[發明專利]一種用于振蕩器的修調電路及其修調方法

有效

• 申請號: 201210107184.2
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102624359A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張慧泉;張斌;孫有陽;張琢
• 申請（專利權）人: 佛山華芯微特科技有限公司
• 主分類號: H03K3/013
• 分類號: H03K3/013
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 黃慶芳;苗青盛

技術領域

本發明涉及集成電路振蕩器技術，更具體地，涉及一種用于高精度電阻電容振蕩器的修調電路及其修調方法。

背景技術

高精度時鐘產生器是數模混合集成電路及數字集成電路的主要模塊。晶體振蕩器可以提供與工藝、電源電壓和溫度無關的穩定時鐘，但它與集成電路工藝不兼容，同時有相對較高的成本，這樣它的應用就受到了一些限制。隨著CMOS集成電路工藝和SOC技術的發展，越來越多的時鐘產生器采用CMOS電路進行實現。

電阻電容振蕩器(RC?Oscillator)是一種可由標準CMOS工藝實現的常用振蕩器類型。它可以用做時鐘產生器，以產生需要的時鐘頻率。電阻電容振蕩器包含了很多不同的類型，如馳張振蕩器(Relaxation?Oscillator)、環形振蕩器(Ring?Oscillator)等等。

馳張結構的電容電阻振蕩器由四個部分組成：電壓和電流基準、計時電路、比較器和RS鎖存器。在振蕩器工作時，通過比較器和RS觸發器的共同作用，使得兩個電容依次充電放電，振蕩器的周期就是兩個電容充電時間的總和：

T＝2Vref*C/Iref＝2Vref*C/(Vref/R)＝2RC

從上面的公式可以看出，其中，Vref為基準電壓，Iref為基準電流，電容電阻振蕩器的振蕩頻率或者周期T由電阻R和電容C決定。

在實際應用中，工藝廠生產出芯片的電容和電阻值都有一定的工藝誤差，從上面的公式可以看出，這個誤差會直接影響振蕩器的振蕩頻率。為了解決這個工藝誤差問題，在芯片正常使用之前，需要利用頻率修調(trimming)的方法來修正振蕩器所產生的時鐘頻率。

常用的頻率修調的方法有兩種：對電容進行修調和對電阻進行修調。圖2所示為當前常用的對電阻進行修調的方法，它通過控制不同開關的導通來實現總電阻阻值的變化。圖3所示為當前常用的對電容進行修調的方法，它通過控制不同開關的導通來實現總電容容值的變化。

圖2和圖3所示的修調方法有一些缺點：首先，如果希望達到較高的精度，就需要較多的開關數目，這就占用了較多的芯片面積。同時更多的開關會增加邏輯控制部分的復雜程度；其次，開關本身具有導通電阻，這個導通電阻會對振蕩器的精度產生不利的影響。

發明內容

為克服上述的現有缺陷，本發明提出一種用于振蕩器的修調電路及其修調方法。

該修調電路包括參考電壓VREF輸出端、參考電流IREF輸出端、輸入電壓V1端；其中該修調電路包括第一組串聯電阻鏈，參考電壓輸出端通過第一組開關，分別與該第一組串聯電阻鏈中的第一部分電阻彼此之間的連接點相連接；該第一組串聯電阻鏈中的第二部分電阻彼此之間的連接點分別與第二組開關的一端相連接，第二組開關的另一端分別連接至運算放大器的負極，其中運算放大器的負極電壓為輸入電壓V1；運算放大器的正極分別與第三組開關相連接，第三組開關的另一端除了第一開關直接連接至場效應管的源漏極的其中一端，其余開關分別與第二組串聯電阻鏈中的第三部分電阻之間相互的連接點相連接；運算放大器的輸出端連接至該場效應管的柵極，該場效應管的源漏極的另一端連接至參考電流。

同時本發明提供了一種新型的修調方法，該修調方法將修調分為三個階段：輸入電壓V1值的修調、基準電壓VREF的修調和基準電流IREF的修調。

與一些現存的、通過電流鏡來調節電流IREF的修調方法不同，這種新型的修調方法通過調整電阻串兩端電壓的方法來實現對參考電流IREF的調節。在振蕩器的精度要求較高時，多個電流鏡的匹配難度較大，而本方法中有限個數的電阻匹配相對容易實現，因此這種方法可以實現更高精度的修調。

這種新型修調方法只要求對有限的電阻有較好的匹配精度，它對版圖設計的要求較低，也更容易避免工藝偏差的影響。由于容易實現版圖的良好匹配，這種修調方法可以實現很高精度的振蕩器頻率輸出。

附圖說明

圖1為一種馳張型電容電阻振蕩器的結構圖；

圖2為當前常用的對電阻進行修調的方法；

圖3為當前常用的對電容進行修調的方法；

圖4為根據本發明的修調電路結構和方法的示意圖；

圖5為根據本發明的特定修調電路的結構和方法的示意圖；

圖6為根據本發明的另一特定修調電路的結構和方法的示意圖。