專利名稱：：溫度穩(wěn)定振蕩器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明系相關(guān)于一種以對一電荷儲存裝置循環(huán)的充電以及放電作為基礎(chǔ)之振蕩器電路，特別的是，本發(fā)明系相關(guān)于一種提供在備用操作模式之設(shè)備一操作時鐘的振蕩器電路。積分電路通常在正常操作期間，會自一積分振蕩器獲得其操作時鐘，而在備用操作期間，積分電路則是常常由一振蕩器電路或一相移振蕩器電路(phaseshifteroscillator)而供給操作時鐘，這是因為這些電路皆是以低電流消耗而聞名。振蕩器電路系具有一電荷儲存裝置，而該電荷儲存裝置系分別地藉由一向上積分(upward-integration)電流源或是藉由一向下積分(upward-integration)電流源而交替地充電以及放電，同時，該電荷儲存裝置系更進一步的連接至一比較器，而該比較器系測量該電荷儲存裝置之充電狀態(tài)，并于到達一預(yù)先設(shè)定的比較器臨界值上限時，而由充電程序轉(zhuǎn)換為放電程序。相對應(yīng)地，若該充電狀態(tài)下降至一已決定之比較器臨界值下限時，則該放電程序系會被撤銷，而該充電程序則會被活化而進行取代。如此之適合被整合入一積分電路的振蕩器電路系以下列文章“A1.2μmCMOSCurrent-ControlledOscillator”byMichaelP.FlynnandSverreU.Lidholm，pulishedinIEEEJournalofSolid-StateCircuits，volume27，No.7，July1992，pages982-987、以及“ANovelCMOSMultivibrator”byI.M.FilanovskyandH.Baltes，publishedinAnalogIntegratedCircuitsandSignalProcessing，volume2，1992，pages217-222、以及“Anovellowvoltagelowpoweroscillatorascapacitivesensorinterfaceforportableapplications”byGiuseppeFerriandPierpaoloDeLaurentiis，publishedinSensorsandActuators，volume76，1999，pages437-441做為例子而加以敘述。在這些文章中所呈現(xiàn)之振蕩器電路里，一電容器系于每一例子中皆提供作為該電荷儲存裝置。該振蕩器電路作為基礎(chǔ)之一單震動器(univibrator)系舉例說明于書籍“Halbleiter-Schaltungstechnik”[“semiconductorcircuitry”]byUlrichTietzeandChristophSchenk，publishedbySpringer-Verlag，Berlin，1999，11thedition中的第6.50圖。在通信領(lǐng)域中之振蕩器電路的應(yīng)用系需要一高頻穩(wěn)定度。因此，一振蕩器電路的自由運轉(zhuǎn)頻率(free-runningfrequency)，以及晶振頻率(crystalfrequency)乃是藉由數(shù)字除頻比(digitaldividerratios)而加以調(diào)整，再說，由一振蕩器電路所產(chǎn)生的頻率系對于溫度波動、操作電壓波動、相位噪聲以及技術(shù)變動具有相當(dāng)大的相依性，而且，該振蕩器電路系需要一低操作電壓、具有低操作電壓相依性、占用的芯片面積小以及能夠在一積分電路中執(zhí)行。上述制成振蕩器電路所需的特性需求系亦適用于在感應(yīng)器(sensors)中的應(yīng)用，然而，在此型態(tài)的應(yīng)用中，通常是不需要調(diào)整至一非常精準(zhǔn)的晶振頻率。而為了獲得振蕩器頻率有關(guān)于溫度波動的最大穩(wěn)定性，已知要提供給振蕩器電路具有不同溫度系數(shù)的電阻，然而，如此之溫度波動補償?shù)娜秉c是，該溫度系數(shù)以及所使用之該等電阻之絕對值兩者在技術(shù)上所掌控的變量僅能帶來該振蕩器頻率的一低溫穩(wěn)定性。更甚者，也已知可藉由額外的構(gòu)件，例如，外接具有低溫度系數(shù)的電阻，或藉由使用一EEPROM而調(diào)整晶圓、或藉由齊納轟擊(Zenerzapping)，以帶來該振蕩器頻的一溫度穩(wěn)定性，這些已知測量的共同點是，與大量生產(chǎn)花費相關(guān)連的高成本。本發(fā)明的目的系在于提供一振蕩器電路，而藉由該振蕩器電路，振蕩器頻率之溫度系數(shù)可以被設(shè)定為一預(yù)先設(shè)定的值，并且，藉由該振蕩器電路，可以達到特別是該振蕩器電路的一高溫度穩(wěn)定度、一操作電壓抑制、以及一低1/f噪聲。本發(fā)作為基礎(chǔ)之所規(guī)劃的目的系藉由權(quán)利要求第1項之特征而加以達成，而本發(fā)明較具優(yōu)勢之發(fā)展以及改進系詳細載明于附屬權(quán)利要求之中。根據(jù)本發(fā)明之一溫度穩(wěn)定振蕩器電路，其系根據(jù)循環(huán)地對一電荷儲存裝置進行充電以及放電的原則而加以操作，為了這個目的，該振蕩器電路系包括一第一電路部分，其系具有以一第一溫度相依性為特征之一第一電特性，以及一第二電路部分，其系具有以一第二溫度相依性為特征之一相對應(yīng)第二電特性，而該兩溫度相依性系具有相反指向的或是至少不同的行為，該兩電路部分之該等電特性系可加以了解而為，舉例而言，電流或電壓，再者，該振蕩器電路系包括，作為構(gòu)件之，該電荷儲存裝置，一可控制之向上積分電流源，以用于對該電荷儲存裝置進行充電，一可控制之向下積分電流源，以用于對該電荷儲存裝置進行放電，一第一電阻，以及一第二電阻。