Rc振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種RC振蕩器，包括工作電壓、基準(zhǔn)電路模塊、第一P溝道MOS管、第三P溝道MOS管、第四P溝道MOS管、振蕩核心邏輯電路、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一時序電容和第二時序電容；其特征在于，在第一放電開關(guān)的第二端、第二放電開關(guān)的第二端分別設(shè)置由N溝道MOS管、退化電阻構(gòu)成的源極退化電流源。本發(fā)明利用源極退化電流源的輸出阻抗隨溫度和電流的變化特性來使時序電容上的殘留電荷量能夠抵消溫度、工作電源電壓變化引起的時鐘頻率變化；從而實現(xiàn)提供一種低溫漂的RC振蕩器。
【專利說明】RC振蕩器
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種RC振蕩器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]一般情況下，RC振蕩器通過對電容的充放電延時來產(chǎn)生振蕩時鐘信號，這種電路結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的時鐘信號頻率容易受到芯片供電電壓、周圍工作環(huán)境溫度等因素的影響。為了克服工作電源電壓和環(huán)境溫度對RC振蕩器輸出時鐘頻率的影響，眾多設(shè)計和發(fā)明提出了各種高精度的Re振蕩器。圖1為經(jīng)典的RC振蕩器，其包括:基準(zhǔn)電路模塊1，P溝道MOS管MplS，P溝道MOS管Mp2S，P溝道MOS管Mp3S，振蕩核心邏輯電路3，第一時序電容Ct 1S，第二時序電容Ct2S,第一放電開關(guān)SI,第二放電開關(guān)S2。振蕩核心邏輯電路3設(shè)有第一比較輸入端31、第二比較輸入端32、基準(zhǔn)電壓輸入端33、第一控制信號輸出端34、第二控制信號輸出端35和時鐘信號輸出端36。
[0003]基準(zhǔn)電路模塊I設(shè)有基準(zhǔn)電壓輸出端12和電路輸入端11 ；電路輸入端11連接P溝道MOS管MplS的漏極，P溝道MOS管MplS的源極連接工作電源V，P溝道MOS管MplS的柵極連接P溝道MOS管MplS的漏極，基準(zhǔn)電壓輸出端12連接基準(zhǔn)電壓輸入端33，流經(jīng)P溝道MOS管MplS的電流作為基準(zhǔn)電流。
[0004]基準(zhǔn)電路模塊I具體包括帶隙基準(zhǔn)電壓源Bandgap、比較放大器CP、N溝道MOS管MnS,電阻Rs和直流電流源Iref，帶隙基準(zhǔn)電壓源Bandgap連接工作電源VDD并且其輸出端連接比較放大器CP的正輸入端，比較放大器CP的負(fù)輸入端連接N溝道MOS管MnS的源極和電阻Rs的第一端，電阻Rs的第二端通過直流電流源Iref接地，比較放大器CP的輸出端連接N溝道MOS管MnS的柵極，N溝道MOS管MnS的源極作為基準(zhǔn)電壓輸出端12，N溝道MOS管MnS的漏極作為電路輸入端11。
[0005]P溝道MOS管Mp2S的源極和P溝道MOS管Mp3S的源極均連接工作電源V，P溝道MOS管Mp2S的柵極、P溝道MOS管Mp3S的柵極均連接P溝道MOS管MplS的柵極，P溝道MOS管Mp2S的漏極連接第一時序電容CtlS的第一端，P溝道MOS管Mp3S的漏極連接第二時序電容CtlS的第一端。第一放電開關(guān)SI的第一端連接第一時序電容CtlS的第一端,第一放電開關(guān)SI的第二端連接地；第二放電開關(guān)S2的第一端連接第二時序電容Ct2S的第一端，第二時序電容Ct2S的第二端連接地。第一比較輸入端31連接第一時序電容CtlS的第一端，第二輸出端23連接第二時序電容Ct2S的第一端，第一控制信號輸出端34控制第一放電開關(guān)SI的通斷,第二控制信號輸出端35控制第二放電開關(guān)S2的通斷。第一時序電容CtlS的第二端、第二時序電容Ct2S的第二端均連接地。
[0006]具體是， 主要工作原理為:基準(zhǔn)電路模塊I和P溝道MOS管MplS、工作電源V共同產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流，P溝道MOS管Mp2S、P溝道MOS管Mp3S分別與P溝道MOS管MplS構(gòu)成電流鏡，P溝道MOS管Mp2S、P溝道MOS管Mp3S分別鏡像了上述基準(zhǔn)電流；M0S管Mp2S以固定斜率給第一時序電容CtlS充電，當(dāng)時序電容CtlS上的正端電壓Va上升到基準(zhǔn)電壓Vref時，振蕩核心邏輯電路中的比較器翻轉(zhuǎn)，控制與第一時序電容CtlS相連的第一放電開關(guān)SI閉合,迅速將CtlS上的電荷放掉，由于第一放電開關(guān)SI的導(dǎo)通阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MOS管Mp2S的導(dǎo)通阻抗,所以在第一放電開關(guān)SI閉合期間,第一時序電容CtlS的正端電壓Va —直接近于O電平；幾乎在第一放電開關(guān)SI閉合對第一時序電容CtlS放電的同時，第二放電開關(guān)S2斷開，MOS管Mp3S開始對第二時序電容Ct2S充電，正端的電壓Vb開始以固定斜率上升，直到電壓Vb的電壓值達到基準(zhǔn)電壓Vief，后續(xù)的比較器斷開第一放電開關(guān)SI，閉合第二放電開關(guān)S2，MOS管Mp2S再次以固定斜率對第一時序電容CtlS充電，第二放電開關(guān)S2將第二時序電容Ct2S上的電荷完全放掉，正端電壓Vb的電壓接近O電平，一個新的充電周期開始。