具有高頻率穩(wěn)定度的振蕩器電路及負溫系數(shù)電流源電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路及負溫系數(shù)電流源電路；振蕩器電路包括：電源RC濾波電路、低壓差調(diào)整電路、負溫系數(shù)電流源電路、環(huán)形振蕩器及電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：所述電源RC濾波電路對電源濾波，并對負溫系數(shù)電流源電路和電平轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓；所述低壓差調(diào)整電路將所述電源RC濾波電路輸出的電壓進行調(diào)整，為環(huán)形振蕩器提供電源；所述負溫系數(shù)電流源電路產(chǎn)生負溫系數(shù)電流，輸入環(huán)形振蕩器，并且，該輸入環(huán)形振蕩器的負溫系數(shù)電流受總線控制信號的控制；本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，振蕩器頻率穩(wěn)定度高，可廣泛應(yīng)用于RFID標簽芯片中。
【專利說明】具有高頻率穩(wěn)定度的振蕩器電路及負溫系數(shù)電流源電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振蕩器，具體涉及具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路及負溫系數(shù)電流源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]UHF頻段的RFID標簽芯片包括天線、電源產(chǎn)生電路、信號前端和基帶處理器。時鐘產(chǎn)生器是信號前端的一個至關(guān)重要的單元，它用于下行鏈路數(shù)據(jù)的解碼、上行鏈路數(shù)據(jù)的編碼以及給基帶命令處理器提供時鐘，尤其是上行鏈路的反射調(diào)制信號需要一個較為準確的時鐘，用以提供精確的控制副載波頻率。UHF頻段RFID的EPC C1G2RFID協(xié)議要求時鐘產(chǎn)生電路的振蕩頻率精度必須控制在±4%以內(nèi)，這就需要時鐘產(chǎn)生電路的輸出頻率對電源電壓和溫度變化的適應(yīng)性要很強。通過本發(fā)明的一種應(yīng)用于RFID的高頻率穩(wěn)定度振蕩器電路，通過分頻處理，可以產(chǎn)生滿足EPC C1G2RFID協(xié)議的時鐘頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于提供具有高頻率穩(wěn)定度的振蕩器電路。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路。
[0005]本發(fā)明為了解決上面的技術(shù)問題，采用如下的技術(shù)方案:
[0006]具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，包括:電源RC濾波電路、低壓差調(diào)整電路、負溫系數(shù)電流源電路、環(huán)形振蕩器及電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于:
[0007]所述電源RC濾波電路對電源濾波，以減小RFID標簽芯片中整流出來的電源抖動對振蕩頻率的影響，并對負溫系數(shù)電流源電路和電平轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓；
[0008]所述低壓差調(diào)整電路將所述電源RC濾波電路輸出的電壓進行調(diào)整，為環(huán)形振蕩器提供電源；以抑制環(huán)形振蕩器電源上的抖動，從而減小電源抖動對環(huán)形振蕩器頻率的影響；同時也隔離了環(huán)形振蕩器對其它單元的影響；
[0009] 所述負溫系數(shù)電流源電路產(chǎn)生負溫系數(shù)電流，輸入環(huán)形振蕩器，以補償環(huán)形振蕩器振蕩頻率隨溫度變化產(chǎn)生的偏差，提升全溫度范圍內(nèi)振蕩器振蕩頻率的穩(wěn)定度，最終實現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的高振蕩頻率穩(wěn)定度；并且，該輸入環(huán)形振蕩器的負溫系數(shù)電流受總線控制信號的控制，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)，以確保能得到想要的振蕩頻率，實現(xiàn)頻率的精確覆蓋；
