一種高穩定度低功耗片上OSC電路制造技術

本發明專利技術公開了一種高穩定度低功耗片上OSC電路，所述充放電電路，由電流源對電容進行充放電，開關管控制電容的充放電；所述控制電路，將所述充放電電路輸出的電平狀態進行轉換，產生振蕩器最終的輸出信號，所述振蕩器輸出信號又控制所述充放電電路中開關管的開關；本發明專利技術電路結構簡單，功耗低，能夠實現輸出振蕩功能；所述電流源由共源共柵電流鏡來鏡像電流，因此產生的電流I1、I2穩定度高，從而使得OSC電路的振蕩頻率穩定；所述NMOS管M13為去耦電容，可以穩定電源電壓，使得產生的電流穩定，同時提高OSC電路的振蕩頻率穩定性，噪聲低；本發明專利技術省去了原有技術中的比較器和控制部分，而采用反相器、二輸入或非門和RS觸發器，占用芯片面積小。

A high stability and low power on chip OSC circuit

The invention discloses a high stability low power on-chip OSC circuit, the charging and discharging circuit, the capacitor charging and discharging by the current source, switch capacitor charge and discharge control; the control circuit, the level of the state of the charge and discharge circuit output of the oscillator output signal conversion, generate the final the output signal of the oscillator, and the control switch of the charging and discharging circuit; the circuit of the invention has the advantages of simple structure, low power consumption, can realize output oscillation function; the current source cascode current mirror to the current mirror, so the current I1, I2 high stability, which makes the oscillation frequency stability OSC circuit; the NMOS M13 decoupling capacitors, can stabilize the supply voltage, the current stability, and improve the stability, oscillation frequency of OSC circuit with low noise; the invention saves A comparator and a control part in the original technology, and the use of inverter, two input or gate and RS flip-flop, small chip area.

