化特性來使時序電容上的殘留電荷量能夠抵消溫度、工作電源電壓變化引起的時鐘頻率變化；從而實現(xiàn)提供一種低溫漂的RC振蕩器。為了保證振蕩器能夠正常工作，各元件的具體參數(shù)設(shè)置必須保證:第一時序電容在充電至基準(zhǔn)電壓前第二時序電容完成放電，第二時序電容在充電至基準(zhǔn)電壓前第一時序電容完成放電。
[0015]進(jìn)一步的方案是，所述第三P溝道MOS管的漏極與所述第一時序電容的正端之間串接有補(bǔ)償電阻Rs4，所述第四P溝道MOS管的漏極和所述第二時序電容的正端之間串接有補(bǔ)償電阻Rs5。本方案在第一時序電容的充電電路、第二時序電容的充電電路中分別增加了一個針對電流變化的補(bǔ)償電阻，當(dāng)工作電壓增加導(dǎo)致基準(zhǔn)電流增大時，補(bǔ)償電阻上的壓降也會增加，從而使得時序電容放電殘留電荷增長速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工作電源電壓的增長率，幾乎可以認(rèn)為是不變的。這種負(fù)反饋機(jī)制使得RC振蕩器的輸出頻率幾乎不會因為工作電源的電壓變化而改變，具有很高的電源抑制比。
[0016]進(jìn)一步的方案是，補(bǔ)償電阻Rs4與補(bǔ)償電阻Rs5為相同的元件。
[0017]進(jìn)一步的方案是，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3采用同一類型的正溫度系數(shù)的電阻實現(xiàn)。
[0018]進(jìn)一步的方案是，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3均由同一類型的正溫度系數(shù)的有源阻抗元件實現(xiàn)。
[0019]進(jìn)一步的方案是，退化電阻Rs2與退化電阻Rs3為相同的元件，第二 N溝道MOS管與第三N溝道MOS管為相同的元件，第三P溝道MOS管與第四P溝道MOS管為相同的元件。
[0020] 進(jìn)一步的方案是，所述振蕩核心邏輯電路包括第一比較器、第二比較器、第一或非門、第二或非門、第一非門、第二非門、緩沖器，第一比較器的負(fù)輸入端和第二比較器的負(fù)輸入端相互連接并作為基準(zhǔn)電壓輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出端，第一比較器的正輸入端連接第一時序電容的正端，第二比較器的正輸入端連接第二時序電容的正端，第一比較器的輸出端連接第一或非門的第一輸入端，第二比較器的輸出端連接第二或非門的第一輸入端，第一或非門的輸出端連接第二或非門的第二輸入端、第一非門的輸入端，第二或非門的輸出端連接第一或非門的第二輸入端，第一非門的輸出端連接第二非門的輸入端，第二非門的輸出端連接緩沖器的輸入端，第一非門的輸出端作為第一控制信號輸出端，第二非門的輸出端作為第二控制信號輸出端。
[0021]所述基準(zhǔn)電路模塊包括電阻Rvl、電阻Rv2和直流電流源，電阻Rvl的第二端依次通過電阻Rv2、直流電流源接地，電阻Rvl的第一端作為電路輸出端連接第一 P溝道MOS管Mpl的漏端，電阻Rvl的第二端作為基準(zhǔn)電壓輸出端。采用此結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)電路模塊，使得本振蕩器可以在2v及以下的工作電源下工作，適合便攜式移動電池設(shè)備供電的工作環(huán)境。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0022]圖1是【背景技術(shù)】中的RC振蕩器的電路結(jié)構(gòu)；[0023]圖2是【背景技術(shù)】中的RC振蕩器的兩個時序電容的節(jié)點電壓及輸出時鐘elk的波形；
[0024]圖3為本實用新型RC振蕩器的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖4為本實用新型的振蕩核心邏輯電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖5是本實用新型的時序電容的正端電壓及輸出時鐘elk的波形；
