[發明專利]頻率反饋環形振蕩器

在審

• 申請號: 201210390930.3
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN103731098A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京門馬科技有限公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04;H03L7/099
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本發明涉及集成電路領域，尤其涉及在各種溫度電壓條件下提供頻率穩定的環形振蕩器。

背景技術

一般的電流控制型環形振蕩器需要一個恒流偏壓技術來對電流控制的延遲級進行充電或放電，并在反饋環形回路形成延遲單元以產生振蕩。圖1為此種電流控制型環形振蕩器的電路圖。如該圖所示，該環形振蕩器100由奇數個（≥3個）延遲單元101環形串接后形成反饋環形回路。每個延遲單元101由充當電流源的晶體管P102和晶體管N103、以及晶體管P104和晶體管N105所構成。該電路還包括與環形振蕩器100連接的一個電流源控制單元106，用于提供合適電流源。此環形振蕩器受到溫度和電源電壓的影響而會產生較大的頻率偏移，即使通過調節電流源到一定的溫度系數來補償延遲單元101中晶體管P104、N105閾值的溫度系數，此電路仍然會因為電源電壓的偏移而產生較大的頻率偏移。在一些精度要求較高的電路中難以滿足設計要求。

發明概述

鑒于上述問題，本發明的目的是提出一種不會隨溫度電壓偏移而產生頻率偏移的環形振蕩器。

為達到上述目的，本發明頻率反饋環形振蕩器包含一輸出時鐘信號頻率反饋的電流源控制單元，其連接輸出時鐘信號CLK，并將其振蕩頻率轉換成電壓信號，與一基準電壓比較產生至少一個電流源控制信號；以及多組環形串聯的延遲單元，每個延遲單元連接前一級的輸出信號并延遲一定時間后輸出一延遲信號，其中每級延遲單元連接電流源控制信號，并由該電流源控制信號來控制延遲單元的電流，來決定每個單元的延遲時間。

通過上述頻率反饋機制，輸出時鐘信號的頻率將由反饋電路的特性決定，不再受到環形串聯延遲單元溫度系數以及所連接電源電壓的影響。而頻率反饋電路將輸出頻率穩定在內部電流源對電容的充電時間，這兩者具有很小的溫度系數和電源電壓影響，從而能產生頻率非常穩定的振蕩信號。

附圖說明

圖1為傳統電流控制型環形振蕩器的電路圖；

圖2為本發明的電路結構框圖；

圖3為本發明的頻率轉電壓時序控制電路圖；

圖4為本發明的頻率轉電壓時序控制電路輸出信號時序關系圖；

圖5為本發明的頻率轉電壓發生電路圖；

圖6為本發明的恒流偏置發生電路圖；

圖7為本發明的電流控制型環形振蕩器電路圖。

具體實施方式

以下參考附圖詳細說明本發明頻率反饋環形振蕩器。

圖2為本發明的頻率反饋環形振蕩器的方框圖。圖2由所示的恒流控制單元1和電流限制型環形振蕩電路2組成，其中恒流控制單元1包括頻率轉電壓時序控制電路3、頻率轉電壓發生電路4和恒流偏置發生電路5。

圖3表示頻率轉電壓時序控制電路3，電流限制型環形振蕩器2的振蕩器輸出被輸入D觸發器I302的時鐘端和反相器I301，D觸發器I302的反相輸出-Q1與其數據輸入端D1相連，其正向輸出端Q1經過緩沖器I304輸出控制信號SW1，緩沖器I304的輸出經過反相器I306輸出控制信號SW0。反相器I301的輸出被輸入到D觸發器I303的時鐘端，其反相輸出-Q2與其數據輸入端D2相連，其正向輸出端Q2經過緩沖器I305輸出控制信號SW3，緩沖器I305的輸出經過反相器I307輸出控制信號SW2。D觸發器I302和I303的正向輸出端Q1和Q2經過四條支路進行輸出，一為Q1經過緩沖器I308的輸出和Q2經過反相器I312的輸出被輸入到NAND門I316，NAND門I316的輸出經過反相器I320輸出控制信號SW4。一為Q2經過緩沖器I309的輸出和Q1被輸入到NAND門I317，NAND門I317的輸出經過反相器I321輸出控制信號SW5。一為Q1經過緩沖器I310和反相器I313的輸出和Q2被輸入到NAND門I318，NAND門I318的輸出經過反相器I322輸出控制信號SW6。一為Q2經過緩沖器I311和反相器I315的輸出和Q2經過反相器I314的輸出被輸入到NAND門I319，NAND門I319的輸出經過反相器I323輸出控制信號SW7。

圖4所示為頻率轉電壓時序控制電路輸出信號的時序關系。