【技術實現步驟摘要】
一種高穩定度低功耗片上OSC電路
本專利技術涉及一種高穩定度低功耗片上OSC電路，屬于振蕩器電路

技術介紹
振蕩器作為一種頻率源在大多數電子系統中是必不可少的組成部分，更是通信系統的核心。振蕩器類型主要有四種：環形振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器和張弛振蕩器。環形振蕩器的電路較為簡單，易發生振蕩，也較容易集成，但是延時網絡的頻率不利于做出靈活的選擇，功耗較高、相位噪聲大。電感電容振蕩器由于電感在集成電路中不易集成，因此很少被使用。晶體振蕩器相對于環形振蕩器和電感電容振蕩器而言輸出頻率精度最高且不受溫度和電源電壓影響，性能指標最優。但是由于晶體振蕩器的成本很高而且功耗也比環形振蕩器和電感電容振蕩器更大，故沒有廣泛應用于市場各種電子產品，只在一些對于振蕩器頻率精度要求非常高的領域內使用。張弛振蕩器的原理則是利用電流周期性地對電容進行充放電完成振蕩，這種振蕩器具有結構簡單、容易控制、線性度高、能產生鋸齒波和方波等優點。一種傳統振蕩器的結構如圖1所述，電路主要由PMOS管M1和NMOS管M2，開關SW1和SW2、高位比較器和低位比較器以及控制部分組成。其工作過程如下：由PMOS管M1提供電流I1，由NMOS管M2提供電流I2。電源剛上電時，電容電壓V_C為低電平，此電平經過比較器產生一個邏輯，從而控制SW1導通，SW2斷開，則電流I1對電容C充電，使得V_C不斷升高，當V_C高于高位比較器閾值電壓V_H時，輸出邏輯發生跳變，進而使得SW1關斷，SW2導通，即電流I2對電容放電，使得V_C不斷降低，直到V_C降低到低于低位比較器的閾值電壓V_L時，輸出邏輯再次發生跳變，此時又進入充電狀態，這樣不斷反復就可以在電容器上輸出連續不斷的振蕩波形。振蕩周期由電流I1、I2，電容C以及閾值差V_H-V_L決定。這種傳統的結構需要兩個比較器，結構較為復雜，且面積較大，消耗功率較大，另外電流源由外部偏置形成的普通電流源，電流的穩定度不高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種高穩定度低功耗片上OSC電路，結構簡單、占用芯片面積小、功耗小、高穩定性、頻率穩定，應用于計時電路中，具有良好的實用價值。為達到上述目的，本專利技術提供一種高穩定度低功耗片上OSC電路，包括充放電電路和控制電路；所述充放電電路，由電流源對電容進行充放電，開關管控制電容的充放電；所述控制電路，將所述充放電電路輸出的電平狀態進行轉換，產生振蕩器最終的輸出信號，所述振蕩器輸出信號又控制所述充放電電路中開關管的開關；所述充放電電路包括電流源I1、電流源I2、NMOS管M1、PMOS管M2、電容C1、電容C2；所述電流源I1的負極、所述PMOS管M2的源極和所述電容C2的下極板均連接直流電源VDD，所述電流源I1的正極與所述NMOS管M1的漏極相連接于節點D1，所述電容C1的上極板連接節點D1，所述電容C1的下極板、所述NMOS管M1的源極和所述電流源I2的正極連接地GND，所述PMOS管M2的柵極與所述NMOS管M1的柵極相連接于節點D3，所述電容C2的下極板與所述PMOS管M2的漏極相連接于節點D2，所述電流源I2的負極連接節點D2；所述控制電路的輸入端連接節點D1、節點D2，所述控制電路的輸出端連接節點D3。優先地，所述控制電路包括反相器INV1、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4、二輸入或非門NOR1以及RS觸發器；所述反相器INV1的輸入端連接所述充放電電路中的節點D1，所述反相器INV1的輸出端連接所述RS觸發器的S端，所述反相器INV2的輸入端連接節點D2，所述反相器INV2的輸出端連接所述反相器INV3的輸入端，所述反相器INV3的輸出端連接所述RS觸發器的R端，所述RS觸發器的輸出端Q連接所述二輸入或非門NOR1的其中一個輸入端，所述二輸入或非門NOR1的另一個輸入端連接外部信號IN1，所述二輸入或非門NOR1的輸出端OSC連接所述反相器INV4的輸入端，所述反相器INV4的輸出端連接節點D3。優先地，所述電流源I1包括PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、NMOS管M7和NMOS管M8，所述PMOS管M3的源極、所述PMOS管M4的源極均連接直流電源VDD，所述PMOS管M3的漏極連接所述PMOS管M5的源極，所述PMOS管M3的柵極連接所述PMOS管M4的柵極，所述PMOS管M3的柵極連接所述PMOS管M3的漏極，所述PMOS管M4的漏極連接所述PMOS管M6的源極，所述PMOS管M5的柵極連接所述PMOS管M5的漏極，所述PMOS管M5的漏極連接所述NMOS管M7的漏極，所述PMOS管M5的柵極連接所述PMOS管M6的柵極，所述PMOS管M6的漏極與所述電容C1的上極板連接于節點D1，所述NMOS管M1的漏極連接所述節點D1,所述NMOS管M7的源極與所述NMOS管M8的漏極連接，所述NMOS管M8的源極連接到地GND。優先地，所述電流源I2包括NMOS管M9、NMOS管M10、NMOS管M11和NMOS管M12，所述NMOS管M9的漏極與所述電容C2的上極板連接于節點D2，所述NMOS管M10的柵極連接所述NMOS管M10的漏極，所述NMOS管M10的漏極連接所述NMOS管M7的柵極，所述NMOS管M10的柵極連接所述NMOS管M9的柵極，所述NMOS管M9的源極與所述NMOS管M11的漏極連接，所述NMOS管M12的柵極連接所述NMOS管M12的漏極，所述NMOS管M12的漏極連接所述NMOS管M10的源極，所述NMOS管M12的柵極連接所述NMOS管M11的柵極，所述NMOS管M12的柵極連接所述NMOS管M8的柵極，所述NMOS管M11的源極、所述NMOS管M12的源極均連接到地GND。優先地，包括NMOS管M13，所述NMOS管M13的柵極連接直流電源VDD，所述NMOS管M13的源極和所述NMOS管M13的漏極均連接到地GND。優先地，電流源I1、電流源I2均采用共源共柵電流鏡方式鏡像電流。一種高穩定度低功耗片上OSC電路的控制方法，包括以下步驟：狀態0：控制電路中二輸入或非門NOR1的一個輸入端所接的外部信號IN1初始狀態輸入為1，持續時間為A，則初始狀態時振蕩器的輸出OSC為0；狀態1：反相器INV4的輸出為1，反饋到所述充放電電路中NMOS管M1的柵極、PMOS管M2的柵極，使得NMOS管M1導通、PMOS管M2關斷，則NMOS管M1的漏極即節點D1為低電平，PMOS管M2的漏極即節點D2為低電平，電容C2處于充電狀態；根據此時節點D1、節點D2的狀態判斷RS觸發器的S輸入端為1、R輸入端為0，在經過RS觸發器后的輸出端Q為0；所述控制電路中二輸入或非門NOR1的一個輸入端所接的外部信號IN1輸入變為0，持續時間為B,此時振蕩器的輸出OSC為1，輸出信號為高電平1，反相器INV4的輸出為0；狀態2：反相器INV4的輸出為0，反饋到所述充放電電路中NMOS管M1的柵極、PMOS管M2的柵極，使得NMOS管M1關斷、PMOS管M2導通，則PMOS管M2的漏極即節點D2為高電平，NMOS管M1的漏極即節點D1為高電平，電容C1處于充電狀態；由此時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高穩定度低功耗片上OSC電路，其特征在于，包括充放電電路和控制電路；所述充放電電路，由電流源對電容進行充放電，開關管控制電容的充放電；所述控制電路，將所述充放電電路輸出的電平狀態進行轉換，產生振蕩器最終的輸出信號，所述振蕩器輸出信號又控制所述充放電電路中開關管的開關；所述充放電電路包括電流源I1、電流源I2、NMOS管M1、PMOS管M2、電容C1、電容C2；所述電流源I1的負極、所述PMOS管M2的源極和所述電容C2的下極板均連接直流電源VDD，所述電流源I1的正極與所述NMOS管M1的漏極相連接于節點D1，所述電容C1的上極板連接節點D1，所述電容C1的下極板、所述NMOS管M1的源極和所述電流源I2的正極連接地GND，所述PMOS管M2的柵極與所述NMOS管M1的柵極相連接于節點D3，所述電容C2的下極板與所述PMOS管M2的漏極相連接于節點D2，所述電流源I2的負極連接節點D2；所述控制電路的輸入端連接節點D1、節點D2，所述控制電路的輸出端連接節點D3。