[0027]圖6是本實用新型的時序電容的正端電壓、殘留電壓及輸出時鐘elk隨環(huán)境溫度的變化波形；
[0028]圖7是本實用新型的時序電容的正端電壓、殘留電壓及輸出時鐘elk隨工作電壓的變化波形。
【【具體實施方式】】
[0029]如圖3所示，RC振蕩器包括:工作電壓V，基準(zhǔn)電路模塊10，第一P溝道MOS管Mpl，第二 P溝道MOS管Mp2，第三P溝道MOS管Mp3，第四P溝道MOS管Mp4，補(bǔ)償電阻Rs4，補(bǔ)償電阻Rs5，壓降模塊Vdc，第一 N溝道MOS管Mnl，第二 N溝道MOS管Mn2，第三N溝道MOS管Mn3，電阻RsI，退化電阻Rs2，退化電阻Rs3，振蕩核心邏輯電路30，第一時序電容Ctl，第二時序電容Ct2,第一放電開關(guān)sw_a,第二放電開關(guān)sw_b。
[0030]在本實施例中，補(bǔ)償電阻Rs4與補(bǔ)償電阻Rs5為相同的元件，退化電阻Rs2與退化電阻Rs3為相同的元件， 第二 N溝道MOS管Mn2與第三N溝道MOS管Mn3為相同的元件，第三P溝道MOS管Mp3與第四P溝 道MOS管Mp4為相同的元件。
[0031]振蕩核心邏輯電路3設(shè)有第一比較輸入端301、第二比較輸入端302、基準(zhǔn)電壓輸入端303、第一控制信號輸出端304、第二控制信號輸出端305和時鐘信號輸出端306。
[0032]基準(zhǔn)電路模塊設(shè)有電路輸出端和基準(zhǔn)電壓輸出端?；鶞?zhǔn)電路模塊包括電阻Rv1、電阻Rv2和基準(zhǔn)直流電流源Iref，電阻Rvl的第二端依次通過電阻Rv2、直流電流源Iref接地，電阻Rvl的第一端作為電路輸出端連接第一 P溝道MOS管Mpl的漏端；第一 P溝道MOS管Mpl的源極連接工作電源VDD，第一 P溝道MOS管Mpl的柵極和漏極相連?；鶞?zhǔn)電路模塊10和第一 P溝道MOS管、工作電源VDD產(chǎn)生基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)通路，流經(jīng)該通路的電流為基準(zhǔn)電流，電阻Rvl的第二端作為基準(zhǔn)電壓輸出端連接基準(zhǔn)電壓輸入端303。采用上述基準(zhǔn)電路模塊10，使得本振蕩器可以在2v及以下的工作電源下工作，適合便攜式移動電池設(shè)備供電的工作環(huán)境。
[0033]電阻Rvl、電阻Rv2為可變電阻，通過對可變電阻阻值的調(diào)整，可以在芯片生產(chǎn)后對振蕩器的時鐘頻率進(jìn)行工藝偏差修調(diào)。直流電流源Iref的作用是為了保證與地隔離，讓產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)電壓不受地噪聲影響。
[0034]第二 P溝道MOS管Mp2的源極連接工作電源VDD，第二 P溝道MOS管Mp2的柵極連接第一 P溝道MOS管Mpl的柵極，第二 P溝道MOS管Mp2的漏極通過壓降模塊Vdc連接第一 N溝道MOS管Mnl的漏極，第一 N溝道MOS管Mnl的源極通過電阻Rsl接地，第一 N溝道MOS管Mnl的柵極和漏極連接；
[0035]第二 N溝道MOS管Mn2的柵極、第三N溝道MOS管Mn3的柵極均連接第一 N溝道MOS管Mnl的柵極，第二 N溝道MOS管Mn2的源極通過退化電阻Rs2接地，第二 N溝道MOS管Mn2的漏極連接第一放電開關(guān)sw_a的第二端，第三N溝道MOS管Mn3的源極通過退化電阻Rs3接地，第三N溝道MOS管Mn3的漏極連接第二放電開關(guān)sw_b的第二端，第一放電開關(guān)sw_a的第一端連接第一時序電容Ctl的正端,第二放電開關(guān)sw_b的第一端連接第二時序電容Ct2的正端。
[0036]第三P溝道MOS管Mp3的源極、第四P溝道MOS管Mp4的源極均連接工作電源VDD，第三P溝道MOS管Mp3的柵極、第四P溝道MOS管Mp4的柵極均連接第一 P溝道MOS管Mpl的柵極，第三P溝道MOS管Mp3的漏極通過補(bǔ)償電阻Rs4連接第一時序電容Ctl的正端，第一時序電容Ctl的負(fù)端接地；第四P溝道MOS管Mp4的漏極通過補(bǔ)償電阻Rs5連接第二時序電容Ct2的正端，第二時序電容Ct2的負(fù)端接地。
