[發明專利]一種低功耗環形振蕩器及其實現方法

在審

• 申請號: 201810916676.3
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109167571A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 許衛明;史興強;朱曉宇;莊志偉
• 申請（專利權）人: 中科芯集成電路股份有限公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04;H03B5/20
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明公開一種低功耗環形振蕩器及其實現方法，屬于環形振蕩技術領域。所述低功耗環形振蕩器包括可變電阻Rx、使能開關Sen、可編程偏置電流模塊Ix、多個復位開關、環形振蕩環路和RS觸發器。本發明還提供了低功耗環形振蕩器的實現方法，通過可編程偏置電流的輸入，產生對應的環形振蕩器充放電電流，這樣環形振蕩器的功耗就可以通過偏置電流進行調節，達到低功耗和頻率調節的目的。同時，通過改變環形振蕩環路中反向器級聯個數，也可以進行頻率調節。基于此方法的環形振蕩器可以在較大范圍內數字化調節頻率，同時有效降低功耗，可以應用于不同的場合。

技術領域

本發明涉及環形振蕩技術領域，特別涉及一種低功耗環形振蕩器及其實現方法。

背景技術

隨著半導體行業發展，CMOS工藝生產技術提高，芯片面積越來越小，對芯片內部各模塊的低功耗、高穩定、高精度要求也越來越高，振蕩器模塊作為系統時鐘產生的關鍵部件，廣泛應用于電子及通信系統中。

環形振蕩器大多采用反向器級聯的方式，如圖1所示，通過對反向器輸出端的電容進行充放電來產生振蕩信號，這種結構工作電流大，功耗較高，輸出信號是固定的頻率，不可調節，很難滿足現在高端芯片對振蕩器高精度、高穩定、低功耗的要求。

隨著技術的進步，越來越多的便攜式應用場合中需要在使用電池供電，為了更長的電池使用壽命，要求集成電路有更低的功耗；同時，越來越多的模塊集成，它們的時鐘頻率也不盡相同，電路中時鐘信號需要可編程的輸出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低功耗環形振蕩器及其實現方法，以解決現有環形振蕩器功耗大，且輸出頻率不可調的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種低功耗環形振蕩器，包括可變電阻Rx、使能開關Sen、可編程偏置電流模塊Ix、多個復位開關、環形振蕩環路和RS觸發器；其中，

所述可變電阻Rx一端通過使能開關Sen接電源，另一端接可編程偏置電流模塊Ix，可編程偏置電流模塊Ix的另一端接地，并產生偏置電流Ibias_P和Ibias_N，多個復位開關分別接入偏置電流Ibias_P和Ibias_N，以及環形振蕩環路的每一節，輸出接到RS觸發器，產生振蕩信號。

可選的，所述低功耗環形振蕩環路還包括多個環形振蕩級數調節開關，用于設置環形振蕩回路中反向器個數。

可選的，所述環形振蕩環路由奇數級反向器和多個電容構成。

本發明還提供了一種低功耗環形振蕩器的實現方法，包括如下步驟：

步驟1、復位可編程偏置電流模塊Ix，清空電容電荷；

步驟2、設置可編程偏置電流；

步驟3、環形振蕩回路反向器個數設置；

步驟4、設置使能開關，環形振蕩器開始工作；

步驟5、測量輸出信號頻率，若不滿足要求，重復步驟2和步驟3，直到滿足規范要求。

可選的，所述步驟2中設置可編程偏置電流分為兩部分：首先調節可變電阻Rx，產生初始的偏置電流輸出到可編程偏置電流模塊Ix；然后調節可編程偏置電流模塊Ix中MOS管跟后級偏置MOS管的比例關系，來決定環形振蕩環路中的反向器偏置電流大小，最終確定輸出信號的頻率。