[實用新型]高精準環形振蕩器

有效

• 申請號: 200820059014.0
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN201222719Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 王磊
• 申請（專利權）人: 上海復旦微電子股份有限公司
• 主分類號: H03K3/03
• 分類號: H03K3/03;H03K3/011;G05F3/24;G05F3/26
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司
• 代理人: 李蘭英;高毓秋

技術領域：

本實用新型涉及一種環形振蕩器，特別是涉及一種高精準的環形振蕩器。

背景技術：

當前較大規模集成片上的系統都需要一個較精準的時鐘，作為數字模塊的時鐘或作為同步或作為定時用。出于功耗和成本的考慮，片內環形振蕩器是一個較好的選擇。這種振蕩器不需要片外的晶體或電感電容等調諧器件，僅需奇數個反相器串聯并首尾相接。

若干個反相器首尾相接的環形振蕩器的輸出信號頻率受電源電壓、溫度、工藝漂移等因素影響很大，無法達到高精準的應用要求。

發明內容：

本實用新型的目的是針對上述存在的問題，提供一種能抑制電源電壓的變化，具有溫度和工藝補償功能的環形振蕩器。

本實用新型為了達到上述的目的，所采取的技術方案是提供一種高精準的環形振蕩器，它包括至少一個環形振蕩器級和與其電連接的供電電源；所述的環形振蕩器級包括兩種不同導電類型的MOS場效應管構成的反相器以及與其電連接的MOS場效應管；所述的供電電源是包括閾值電壓VTH與環形振蕩器級中的MOS場效應管的閾值電壓VTH相互補償的MOS場效應管和可調電阻的自偏置電流源。

如上述本實用新型的環形振蕩器，它包括一個以MOS場效應管的閾值電壓VTH和可調電阻為基準的自偏置電流源以及至少一個環形振蕩器級。它是利用自偏置電流源中的MOS場效應管的閾值電壓VTH和環形振蕩器級的MOS場效應管的閾值電壓VTH相互補償，消除由MOS場效應管工藝漂移和溫度系數引起的環形振蕩器輸出頻率不穩的現象。利用可調電阻的溫度系數和MOS場效應管的寄生參數的溫度系數的相互補償，減小環形振蕩器輸出頻率的溫度系數。通過對可調電阻進行內部微調，可對輸出信號頻率進行微調，使之達到高精準的要求。還可通過調整電流源到環形振蕩器級的電流比例，達到輸出信號頻率高精準的要求。

所述的MOS場效應管的閾值電壓VTH適用于NMOS和PMOS兩種類型的場效應管的閾值電壓VTH。

由于本實用新型的環形振蕩器采用上述的結構，輸出信號頻率與電源電壓無關，帶有溫度、工藝補償和校準功能。所以本實用新型可實現在一定的溫度、電源電壓、工藝漂移范圍內的高精準頻率的應用。

附圖說明

圖1是本實用新型環形振蕩器的結構示意圖；

圖2是本實用新型的自偏置電流源一實施例的結構示意圖；

圖3是本實用新型的環形振蕩器級一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型的結構進行進一步地說明。

圖1是本實用新型的環形振蕩器的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的環形振蕩器包括自偏置電流源1和包含N級(N為奇數)反相器首尾相接的環形振蕩器級2，圖1中Fout端為信號輸出端。

圖2是圖1中自偏置電流源1一實施例的結構示意圖。

如圖2所示，本實用新型的自偏置電流源1包括至少2個MOS場效應管的柵極連接在一起構成的第一條電流鏡，在本實施例中，是3個PMOS場效應管(以下簡稱PMOS管)Mpb1、Mpb2、Mpb3，3個PMOS管Mpb1、Mpb2、Mpb3的柵極接在一起，構成第一條電流鏡的結構；與第一條電流鏡并聯的至少2個MOS場效應管的柵極連接在一起構成的第二條電流鏡，在本實施例中，是2個NMOS場效應管(以下簡稱NMOS管)Mnb2和Mnb3，NMOS管Mnb2和Mnb3的柵極接在一起，構成第二條電流鏡的結構；第一條電流鏡一端的MOS場效應管的漏極連接一可調電阻，如圖2所示，在本實施例中，在第一條電流鏡一端的PMOS管Mpb1的漏極接于可調電阻(分電阻R1)的一端；第二條電流鏡通過一MOS場效應管與這一可調電阻相連接，如圖2所示，在本實施例中，通過一NMOS管Mnb1的柵極與可調電阻(分電阻R1)的一端相連，NMOS管Mnb1的源極接地，漏極與NMOS管Mnb2的柵極和漏極相連，PMOS管Mpb3的柵極和漏極接在一起，NMOS管Mnb2的柵極和漏極接在一起。

如圖2所示，可調電阻包括至少2個串聯的分電阻以及每個分電阻并聯的MOS場效應管。在本實施例中，可調電阻包括分電阻R1、R2……Rn串聯，和與R1并聯的NMOS管Mns1，與R2并聯的NMOS管Mns2，與Rn并聯的NMOS管Mnsn；NMOS管Mns1、Mns2、Mnsn的柵極控制信號為ctrl1、ctrl2、……ctrln，該信號來自數字電路的寄存器或者存儲器。圖2中顯示的電流I1為流過分電阻R1、R2……Rn的電流，電流I2為流過NMOS管Mnb1的電流。