[0037]振蕩核心邏輯電路3的基準(zhǔn)電壓輸入端303連接電阻Rvl的第二端，第一比較輸入端301連接第一時序電容Ctl的正端，第二比較輸入端302連接第二時序電容Ct2的正端，第一控制信號輸出端304控制第一放電開關(guān)sw_a，第二控制信號輸出端305控制第二放電開關(guān)sw_b,時鐘信號輸出端306作為本振蕩器的輸出端。
[0038]振蕩核心邏輯電路3包括第一比較器311、第二比較器322、第一或非門313、第二或非門314、第一非門315、第二非門316、緩沖器317，第一比較器311的負(fù)輸入端和第二比較器322的負(fù)輸入端相互連接并作為基準(zhǔn)電壓輸入端303連接電阻Rvl的第二端，第一比較器311的正輸入端連接第一時序電容Ctl的正端，第二比較器322的正輸入端連接第二時序電容Ct2的正端,第一比較器311的輸出端連接第一或非門313的第一輸入端,第二比較器322的輸出端連接第二或非門314的第一輸入端,第一或非門313的輸出端連接第二或非門314的第二輸入端、第一非門315的輸入端，第二或非門314的輸出端連接第一或非門313的第二輸入端，第一非門315的輸出端連接第二非門316的輸入端，第二非門316的輸出端連接緩沖器317的輸入端,第一非門315的輸出端作為第一控制信號輸出端304,第二非門316的輸出端作為第二控制信號輸出端305。
[0039]本實用新型的原理是:
[0040]首先基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流不是利用包括帶隙基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電路模塊產(chǎn)生，而是直接由工作電源VDD經(jīng)過與基準(zhǔn)電路模塊10、diode類型連接的第一 P溝道MOS管Mpl串聯(lián)接而得到，這樣的設(shè)計抵消了一部分工作電源的電壓變化對時鐘頻率的影響；電阻Rvl、Rv2、diode類型連接的第一P溝道MOS管Mpl串聯(lián)分壓產(chǎn)生了基準(zhǔn)電壓Vref，流過他們的電流作為基準(zhǔn)電流Itl ;在本電路中，工作電源VDD、第三P溝道MOS管Mp3、補(bǔ)償電阻Rs4構(gòu)成用于對第一時序電容Ctl充電的第一充電電路，工作電源VDD、第四P溝道MOS管Mp4、補(bǔ)償電阻Rs5構(gòu)成用于對第二時序電容Ct2充電的第二充電電路，由于第三P溝道MOS管Mp3、第四P溝道MOS管Mp4分別與第一 P溝道MOS管Mpl形成電流鏡，第三P溝道MOS管Mp3、第四P溝道MOS管Mp4均鏡像上述基準(zhǔn)電流Itl而得到充電電流I %，從而分別形成充電電流源；第一充電電路、第二充電電路均使用I $分別對第一時序電容CU、第二時序電容Ct2充電；
[0041]第一時序電容Ctl的正端、第二時序電容Ct2的正端均送至振蕩器核心控制邏輯，振蕩核心控制邏輯判斷第一時序電容Ctl的正端電壓V (Va)、第二時序電容Ct2的正端電壓V(Vb)是否已經(jīng)達(dá)到基準(zhǔn)電壓VMf，如果當(dāng)其中一個時序電容(假如是第一時序電容Ctl)的正端電壓V (Va)超過基準(zhǔn)電壓VMf則控制邏輯合上與第一時序電容Ctl相連的第一放電開關(guān)sw_a，對該第一時序電容Ctl放電；與此同時，斷開與另一時序電容(第二時序電容Ct2)相連的第二放電開關(guān)sw_b，開始該第二時序電容Ct2的充電周期；如此循環(huán)；本實用新型兩個時序電容正端電壓、輸出時鐘elk的波形如附圖5所示。[0042]在本電路中，由第二 N溝道MOS管Mn2、退化電阻Rs2與第一放電開關(guān)sw_a形成對第一時序電容Ctl放電的第一放電電路，由第三N溝道MOS管Mn3、退化電阻Rs3與第二放電開關(guān)sw_b形成對第二時序電容Ct2放電的第二放電電路。