[0010]所述環(huán)形振蕩器受所述負溫系數(shù)電流源電路輸出的負溫系數(shù)電流控制，產(chǎn)生振蕩電源電壓輸出到所述電平轉(zhuǎn)換電路；
[0011]所述電平轉(zhuǎn)換電路將環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的振蕩電源電壓進行轉(zhuǎn)換，并進行阻抗匹配后輸出。
[0012]本發(fā)明通過電源RC濾波電路進行RC濾波后，可以降低整流后的電壓波動，產(chǎn)生較抖動較小的電源。用抖動較小的電源來給負溫電流源、低壓差調(diào)整器、電平轉(zhuǎn)換器供電，這樣負溫電流源可以更穩(wěn)定且受電源影響較小的電流源，低壓差調(diào)整器輸出電壓也會呈現(xiàn)更低的電壓抖動。用干凈的低壓差輸出電壓給環(huán)形振蕩器供電，可以減小電源抖動對振蕩頻率的影響，同時也隔離了環(huán)形振蕩器對其它單元的影響。
[0013]除在減小電源抖動和隔離電源外，本發(fā)明還采用特定負溫系數(shù)的電流源，補償振蕩器振蕩頻率隨溫度的變化，最終實現(xiàn)了高頻率穩(wěn)定度的輸出頻率。
[0014]本發(fā)明利用特定溫度系數(shù)的負溫電流來補償振蕩頻率隨溫度的變化，提升全溫度范圍內(nèi)振蕩器振蕩頻率的穩(wěn)定度，最終實現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的高振蕩頻率穩(wěn)定度；同時提供頻率小步進調(diào)節(jié)功能，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)；本發(fā)明能減小環(huán)形振蕩器振蕩頻率受工藝、電壓、溫度的影響，提供高頻率穩(wěn)定度的時鐘頻率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路的優(yōu)選方案，所述負溫系數(shù)電流源電路包括啟動電路、負溫電流產(chǎn)生電路、開關(guān)電流源和開關(guān)電流源控制電路；
[0016]所述啟動電路使所述負溫電流產(chǎn)生電路啟動工作；
[0017]所述負溫電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生負溫電流輸出到所述開關(guān)電流源；以補償環(huán)形振蕩器振蕩頻率隨溫度變化產(chǎn)生的偏差；
[0018]所述開關(guān)電流源控制電路接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)，以確保能輸出想要的振蕩頻率；
[0019]所述開關(guān)電流源接收負溫電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的負溫電流，并受所述開關(guān)電流源控制電路輸出的電流控制碼的控制，輸出負溫系數(shù)電流到環(huán)形振蕩器。
[0020]因為工藝的偏差，設(shè)計值和實際值會有一定偏差，電路中加入開關(guān)電流源可以有效的解決這個問題，實現(xiàn)頻率的精確覆蓋。
[0021]根據(jù)本發(fā)明所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路的優(yōu)選方案，所述開關(guān)電流源控制電路包括多個開關(guān)電流源控制支路，每個開關(guān)電流源控制支路的輸入均接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路的優(yōu)選方案，所述負溫電流產(chǎn)生電路包括第零、第一、第二 NMOS管和限流電阻，第零、第一、第二 NMOS管的襯底以及第二 NMOS管的源極均與地相接，第二 NMOS管的柵極和漏極相接，并與第一 NMOS管的源極相接，第一 NMOS管的柵極與第零NMOS管的柵極接在一起，并連接啟動電路的輸出，第零NMOS管的源極通過限流電阻接地。