上述該振蕩器電路之構(gòu)件系于每一例子中被包含于該第一電路部分或該第二電路部分或該振蕩器電路的其余部分之中。此外，該兩電阻系實質(zhì)上具有相同的溫度系數(shù)，以及較佳地，兩者為相同型態(tài)之電阻。在此例子中，該溫度系數(shù)系表示隨著溫度改變的電阻變化，一電阻型態(tài)可以被了解為電阻種類，例如，一碳薄膜電阻或一金屬薄膜電阻。在根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路的例子中，一溫度改變系藉由該振蕩器電路之該兩電路部分之相反指向地或是至少不同的溫度相依性而加以補償，若溫度改變了，則決定一電路部分之一電特性系會上升，而另一決定另一電路部分的電特性系會因不同的溫度系數(shù)而同時下降或上升，總言之，此會帶來的在兩電特性之間的方程式，因此，舉例而言，兩電特性之一總和或一差值或一乘積系可以在某一溫度范圍內(nèi)維持固定，結(jié)果，最終就會使得設(shè)定用于決定該振蕩器頻率的那些數(shù)量(quantities)的溫度相依性成為可能，因此，該振蕩器頻率之溫度系數(shù)可以被設(shè)定為一預(yù)先決定的值，并且，特別的是，可以獲得該振蕩器頻率的高溫度穩(wěn)定性。在根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路的例子中，更進一步具有優(yōu)勢的是，該兩電阻實質(zhì)上具有相同的溫度系數(shù)，并且，特別的是，該兩者為相同型態(tài)之電阻，而此所得出的結(jié)果則可以使得該振蕩器頻率之溫度相依性被更進一步地最小化。一些已知的振蕩器電路使用相反的原則，亦即，使用具有不同或相反指向之溫度系數(shù)的電阻，以用于溫度補償?shù)哪康?，然而，在此狀況下，該等電阻之技術(shù)變量對整體而言會造成較本發(fā)明所達成者為差的溫度補償效果。根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路，其較具優(yōu)勢的是包括一比較器，一第一電路分支，以及一第二電路分支。該比較器系控制向上積分(upward-integration)以及向下積分(downward-integration)電流源，而此控制系藉由該比較器以一取決于該電荷儲存裝置之充電狀態(tài)、一預(yù)先決定之比較器臨界值下限、以及一預(yù)先決定之比較器臨界值上限的方式而加以達成，該第一電路分支系包括該可控制之向上積分電流源，以及該第二電路分支系包括該比較器及/或被用以產(chǎn)生該比較器臨界值上限以及下限。根據(jù)本發(fā)明之一較佳實施例，于每一例子中，至少偶爾具有不同溫度相依性之兩相互重疊的部分電流，系流經(jīng)該第一電路分支及/或該第二電路分支，舉例而言，在該等電路分支中，形成自該兩部分電流之一總和或一差值系系于每一例子中加以提供。再者，該兩部分電流可以較佳地具有相反指向地或是至少不同的溫度系數(shù)，而藉由如此之彼此溫度相依性相互補償?shù)牟糠蛛娏?，該振蕩器電路所需的溫度系?shù)即可以以一簡單的方式而于技術(shù)上獨立地加以設(shè)定。此外，這些方法也使得僅具有小面積需求以及低電流消耗之溫度相依性補償?shù)呐帕锌梢约右詫崿F(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路，較具優(yōu)勢的是包含一能帶間隙(bandgap)參考電路，其系提供一參考電壓，而該能帶間隙參考電路系較佳地提供該等部分電流的至少其中之一，此外，較具優(yōu)勢的是，該能帶間隙參考電路經(jīng)由至少一電流鏡而連接至該第一電路分支及/或該第二電路分支。舉例而言，該能帶間隙參考電路亦可以包含該第一電阻，而該能帶間隙參考電路所產(chǎn)生之該參考電壓系因橫跨該第一電阻而下降。此有關(guān)于該能帶間隙參考電路之方法較具優(yōu)勢的是，該能帶間隙參考電路可以產(chǎn)生一部份電流，而該部分電流系會以溫度相依性的方式而與另一部分電流相抵銷，因此整體而言可以有效地補償溫度相依性，在此例子中，另一部分電流系可以，舉例而言，預(yù)先加以決定，并且，作為該電荷儲存裝置的一充電電流或用于產(chǎn)生該比較器臨界值。相同的，較具優(yōu)勢的是，該至少一電流鏡系加以設(shè)計而為動力組件匹配(dynamicelementmatching)。而該組件匹配可以，舉例而言，藉由一控制單元而加以控制，并且，可藉由該振蕩器電路所提供之操作時鐘而加以時鐘化，由于此方法大大地抑制了在組件間的匹配錯誤，因此，此甚至可以得出該振蕩器電路更高之正確性以及溫度穩(wěn)定度的結(jié)果。為了獲得具有最高可能溫度穩(wěn)定性的一振蕩器頻率，其較具優(yōu)勢的是規(guī)劃在該第一電路分支以及該第二電路分支中之該等部分電流，以及，特別的是，在至少一另一電路分支中的部分電流，因此，該振蕩器頻率之該溫度相依性的線性項次以及二次項次，以及特別是高次項次，可獲得補償，而此系降低了該振蕩器電路之溫度反應(yīng)的彎曲，而部分電流系可以，舉例而言，產(chǎn)生于該能帶間隙參考電路之中。本發(fā)明之一另一特別的、具有優(yōu)勢之改進的特征在于，根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路系包含了至少一電流鏡，而該至少一電流鏡系于其輸出側(cè)饋送至該第一電路分支及/或該第二電路分支，并且，其輸出端系連接至一第三電阻，而該第三電阻則具有特別是與該第一及該第二電阻相同之溫度系數(shù)及/或電阻值。