[發明專利]一種基于阻容陣列的可配置弛張振蕩器

有效

• 申請號: 202110253958.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112953465B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 趙毅強;李堯;葉茂;王秋瑋;程偉博
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種基于阻容陣列的可配置弛張振蕩器，包括起振電路和控制電路；所述起振電路包括帶隙基準源、電容陣列、比較器組、啟動與隔離電路、振蕩輸出邏輯電路，帶隙基準源的輸出信號經電容陣列與比較器相連接，比較器組的輸出信號經由啟動與隔離電路與振蕩輸出邏輯電路相連；控制電路包括專用寄存器組、數字邏輯控制電路和緩沖與調相電路；數字邏輯控制電路通過專用寄存器組與起振電路連接；緩沖與調相電路與數字邏輯控制電路及振蕩輸出邏輯電路相連接。本發明能提供具有高頻率穩定性的時鐘信號，能夠保持多頻點振蕩頻率的補償校準能力。

技術領域

本發明涉及集成電路芯片技術領域，特別是涉及一種基于阻容陣列的可配置弛張振蕩器。

背景技術

隨著集成電路技術的發展和信息系統的智能化，集成電路目前已廣泛應用于各類電子產品與工業裝備中，發揮著不可或缺的作用。近年來，物聯網技術的發展使得無線傳感器網絡以及便攜式個人電子設備等小型化、智能化終端逐漸成熟，基于各類專用集成電路芯片的板級系統集成度不斷提高，對系統功耗分配提出了更為嚴苛的要求。例如，在無線傳感器節點終端中，往往需要利用電池供電，甚至從環境中獲取能量來保證系統的能量供給。此外，數字信號處理技術已經成為目前電子系統的必備功能，為保證電子系統中絕大部分的信息可靠傳輸和智能化處理，需要在時序信號控制下完成模擬信號數字化和信息收發等功能。在此過程中，時鐘信號則是集成電路芯片以及板級系統的必備信號，時鐘信號的質量關乎電子系統的功能是否正確以及性能優劣，獲得低相位噪聲、抗溫度漂移、抗電源電壓變化的時鐘信號成為了研究熱點。

目前，為集成電路芯片和板級系統提供時鐘的主要有晶體振蕩器，環形振蕩器和弛張振蕩器等幾類主要方式。晶體振蕩器是采用石英晶體產生高度穩定的振蕩信號，通過與外圍電路配合實現振蕩信號調理，然而，由于需要采用晶體結構完成起振，難以完成單片集成且功耗較高；環形振蕩器則是采用相同電路結構級聯產生相位延遲，遵從巴克豪森穩定性判據的電路結構，主要是應用于低頻電路；弛張振蕩器是利用基于晶體管構成的邏輯結構與電阻、電容組成的具有自行起振的電路結構，弛張振蕩器相較于前述振蕩器具有頻率范圍廣，面積小易于集成且成本低等優勢，成為了低功耗應用場景下的主流解決方案。其中，弛張振蕩器一般采用恒流源對電容充電，電容極板電壓與參考電壓輸入比較器等電路模塊，完成電平翻轉，輸出周期性信號。實際設計中，一般通過改進比較器、電容積分器反饋環路等電路模塊的方法，來獲得某個頻點下的高質量振蕩信號。此外，弛張振蕩器往往需要參考電流和參考電壓作為振蕩器核心電路的關鍵輸入信號，在大部分應用中為保證振蕩頻率的穩定性會選擇犧牲系統功耗和面積，采用外供參考電流和參考電壓。

近年來，可穿戴電子產品走進千家萬戶，基于物聯網技術的無線傳感器也得到了重要應用。因此，集成化、低功耗和功能可配置成為了通用集成電路芯片設計的核心目標。現有技術中，有人提出在集成電路中設計具有可修調功能或者具備溫度補償能力的弛張振蕩器，通過改變電阻阻值、調整比較器偏置電流等手段來提高弛張振蕩器的頻率穩定性。這種檢測方法能夠有效改善溫度對比較器失調和傳播延時的影響，但是無法對電流鏡失配和工藝參數漂移進行補償。此外，為實現不同工作模式下的振蕩頻率可調，往往需要改變比較器輸入端的參考電壓，難以對某個振蕩頻率進行精調與校準。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種適用于低成本、低功耗的基于阻容陣列的可配置弛張振蕩器，為集成電路芯片提供具有高頻率穩定性的時鐘信號，能夠保持多頻點振蕩頻率的補償校準能力。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種基于阻容陣列的可配置弛張振蕩器，包括：