上述振蕩器中兩個時序電容對應(yīng)正端電壓及輸出時鐘elk的波形如圖2所示。一個時鐘振蕩周期等于兩個時序電容CtlS、Ct2S充電時間之和。若充電電流均為Idm,電容值均為C，基準(zhǔn)電壓值為VMf，則時鐘頻率公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種RC振蕩器，包括工作電壓、基準(zhǔn)電路模塊、第一 P溝道MOS管、第三P溝道MOS管、第四P溝道MOS管、振蕩核心邏輯電路、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一時序電容和第二時序電容；基準(zhǔn)電路模塊設(shè)有基準(zhǔn)電壓輸出端和電路輸出端；振蕩核心邏輯電路設(shè)有第一比較輸入端、第二比較輸入端、基準(zhǔn)電壓輸入端、第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和時鐘信號輸出端；電路輸出端連接第一 P溝道MOS管的漏端,第一 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第一 P溝道MOS管的柵極和漏極相連；第三P溝道MOS管的源極、第四P溝道MOS管的源極均連接工作電源，第三P溝道MOS管的柵極、第四P溝道MOS管的柵極均連接第一 P溝道MOS管的柵極，第三P溝道MOS管的漏極、第一比較輸入端、第一放電開關(guān)的第一端均連接第一時序電容的正端，第一時序電容的負(fù)端接地；第四P溝道MOS管的漏極、第二比較輸入端、第二放電開關(guān)的第一端連接第二時序電容的正端，第二時序電容的負(fù)端接地；第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端分別對應(yīng)控制連接第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)； 其特征在于， 還包括第二 P溝道MOS管、壓降模塊、第一 N溝道MOS管、第二 N溝道MOS管、第三N溝道MOS管、電阻Rsl、退化電阻Rs2和退化電阻Rs3 ;第二 P溝道MOS管的源極連接工作電源，第二 P溝道MOS管的柵極連接第一 P溝道MOS管的柵極，第二 P溝道MOS管的漏極通過壓降模塊連接第一 N溝道MOS管的漏極，第一 N溝道MOS管的源極通過電阻Rsl接地，第一N溝道MOS管的柵極和漏極連接；第二 N溝道MOS管的柵極、第三N溝道MOS管的柵極均連接第一 N溝道MOS管的柵極，第二 N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs2接地，第二 N溝道MOS管的漏極連接第一放電開關(guān)的第二端，第三N溝道MOS管的源極通過退化電阻Rs3接地，第三N溝道MOS管的漏極連接第二放電開關(guān)的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，所述第三P溝道MOS管的漏極與所述第一時序電容的正端之間串接有補償電阻Rs4，所述第四P溝道MOS管的漏極和所述第二時序電容的正端之間串接有補償電阻Rs5。.
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RC振蕩器，其特征在于，補償電阻Rs4與補償電阻Rs5為相同的元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3采用同一類型的正溫度系數(shù)的電阻實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，電阻Rsl、退化電阻Rs2、退化電阻Rs3均由同一類型的正溫度系數(shù)的有源阻抗元件實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，退化電阻Rs2與退化電阻Rs3為相同的元件，第二 N溝道MOS管與第三N溝道MOS管為相同的元件，第三P溝道MOS管與第四P溝道MOS管為相同的元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于，所述振蕩核心邏輯電路包括第一比較器、第二比較器、第一或非門、第二或非門、第一非門、第二非門、緩沖器，第一比較器的負(fù)輸入端和第二比較器的負(fù)輸入端相互連接并作為基準(zhǔn)電壓輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出端，第一比較器的正輸入端連接第一時序電容的正端，第二比較器的正輸入端連接第二時序電容的正端，第一比較器的輸出端連接第一或非門的第一輸入端，第二比較器的輸出端連接第二或非門的第一輸入端，第一或非門的輸出端連接第二或非門的第二輸入端、第一非門的輸入端，第二或非門的輸出端連接第一或非門的第二輸入端，第一非門的輸出端連接第二非門的輸入端，第二非門的輸出端連接緩沖器的輸入端，第一非門的輸出端作為第一控制信號輸出端，第二非門的輸出端作為第二控制信號輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的RC振蕩器，其特征在于，所述基準(zhǔn)電路模塊包括電阻Rvl、電阻Rv2和隔離電流源，電阻Rvl的第二端依次通過電阻Rv2、隔離電流源接地，電阻Rvl的第一端作為電路輸出端連接第一 P溝道MOS管Mpl的漏端，電阻Rvl的第二端作為基準(zhǔn)電壓輸出端。.
【文檔編號】H03K3/011GK103475337SQ201310390561
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】王建軍, 朱家訓(xùn), 朱定飛, 鄧廷, 梅月, 譚岳德, 向銘 申請人:珠海中慧微電子有限公司