上述之電路排列系以一源衰退電路(sourcedegenerationcircuit)的原則為基礎(chǔ)。此型態(tài)之電路乃是利用一原則上與溫度無關(guān)之電流鏡其因一電阻之補充連接而可加以調(diào)變，并因而造成該電流鏡受限于一溫度相依性的事實，總言之，該溫度相依性的補償系可以藉由該源衰敗電路而加以達成。此外，此方法可以排除如上述之用以產(chǎn)生另一部份電流的另一電流鏡，并且，藉由排除該另一部份電流，則該振蕩器電路的功率消耗可以被降低。該第一電路分支系較佳地包括一第一MOS晶體管，作為該可控制之向上積分電流源，一第二MOS晶體管(TS2)，用于切換該向上積分程序的開與關(guān)，以及該電荷儲存裝置。上述之構(gòu)件系以串聯(lián)之方式連接至該第一電路分支。在一另一較具優(yōu)勢的實施例中，其所提供的是，在該第二電路分支中，該比較器系具有一第三MOS晶體管，并且，該第三MOS晶體管之柵極終端系連接至該電荷儲存裝置，此外，該比較器亦與該第二電阻串聯(lián)連接，而源自該比較器臨界值上限以及該比較器臨界值下限之間的一差動電壓系因橫跨該第二電阻而下降。更甚者，具有優(yōu)勢的是，實現(xiàn)該可控制之向下積分電流源具有一雙極晶體管或具有一第四MOS晶體管，并且提供一第五晶體管以用于切換該向下積分程序的開與關(guān)，其中，該雙極晶體管或該第四MOS晶體管，以及該第五MOS晶體管系串聯(lián)連接而被配置于該電荷儲存裝置之中。在本發(fā)明一更進一步的較具優(yōu)勢改進中，該電荷儲存裝置系至少部分形成為一柵極氧化電容，而一柵極氧化電容則具有一特別小的芯片區(qū)域需求。本發(fā)明之一更進一步、特別的具有優(yōu)勢之實施例系在于提供一第六MOS晶體管，并且，該第三MOS晶體管系經(jīng)由其間的漏極-源極路徑而串聯(lián)連接至該第六MOS晶體管。藉由此電路排列，一第二時間常數(shù)系被增加至可以不需要該第六MOS晶體管即決定該振蕩頻率的該主要時間常數(shù)之上，該第二時間常數(shù)系可具有脫離該主要時間常數(shù)的一溫度系數(shù)，并因而對該振蕩器電路之溫度相依性的補償做出貢獻。再者，該第六MOS晶體管系，特別的，具有與該第三MOS晶體管相同之導(dǎo)電型態(tài)，而此系造成較好的操作電壓抑制，因為該兩MOS晶體管關(guān)連于相同的供給線。第六MOS晶體管系較具優(yōu)勢地向上連接作為一二極管。該第一電阻以及該第二電阻較具優(yōu)勢地是，以其溫度系數(shù)具有微小變量及/或絕對值具有微小變量的方式而加以設(shè)計。在此例子中，該溫度系數(shù)的微小變量，系承擔(dān)該振蕩器電路的一低溫度系數(shù)，并且，在一通信芯片中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明之該振蕩器電路時較為有利，相較之下，當(dāng)感應(yīng)器使用該振蕩器電路時，該振蕩器頻率的絕對值會比該振蕩器頻率之溫度相依性來得重要，因此，當(dāng)在感應(yīng)器中執(zhí)行該振蕩器電路時，具有優(yōu)勢地是使用僅具有該兩電阻之絕對值之微小變量的一電阻型態(tài)。以一較具優(yōu)勢的方式，該振蕩器電路的所有電阻系實質(zhì)上具有相同的溫度系數(shù)，并且，特別是，系為相同型態(tài)的電阻，而此系確保了該振蕩器電路有關(guān)于溫度波動的理想穩(wěn)定度。根據(jù)本發(fā)明之振蕩器電路，其較具優(yōu)勢地是適合于一積分電路中執(zhí)行，而具有該振蕩器電路的積分電路系可以較有利地藉由CMOS(complementarymetaloxidesemiconductor，互補性氧化金屬半導(dǎo)體)技術(shù)而加以產(chǎn)生。本發(fā)明系使用示范性實施例并以圖式做為參考而于之后有更詳盡的解釋，其中第1圖其系顯示根據(jù)本發(fā)明之溫度穩(wěn)定振蕩器的一第一示范性實施例的電路圖；以及第2圖其系顯示根據(jù)本發(fā)明之溫度穩(wěn)定振蕩器的一第二示范性實施例的電路圖。第1圖系舉例說明作為本發(fā)明之一第一示范性實施例的一溫度穩(wěn)定振蕩器電路1的電路圖。該振蕩器電路1具有一電荷儲存裝置C2，其系一方面連接至一共同固定電位，特別是一接地VSS，并且另一方面連接至一節(jié)點K，而一MOS晶體管TC1的一柵極終端則更進一步地連接至該節(jié)點K，該節(jié)點K乃是由經(jīng)MOS晶體管TS2以及T之漏極-源極路徑(drain-sourcepaths)而將該節(jié)點K連接至一供給電壓VDD的一向上積分電路分支(upward-integrationcircuitbranch)所饋送。至于一MOS晶體管TS3的漏極-源極路徑、一雙極晶體管TB3之集極-射極路徑(collector-emitterpath)、以及一MOS晶體管TS4的也是漏極-源極路徑所形成的一另一電路分支則作為來自該節(jié)點K的汲取電流(drawingcurrent)，此電路分支系將該汲取電流引導(dǎo)走，而到達接地VSS。該MOS晶體管TC1的該漏極-源極路徑系藉由一比較器/參考電壓電路分支，而一方面經(jīng)由一電阻R1連接至接地VSS，并且，另一方面經(jīng)由一MOS晶體管T1的漏極-源極路徑連接至該供給電壓VDD，一MOS晶體管TS1系與該電阻R1并聯(lián)配置，一MOS晶體管T5的漏極終端則是連接至該等晶體管T1以及TC1的連接路徑，而該MOS晶體管T5的柵極終端則是連接至本身的漏極終端，并且，該MOS晶體管T5的源極終端系連接至接地VSS。