[0023]所述負溫電流產(chǎn)生電路利用MOS管Ves的負溫度特性，產(chǎn)生負溫電壓，該負溫電壓加在電阻Rl兩端，來實現(xiàn)負溫電流，設(shè)計巧妙。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路的優(yōu)選方案，所述啟動電路包括第十九、二十PMOS管和第三至第六NMOS管；其中，第十九、二十PMOS管的襯底接電源RC濾波電路的輸出電源，第三至第六NMOS管的襯底接地；第三NMOS管(麗3)的源極接地，第三NMOS管的柵極和漏極接在一起，并與第四NMOS管的源極相接，第四NMOS管的柵極和漏極接在一起并與第十九PMOS管的漏極接在一起，第十九PMOS管的源極接電源RC濾波電路的輸出電源，第十九PMOS管的柵極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路；第二十PMOS管和第五NMOS管構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十九PMOS管的漏極相接，第二十PMOS管和第五NMOS管的漏極接在一起并與第六NMOS管的柵極相接，第六NMOS管的漏極與電源RC濾波電路的輸出電源相接，MN6管的源極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路。
[0025]根據(jù)本發(fā)明所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路的優(yōu)選方案，所述環(huán)形振蕩器包括第一、第二、第三等效NMOS管、第十一、第十二 PMOS管和退耦電容；第一等效NMOS管的柵極、漏極均連接負溫系數(shù)電流源電路的輸出，并通過退耦電容接地，還同時與第二等效NMOS管的柵極以及第三等效NMOS管的柵極相接；第一、第二、第三等效NMOS管的源極和襯底同時與地連接；第二等效NMOS管的漏極與第十一 PMOS管的漏極連接，第三等效NMOS管的漏極與第十二 PMOS管的漏極連接，第十一、第十二 PMOS管的源極和襯底均與低壓差調(diào)整電路的輸出相接；第一 PMOS管柵極為環(huán)形振蕩器的輸出。
[0026]每個等效NMOS管均由多只NMOS管串接構(gòu)成，即該多只NMOS管的柵極同時連接在一起，作為等效NMOS管的柵極，該多只NMOS管的襯底也同時連接在一起，作為等效NMOS管的襯底；該多只NMOS管中的第一只NMOS管的漏極作為等效NMOS管的漏極，該多只NMOS管中的第一只NMOS管的源極連接該多只NMOS管中的第二只NMOS管的漏極，該多只NMOS管中的第二只NMOS管的源極連接該多只NMOS管中的第三只NMOS管的漏極，依次類推，該多只NMOS管中的最后一只NMOS管的源極作為等效NMOS管的源極。[0027]本發(fā)明的第二個技術(shù)方案，構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路，其特點是:所述負溫系數(shù)電流源電路包括啟動電路、負溫電流產(chǎn)生電路、開關(guān)電流源和開關(guān)電流源控制電路；
[0028]所述啟動電路使所述負溫電流產(chǎn)生電路啟動工作；
[0029]所述負溫電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生負溫電流輸出到所述開關(guān)電流源；以補償環(huán)形振蕩器振蕩頻率隨溫度變化產(chǎn)生的偏差；
[0030]所述開關(guān)電流源控制電路接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)，以確保能輸出想要的振蕩頻率；
[0031]所述開關(guān)電流源接收負溫電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的負溫電流，并受所述開關(guān)電流源控制電路輸出的電流控制碼的控制，輸出負溫系數(shù)電流到環(huán)形振蕩器；因為工藝的偏差，設(shè)計值和實際值會有一定偏差，電路中加入開關(guān)電流源可以有效的解決這個問題，實現(xiàn)頻率的精確覆蓋。
[0032]根據(jù)本發(fā)明所述的構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路的優(yōu)選方案，所述開關(guān)電流源控制電路包括多個開關(guān)電流源控制支路，每個開關(guān)電流源控制支路的輸入均接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源。
[0033]根據(jù)本發(fā)明所述的構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路的優(yōu)選方案，所述負溫電流產(chǎn)生電路包括第零、第一、第二 NMOS管和限流電阻，第零、第一、第二 NMOS管的襯底以及第二 NMOS管的源極均與地相接，第二 NMOS管的柵極和漏極相接，并與第一 NMOS管的源極相接，第一 NMOS管的柵極與第零NMOS管的柵極接在一起，并連接啟動電路的輸出，第零NMOS管的源極通過限流電阻接地。
