[發明專利]消除比較器失調電壓的振蕩器

有效

• 申請號: 201710405781.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107317568B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 袁志勇
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K3/023
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發明公開了一種消除比較器失調電壓的振蕩器，包括：包括：兩個電容和一個比較器和一個數字模塊，通過開關控制電容的充放電，第一電流源為兩個電容的充電電流源，第一電流源為第二電流路徑和第三電流路的鏡像電流，比較電壓由第二電流路徑的第一MOS晶體管的柵源電壓確定，比較電壓通過開關分別在前后周期中連接到比較器的正反相輸入端；由第一MOS晶體管和第三電流路的第二MOS晶體管的柵源電壓差除以第三電流路的第一電阻的值確定第三電流源的大小進而確定第一電流源的電流大小。本發明的比較電壓直接采用電流源路徑中的MOS晶體管的柵源電壓，能夠使功耗和面積都得到降低。

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路，特別是涉及一種消除比較器失調電壓的振蕩器。

背景技術

片上低功耗低頻RC振蕩器在智能卡(smart card),微控制器(MCU)等產品中用于LCD驅動，待機時鐘，上電計數等。典型低功耗低頻振蕩器頻率為32KHz，功耗為1μA以下。低功耗低頻振蕩器不依賴外部信號輸入，模擬基準都為IP(知識產權核)內部產生，往往因為使用了兆歐姆的電阻而面積都很大。

極少數應用要求低功耗振蕩器具有較高的穩定度，需要對振蕩器中比較器的失調電壓(OFFSET)進行周期上的消除,降低周期的不確定性。如圖1所示，是現有消除比較器失調電壓的振蕩器的電路圖，圖1所示的振蕩器為應用于低功耗低頻的振蕩器，振蕩器主要包括：由電容C101和C102，電阻R102，6個開關S101、S102、S103、S104、S105和S106，一個比較器(comparator)101以及數字模塊(Digital)102組成的振蕩產生部分。PMOS管P103為電容C101提供充電電流，PMOS管P104為電容C102提供充電電流，PMOS管P103和P104還通過開關S102和S103選擇流入到電阻R102從而產生作為比較基準電壓的電壓VR102。對開關的控制為，當開關S101導通時，電容C101通過PMOS管P103的電流充電形成電壓VC101，電壓VC101連接到比較器101的正相輸入端即作為正相輸入端電壓V101，此時開關S102、S105都斷開，開關S103導通，PMOS管P104的電流流過電阻R102并形成電壓VR102并將電壓VR102連接到比較器101的反相輸入端即作為反相輸入端電壓V102；此時，開關S104斷開，開關S106導通，使電容C102的對地放電。另一種模式下，開關S101斷開，開關S102和S105導通，使得電容C101對地放電，PMOS管P103的電流流過電阻R102并形成電壓VR102并將電壓VR102連接到比較器101的正相輸入端；同時，開關S103和S106斷開，開關S104導通，電容C102通過PMOS管P104的電流充電形成電壓VC102，電壓VC102連接到比較器101的反相輸入端。比較器101對正反相輸入端電壓V101和V102進行比較后輸出到數字模塊102，形成多個振蕩信號即時鐘信號，包括時鐘輸出信號CLKOUT，互為反相的第一控制信號C和第二控制信號CB，第一控制信號C和第二控制信號CB用于控制開關S101至S106的切換。

由PMOS管P101和P102，NMOS管N101和N102形成鏡像電流源，其中PMOS管P101、P102、P103和P104呈鏡像電流關系；NMOS管N101和N102的柵源電壓差除以電阻R101的值確定PMOS管P102和NMOS管N102的路徑的電流的大小從而確定各鏡像電流路徑中的鏡像電流大小。

比較基準電壓VR102由PMOS管P103或P104路徑的電流乘以電阻R102的值確定。

圖1所示的振蕩器OFFSET消除原理為:比較器101的兩個輸入端電壓V101,V102在前半個周期內為VC101,VR102；在后半個周期內VR102，VC102。VR102在一個周期內依次出現在比較器101的正相輸入端和反相輸入端，比較器101的OFFSET得到消除。