再者，一反相放大器(invertingamplifier)IV1的輸入端系連接至該等晶體管以及TC1之間，反相放大器IV2、IV3、以及IV4系串聯(lián)連接于該反相放大器IV1的下游，該反相放大器IV3的輸出端系連接至該等MOS晶體管TS1、TS2、TS3、以及TS4的柵極終端，該反相放大器IV4的輸出端則為該振蕩器電路1的輸出端OUT。該振蕩器電路1系包含由MOS晶體管T3以及T4所形成的一能帶間隙參考電路(bandgapreferencecircuit)BGR、雙極晶體管TB1以及TB2、以及一電阻R2。該等MOS晶體管T3以及T4的柵極終端與該等雙極晶體管TB1以及TB2的基極終端系分別連接至彼此，該等MOS晶體管T3以及T4分別之漏極-源極路徑系一方面連接至該供給電壓VDD，并且另一方面連接至該等雙極晶體管TB1以及TB2分別之集極終端。再者，MOS晶體管T3的漏極終端系連接至其本身的柵極終端，該雙極晶體管TB1的射極終端系連接至接地VSS，電阻R2則是被配置于該雙極晶體管TB2之射極終端與接地VSS之間。該MOS晶體管T3系代表在該等MOS晶體管T1、T2、及T4之漏極-源極路徑中、用于產(chǎn)生電流之一電流源庫(currentsourcebank)的輸入晶體管。而為了這個目的，該MOS晶體管T3的柵極終端系被耦接至該等MOS晶體管T1、T2、及T4之柵極終端。一MOS晶體管T6系被串聯(lián)連接于在該供給電壓VDD與接電VSS之間的一電阻R3，該MOS晶體管T6的柵極終端系連接至該MOS晶體管T4的漏極終端，再者，該MOS晶體管T6的該柵極終端亦連接至MOS晶體管T7以及T8的柵極終端，該等MOS晶體管T6、T7、以及T8之源極終端被連接至該供給電壓VDD，該MOS晶體管T7之漏極終端則被連接該MOS晶體管T1的該漏極終端，該MOS晶體管T8的漏極終端被連接至該MOS晶體管T2的該漏極終端，至于一電容器C1則是被配置于該MOS晶體管T6的該柵極終端與該供給電壓VDD之間。該等雙極晶體管TB1以及TB2的基極終端被連接至該MOS晶體管T6以及該電阻R3之間的連接路徑，并且，亦被連接至該雙極晶體管TB3的基極終端。在本發(fā)明之振蕩器電路1的例子中，該等MOS晶體管TC1、TS1、TS3、TS4、以及TS5系為n信道MOSFETs，而該等MOS晶體管TS2、T1、T2、T3、T4、T6、T7、以及T8則藉由p信道MOSFETs而加以實現(xiàn)，至于該等雙極晶體管TB1、TB2、及TB3則是設(shè)計為npn晶體管。該振蕩器電路1的功能系為循環(huán)地對該電荷儲存裝置進行充電以及放電。在此例子中，由該等MOS晶體管T2以及TS2所形成的該向上積分電路分支系用以對該電荷儲存裝置C2進行充電，該MOS晶體管T2系代表一向上積分電流源，自該MOS晶體管T2流進該電荷儲存裝置C2的電流可藉由該MOS晶體管TS2而進行切換，由該雙極晶體管TB3以及該等MOS晶體管TS3以及TS4所形成之電路分支系用于對該電荷儲存裝置進行放電。在此例子中，該雙極晶體管TB3系為一可分別藉由該等MOS晶體管TS3以及TS4而被連接至該電荷儲存裝置C2以及接地VS的向下積分電流源，而為了獲得一參考電流，該向上以及向下積分電流源乃于每一例子中藉由其本身的控制終端而連接至該能帶間隙參考電路BGR。一比較器系作為該電荷儲存裝置C2的充電以及放電間的轉(zhuǎn)換，而該比較器系為該MOS晶體管TC1之形式，并會偵測該電荷儲存裝置C2以及其柵極終端之充電狀態(tài)，該能帶間隙參考電路BGR會產(chǎn)生橫跨于該電阻R2的一參考電壓VREF，其中，參該考電壓系藉由包括該等MOS晶體管T3以及T1的電流鏡、并以與該參考電壓VREF成正比的一電壓VR1穿過該電阻R1會下降的方式而進行反射，該電壓VR1系為一比較器臨界值上限電壓VCH以及一比較器臨界值下限電壓VCL之間的差值。在此例子中，該比較器臨界值下限電壓VCL系藉由該MOS晶體管TC1之臨界電壓值、以及該MOS晶體管TC1之有效柵極-源極電壓的總和所計算而得，而該比較器臨界值上限電壓VCH則是由該比較器臨界值下限電壓VCL以及該電壓VR1之總和所計算而得。該等反相放大器IV1、IV2、以及IV3系會控制用于切換充電或放電程序之開或關(guān)的該等MOS晶體管TS2以及TS3。在該比較器臨界值上限電壓VCH達到之后，來自該電荷儲存裝置C2的向下積分系加以實現(xiàn)，而同時在該比較器臨界值下限電壓VCL達到之后，來自該電荷儲存裝置C2的向上積分亦加以實現(xiàn)。在此例子中，一三角電壓(triangularvoltage)系橫跨于該電荷儲存裝置C2而形成，此這振蕩器三角電壓的頻率系為1/(2·R1·C2)，其中，R1代表該電阻R1之電阻值，C2代表該電荷儲存裝置C2的電容。此外，該等MOS晶體管TS1以及TS4系經(jīng)由該等反相放大器IV1、IV2、以及IV3而加以控制，在此例子中，該MOS晶體管TS1系于來自該電荷儲存裝置C2的該向下積分期間時該電阻R1進行短路，至于該MOS晶體管TS4系于來自該電荷儲存裝置C2的該向下積分期間降低該等雙極晶體管TB1以及TB2的基極電流。一代表該振蕩器頻率的放大信號系可以分接于該反相放大器IV4的輸出端OUT。在本發(fā)明之本第一示范性實施例中，該電荷儲存裝置C2系藉由一柵極氧化電容而加以實現(xiàn)，而該柵極氧化電容較佳地是類似該MOS晶體管TC1而垂直地加以建構(gòu)。該電荷儲存裝置C2于操作時所需要的偏壓，系相等于該MOS晶體管TC1的臨界電壓以及幾百mV之總和。該比較器臨界值下限電壓相等于該MOS晶體管TC1的該臨界電壓以及該有效柵極-源極電壓之總和的事實系可以確保該電荷儲存裝置C2之該所敘述之偏壓。在本第一示范性實施例中，該振蕩器頻率的溫度穩(wěn)定性系受到增加適當(dāng)電壓的影響。