[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

技術(shù)領(lǐng)域

??????本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，涉及一種時鐘產(chǎn)生電路，尤其涉及一種低功耗片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路，可應(yīng)用于無線射頻收發(fā)芯片中需要低功耗工作的喚醒電路，也可應(yīng)用于傳感器中，作為傳感器接口的ADC采樣時鐘電路。

背景技術(shù)

近年來，隨著集成電路制造水平的不斷提高，芯片尺寸不斷減小，各種便攜式設(shè)備不斷出現(xiàn)，而這些便攜式設(shè)備基本上都是電池供電的，為了延長設(shè)備的使用時間，這就對電路的功耗提出了苛刻的要求。時鐘產(chǎn)生電路是集成電路設(shè)計的重要部分，所以設(shè)計出一個低功耗的時鐘產(chǎn)生電路在有低功耗要求的芯片中變得尤為重要。

在集成電路芯片中一般有兩種時鐘產(chǎn)生技術(shù)，一種是采用芯片外部的時鐘，另一種即采用片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路。采用芯片外部的時鐘時，通常需要一個額外的片外晶振來提供精準(zhǔn)的時鐘源，但這無形中增加了電路元件，導(dǎo)致系統(tǒng)成本升高、集成度下降，同時驅(qū)動這個晶振需要消耗大量的能量，額外增加了功耗。采用片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路時，可以省去很多片外元件，有效降低系統(tǒng)的功耗，同時也可使系統(tǒng)集成度大大提高。

在傳統(tǒng)的片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路中，大多采用環(huán)形振蕩器。但由于CMOS工藝中各種參數(shù)對溫度和電源電壓的變化比較敏感，使得片內(nèi)時鐘的輸出振蕩頻率不穩(wěn)定，導(dǎo)致精度受限，雖然有些文獻中采用補償電路有效提高了時鐘輸出振蕩頻率的穩(wěn)定性，但功耗大量增加，不適合用作片內(nèi)時鐘。

已有技術(shù)專利，申請?zhí)枮镃N201220098731.0，名稱為無晶振CMOS時鐘產(chǎn)生電路，電路單元包括數(shù)控振蕩器、電平轉(zhuǎn)換模塊、可編程分頻器、占空比校正電路、頻率鎖定模塊和非揮發(fā)性存儲器，所述的時鐘產(chǎn)生電路可以使得電路的體積更小功耗更低，且可以利用低成本的CMOS技術(shù)在芯片內(nèi)實現(xiàn)，從而提高了系統(tǒng)的集成度以及穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)成本。

已有技術(shù)的片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路存在時鐘頻率隨電源電壓和溫度變化偏差大、功耗較大，功耗電流大于1?uA的缺陷。

根據(jù)無線電通信技術(shù)發(fā)展的需求，有必要設(shè)計一種基本不隨電源電壓和溫度的變化而變化的低功耗的片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)的不足，提供一種低功耗的片內(nèi)時鐘產(chǎn)生電路，它能夠改善時鐘頻率隨電源電壓和溫度變化偏差大的問題，同時電路的功耗也極小，功耗電流小于?1?uA。該電路適用于電源電壓變化范圍大，芯片工作溫度變化大的場合，同時可配置的輸出時鐘頻率也有利于兼容不同系統(tǒng)不同輸入信號頻率的要求，這樣可以更好的減少硬件和功耗開銷，提高整個系統(tǒng)的成本，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。

本發(fā)明目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。

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。

所述的時鐘產(chǎn)生電路，其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。