[發(fā)明專利]一種低功耗片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310032011.3
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103166604A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬寒玉;馬成炎;樂建連
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興聯(lián)星微電子有限公司
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 王鑫康

1.一種低功耗的片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路，該時鐘產(chǎn)生電路的構(gòu)成包括一個基準(zhǔn)電流源電路、一個頻率選擇電路和一個受控振蕩電路，其特征在于：還包括一個整形電路；

所述的整形電路包括比較器、級聯(lián)連接的兩級限幅電路和一個反相器鏈；比較器的輸入端連接受控振蕩電路的振蕩信號輸出端，比較器的輸出端連接第一級限幅電路輸入端，第二級限幅電路的輸出端連接反相器鏈的輸入端，反相器鏈的輸出端輸出時鐘信號；整形電路輸入端連接受控振蕩電路的振蕩輸出端，用于對振蕩電路輸出的波形進(jìn)行整形，其輸出為標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，它是低功耗片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路輸出的時鐘信號，用于為其他電路提供一個參考時鐘信號；

所述基準(zhǔn)電流源電路的輸出端連接頻率選擇電路，用于將其產(chǎn)生的不隨電壓和溫度變化的基準(zhǔn)電流，提供給頻率選擇電路；

所述頻率選擇電路有一個基準(zhǔn)電流輸入端和一個電流輸出端，其輸入端注入基準(zhǔn)電流源電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流，其輸出端連接受控振蕩電路的電流輸入端，其輸出端還連接整形電路比較器的參考電流端；頻率選擇電路的輸出電流的大小為可配置的；

所述受控振蕩電路有一個控制電流輸入端和一個振蕩信號輸出端；其控制電流輸入端連接頻率選擇電路的電流輸出端，頻率選擇電路給受控振蕩電路提供一個可配置的輸入電流，其振蕩信號輸出端連接整形電路比較器的信號輸入端；用于受輸入電流控制實現(xiàn)振蕩頻率的改變。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于：所述比較器的電路結(jié)構(gòu)為不帶頻率補償?shù)膬杉夁\算放大器；第一級比較器是差分輸入單端輸出的差分放大器結(jié)構(gòu)，其輸入端連接受控振蕩電路的振蕩信號輸出端，其輸出端連接第二級比較器的輸入端，第二級比較器是電流源為負(fù)載的共源放大器結(jié)構(gòu)；所述比較器用于將受控振蕩電路的振蕩輸出信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字邏輯電平。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于：所述級聯(lián)連接的兩級限幅電路為兩級電路結(jié)構(gòu)相同的輸出電壓限幅電路，第一級限幅電路和第二級限幅電路都包括由一個NMOS管和一個PMOS管構(gòu)成的反相器以及采用二極管連接方式的NMOS管和PMOS管，用于驅(qū)動后級的反相器鏈，由于二極管連接的NMOS管和PMOS管的鉗位作用，使得限幅電路的輸出電壓擺幅減小，從而降低了電路的功耗。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于：所述的反相器鏈由M個級聯(lián)連接的反相器組成；M個反相器的結(jié)構(gòu)相同，但反相器管子尺寸按級聯(lián)順序逐級增加，相應(yīng)反相器的驅(qū)動能力隨之逐級增加；M的取值范圍為3～8，通過選擇反相器鏈接個數(shù)的Ｍ值，實現(xiàn)反相器鏈驅(qū)動能力的調(diào)整，使反相器鏈的輸出為標(biāo)準(zhǔn)的時鐘信號，用來作為其他電路的時鐘參考信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于：所述基準(zhǔn)電流源電路為可補償?shù)幕鶞?zhǔn)電流源電路，它由一個啟動電路和一個基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路構(gòu)成；其中：

所述的啟動電路由一個電容C1以及第一PMOS管M1和第二PMOS管M2組成，M1管源極與M2管柵極相連并接C1的一端，M1管柵極和C1的另一端接地，M1管和M2管漏極連接電源；用于上電時使基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路擺脫簡并偏置狀態(tài)；?

所述基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路為電壓與溫度補償型結(jié)構(gòu)，由基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的主電路和簡單差分放大器組成，用來產(chǎn)生不隨電壓和溫度變化的基準(zhǔn)電流源；其中

基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的主電路由MOS管M3、M6、M7、M8、M9、M12、M13構(gòu)成；簡單差分放大器是差分輸入單端輸出運算放大器，它由MOS管M4、M5、M10和M11構(gòu)成；主電路321工作在亞閾值區(qū)的M3管和M6管的柵極對應(yīng)連接簡單差分放大器322的M4管和M5管的柵極，主電路321的M9柵極連接簡單差分放大器322的M10的源極；M6管的尺寸是M3管尺寸的k1倍；M9、M12和M113管工作于飽和區(qū)，三管的尺寸相同；M7管、M8管工作于飽和區(qū)，M7管的尺寸是M8管尺寸的k2倍；管尺寸比值k1的取值范圍為2～6，k2的取值范圍為2～6；通過合理選擇管的尺寸和k1、k2的取值，用于獲得不隨溫度變化的基準(zhǔn)電流；簡單差分放大器用于屏蔽電源電壓的影響，使得產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流值不隨電源電壓變化；基準(zhǔn)電流源電路用于產(chǎn)生一個參考鏡像電流，從Vref端輸出。