在此例子中，兩電流系分別彼此重疊，而該等電流系具有不同、甚至相對地指向之溫度相依性或溫度系數(shù)，該等重疊之電流系可平靜地流動、或藉由振蕩器時鐘而被切換，總而言之，此會導(dǎo)致對溫度相依性的補償，因此該振蕩器頻率系會采用一預(yù)先設(shè)定之溫度系數(shù)或一實質(zhì)上由溫度取決的值。該電阻R1，根據(jù)方程式(1)，系會直接影響該振蕩器頻率的值，并且具有將藉由本發(fā)明而受到補償之一溫度相依性R1＝R10·(1+a·(T-T0)+b·(T-To)2)方程式(1)其中，T表示溫度，相關(guān)于線性溫度條件的一特定溫度系數(shù)，并且，b代表二次溫度系數(shù)。R10表示該電阻R1在參考溫度T0，舉例而言，25℃，的電阻值。在該振蕩器1之中，該電阻R1之如方程式(1)所述的該溫度相依性系藉由增加由該等MOS晶體管T1以及T7所產(chǎn)生的電流而獲得補償，而流經(jīng)該MOS晶體管T1的電流系產(chǎn)生于該能帶間隙參考電路BGR之中，并且由該MOS晶體管T3反射進入該MOS晶體管T1，流經(jīng)該MOS晶體管T3的電流系正比于一PTAT(proportionaltoabsolutetemperature，正比絕對溫度)電壓，而該PTAT電壓系正比于開氏溫度(temperatureinKelvins)，此系會對應(yīng)于一正溫度系數(shù)。而由于一電流鏡其本身理想上并不具有溫度相依性，因此通過該MOS晶體管T1的電流亦會正比于一PTAT電壓，相較之下，通過該MOS晶體管T7的電流系藉由反射流經(jīng)該MOS晶體管T6的電流而加以產(chǎn)生，而由于該雙極晶體管TB2的排列，因此，流經(jīng)該MOS晶體管T6的電流系會正比于一基極-射極電壓，所以，同樣的方式亦適用于該MOS晶體管T7，并且，該MOS晶體管T7可據(jù)此而具有一負的溫度系數(shù)。總言之，此會導(dǎo)致流經(jīng)該電阻R1且溫度系數(shù)顯示出不同記號之兩電流的重疊，因此，該已知之能帶間隙方程式會產(chǎn)生下列橫跨該電阻R1而下降之該電壓VR1的式子VR1＝k1·(T/T0)-k2·(1-(VG0-VBE0)/VG0)·(T0/T0)方程式(2)其中，k1以及k2系代表電流鏡比，以及VG0以及VBE0則分別在描述柵極以及基極-射極電壓。在方程式(2)中，第一加數(shù)(addend)系隨著溫度而上升，同時第二個加數(shù)則于溫度上升時下降。而因為k1以及k2僅是電流鏡比，所以，其系有可能以技術(shù)取決的方式產(chǎn)生橫跨該電阻R1的一正確電壓，因此，所校正的該電壓可被設(shè)定為與該電阻R1相同的溫度系數(shù)。由于相較之下較小的溫度系數(shù)，因此該電荷儲存裝置C2的該柵極氧化電容系僅對該振蕩器頻率具有非常小的影響。此外，本發(fā)明系提供該等電阻R1以及R2，以及較佳地該電阻R3，相同的溫度系數(shù)，較佳地是，亦為相同的電阻。特別地是，當(dāng)在一通信芯片中執(zhí)行該振蕩器電路1時，其具有優(yōu)勢的是，使用溫度系數(shù)僅具有微小技術(shù)變量的電阻型態(tài)作為該電阻R1、R2、以及R3，則會造成該振蕩器頻率的一理想溫度穩(wěn)定度，并且，將可消除因使用不同電阻所造成之技術(shù)變量。相較于此，已知之試圖透過混合電阻比值而獲得一溫度穩(wěn)定的振蕩器電路，系具有技術(shù)電阻變量所造成之一基本溫度相依，對分別具有溫度系數(shù)a1以及a2的該電阻R1以及R2而言，溫度系數(shù)的此相依性系大約為(a1-a2)·R1/(R1+R2)，這就表示，在兩溫度系數(shù)a1以及a2之間具有3000ppm/k之差異，以及，舉例而言，該等電阻R1以及R2具有相似大小的電阻時，系會由于20％的片電阻改變(sheetresistancechange)，而使該溫度系數(shù)已經(jīng)改變250ppm/k。在本發(fā)明的本第一示范性實施中，上述對該比較器/參考電壓電路分支之溫度相依性補償?shù)臏y量系亦以一類似的方法而被用于該向上積分電路分支，而為了這個目的，該MOS晶體管T8系被以相對應(yīng)于該MOS晶體管T7的方式而加以使用，由該MOS晶體管T6所反射之電流系相同的流經(jīng)該MOS晶體管T8，以及該MOS晶體管T8亦藉此而正比于該基極-射極電壓。流經(jīng)該MOS晶體管T2的電流則再次正比于一PTAT電壓，因此，造成以與上述一樣的方式之溫度補償。在電流正比于一基極-射極電壓的例子中，根據(jù)該能帶間隙方程式，該非線性構(gòu)件系由((n-1+a)·k·T/q·ln(T/T0))/VG0代表，其中n表示一技術(shù)參數(shù)，一PTAT電流的該非線性構(gòu)件系實質(zhì)上藉由項次1+b而提供。通過該MOS晶體管T7以及T8之電流的混合會增加或減少該非線性構(gòu)件，因此而造成該電阻R1的二次構(gòu)件的補償成為可能。為了使上述之溫度補償可再現(xiàn)以及該溫度系數(shù)的錯誤不再是由在該電流鏡中的匹配錯誤所造成，其較具優(yōu)勢的是，藉由動力組件匹配(dynamicelementmatching)而在一電流鏡的范圍內(nèi)補償分別的晶體管。正如顯示于第1圖中之本發(fā)明的第一示范性實施例系顯示出溫度補償?shù)囊涣硪豢赡苄?，其亦可以獨立地實現(xiàn)通過該等MOS晶體管T7以及T8的電流之混合。此可能性系源自于在該MOS晶體管TC1之漏極終端之該MOS晶體管T5的排列，此造成了在該比較器之輸出端之極頻率(polefrequency)的增加，以及，同時間，除了形成自該項次2·R1·C2的主要時間常數(shù)之外，亦造成對振蕩器頻率有所貢獻之一第二非常短且良好定義之時間常數(shù)的產(chǎn)生。