[發明專利]高精度電流控制環形振蕩器電路

無效

• 申請號: 201110359196.X
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102497162A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陳輝;張建華
• 申請（專利權）人: 上海質尊溯源電子科技有限公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭蔚

技術領域：

本發明涉及一種高精度電流控制環形振蕩器電路。

技術背景：

振蕩器是一種能量轉換裝置-將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能。環形振蕩器利用多級反相器的傳輸延遲形成自激振蕩，通過調整每級反相器延遲時間的大小，控制振蕩頻率，能夠快速啟動，成本較低，但在電壓和溫度變化范圍內的精度較差，會在標稱輸出頻率的20％至50％范圍內變化。

通常，環形振蕩器的振蕩頻率公式：

f＝1/T＝1/(N*(tphl+tplh))

其中，T為周期，N為環形振蕩器的反相器級數，tphl為反相器從高電平下降到低電平的時間，tplh為反相器從低電平上升到高電平的時間。

此外，電流控制環形振蕩器的頻率公式：

f＝Ic/(2*N*Vout*Ci)

其中，Ic為受控反相器的電流，N為受控反相器的級數，Vout為輸出電壓，Ci為每級反相器等效電容。

采用CMOS工藝制造的環形振蕩器受溫度和電源以及工藝偏差等影響很大，當溫度在-40C-+85C范圍變化，工作電壓在2.7V-5.5V變化時，振蕩器的頻率波動范圍一般在30％以上，其頻率精度無法滿足很多應用場合的要求。

不同版本的CMOS環形振蕩器采用了帶隙基準電壓、多路補償開關等技術，來修正溫度和電壓變化以及工藝偏差帶來的頻率漂移，但對于提高振蕩器工作電流的精度效果有限。

發明內容：

針對上述問題，本發明期待有一種能同時提高振蕩器工作電壓和工作電流的精度，并能修正生產工藝偏差給輸出頻率帶來影響的環形振蕩器。

為了實現上述發明目的，本發明公開了一種高精度環形振蕩器電路，提供一電源電壓和一系統使能信號，其特征在于，所述電路進一步包括：

一個帶隙基準電壓電路，在所述電源電壓和所述系統使能信號控制下，產生不受溫度和電源電壓變化影響的帶隙基準電壓，同時提供一偏置電流；

一個線性穩壓電路，在所述電源電壓下，接收所述帶隙基準電壓電路的帶隙基準電壓和偏置電流，產生等比于所述帶隙基準電壓的基準電壓；

一個基準電流電路，連接所述線性穩壓電路的輸出端，在所述基準電壓下工作，產生不受溫度影響的一基準電流；

一個電流控制環形振蕩電路，連接所述基準電流電路和所述線性穩壓電路的輸出端，接收所述基準電流，在所述基準電壓下工作，輸出2倍于一目標頻率的一振蕩頻率信號；

一個電平轉換電路，連接所述電流控制環形振蕩電路的輸出端，在所述電源電壓下，使得所述振蕩頻率信號工作電壓從所述基準電壓轉換到所述電源電壓；

一個二分頻模塊電路，連接所述電平轉換電路的輸出端，對所述振蕩頻率信號進行二分頻，以輸出占空比為50％的設計指標頻率。

比較好的是，所述線性穩壓電路進一步包括一差分放大電路，所述差分放大電路的負反饋控制產生等比于所述帶隙基準電壓的基準電壓。

比較好的是，所述電流控制環形振蕩電路進一步包括一個6位電流選擇開關，所述電流選擇開關采用二進制方式布置，對所述電流控制環形振蕩電路的工作電流進行二進制加權調整。

本發明采用基準電壓源和基準電流源電路，給環形振蕩器提供穩定的工作電壓和工作電流，同時采用6位電流微調開關選擇，來抵消由于生產工藝條件變化而產生的頻率偏差。

附圖說明：

下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本發明方法的詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。

圖1是本發明的一個高精度環形振蕩器的模塊圖；

圖2是圖1中帶隙基準電壓電路示意圖；

圖3是圖1中線性穩壓電路示意圖；

圖4是圖1中基準電流電路示意圖；

圖5是圖1中環形振蕩器電路示意圖；

圖6是圖1中電平轉換電路示意圖；

圖7是圖1中二分頻模塊電路示意圖。

具體實施方式：

本發明涉及一種高精度的電流控制環形振蕩器。以下描述使本領域技術人員能夠根據特定應用及其要求來使用本發明。

圖1是本發明的一種高精度環形振蕩器的模塊示意圖。該環形振蕩器由六個子模塊電路組成，包括：帶隙基準電壓電路10，線性穩壓電路20，基準電流電路30，環形振蕩電路40，電平轉換電路50和二分頻模塊電路60。