[0043]由于第二 P溝道MOS管Mp2與第一 P溝道MOS管Mpl形成電流鏡，第二 P溝道MOS管Mp2鏡像上述基準(zhǔn)電流得到中間電流I +，該中間電流I +并經(jīng)過壓降模塊Vdc送入第一 N溝道MOS管Mnl，由于第二 N溝道MOS管Mn2、第三N溝道MOS管Mn3分別與第一 N溝道MOS管Mnl形成電流鏡，第二 N溝道MOS管Mn2、第三N溝道MOS管Mn3均鏡像中間電流I巾得到放電電流I放’從而分別形成放電電流源，第二 N溝道MOS管Mn2與退化電阻Rs2構(gòu)成第一源極退化電流源，第三N溝道MOS管Mn3與退化電阻Rs3構(gòu)成第二源極退化電流源。為了提供優(yōu)化的溫度系數(shù)特性，上述電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3采用同一類型的正溫度系數(shù)的電阻實現(xiàn)，當(dāng)然也可以由同一類型的正溫度系數(shù)的有源阻抗元件實現(xiàn)；采用同一類型的零/負(fù)溫度系數(shù)的電阻，效果相對來說不大好。
[0044]為了保證振蕩器能夠正常工作，各元件的具體參數(shù)設(shè)置必須保證:第一時序電容在充電至基準(zhǔn)電壓前第二時序電容完成放電，第二時序電容在充電至基準(zhǔn)電壓前第一時序電容完成放電；在本實施例中，具體表現(xiàn)為:要求放電電流1充電電流Ip由于鏡像關(guān)系，充電電流I $、中間電流I +、放電電流I |均與基準(zhǔn)電流I。成比例關(guān)系；通過調(diào)整(第三P溝道MOS管Mp3和第四P溝道MOS管Mp4)的參數(shù)，可以調(diào)整充電電流I 通過調(diào)整第二 P溝道MOS管Mp2或/和(第三P溝道MOS管Mp3、第四P溝道MOS管Mp4)的參數(shù)，可以調(diào)整放電電流11。
[0045]本實用新型主要利用源極退化電流源的輸出阻抗隨溫度、電流變化的特性來控制相應(yīng)的時序電容的放電殘留電荷量的多少，從而保持振蕩器輸出振蕩頻率的穩(wěn)定性。具體原理如下詳解。
[0046]時序電容放電殘留電壓近似等效于充電電路的等效阻抗與放電電路的等效阻抗的分壓；
[0047]放電電路阻抗為源極退化電流源的等效阻抗，近似為:
[0048]Rjisch S rdm [I + (gmn + gmbn )RS ]
[0049]其中rdsn，gmn, gmbn分別為放電電流源的等效漏源阻抗、等效跨導(dǎo)、等效襯底跨導(dǎo)，Rs為退化電阻的阻值。
[0050]充電電路等效阻抗近似為:
[0051]Rch=rdsp+Rsch
[0052]其中rdsp分別為充電電流源的漏源等效阻抗，Rsch為補(bǔ)償電阻的阻值。
[0053]時序電容放電殘留電壓近似為:
[0054]VVDD
[0055]將Rdisch, Rch代入上式得
【權(quán)利要求】
1.一種RC振蕩器，包括工作電壓、基準(zhǔn)電路模塊、第一 P溝道MOS管、第三P溝道MOS管、第四P溝道MOS管、振蕩核心邏輯電路、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一時序電容和第二時序電容；基準(zhǔn)電路模塊設(shè)有基準(zhǔn)電壓輸出端和電路輸出端；振蕩核心邏輯電路設(shè)有第一比較輸入端、第二比較輸入端、基準(zhǔn)電壓輸入端、第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和時鐘信號輸出端；電路輸出端連接第一 P溝道MOS管的漏端,第一 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第一 P溝道MOS管的柵極和漏極相連；第三P溝道MOS管的源極、第四P溝道MOS管的源極均連接工作電源，第三P溝道MOS管的柵極、第四P溝道MOS管的柵極均連接第一 P溝道MOS管的柵極，第三P溝道MOS管的漏極、第一比較輸入端、第一放電開關(guān)的第一端均連接第一時序電容的正端，第一時序電容的負(fù)端接地；第四P溝道MOS管的漏極、第二比較輸入端、第二放電開關(guān)的第一端連接第二時序電容的正端，第二時序電容的負(fù)端接地；第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端分別對應(yīng)控制連接第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)； 