由該MOS晶體管T5所產(chǎn)生之該第二時間常數(shù)系藉由該晶體管T5之互導(dǎo)(transconductance)而加以決定，該互導(dǎo)gm系由方程式(3)以及(4)所提供gm=2·β·ID]]>方程式(3)β=μ·Cox·WL]]>方程式(4)在方程式(3)以及(4)中，所有的參數(shù)系關(guān)連于該MOS晶體管T5，尤其是，β表示該互導(dǎo)系數(shù)，ID表示該漏極電流，W以及L分別表示頻道寬度以及長度，μ表示在該頻道中電荷移動性，以及Cox表示該MOS晶體管T5之該柵極氧化電容。舉例而言，該移動性μ以及該漏極電流ID的溫度系數(shù)系分別為-5000ppm/k以及3000ppm/k，則此系造成該互導(dǎo)gm之溫度系數(shù)大約為值-1000ppm/k，但該電阻R1可具有200ppm/k的溫度系數(shù)，根據(jù)此而變得較清楚的是，主要時間常數(shù)以及該第二時間常數(shù)的總和系使得所有時間常數(shù)之溫度相依性的補償，以及因此該振蕩器頻率，成為可能。該MOS晶體管T5的一另一優(yōu)點是，其在該MOS晶體管TC1的該漏極終端的排列系會定義位于該比較器之輸出端的電壓擺動。該兩MOS晶體管TC1以及T5系較佳地具有相同的導(dǎo)電型態(tài)，并且關(guān)連于相同的供給線，這些方法所具有的優(yōu)點是，在該比較器之輸入端以及輸出端的電位系會藉此而與該供給電壓VDD無關(guān)。一另一補償該溫度相依性的可能性則是由一源衰退電路(sourcedegenerationcircuit)提供。在此例子中，具有與該等電阻R1以及R2相同之電阻值的電阻系被連接至，舉例而言，該MOS晶體管T1及/或T2的漏極終端，而這些電阻系會調(diào)變(detune)分別由該MOS晶體管T3以及T1與T3以及T2所形成的該等電流鏡，原則上，電流鏡的行為系與溫度無關(guān)，然而，該電流鏡的調(diào)變會對可被用于補償其它溫度系數(shù)的該電流鏡溫度系數(shù)留下印記，而此方法的優(yōu)點是，該等MOS晶體管T7以及T8可以被排除，并且藉此降低該振蕩器電路1的功率消耗。一電流鏡之由一源衰退電路而加以調(diào)變的輸出電流IOUT系由方程式(5)以及(6)提供IOUT=IIN1+2·β(T)·RSD(T)2·UUN]]>方程式(5)β(T)=μ(T)·Cox·WL]]>方程式(6)在方程式(5)中，IIN表示該電流鏡之輸入電流，以及RSD表示在該電流鏡之輸出端的電阻，剩下的參數(shù)則已經(jīng)以類似的方式于方程式(4)做出定義。下列的式子為源自于此的溫度相依振蕩器頻率f(T)1f(T)=2·R1(T)·C2·(1+12·β(T)·RSDOR30·RSD(T)·ΔUBE(T))]]>方程式(7)在此例子中，該移動性μ(T)以及該互導(dǎo)系數(shù)β(T)系為在每一例子中會具有基本上±5％誤差之非常良好定義的參數(shù)。當(dāng)所使用之電阻型態(tài)所提供之溫度系數(shù)夠小時，則該溫度補償即會對該電阻之絕對值的變動不敏感。在本發(fā)明的一二者擇一的實施例中，該等雙極晶體管TB1、TB2、以及TB3可藉由在弱反轉(zhuǎn)范圍(weakinversionrange)中操作的MOS晶體管所取代。該等MOS晶體管TS1、TS2、TS3、以及TS4亦可以由其它開關(guān)而加以形成。數(shù)字柵極亦可以由該等反相放大器IV1、IV2、IV3、以及IV4取代提供。在每一例子中，產(chǎn)生于該能帶間隙參考電路BGR中之一已反射PTAT電流系會流經(jīng)該等MOS晶體管T1以及T2，結(jié)果，產(chǎn)生于該能帶間隙參考電路BGR中的一噪聲系亦重疊于該電流之上，而通過受到噪聲增加之該MOS晶體管T1的電流，則會增加該比較器臨界值下限電壓VCL以及該比較器臨界值上限電壓VCH兩者，至于該振蕩器頻率，則在通過相同的受到噪聲增加之該向上積分電路分支之電流的例子中維持不受影響，然而，該兩比較器臨界電壓值VCL以及VCH僅在低頻噪聲發(fā)生時才會增加至相同的范圍，這表示，低頻1/f(low-frequency)噪聲并不會引導(dǎo)出頻率抖動的增加。本發(fā)明的該第一較佳實施例，正如第1圖所示，一MO5晶體管并不具有大于一的臨界電壓、或者串聯(lián)于該供給電壓VDD與接地VSS間之任何電路分支的一雙極晶體管并不具有大于一的基極-射極電壓，因此，本發(fā)明的示范性實施例系適合于非常低之供給電壓VDD的情形。由于該比較器/參考電壓電路分支系聯(lián)合地為了該比較器、該比較器臨界電壓VCL以及VCH的產(chǎn)生、以及該電荷儲存裝置C2的偏壓產(chǎn)生而加以設(shè)計的事實，因此該振蕩器電路1系會因為由此所產(chǎn)生之低電流消耗而特別適合于在備用操作期間產(chǎn)生一操作時鐘。再者，該振蕩器電路1系具有小的芯片面積需求。第2圖系顯示作為本發(fā)明之一第二示范性實施例的一溫度穩(wěn)定振蕩器電路2的電路圖，該振蕩器電路2于許多電路部分系對應(yīng)于第1圖所顯示之該振蕩器電路1，因此，相同或可比較的功能性組件系被提供以相同的參考符號。在該振蕩器電路2中，該電荷儲存裝置C2系為一電容器，該電容器之一終端系連接至該供給電壓VDD以取代接地VSS，而在該振蕩器電路2中剩余之構(gòu)件的參考電位，與該振蕩器電路1相較，系對應(yīng)地加以修飾。在該振蕩器電路2中，該向下積分電流源系藉由一具有一p-摻雜信道的MOS晶體管T9而加以實現(xiàn)，再者，該振蕩器電路2系具有操作放大器OP1以及OP2，以分別被應(yīng)用于該等MOS晶體管T3以及T4、與T6之柵極電位。該振蕩器電路2系包含信道為p摻雜之MOS晶體管T10、T11、T12、T13、以及T14，以及包含信道為n摻雜之MOS晶體管T15、T16、T17、以及T18。