[發明專利]一種具有溫度和工藝自補償特性的CMOS松弛振蕩器

有效

• 申請號: 201310690674.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103701411A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉佳欣;文光俊;王耀
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;無錫成電科大科技發展有限公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及集成電路設計技術領域，具體地，涉及一種具有溫度和工藝自補償特性的CMOS松弛振蕩器。

背景技術

振蕩器是許多電子系統的主要模塊，應用范圍從微處理器中的時鐘產生到無線通信系統中的載波合成。最通用的振蕩器是石英晶體振蕩器，晶體振蕩器的性能很穩定，精度很高，但是由于采用了石英晶體，使得它不能與標準的集成電路工藝兼容，成本較高。利用標準CMOS工藝實現的片上振蕩器來取代片外的晶振，對于降低系統成本，提高系統的集成度將有很大幫助。

對于標準的CMOS集成電路工藝，當環境為溫度變化時，MOS晶體管的許多參數都都隨之發生變化，導致振蕩器的頻率也隨溫度變化；而且在芯片加工制造過程中，批次與批次之間、芯片與芯片之間，晶體管的參數具有一定的離散性，導致了振蕩器頻率較大的工藝偏差。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在成本高、可靠性低和工藝偏差大等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種具有溫度和工藝自補償特性的CMOS松弛振蕩器，以實現成本低、可靠性高和工藝偏差小的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種具有溫度和工藝自補償特性的CMOS松弛振蕩器，包括基準源、電容充放電電路、第一比較器、第二比較器和SR鎖存器；

所述基準源的基準電流I_ref與電容充放電電路連接_，基準源的基準電壓V_ref分別與第一比較器的同相輸入端和第二比較器的同相輸入端連接；第一比較器的反相輸入端和第二比較器的反相輸入端，分別與電容充放電電路連接；第一比較器的輸出端與SR鎖存器的R端連接，第二比較器的輸出端與SR鎖存器的S端連接。

進一步地，所述電容充放電電路，包括對稱設置、且分別與基準源的基準電流I_ref連接的第一充放電支路和第二充放電支路；

所述第一充放電支路與第一比較器的反相輸入端連接，第二充放電支路與第二比較器的反相輸入端連接。

進一步地，所述第一充放電支路，包括第一開關Q1、第二開關Q2和第一電容C1，其中：

所述第一開關Q1的第一端與基準源的基準電流I_ref連接，第一開關Q1的第二端分別與第二開關Q2的第一端、第一電容C1的上極板和第一比較器的反相輸入端連接；第二開關Q2的第二端和第一電容C1的下極板連接、并接地。

進一步地，所述第一開關Q1包括PMOS管M13，第二開關Q2包括NMOS管M15，第一電容C1由NMOS管構成；

所述PMOS管M13和NMOS管M15構成反相器，反相器的輸入端接SR鎖存器的輸出端QB，反相器的輸出端接第一電容C1的上極板。需要說明的是，PMOS和NMOS是構成開關的一種形式，用其他形式構成的開關應該也在專利保護的范圍之內。

進一步地，所述第二充放電支路，包括第三開關Q3、第四開關Q4和第二電容C2，其中：

所述第三開關Q3的第一端與基準源的基準電流I_ref連接，第三開關Q3的第二端分別與第四開關Q4的第一端、第二電容C2的上極板和第二比較器的反相輸入端連接；第四開關Q4的第二端和第二電容C2的下極板連接、并接地。

進一步地，所述第三開關Q3包括PMOS管M14，第四開關Q4包括NMOS管M16，第二電容C2由NMOS管構成；

所述PMOS管M14和NMOS管M16構成反相器，反相器的輸入端接SR鎖存器的輸出端Q，反相器的輸出端接第二電容C2的上極板。需要說明的是，PMOS和NMOS是構成開關的一種形式，用其他形式構成的開關應該也在專利保護的范圍之內。

進一步地，所述基準源，包括NMOS管M1-M7和PMOS管M8-M12，所有NMOS管的襯底均接地，所有PMOS管的襯底和源級連接在一起，并接至電源VDD，所有PMOS管的柵極連接在一起并與PMOS管M9的漏極相連；