[發明專利]一種基于電容極板交換的無電阻張弛振蕩器在審
| 申請號： | 202210096405.4 | 申請日： | 2022-01-26 |
| 公開（公告）號： | CN114598300A | 公開（公告）日： | 2022-06-07 |
| 發明（設計）人： | 徐華超;胡勝發 | 申請（專利權）人： | 廣州安凱微電子股份有限公司 |
| 主分類號： | H03K3/0231 | 分類號： | H03K3/0231;H03K3/012 |
| 代理公司： | 廣州三環專利商標代理有限公司 44202 | 代理人： | 呂金金 |
| 地址： | 510799 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 電容 極板 交換 電阻 張弛 振蕩器 | ||
本發明公開一種基于電容極板交換的無電阻張弛振蕩器，包括：PTAT電流源電路、雙PTAT電壓產生電路、極板交換電容充放電電路和脈沖產生電路；所述PTAT電流源電路的輸出端分別與所述雙PTAT電壓產生電路的輸入端、所述極板交換電容充放電電路的第一輸入端相連；所述雙PTAT電壓產生電路的第一輸出端與所述極板交換電容充放電電路的第二輸入端相連，所述雙PTAT電壓產生電路的第二輸出端與所述脈沖產生電路的第一受控端相連；所述極板交換電容充放電電路的第一受控端、第二受控端分別與所述脈沖產生電路的第一控制端、第二控制端相連。采用本發明實施例，在無電阻的電容極板交換電路結構下實現一種張弛振蕩器，在保證低延同時節約了生產成本。
技術領域
本發明涉及集成電路設計領域，尤其涉及一種基于電容極板交換的無電阻張弛振蕩器。
背景技術
片上系統中，數字電路的系統時鐘來源通常為晶體振蕩器、全片上環形振蕩器或者全片上張弛振蕩器。晶體振蕩器常用于帶有無線通信或者高速接口的系統中，其頻率穩定度高，同時其功耗和成本較高；環形振蕩器通常應用于高頻數字系統中，其諧振頻率高，但是頻率穩定度較差，功耗也較高；張弛振蕩器通常應用于低頻數字系統中，雖然其頻率穩定度較低，但是其具有功耗低、結構簡單、頻率-溫度穩定度高及成本低等優點，尤其適用于超低功耗SoC芯片。
現有的張弛振蕩器的電路結構如圖1所示，圖1給出了張弛振蕩器的主流電路結構，其諧振頻率基本由電阻R和電容C決定。電流源IB經過電流鏡給電阻R和電容C提供相同的電流，如果忽略電流鏡的失配，電阻R和電容C上的電流相同。當fCLK1＝1時，開關閉合，泄放電容C上的電荷；當fCLK1＝0時，開關斷開，電容C開始由電流IB充電。假設初始時VC為0，則fCLK＝0，開關斷開，電容C上的電壓VC線性增大，當電容上極板的電壓VC接近并超過VR＝IB×R時，比較器COMP1翻轉，fCLK1＝1，該段時間長度為TC＝RC。fCLK1＝1的瞬間，SW開關閉合，假設開關閉合后的阻抗無窮小，SW瞬間泄放電容C的電荷，即瞬間將VC拉低到VSS1。由于比較器有延時，拉低的瞬間比較器還未來得及翻轉；當比較器經過延時Tr后，fCLK1重新等于0，開關SW重新斷開，至此完成一個時鐘周期。由上述分析可知，一個時鐘周期內，比較器經過一個上升沿Tr和一個下降沿Tr，因此一個時鐘周期T1＝2Tr+TC＝2Tr+RC。由于電阻R和電容C的溫度系數和電壓系數都比較小，忽略比較器的延時Tr，輸出時鐘的頻率-溫度穩定度和頻率-電源穩定度都比較好。
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