這些MOS晶體管中的一些，以及它們與其它構(gòu)件之連接線的一些系在第2圖中以虛線標(biāo)示出來。這表示該等相關(guān)的MOS晶體管可以選擇性地被包括于該振蕩器電路2之中、或可以被設(shè)計為可切換的方式。在第2圖中，由于該MOS晶體管T6的電路，流經(jīng)該MOS晶體管T6的電流系與一CTAT(complementarytoabsolutetemperature，補償絕對溫度)電壓成正比，此電流之溫度系數(shù)系據(jù)此而為負的，其系藉由電流鏡排列而被反射進入該等MOS晶體管T11、T12、T13、以及T14之中。由于一電流鏡系獨立于基礎(chǔ)溫度之外，因此，流經(jīng)該等MOS晶體管的電流系具有與溫度有關(guān)之相反方向行為。流經(jīng)該等MOS晶體管T3以及T4之電流系正比于一PTAT電壓，而正比于溫度的電流系亦會藉由電流反射而被產(chǎn)生于，舉例而言，該MOS晶體管T10之中。藉由在第2圖中由虛線所標(biāo)示之該等MOS晶體管，其系有可能以既存的電流而形成差值或總和，并藉此補償溫度相依性。尤其是，該MOS晶體管T12系用于與在該比較器/參考電壓電路分支中之該MOS晶體管T1所產(chǎn)生之電流而形成差值，在每一例子中，該等MOS晶體管T13以及T14系會產(chǎn)生由在該向上積分電路分支中的該MOS晶體管T2所產(chǎn)生之電流所減去的電流，而由該等MOS晶體管T16以及T18所產(chǎn)生的電流系于每一例子中，與由分別在該比較器/參考電壓、或該向上積分電路分支中之該等MOS晶體管T1以及T2所產(chǎn)生之電流而形成一總和。權(quán)利要求1.一種溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其系以對一電荷儲存裝置(C2)循環(huán)地充電以及放電作為基礎(chǔ)，包括--一第一電路部分，系具有擁有一第一溫度相依性的一第一電特性；--一第二電路部分，系具有擁有一第二溫度相依性的一相對應(yīng)第二電特性，而該第二溫度相依性系相反指向于或是至少不同于該第一溫度相依性，其中，在每一例子中，該兩電路部分的其中之一或該振蕩器電路(1、2)的另一部分，系包括下列--該電荷儲存裝置(C2)；--一可控制之向上積分電流源(upward-integrationcurrentsource)(T2)，以用于對該電荷儲存裝置(C2)進行充電；--一可控制之向下積分電流源(downward-integrationcurrentsource)(TB3、T9)，以用于對該電荷儲存裝置(C2)進行放電；--一第一電阻(R2)；以及--一第二電阻(R1)；--其中該兩電阻(R1、R2)系實質(zhì)上具有相同的溫度系數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該第一電阻(R2)以及該第二電阻(R1)系為相同型態(tài)之電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求第1或第2項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--一比較器(TC1)，其系以一取決于該電荷儲存裝置(C2)之充電狀態(tài)，一預(yù)定之比較器臨界值下限(VCL)，以及一預(yù)定之比較器臨界值上限(VCH)的方式，而控制該向上積分電流源(T2)以及該向下積分電流源(TB3、T9)；--一第一電路分支，其系包括該可控制之向上積分電流源(T2)或該可控制之向下積分電流源(TB3、T9)；以及--一第二電路分支，其系包括該比較器(TC1)及/或被用以產(chǎn)生該兩比較器臨界值(VCL、VCH)。4.根據(jù)權(quán)利要求第3項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該第一電路分支及/或該第二電路分支系于每一例子中，至少偶爾包括具有不同溫度相依性之兩相互重疊的部分電流。5.根據(jù)權(quán)利要求第4項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--在該第一電路分支及/或該第二電路分支之中，該兩部分電流之一總和或一差值系于每一例子中加以形成。6.根據(jù)權(quán)利要求第4或第5項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--于每一例子中，在該第一電路分支中及/或在該第二電路分支中的該等部分電流系具有相反指向的或是至少不同的溫度相依性。7.根據(jù)權(quán)利要求第4至第6項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--一能帶間隙(bandgap)參考電路(BGR)，系用于產(chǎn)生一參考電壓(VREF)。8.根據(jù)權(quán)利要求第7項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該等部分電流的至少其中之一系可藉由該能帶間隙參考電路(BGR)而加以產(chǎn)生。9.根據(jù)權(quán)利要求第7或第8項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該能帶間隙參考電路(BGR)系經(jīng)由至少一電流鏡而連接至該第一及/或該第二電路分支。10.根據(jù)權(quán)利要求第9項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該至少一電流鏡系加以設(shè)計而為動力組件匹配(dynamicelementmatching)。