[發(fā)明專(zhuān)利]一種環(huán)形振蕩器的頻率控制方法及電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410197224.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105099445B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振國(guó);原義棟;胡毅;楊小坤;王敏;馬永旺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;北京南瑞智芯微電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03L7/099
• 分類(lèi)號(hào): H03L7/099
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11279
• 代理人: 郭振興,叢芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種環(huán)形振蕩器的頻率控制方法及電路。

背景技術(shù)

時(shí)鐘電路是現(xiàn)代芯片系統(tǒng)中必不可少的模塊，為系統(tǒng)提供精確的時(shí)鐘。時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)方式主要有晶體振蕩器、鎖相環(huán)時(shí)鐘電路、弛張振蕩器、環(huán)形振蕩器等。環(huán)形振蕩器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和低功耗的特性，在頻率精度要求不高的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。然而，普通的環(huán)形振蕩器受電源、環(huán)境溫度等外部因素影響較大，同時(shí)受制造工藝的影響較大，因此，普通的環(huán)形振蕩器的輸出頻率精度較差，影響芯片系統(tǒng)的性能。

當(dāng)前有多種方案對(duì)環(huán)形振蕩器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，一種較為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)為通過(guò)電流受限的反相器組成環(huán)形振蕩器，因此振蕩器的振蕩頻率與電流相關(guān)，通過(guò)對(duì)參考電流生成單元進(jìn)行改進(jìn)，從而提高了輸出頻率的環(huán)境溫度特性。

然而這類(lèi)方案最后輸出頻率的精度主要取決于參考電流生成單元設(shè)計(jì)是否能正好抵消相應(yīng)的溫度系數(shù)；同時(shí)因?yàn)檎袷幤髦苯佑呻娫措妷汗╇姡敵鲱l率受外部電源電壓影響較大。

如上所述，普通環(huán)形振蕩器的輸出頻率受制造工藝、電源電壓及環(huán)境溫度的影響較大，致使輸出時(shí)鐘的頻率精度無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求。

對(duì)于通過(guò)電流受限的反相器組成的環(huán)形振蕩器方案來(lái)說(shuō)，需要合理設(shè)計(jì)電流生成電路，配置合適的溫度系數(shù)與后面的振蕩器的溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償。由于設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮振蕩器受電源電壓、器件制造工藝的影響，因此，環(huán)形振蕩器的輸出頻率的精度受到限制，不能較好滿足系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種環(huán)形振蕩器的頻率控制方法及電路，用以解決現(xiàn)有環(huán)形振蕩器存在的輸出頻率精度低等不足。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種環(huán)形振蕩器的頻率控制方法，該方法包括以下步驟：

通過(guò)電流偏置電路得到一具有正溫度系數(shù)的電流；

利用具有正溫度系數(shù)的電流得到一和具有正溫度系數(shù)的電流成設(shè)定比例的具有正溫度系數(shù)的電壓；

將具有正溫度系數(shù)的電壓施加到環(huán)形振蕩器上，得到穩(wěn)定的輸出頻率。

優(yōu)選地，通過(guò)電流偏置電路得到一具有正溫度系數(shù)的電流具體為：

電流偏置電路使得外部電源在電流偏置電路內(nèi)產(chǎn)生的電流流過(guò)一具有正溫度系數(shù)的器件；對(duì)具有正溫度系數(shù)的器件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，得到一具有正溫度系數(shù)的電流。

優(yōu)選地，電流偏置電路使得外部電源在電流偏置電路內(nèi)產(chǎn)生的電流流過(guò)一具有正溫度系數(shù)的器件具體為：

電流偏置電路通過(guò)電流鏡電路使得外部電源在電流偏置電路內(nèi)產(chǎn)生一路不受外部電源控制的電流；將不受外部電源控制的電流通過(guò)一具有正溫度系數(shù)的器件。

優(yōu)選地，利用具有正溫度系數(shù)的電流得到一和具有正溫度系數(shù)的電流成設(shè)定比例的具有正溫度系數(shù)的電壓具體為：

將具有正溫度系數(shù)的電流接入電壓產(chǎn)生電路；對(duì)電壓產(chǎn)生電路內(nèi)的器件參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，得到一和具有正溫度系數(shù)的電流成設(shè)定比例的具有正溫度系數(shù)的電壓。

本發(fā)明還提供了一種環(huán)形振蕩器的頻率控制電路，該電路包括：

電流偏置電路，用于得到一具有正溫度系數(shù)的電流；

電壓產(chǎn)生電路；用于利用具有正溫度系數(shù)的電流得到一和具有正溫度系數(shù)的電流成設(shè)定比例的具有正溫度系數(shù)的電壓；

環(huán)形振蕩器，用于利用具有正溫度系數(shù)的電壓得到穩(wěn)定的輸出頻率。

優(yōu)選地，電流偏置電路包括：

第一電流鏡電路、第二電流鏡電路和第一電阻R1；

第一電流鏡電路包括第一晶體管MP1和第二晶體管MP2；第一晶體管MP1的源極和第二晶體管MP2的源極分別與外部電源連接；第一晶體管MP1的柵極和第二晶體管MP2的柵極連接；第二晶體管MP2的柵極和漏極連接；

第二電流鏡電路包括第三晶體管MN1和第四晶體管MN2；第三晶體管MN1的柵極和第四晶體管MN2的柵極連接；第三晶體管MN1的柵極和漏極分別與第一晶體管MP1的漏極連接；三晶體管MN1的源極接地；所屬第四晶體管MN2的漏極和第二晶體管MP2的漏極連接；所屬第四晶體管MN2的源極和第一電阻的一端連接；第一電阻的第二端接地。

優(yōu)選地，電壓產(chǎn)生電路包括：

第五晶體管MP3、第六晶體管MP4、第七晶體管MP5、第八晶體管MN3、電流源和第二電阻R2；