其特征在于， 還包括第二 P溝道MOS管、壓降模塊、第一 N溝道MOS管、第二 N溝道MOS管、第三N溝道MOS管、電阻Rsl、退化電阻Rs2和退化電阻Rs3 ;第二 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第二 P溝道MOS管的柵極連接第一 P溝道MOS管的柵極，第二 P溝道MOS管的漏極通過壓降模塊連接第一 N溝道MOS管的漏極，第一 N溝道MOS管的源極通過電阻Rsl接地，第一N溝道MOS管的柵極和漏極連接；第二 N溝道MOS管的柵極、第三N溝道MOS管的柵極均連接第一 N溝道MOS管的柵極，第二 N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs2接地，第二 N溝道MOS管的漏極連接第一放電開關(guān)的第二端，第三N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs3接地，第三N溝道MOS管的漏極連接第二放電開關(guān)的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，所述第三P溝道MOS管的漏極與所述第一時序電容的正端之間串接有補(bǔ)償電阻Rs4，所述第四P溝道MOS管的漏極和所述第二時序電容的正端之間串接有補(bǔ)償電阻Rs5。`
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RC振蕩器，其特征在于，補(bǔ)償電阻Rs4與補(bǔ)償電阻Rs5為相同的元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3采用同一類型的正溫度系數(shù)的電阻實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3均由同一類型的正溫度系數(shù)的有源阻抗元件實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，退化電阻Rs2與退化電阻Rs3為相同的元件，第二 N溝道MOS管與第三N溝道MOS管為相同的元件，第三P溝道MOS管與第四P溝道MOS管為相同的元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，所述振蕩核心邏輯電路包括第一比較器、第二比較器、第一或非門、第二或非門、第一非門、第二非門、緩沖器，第一比較器的負(fù)輸入端和第二比較器的負(fù)輸入端相互連接并作為基準(zhǔn)電壓輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出端，第一比較器的正輸入端連接第一時序電容的正端，第二比較器的正輸入端連接第二時序電容的正端，第一比較器的輸出端連接第一或非門的第一輸入端，第二比較器的輸出端連接第二或非門的第一輸入端，第一或非門的輸出端連接第二或非門的第二輸入端、第一非門的輸入端，第二或非門的輸出端連接第一或非門的第二輸入端，第一非門的輸出端連接第二非門的輸入端，第二非門的輸出端連接緩沖器的輸入端，第一非門的輸出端作為第一控制信號輸出端，第二非門的輸出端作為第二控制信號輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的RC振蕩器，其特征在于，所述基準(zhǔn)電路模塊包括電阻Rvl、電阻Rv2和隔離電流源，電阻Rvl的第二端依次通過電阻Rv2、隔離電流源接地，電阻Rvl的第一端作為電路輸出端連接第一 P溝道MOS管Mpl的漏端，電阻Rvl的第二端作為基準(zhǔn)電壓輸出端。
【文檔編號】H03K3/011GK203482169SQ201320540259
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】王建軍, 朱家訓(xùn), 朱定飛, 鄧廷, 梅月, 譚岳德, 向銘 申請人:珠海中慧微電子有限公司