11.根據(jù)權(quán)利要求第7至第10項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該第一電阻(R2)系被包含于該能帶間隙參考電路(BGR)之中；以及--該參考電壓(VREF)系固橫跨該第一電阻(R2)而下降。12.根據(jù)權(quán)利要求第3至第11項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--在每一例子中，該第一電路分支以及該第二電路分支，以及特別是該振蕩器電路(1、2)的至少一另一電路分支，系至少偶爾包括具有不同溫度相依性之兩重疊之部分電流的一總和或一差值；--該等部分電流系可以該振蕩器頻率之該溫度相依性之線性項次以及二次項次，以及特別是高次項次，實質(zhì)上被最小化的方式而加以設(shè)定；以及--該等部分電流承藉由，特別是，該能帶間隙參考電路(BGR)而加以產(chǎn)生。13.根據(jù)權(quán)利要求第3項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--至少一電流鏡系饋送至該第一電路分支及/或該第二電路分支，并且，其輸出端系連接至一第三電阻，而該第三電阻系具有特別是與該第一及該第二電阻(R2、R1)相同之溫度系數(shù)及/或電阻值。14.根據(jù)權(quán)利要求第3至第13項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--一第一MOS晶體管(T2)系作為該可控制之向上積分電流源，一第二MOS晶體管(TS2)系用于切換該向上積分操作的開與關(guān)，以及該電荷儲存裝置(C2)，其系被串聯(lián)連接于該第一電路分支之中。15.根據(jù)權(quán)利要求第3至第14項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--在該第二電路分支中，該比較器系為一第三MOS晶體管(TC1)的形式，并且，該第三MOS晶體管(TC1)之連接至該電荷儲存裝置(C2)的柵極終端系與該第二電阻(R1)串聯(lián)連接，而形成自該比較器臨界值上限(VCH)以及該比較器臨界值下限(VCL)間之該差值的一差動電壓(VR1)系固跨接該第二電阻(R2)而下降。16.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該可控制之向下積分電流源系為一雙極晶體管(TB3)或一第四MOS晶體管(T9)的形式，一第五MOS晶體管(TS3)系用于切換該向下積分操作的開與關(guān)，以及該電荷儲存裝置(C2)系被串聯(lián)連接。17.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該電荷儲存裝置(C2)系至少部分形成為一柵極氧化電容(C2)。18.根據(jù)權(quán)利要求第3至第17項其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--一第六MOS晶體管(T5)，其系串聯(lián)連接至該第三MOS晶體管(TC1)，并且，其系具有特別是與該第三MOS晶體管(TC1)相同之導(dǎo)電型態(tài)。19.根據(jù)權(quán)利要求第18項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該第六MOS晶體管(T5)系連接作為一二極管。20.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該第一電阻(R2)以及該第二電阻(R1)之溫度系數(shù)系具有微小的變量及/或絕對值系具有微小的變量。21.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該振蕩器電路(1、2)的所有電阻(R1、R2、R3、R4、R5)系實質(zhì)上具有相同的溫度系數(shù)，并且，特別地是，為相同型態(tài)的電阻。22.根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一或多之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該振蕩器電路(1、2)的該等構(gòu)件系整體地整合至一共同固定基板之上。23.根據(jù)權(quán)利要求第22項所述之溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1、2)，其特征在于，--該振蕩器電路(1、2)系藉由CMOS技術(shù)而加以實現(xiàn)。全文摘要一種溫度穩(wěn)定振蕩器電路(1)，其包括具有一第一溫度相依性的一第一電路部分，以及具有一第二溫度相依性的一第二電路部分，并且該第二溫度相依性系不同于該第一溫度相依性，一電荷儲存裝置(C2)，一用于對該電荷儲存裝置(C2)進行充電之可控制向上積分電流源(T2)，一用于對該電荷儲存裝置(C2)進行放電之可控制向下積分電流源(TB3、T9)，以及具有相同溫度系數(shù)的兩電阻(R1、R2)系于每一例子中被包含于該兩部分的其中之一中。文檔編號H03K3/00GK1589528SQ02823269公開日2005年3月2日申請日期2002年10月15日優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日發(fā)明者W·赫林格,M·莫茨申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司