[發明專利]一種高穩定度低功耗片上OSC電路

在審

• 申請號: 201710110975.3
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106877863A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張文杰;楊鳳;謝亮;金湘亮
• 申請（專利權）人: 江蘇芯力特電子科技有限公司
• 主分類號: H03L7/24
• 分類號: H03L7/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種高穩定度低功耗片上OSC電路，屬于振蕩器電路技術領域。

背景技術

振蕩器作為一種頻率源在大多數電子系統中是必不可少的組成部分，更是通信系統的核心。振蕩器類型主要有四種：環形振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器和張弛振蕩器。環形振蕩器的電路較為簡單，易發生振蕩，也較容易集成，但是延時網絡的頻率不利于做出靈活的選擇，功耗較高、相位噪聲大。電感電容振蕩器由于電感在集成電路中不易集成，因此很少被使用。晶體振蕩器相對于環形振蕩器和電感電容振蕩器而言輸出頻率精度最高且不受溫度和電源電壓影響，性能指標最優。但是由于晶體振蕩器的成本很高而且功耗也比環形振蕩器和電感電容振蕩器更大，故沒有廣泛應用于市場各種電子產品，只在一些對于振蕩器頻率精度要求非常高的領域內使用。張弛振蕩器的原理則是利用電流周期性地對電容進行充放電完成振蕩，這種振蕩器具有結構簡單、容易控制、線性度高、能產生鋸齒波和方波等優點。

一種傳統振蕩器的結構如圖1所述，電路主要由PMOS管M1和NMOS管M2，開關SW1和SW2、高位比較器和低位比較器以及控制部分組成。其工作過程如下：由PMOS管M1提供電流I1，由NMOS管M2提供電流I2。電源剛上電時，電容電壓V_C為低電平，此電平經過比較器產生一個邏輯，從而控制SW1導通，SW2斷開，則電流I1對電容C充電，使得V_C不斷升高，當V_C高于高位比較器閾值電壓V_H時，輸出邏輯發生跳變，進而使得SW1關斷，SW2導通，即電流I2對電容放電，使得V_C不斷降低，直到V_C降低到低于低位比較器的閾值電壓V_L時，輸出邏輯再次發生跳變，此時又進入充電狀態，這樣不斷反復就可以在電容器上輸出連續不斷的振蕩波形。振蕩周期由電流I1、I2，電容C以及閾值差V_H-V_L決定。這種傳統的結構需要兩個比較器，結構較為復雜，且面積較大，消耗功率較大，另外電流源由外部偏置形成的普通電流源，電流的穩定度不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種高穩定度低功耗片上OSC電路，結構簡單、占用芯片面積小、功耗小、高穩定性、頻率穩定，應用于計時電路中，具有良好的實用價值。

為達到上述目的，本發明提供一種高穩定度低功耗片上OSC電路，包括充放電電路和控制電路；所述充放電電路，由電流源對電容進行充放電，開關管控制電容的充放電；

所述控制電路，將所述充放電電路輸出的電平狀態進行轉換，產生振蕩器最終的輸出信號，所述振蕩器輸出信號又控制所述充放電電路中開關管的開關；

所述充放電電路包括電流源I1、電流源I2、NMOS管M1、PMOS管M2、電容C1、電容C2；所述電流源I1的負極、所述PMOS管M2的源極和所述電容C2的下極板均連接直流電源VDD，所述電流源I1的正極與所述NMOS管M1的漏極相連接于節點D1，所述電容C1的上極板連接節點D1，所述電容C1的下極板、所述NMOS管M1的源極和所述電流源I2的正極連接地GND，所述PMOS管M2的柵極與所述NMOS管M1的柵極相連接于節點D3，所述電容C2的下極板與所述PMOS管M2的漏極相連接于節點D2，所述電流源I2的負極連接節點D2；

所述控制電路的輸入端連接節點D1、節點D2，所述控制電路的輸出端連接節點D3。

優先地，所述控制電路包括反相器INV1、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4、二輸入或非門NOR1以及RS觸發器；所述反相器INV1的輸入端連接所述充放電電路中的節點D1，所述反相器INV1的輸出端連接所述RS觸發器的S端，所述反相器INV2的輸入端連接節點D2，所述反相器INV2的輸出端連接所述反相器INV3的輸入端，所述反相器INV3的輸出端連接所述RS觸發器的R端，所述RS觸發器的輸出端Q連接所述二輸入或非門NOR1的其中一個輸入端，所述二輸入或非門NOR1的另一個輸入端連接外部信號IN1，所述二輸入或非門NOR1的輸出端OSC連接所述反相器INV4的輸入端，所述反相器INV4的輸出端連接節點D3。