[發明專利]環形振蕩電路

在審

• 申請號: 201610213316.8
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN107276566A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 荀本鵬;徐麗;郭萌萌;唐華;朱曉明
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H03K3/03
• 分類號: H03K3/03;H03K3/012
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 潘彥君,吳敏

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種環形振蕩電路。

背景技術

對于大多數系統級芯片(System On a Chip，SOC)，振蕩器能夠為芯片提供時鐘信號，是必不可少的組成部分。在各種類型的振蕩器中，環形振蕩器不需要外掛晶體，也不需要使用LC調諧電路，即可工作。環形振蕩器(Ring Oscillator，ROSC)結構簡單起振容易，成本低廉，且通常不需要額外引腳，適用于一些對頻率精度要求不高但對功耗和電路面積要求較高的應用場合，例如單片機的看門狗時鐘。

現有的環形振蕩器，通常是由三個或者更多奇數個反相器構成，相鄰兩個反相器中的前一個反相器的輸出端與后一個反相器的輸入端連接，且最后一個反相器的輸出端連接到第一個反相器的輸出端，所有反相器一起構成環狀。

但是，采用反相器構成的環形振蕩器中，反相器的功耗可控性較差，因此由反相器構成的環形振蕩器的功耗可控性也較差。現有技術中出現了一種采用單邊電流源做負載的環形振蕩器，相比于現有的由反相器構成的環形振蕩器，具有很好的功耗控制效果。

然而，采用單邊電流源做負載的環形振蕩器存在輸出時鐘信號占空可調性低的問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是如何提高環形振蕩器的輸出時鐘信號占空比的可調范圍。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種環形振蕩電路，包括：電流鏡像電路單元、振蕩電路單元、開關整形電路單元以及反相器，其中：所述電流鏡像電路單元，與所述振蕩電路單元耦接，適于為所述振蕩電路單元 以及所述開關整形電路單元提供鏡像電流；所述振蕩電路單元，輸入端與所述電流鏡像電路單元耦接，包括N個首尾相連組成環狀的振蕩子單元，且其中至少一個振蕩子單元的負載電容為可調電容模塊，N為奇數且N≥3；所述開關整形電路單元，與所述振蕩電路單元的輸出端耦接，適于根據所述振蕩電路單元的輸出電壓導通或斷開，以對所述振蕩電路單元的輸出電壓波形進行整形；所述反相器，與所述開關整形電路單元的輸出端耦接。

可選的，所述開關整形電路單元包括：第一NMOS管以及第一PMOS管，其中：所述第一PMOS管，源極與預設電壓源耦接，柵極與所述電流鏡像電路單元的電流輸出端耦接，漏極與所述第一NMOS管的漏極連接；所述第一NMOS管，源極與地線耦接，柵極與所述振蕩電路單元的輸出端耦接，漏極與所述反相器的輸入端耦接。

可選的，所述振蕩子單元包括：第二PMOS管、第二NMOS管以及負載電容，其中：所述第二PMOS管的源極與預設電壓源耦接，柵極與所述電流鏡像電路單元的電流輸出端耦接，漏極與所述第二NMOS管的漏極耦接；所述第二NMOS管的源極與地線耦接，柵極與前一級振蕩子單元中的第二PMOS管的漏極耦接，漏極與后一級振蕩子單元中的第二NMOS管的柵極耦接；所述負載電容的第一端與所述第二NMOS管的漏極耦接，第二端與地線耦接。

可選的，所述可調電容模塊包括：至少兩個相互并聯的電容，且其中至少一個電容與對應的開關串聯。

可選的，所述電流鏡像電路單元包括：第五PMOS管以及電流源，其中：所述第五PMOS管，源極與預設電壓源耦接，柵極與漏極耦接且作為所述電流鏡像電路單元的電流輸出端，漏極與所述電流源的輸入端耦接；所述電流源，輸出端與地線耦接。

與現有技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：

在振蕩子單元中使用可調電容模塊，通過對可調電容模塊的電容值進行調整，可以實現對振蕩電路的輸出電壓波形的占空比進行調整。通過增加或減小可調電容模塊的電容值，即可對應調高或降低振蕩電路的輸出時鐘信號 的占空比，提高輸出時鐘信號的占空比的可調性。

開關整形電路單元耦接在振蕩電路單元的輸出端，當振蕩電路單元的輸出電壓大于一定值時導通，當振蕩電路單元的輸出電壓小于一定值時斷開，向反相器輸入電壓的時長降低，可以降低環形振蕩電路的功耗。

附圖說明

圖1是現有技術中一種環形振蕩電路的結構圖；

圖2是本發明實施例中的一種環形振蕩電路的結構圖；

圖3是本發明實施例中的一種可調電容模塊的結構圖。

具體實施方式

采用反相器構成的環形振蕩器中，反相器的功耗可控性較差，因此由反相器構成的環形振蕩器的功耗可控性也較差。現有技術中出現了一種采用單邊電流源做負載的環形振蕩器，相比于現有的由反相器構成的環形振蕩器，具有很好的功耗控制效果。但是，采用單邊電流源做負載的環形振蕩器存在占空比較差的問題。