[發(fā)明專(zhuān)利]一種低功耗片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310032011.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103166604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬寒玉;馬成炎;樂(lè)建連
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 嘉興聯(lián)星微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03K3/02
• 分類(lèi)號(hào): H03K3/02
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專(zhuān)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(shí)鐘產(chǎn)生電路，尤其涉及一種低功耗片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，可應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)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(shí)鐘電路。

背景技術(shù)

近年來(lái)，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(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，這就對(duì)電路的功耗提出了苛刻的要求。時(shí)鐘產(chǎn)生電路是集成電路設(shè)計(jì)的重要部分，所以設(shè)計(jì)出一個(gè)低功耗的時(shí)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(shí)鐘產(chǎn)生技術(shù)，一種是采用芯片外部的時(shí)鐘，另一種即采用片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路。采用芯片外部的時(shí)鐘時(shí)，通常需要一個(gè)額外的片外晶振來(lái)提供精準(zhǔn)的時(shí)鐘源，但這無(wú)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(shí)驅(qū)動(dòng)這個(gè)晶振需要消耗大量的能量，額外增加了功耗。采用片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路時(shí)，可以省去很多片外元件，有效降低系統(tǒng)的功耗，同時(shí)也可使系統(tǒng)集成度大大提高。

在傳統(tǒng)的片內(nèi)時(shí)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(duì)溫度和電源電壓的變化比較敏感，使得片內(nèi)時(shí)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(xiàn)中采用補(bǔ)償電路有效提高了時(shí)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(shí)鐘。

已有技術(shù)專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201220098731.0，名稱(chēng)為無(wú)晶振CMOS時(shí)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(chǔ)器，所述的時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)成本。

已有技術(shù)的片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路存在時(shí)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(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)發(fā)展的需求，有必要設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)鐘產(chǎn)生電路，它能夠改善時(shí)鐘頻率隨電源電壓和溫度變化偏差大的問(wèn)題，同時(shí)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(chǎng)合，同時(shí)可配置的輸出時(shí)鐘頻率也有利于兼容不同系統(tǒng)不同輸入信號(hào)頻率的要求，這樣可以更好的減少硬件和功耗開(kāi)銷(xiāo)，提高整個(gè)系統(tǒng)的成本，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明目的通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一種低功耗的片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，該時(shí)鐘產(chǎn)生電路的構(gòu)成包括一個(gè)基準(zhǔn)電流源電路、一個(gè)頻率選擇電路和一個(gè)受控振蕩電路，其在于還包括一個(gè)整形電路；

所述的整形電路包括比較器、級(jí)聯(lián)連接的兩級(jí)限幅電路和一個(gè)反相器鏈；比較器的輸入端連接受控振蕩電路的振蕩信號(hào)輸出端，比較器的輸出端連接第一級(jí)限幅電路輸入端，第二級(jí)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(shí)鐘信號(hào)；整形電路輸入端連接受控振蕩電路的振蕩輸出端，用于對(duì)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(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)，用于為其他電路提供一個(gè)參考時(shí)鐘信號(hào)；

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(gè)基準(zhǔn)電流輸入端和一個(gè)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(gè)控制電流輸入端和一個(gè)振蕩信號(hào)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(gè)可配置的輸入電流，其振蕩信號(hào)輸出端連接整形電路比較器的信號(hào)輸入端；用于受輸入電流控制實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的改變。

所述的時(shí)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(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)算放大器；第一級(jí)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(hào)輸出端，其輸出端連接第二級(jí)比較器的輸入端，第二級(jí)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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字邏輯電平。