[發明專利]一種高精度環形振蕩器及其頻率校準電路和頻率校準方法

在審

• 申請號: 201310409169.8
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103441760A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 戴頡;職春星
• 申請（專利權）人: 燦芯半導體（上海）有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐雯瓊

1.一種高精度環形振蕩器，其特征在于，該高精度環形振蕩器包含帶隙基準電路（201）、連接該帶隙基準電路（201）的基準電流電路（202）、連接該基準電流電路（202）的電流調節電路（203）、連接該電流調節電路（203）的環形振蕩電路（204）、連接該環形振蕩電路（204）的輸出緩沖電路（205）；

帶隙基準電路（201）用于產生不受溫度和電源電壓影響的精準電壓V_b，基準電流電路（202）使用帶隙基準電路（201）產生的精準電壓V_b產生大小為I的精準電流，電流調節電路（203）使用基準電流電路（202）產生的精準電流并根據來自頻率校準電路的調整設置來產生調節電流輸出給環形振蕩電路（204），以調節環形振蕩電路（204）的頻率，輸出緩沖電路（205）包含差分轉單端電路和逐級增大的反相器串，差分轉單端電路將環形振蕩電路（204）的差分輸出轉換為單端輸出，逐級增大的反相器串將差分轉單端電路的單端輸出進一步放大提高驅動能力來輸出整個高精度環形振蕩器輸出的時鐘信號。

2.如權利要求1所述的高精度環形振蕩器，其特征在于，所述的基準電流電路（202）包含運算放大器（2011）、MOS晶體管MP和精準電阻R，運算放大器（2011）的反相輸入端接帶隙基準電路（201）產生的精準電壓V_b，運算放大器（2011）的輸出連接MOS晶體管MP的柵極，MOS晶體管MP的源極連接運算放大器（2011）的同相輸入端和精準電阻R的一端，精準電阻R的另一端接地，MOS晶體管MP的漏極提供大小為I的精準電流輸出。

3.如權利要求2所述的高精度環形振蕩器，其特征在于，所述的電流調節電路（203）包含電路連接的第一PMOS晶體管MP1，以及電流源電路和調節電流控制電路；所述的電流源電路包含電路連接的N個PMOS晶體管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的調節電流控制電路包含電路連接的N個PMOS晶體管MP2，MP4，?…?，MP(2N)；

基準電流電路（202）產生的電流大小為I的精準電流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶體管MP1的柵極和漏極，第一PMOS晶體管MP1的源極接電源VDD，第一PMOS晶體管MP1的柵極還分別連接電流源電路中的N個PMOS晶體管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的柵極，為N個PMOS晶體管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供參考電壓，N個PMOS晶體管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源極均連接電源VDD，N個PMOS晶體管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏極分別對應連接調節電流控制電路中的N個PMOS晶體管MP2，MP4，?…?，MP(2N)的源極，即，PMOS晶體管MP2的源極接PMOS晶體管MP3的漏極，PMOS晶體管MP4的源極接PMOS晶體管MP5的漏極，…?，PMOS晶體管MP(2N)的源極接PMOS晶體管MP(2N+1)的漏極，N個PMOS晶體管MP2，MP4，?…?，MP(2N)的柵極分別連接N個控制信號K1，K2，…，KN，這N個控制信號K1，K2，…，KN來自頻率校準電路，N個PMOS晶體管MP2，MP4，?…?，MP(2N)的漏極連接在一起提供調節電流；電流源電路中的N個PMOS晶體管MP3，MP5，?…?，MP(2N+1)的尺寸均與第一PMOS晶體管MP1相同，電流源電路中MP3，MP5，?…?，MP(2N+1)共N個晶體管作為N個電流源，均能提供與第一PMOS晶體管MP1提供的一樣的大小為I的電流，調節電流控制電路中的N個PMOS晶體管MP2，MP4，?…?，MP(2N)為相應的電流源電路中的N個電流源提供導通控制，隨著N個控制信號K1，K2，?…，KN所控制的導通的電流源數目的線性增加，輸出的調節電流也線性增加。

4.如權利要求3所述的高精度環形振蕩器，其特征在于，N為2的指數，即，N=2^m；N和m由調節電流的大小和所要求的精度決定：設N=1，m=0時調節電流的大小為I，此時有無調節電流即電流調節電路的開關K1導通與否對環形振蕩電路頻率的影響為X%，若對高精度環形振蕩器輸出頻率的精度要求為Y%，?如果X≤Y，則N=1，m=0，電流調節電路K1控制的電流源的大小為I；如果X>Y，則N和m的取值由2^m-1<X/Y≤2^m，?N=2^m決定，?此時由N個控制信號K1，K2，?…，KN所控制的電流源的電流大小為I/N。