[0034]所述負溫電流產(chǎn)生電路利用MOS管Ves的負溫度特性，產(chǎn)生負溫電壓，該負溫電壓加在電阻Rl兩端，來實現(xiàn)負溫電流，設(shè)計巧妙。
[0035]根據(jù)本發(fā)明所述的構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路的優(yōu)選方案，所述啟動電路包括第十九、二十PMOS管和第三至第六NMOS管；其中，第十九、二十PMOS管的襯底接電源RC濾波電路的輸出電源，第三至第六NMOS管的襯底接地；第三NMOS管(麗3)的源極接地，第三NMOS管的柵極和漏極接在一起，并與第四NMOS管的源極相接，第四NMOS管的柵極和漏極接在一起并與第十九PMOS管的漏極接在一起，第十九PMOS管的源極接電源RC濾波電路的輸出電源，第十九PMOS管的柵極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路；第二十PMOS管和第五NMOS管構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十九PMOS管的漏極相接，第二十PMOS管和第五NMOS管的漏極接在一起并與第六NMOS管的柵極相接，第六NMOS管的漏極與電源RC濾波電路的輸出電源相接，MN6管的源極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路。
[0036]本發(fā)明所述的具有高頻率穩(wěn)定度的振蕩器電路及負溫系數(shù)電流源電路的有益效果是，本發(fā)明負溫系數(shù)電流源電路能產(chǎn)生具有線性特性的負溫電流；該負溫電流能受電流控制碼的控制，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)，以確保能輸出想要的振蕩頻率；振蕩器電路利用特定溫度系數(shù)的負溫電流來補償振蕩頻率隨溫度的變化，提升全溫度范圍內(nèi)振蕩器振蕩頻率的穩(wěn)定度，最終實現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的高振蕩頻率穩(wěn)定度；同時提供頻率小步進調(diào)節(jié)功能，使振蕩頻率在頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)可調(diào)；本發(fā)明能減小環(huán)形振蕩器振蕩頻率受工藝、電壓、溫度的影響，提供高頻率穩(wěn)定度的時鐘頻率；本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，振蕩器頻率穩(wěn)定度高，可廣泛應(yīng)用于RFID標簽芯片中，具有較大的使用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明的高頻率穩(wěn)定度振蕩器結(jié)構(gòu)框圖。
[0038]圖2是本發(fā)明的負溫電流源電原理圖。
[0039]圖3是本發(fā)明的環(huán)形振蕩器電原理圖。
[0040]圖4是本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換電路電原理圖。
[0041]圖5是本發(fā)明的負溫電流源溫度特性曲線。
[0042]圖6是本發(fā)明的環(huán)形振蕩器振蕩頻率溫度曲線。
[0043]圖7是本發(fā)明的高頻率穩(wěn)定度振蕩器振蕩頻率溫度曲線。
【具體實施方式】
[0044]參見圖1至圖4，具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，由電源RC濾波電路1、低壓差調(diào)整電路2、負溫系數(shù)電流源電路3、環(huán)形振蕩器4及電平轉(zhuǎn)換電路5和電容C2構(gòu)成，負溫系數(shù)電流源電路3的輸入接總線，負溫系數(shù)電流源電路3的輸出接環(huán)形振蕩器4的輸入，環(huán)形振蕩器4的輸出接電平轉(zhuǎn)換電路5的輸入；電源RC濾波電路I的電源VCC為RFID標簽感應(yīng)輸入信號并整流后的輸出電壓；所述電源RC濾波電路I對電源VCC濾波，并對負溫系數(shù)電流源電路3和電平轉(zhuǎn)換電路5提供工作電壓；所述低壓差調(diào)整電路2將所述電源RC濾波電路I輸出的電壓進行調(diào)整，為環(huán)形振蕩器4和電平轉(zhuǎn)換電路5提供工作電壓；所述負溫系數(shù)電流源電路3產(chǎn)生負溫系數(shù)電流，輸入環(huán)形振蕩器4，并且，該輸入環(huán)形振蕩器4的負溫系數(shù)電流受總線控制信號的控制；所述環(huán)形振蕩器4受所述負溫系數(shù)電流源電路3輸出的負溫系數(shù)電流控制，產(chǎn)生振蕩電源電壓輸出到所述電平轉(zhuǎn)換電路5 ;所述電平轉(zhuǎn)換電路5將環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的振蕩電源電壓進行轉(zhuǎn)換，并進行阻抗匹配后輸出。
