[發明專利]一種全集成振蕩器及其邏輯控制方法

有效

• 申請號: 201610002599.1
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105703770B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 侯浩然
• 申請（專利權）人: 江蘇沁恒股份有限公司
• 主分類號: H03L7/099
• 分類號: H03L7/099;H03L1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

本發明公開一種全集成振蕩器及其邏輯控制方法，所述全集成振蕩器包括參考電壓產生模塊、參考電流產生模塊、充放電/保持模塊、電壓比較模塊、邏輯控制模塊、受控振蕩器。所述邏輯控制方法循環比較輸出信號頻率的大小，并根據比較結果調節輸出信號的頻率，使其不斷逼近目標值。本發明的全集成振蕩器可全集成，無外部引腳，無片上電感，具有內置穩壓模塊，輸出信號頻率高、可修調、可控性強。

技術領域：

本發明涉及集成電路設計領域，特別是涉及一種全集成振蕩器及其邏輯控制方法。

背景技術：

振蕩器為芯片內的數字模塊提供統一的時鐘，而時鐘是時序數字電路正常工作的基本條件，振蕩器的重要性不言而喻。振蕩器具有多種實現形式，包括晶體振蕩器、電感電容振蕩器、弛張振蕩器、環形振蕩器等。晶體振蕩器可以提供高精度、高穩定的時鐘信號，但是需要外部石英晶體，至少需要兩個外部引腳，因此增加了芯片的應用成本和制造成本。電感電容振蕩器可以提供低相位噪聲的時鐘信號，但是因為片上電感體積大，不便于集成。弛張振蕩器和環形振蕩器可全集成，不需要外部石英晶體或者片上電感。但是弛張振蕩器受到比較器的限制，使其工作頻率不高，一般只能達到幾十MHz。環形振蕩器工作頻率高，但受到半導體工藝、電源電壓、溫度變化的影響較大，輸出時鐘頻率的精度很差。

發明內容：

本發明的目的是針對上述存在的問題，提供一種全集成振蕩器及其邏輯控制方法。該振蕩器不僅可全集成，工作頻率高，而且具有可修調、電源電壓敏感度低、溫度補償的特點，大幅緩解了工藝、電源電壓、溫度的變化對振蕩器的影響。

實現本發明目的的技術方案是：

一種全集成振蕩器，包括參考電壓產生模塊、參考電流產生模塊、充放電/保持模塊、電壓比較模塊、邏輯控制模塊、受控振蕩器，

所述參考電壓產生模塊輸出穩定的直流電壓到電壓比較模塊的第一輸入端；

所述參考電流產生模塊輸出穩定的直流電流到充放電/保持模塊的第一輸入端；

所述充放電/保持模塊輸入參考電流產生模塊輸出的直流電流、邏輯控制模塊輸出的第一控制信號，輸出連接電壓比較模塊的第二輸入端；

所述電壓比較模塊比較參考電壓產生模塊輸出的直流電壓和充放電/保持模塊的輸出電壓，輸出邏輯電平到邏輯控制模塊；

所述邏輯控制模塊的輸入包括電壓比較模塊的輸出邏輯電平和受控振蕩器的輸出時鐘信號，輸出第一控制信號到充放電/保持模塊，輸出第二控制信號到受控振蕩器；

所述受控振蕩器輸入邏輯控制模塊輸出的第二控制信號，輸出時鐘信號到邏輯控制模塊。

所述的全集成振蕩器，所述參考電壓產生模塊采用帶隙基準電路產生直流電壓；所述參考電壓產生模塊采用分壓電路修調輸出的直流電壓。

所述的全集成振蕩器，所述參考電流產生模塊包括具有正溫度系數的參考電流產生模塊和具有負溫度系數的參考電流產生模塊；所述參考電流產生模塊采用電流鏡電路修調輸出的直流電流。

所述的全集成振蕩器，所述參考電流產生模塊包括參考電壓和電阻；所述參考電流產生模塊通過改變參考電壓或者電阻修調輸出的直流電流。

所述的全集成振蕩器，所述電壓比較模塊采用電壓比較器。

所述的全集成振蕩器，所述受控振蕩器包括電荷泵和壓控振蕩器；所述電荷泵輸入邏輯控制模塊輸出的第二控制信號，輸出連接壓控振蕩器；所述壓控振蕩器輸入電荷泵的輸出電壓，輸出時鐘信號到邏輯控制模塊；所述壓控振蕩器包括內置線性穩壓器。

所述的全集成振蕩器，所述邏輯控制模塊以壓控振蕩器的輸出信號作為輸入時鐘，具有初始化、充電/放電、保持三個狀態，并且周期循環；所述三個狀態的時間均是輸入時鐘周期的正整數倍。