[發明專利]環形振蕩電路

在審

• 申請號: 201610318175.6
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN107370473A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 荀本鵬;徐麗;郭萌萌;唐華;鄧志兵
• 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
• 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。

現有技術中，反相器通常是由一個PMOS管和一個NMOS管組合而成。由奇數個反相器組成的環形振蕩器的輸出頻率主要由PMOS管以及NMOS管的閾值電壓V_t以及遷移率μ決定。然而，PMOS管與NMOS管的閾值電壓V_t以及遷移率μ各不相同，且當溫度變化時，這四個參數隨溫度的變化存在各自對應的溫度系數，導致環形振蕩器最終輸出頻率的精準性較差。

發明內容

本發明解決的技術問題是如何提高環形振蕩器輸出頻率的精準性。

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：電流源電路單元、鏡像電流控制單元以及振蕩電路單元，其中：所述電流源電路單元，適于為所述振蕩電路單元提供鏡像電流；所述鏡像電流控制單元，與所述電流源電路單元耦接，適于控制所述鏡像電流的大小與所述振蕩電路單元中的NMOS管的閾值電壓相關；所述振蕩電路單元，與所述電流源電路 單元耦接，包括N個首尾相連組成環狀的振蕩子單元，N為奇數且N≥3。

可選的，所述環形振蕩電路還包括：鏡像電流調整單元，與所述鏡像電流控制單元耦接，適于對所述鏡像電流進行調整，使得所述鏡像電流的大小與所述振蕩電路單元中的NMOS管的遷移率相關。

可選的，所述鏡像電流控制單元包括：第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏極與所述電流源電路單元耦接，柵極與漏極耦接，源極與地線耦接。

可選的，所述鏡像電流調整單元包括：第二NMOS管，源極與地線耦接，柵極與所述第一NMOS管的柵極耦接，漏接與所述第一NMOS管的源極耦接。

可選的，所述電流源電路單元包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管以及負載電阻，其中：所述第一PMOS管，源極與預設電壓源耦接，柵極與所述第二PMOS管的柵極耦接，漏極與所述第三NMOS管的漏極耦接；所述第二PMOS管，源極與所述預設電壓源耦接，柵極與漏極耦接且耦接端作為所述電流源電路單元的鏡像電流輸出端，漏極與所述第四NMOS管的漏極耦接；所述第三NMOS管，源極與耦接，柵極與漏極耦接；所述第四NMOS管，源極與所述負載電阻的第一端耦接，柵極與所述第三NMOS管的柵極耦接；所述負載電阻的第二端與地線耦接。

可選的，N＝3。

可選的，3個振蕩子單元均為單邊電流源。

可選的，每一個振蕩子單元中均包括：第三PMOS管、第五NMOS管以及負載電容，其中：所述第三PMOS管，源極與預設電壓源耦接，柵極與所述電流源電路單元的鏡像電流輸出端耦接，漏極與所述第五NMOS管的漏接耦接；所述第五NMOS管，源極與地線耦接，柵極與前一級振蕩子單元中的第五NMOS管的漏極耦接，漏極與后一級振蕩子單元中的第五NMOS管的柵極耦接；所述負載電容，第一端與所述第五NMOS管的漏極耦接，第二端與地線耦接。

可選的，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管以及所述第五NMOS管為相同的NMOS管。

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：