[0045]參見圖2，在具體實施例中，所述負溫系數(shù)電流源電路3包括啟動電路6、負溫電流產(chǎn)生電路7、開關(guān)電流源8和開關(guān)電流源控制電路9 ;所述啟動電路6使所述負溫電流產(chǎn)生電路7啟動；所述負溫電流產(chǎn)生電路7產(chǎn)生負溫電流輸出到所述開關(guān)電流源8 ;所述開關(guān)電流源控制電路9接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源8 ;在具體實施例中，總線控制信號共有6bit控制碼；所述開關(guān)電流源8接收負溫電流產(chǎn)生電路7產(chǎn)生的負溫電流，并受所述開關(guān)電流源控制電路9輸出的電流控制碼的控制，輸出負溫系數(shù)電流到環(huán)形振蕩器4 ；
[0046]在具體實施例中，所述開關(guān)電流源控制電路9包括多個開關(guān)電流源控制支路，每個開關(guān)電流源控制支路的輸入均接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源8。開關(guān)電流源控制支路的數(shù)量由振蕩器振蕩頻率覆蓋范圍和振蕩器頻率調(diào)節(jié)精度確定。
[0047]參見圖2，在具體實施例中，開關(guān)電流源控制電路9由六個開關(guān)電流源控制支路構(gòu)成；所述開關(guān)電流源控制支路包括反相器，圖中PMOS管MP21和NMOS管麗21構(gòu)成其中一個開關(guān)電流源控制支路的反相器。PMOS管MP21和NMOS管麗21的柵極相連并接總線，PMOS管MP21和NMOS管麗21的漏極相連并接開關(guān)電流源8的其中一個控制端；構(gòu)成其余控制支路的反相器結(jié)構(gòu)與上述相同，在此不累述。
[0048]在具體實施例中，開關(guān)電流源共計有七個支路，其中一個支路處于常開狀態(tài)另六個支路電流采用2 n權(quán)重來設(shè)定，如果單位電流為I，那么這六個支路電流依次為:321、161、81、41、21、I。
[0049]本發(fā)明開關(guān)電流源控制電路用來實現(xiàn)高位電流控制碼對應(yīng)高權(quán)重電流支路，低位電流控制碼對應(yīng)低權(quán)重電流支路控制功能。負溫電流源用來補償環(huán)形振蕩器振蕩頻率受溫度的影響，確保全溫范圍內(nèi)，振蕩頻率實現(xiàn)高頻率穩(wěn)定度。
[0050]由于僅僅實現(xiàn)全溫范圍的高振蕩頻率穩(wěn)定度，還無法確保能輸出想要的振蕩頻率，并且由于工藝的偏差，設(shè)計值和實際值會有一定偏差，電路中加入開關(guān)電流源可以有效的解決這個問題。
[0051]在具體實施例中，所述啟動電路6包括第十九、二十PMOS管MP19、MP20和第三至第六匪05管麗3、]\^4、麗5、]\^6 ;其中，第十九、二十PMOS管MP19、MP20的襯底接電源RC濾波電路I的輸出電源VCCH，第三至第六NMOS管麗3、MN4、麗5、MN6的襯底接地；第三NMOS管MN3的源極接地，第三NMOS管MN3的柵極和漏極接在一起，并與第四NMOS管MN4的源極相接，第四NMOS管MN4的柵極和漏極接在一起并與第十九PMOS管MP19的漏極接在一起，第十九PMOS管MP19的源極接電源RC濾波電路I的輸出電源VCCH，第十九PMOS管MP19的柵極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路7 ;第二十PMOS管MP20和第五NMOS管麗5構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十九PMOS管MP19的漏極相接，第二十PMOS管MP20和第五NMOS管MN5的漏極接在一起并與第六NMOS管MN6的柵極相接，第六NMOS管MN6的漏極與電源RC濾波電路I的輸出電源VCCH相接，MN6管的源極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路7。