【技術特征摘要】
1.一種高穩定度低功耗片上OSC電路，其特征在于，包括充放電電路和控制電路；所述充放電電路，由電流源對電容進行充放電，開關管控制電容的充放電；所述控制電路，將所述充放電電路輸出的電平狀態進行轉換，產生振蕩器最終的輸出信號，所述振蕩器輸出信號又控制所述充放電電路中開關管的開關；所述充放電電路包括電流源I1、電流源I2、NMOS管M1、PMOS管M2、電容C1、電容C2；所述電流源I1的負極、所述PMOS管M2的源極和所述電容C2的下極板均連接直流電源VDD，所述電流源I1的正極與所述NMOS管M1的漏極相連接于節點D1，所述電容C1的上極板連接節點D1，所述電容C1的下極板、所述NMOS管M1的源極和所述電流源I2的正極連接地GND，所述PMOS管M2的柵極與所述NMOS管M1的柵極相連接于節點D3，所述電容C2的下極板與所述PMOS管M2的漏極相連接于節點D2，所述電流源I2的負極連接節點D2；所述控制電路的輸入端連接節點D1、節點D2，所述控制電路的輸出端連接節點D3。2.根據權利要求1所述的一種高穩定度低功耗片上OSC電路，其特征在于，所述控制電路包括反相器INV1、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4、二輸入或非門NOR1以及RS觸發器；所述反相器INV1的輸入端連接所述充放電電路中的節點D1，所述反相器INV1的輸出端連接所述RS觸發器的S端，所述反相器INV2的輸入端連接節點D2，所述反相器INV2的輸出端連接所述反相器INV3的輸入端，所述反相器INV3的輸出端連接所述RS觸發器的R端，所述RS觸發器的輸出端Q連接所述二輸入或非門NOR1的其中一個輸入端，所述二輸入或非門NOR1的另一個輸入端連接外部信號IN1，所述二輸入或非門NOR1的輸出端OSC連接所述反相器INV4的輸入端，所述反相器INV4的輸出端連接節點D3。3.根據權利要求1所述的一種高穩定度低功耗片上OSC電路，其特征在于，所述電流源I1包括PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、NMOS管M7和NMOS管M8，所述PMOS管M3的源極、所述PMOS管M4的源極均連接直流電源VDD，所述PMOS管M3的漏極連接所述PMOS管M5的源極，所述PMOS管M3的柵極連接所述PMOS管M4的柵極，所述PMOS管M3的柵極連接所述PMOS管M3的漏極，所述PMOS管M4的漏極連接所述PMOS管M6的源極，所述PMOS管M5的柵極連接所述PMOS管M5的漏極，所述PMOS管M5的漏極連接所述NMOS管M7的漏極，所述PMOS管M5的柵極連接所述PMOS管M6的柵極，所述PMOS管M6的漏極與所述電容C1的上極板連接于節點D1，所述NMOS管M1的漏極連接所述節點D1,所述NMOS管M7的源極與所述NMOS管M8的漏極連接，所述NMOS管M8的源極連接到地GND。4.根據權利要求3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張文杰，楊鳳，謝亮，金湘亮，
申請(專利權)人：江蘇芯力特電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32