[0052]本發(fā)明的負溫電流產(chǎn)生電路中，NMOS管ΜΝ0、麗1、麗2的襯底與地VSS相接，PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4的襯底與電源VCCH相接。麗3管的源極與地VSS相接，麗2管的柵極和漏極相接，并與麗I管的源極相接，麗I管的柵極與MNO管的柵極接在一起，并接啟動電路6的輸出，該節(jié)點還與電容C3的一端相接，并與PMOS管MP4的漏極相接。電容C3的另外一端與地相接。MNO管的源極與限流電阻Rl的一端相接，MNO管的漏極與電阻R2的一端相接，同時與PMOS管MP2、MP4的柵極相接。限流電阻Rl的另外一端與地相接，電阻R2的另外一端與PMOS管MP1、MP3的柵極相接，并接啟動電路6的輸入，同時與電容C4的一端相接，電容C4的另外一端與電源VCCH相接。MP2管的源極與MPl管的漏極相接。MPl管的源極源電源VCCH相接，MP3管的源極與電源相接，漏極與MP4的源極相接。[0053]本發(fā)明啟動電路6的工作原理為:當負溫電流產(chǎn)生電路7尚未啟動時，MP19的柵極電壓VBPl為高電平，PMOS管MP19工作在截止區(qū)，MN6的源極電壓VBNl為低電平，NMOS管MNO和麗I工作在截止區(qū)。由于VBPl電平為高電平，MP19的漏極無電流流過，NMOS管麗3、MN4的柵極必然為低電平，即VBN4為低電平，VBN4的低電平通過MP20和麗5構(gòu)成的反相器后，反相器的輸出電平會變?yōu)楦唠娖剑藭r，NMOS管MN6的柵極為高電平，源極電壓VBN為低電平，漏極接電源VCCH，襯底為地VSS，MN6管導通，電源VCCH通過MN6管的漏源端對電容C3充電，電壓VBNl會逐漸升高，當該電壓升高到一定值后，MNO管和麗I管導通，會使得MNO管的漏極電壓被拉低，即電壓VBPl會被拉低，當電壓VBPl被拉低到一定值時，MPl管和MP2管導通，同時MP2、MP4管也會導通，在這個過程中，電壓VBPl由高到低變化，這會使得MP19管漏極電壓VBN4由低升到高，當電壓VBN4升高到某個值后，MP120和麗5構(gòu)成反相器的輸出會由高電平變?yōu)榈碗娖?，MN6管關(guān)斷，MN6管停止對MNO和麗I管柵極進行充電，啟動電路關(guān)閉，負溫電流產(chǎn)生電路7完成啟動。
[0054]本發(fā)明負溫電流產(chǎn)生電路的工作原理為:利用MOS管Ves的負溫度特性，產(chǎn)生負溫電壓，該負溫電壓加在限流電阻Rl兩端，來實現(xiàn)負溫電流。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，NMOS管ΜΝ0、麗1、麗2管和限流電阻Rl存在如下表達式:
[0055]Vgs 2+Vgsi — VGS0+ID0 X Ri(I)
[0056]其中，Ves2為麗2管的柵源電壓，Vesi為麗I管的柵源電壓，VesQ為MNO管的柵源電壓，Ido為流過電阻Rl和MNO管的電流。由于MOS管的柵源電壓具有負溫特性，為理解方便，這里將麗2管的柵源電壓等效于一個負溫電壓VnT2，這樣，等式(I)的相同表達式為:
[0057]VnT2+Vgsi — VGS0+ID0 X Ri(2)
[0058]對等式(2 )做如下的變換:
【權(quán)利要求】
1.具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，包括:電源Re濾波電路(I)、低壓差調(diào)整電路(2)、負溫系數(shù)電流源電路(3)、環(huán)形振蕩器(4)及電平轉(zhuǎn)換電路(5)，其特征在于: 所述電源RC濾波電路(I)對電源(VCC)濾波，并對負溫系數(shù)電流源電路(3)和電平轉(zhuǎn)換電路(5)提供工作電壓； 所述低壓差調(diào)整電路(2)將所述電源RC濾波電路(I)輸出的電壓進行調(diào)整，為環(huán)形振蕩器(4)提供電源； 所述負溫系數(shù)電流源電路(3)產(chǎn)生負溫系數(shù)電流，輸入環(huán)形振蕩器(4)，并且，該輸入環(huán)形振蕩器(4)的負溫系數(shù)電流受總線控制信號的控制； 所述環(huán)形振蕩器(4)受所述負溫系數(shù)電流源電路(3)輸出的負溫系數(shù)電流控制，產(chǎn)生振蕩電源電壓輸出到所述電平轉(zhuǎn)換電路(5 );所述電平轉(zhuǎn)換電路(5 )將環(huán)形振蕩器的振蕩電源電壓進行轉(zhuǎn)換，并進行阻抗匹配后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于:所述負溫系數(shù)電流源電路(3)包括啟動電路(6)、負溫電流產(chǎn)生電路(7)、開關(guān)電流源(8)和開關(guān)電流源控制電路(9)； 所述啟動電路(6)使所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)啟動； 所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)產(chǎn)生負溫電流輸出到所述開關(guān)電流源(8); 所述開關(guān)電流源控制電路(9)接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源(8)； 所述開關(guān)電流源(8)接收負溫電流產(chǎn)生電路(7)產(chǎn)生的負溫電流，并受所述開關(guān)電流源控制電路(9)輸出的電流控制碼的控制，輸出負溫系數(shù)電流到環(huán)形振蕩器(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于:所述開關(guān)電流源控制電路(9)包括多個開關(guān)電流源控制支路，每個開關(guān)電流源控制支路的輸入均接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于:所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)包括第零、第一、第二 NMOS管(MNO、麗1、麗2)和限流電阻(Rl)，第零、第一、第二 NMOS管(MN0、MN1、MN2)的襯底以及第二 NMOS管(MN2)的源極均與地(VSS)相接，第二 NMOS管(MN2)的柵極和漏極相接，并與第一 NMOS管(MNl)的源極相接，第一 NMOS管(MNl)的柵極與第零NMOS管(ΜΝ0 )的柵極接在一起，并連接啟動電路(6 )的輸出，第零NMOS管(MNO)的源極通過限流電阻(Rl)接地(VSS)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于:所述啟動電路(6)包括第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)和第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6);其中，第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)的襯底及源極接電源RC濾波電路(I)的輸出電源(VCCH)，第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6)的襯底接地；第三NMOS管(MN3)的源極接地，第三NMOS管(MN3)的柵極和漏極接在一起，并與第四NMOS管(MN4)的源極相接，第四NMOS管(MN4)的柵極和漏極接在一起并與第十九PMOS管(MP19)的漏極連接，第十九PMOS管(MP19)的柵極接收負溫電流產(chǎn)生電路(7)的信號；第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(麗5)構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十九PMOS管(MP19)的漏極相接，第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(MN5)的漏極接在一起并與第六NMOS管(MN6)的柵極相接，第六NMOS管(MN6)的漏極與電源RC濾波電路(I)的輸出電源(VCCH)相接，第六MN6管的源極輸出信號到負溫電流產(chǎn)生電路(7 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于: 所述環(huán)形振蕩器(4)包括第一、第二、第三等效NMOS管(麗S1、麗S2、麗S3)、第十一、第十二 PMOS管(MP01、MP02)和退藕電容(COl);第一等效NMOS管(麗SI)的柵極、漏極均連接負溫系數(shù)電流源電路(3)的輸出，還同時與第二等效NMOS管(麗S2)的柵極以及第三等效NMOS管(麗S3)的柵極相接，并通過退藕電容(COl)接地；第一、第二、第三等效NMOS管(麗S1、麗S2、麗S3)的源極和襯底同時與地連接；第二等效NMOS管(麗S2)的漏極與第十一PMOS管(MPOl)的漏極連接，第三等效NMOS管(MNS3)的漏極與第十二 PMOS管(MP02)的漏極連接，第十一、第十二 PMOS管(MP01、MP02)的源極和襯底均與低壓差調(diào)整電路(2)的輸出相接；第十一 PMOS管(MPOl)柵極為環(huán)形振蕩器(4)的輸出；每個等效NNOS管均由多只NNOS管串接構(gòu)成，即該多只NNOS管的柵極同時連接在一起，作為等效NNOS管的柵極，該多只NNOS管的襯底也同時連接在一起，作為等效NNOS管的襯底；該多只NNOS管中的第一只NNOS管的漏極作為等效NNOS管的漏極，該多只NNOS管中的第一只NNOS管的源極連接該多只NNOS管中的第二只NNOS管的漏極，該多只NNOS管中的第二只NNOS管的源極連接該多只NNOS管中的第三只NNOS管的漏極，依次類推，該多只NNOS管中的最后一只NNOS管的源極作為等效NNOS管的源極。
7.構(gòu)成振蕩 器的負溫系數(shù)電流源電路，其特征在于:包括啟動電路(6)、負溫電流產(chǎn)生電路(7)、開關(guān)電流源(8)和開關(guān)電流源控制電路(9)； 所述啟動電路(6)使所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)啟動； 所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)產(chǎn)生負溫電流輸出到所述開關(guān)電流源(8); 所述開關(guān)電流源控制電路(9)接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源(8)； 所述開關(guān)電流源(8)接收負溫電流產(chǎn)生電路(7)產(chǎn)生的負溫電流，并受所述開關(guān)電流源控制電路(9)輸出的電流控制碼的控制，輸出負溫系數(shù)電流到環(huán)形振蕩器(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路，其特征在于:所述開關(guān)電流源控制電路(9)包括多個開關(guān)電流源控制支路，每個開關(guān)電流源控制支路的輸入均接收總線控制信號，產(chǎn)生電流控制碼輸出到開關(guān)電流源(8 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的構(gòu)成振蕩器的負溫系數(shù)電流源電路，其特征在于:所述負溫電流產(chǎn)生電路(7)包括第零、第一、第二 NMOS管(ΜΝ0、麗1、麗2)和限流電阻(R1)，第零、第一、第二 NMOS管(MNO、MN1、MN2)的襯底以及第二 NMOS管(MN2)的源極均與地(VSS)相接，第二 NMOS管(MN2)的柵極和漏極相接，并與第一 NMOS管(MNl)的源極相接，第一 NMOS管(麗I)的柵極與第零NMOS管(MNO)的柵極接在一起，并連接啟動電路(6)的輸出，第零NMOS管(MNO)的源極通過限流電阻(Rl)接地(VSS)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有高頻率高穩(wěn)定度的振蕩器電路，其特征在于:所述啟動電路(6)包括第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)和第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6);其中，第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)的襯底及源極接電源RC濾波電路(I)的輸出電源(VCCH)，第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6)的襯底接地；第三NMOS管(MN3)的源極接地，第三NMOS管(MN3)的柵極和漏極接在一起，并與第四NMOS管(MN4)的源極相接，第四NMOS管(MN4)的柵極和漏極接在一起并與第十九PMOS管(MP19)的漏極連接，第十九PMOS管(MP19)的柵極接收負溫電流產(chǎn)生電路(7)的信號；第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(麗5)構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十九PMOS管(MP19)的漏極相接，第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(MN5)的漏極接在一起并與第六NMOS管(MN6)的柵極相接，第六NMOS管(MN6)的漏極與電源RC濾波電路(I)的輸出電源(VCCH)相接，第六MN6管的源極輸出信號到負溫電 流產(chǎn)生電路(7 )。
【文檔編號】G05F1/567GK103944512SQ201410154775
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】吳炎輝, 范麟, 龔海波, 萬天才, 劉永光, 徐驊, 李明劍 申請人:重慶西南集成電路設(shè)計有限責任公司