專利名稱：Rc振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法，特別是涉及一種不依賴溫度、電源電壓的 RC振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
RC振蕩器即阻容振蕩器0 :電阻；(電容)。在越來(lái)越多的芯片設(shè)計(jì)中需要使用 RC振蕩器，隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)RC振蕩器的要求也越來(lái)越高，在降低成本的同時(shí)對(duì)電壓和 溫度的適應(yīng)性要求越來(lái)越高。圖1是一種傳統(tǒng)RC振蕩器的示意圖，如圖1所示，傳統(tǒng)的RC振蕩器包括反相器 (102、104及108)、電容Cl、電阻Rl以及反相單元106。其中反相器102的輸入端耦接至節(jié) 點(diǎn)N11,其輸出端耦接至反相器104的輸入端，反相器104的輸出端耦接至節(jié)點(diǎn)N12，電容Cl 耦接于節(jié)點(diǎn)N11與N12之間，電阻Rl耦接于節(jié)點(diǎn)N11與節(jié)點(diǎn)N13之間，反相單元106為一與非 門(mén)，其耦接于節(jié)點(diǎn)N12與節(jié)點(diǎn)N13之間，根據(jù)致能信號(hào)EN而使RC振蕩器為導(dǎo)通或不導(dǎo)通，以 節(jié)省電力消耗，反相器108的輸入端耦接至節(jié)點(diǎn)N13，其輸出端用以產(chǎn)生輸出信號(hào)110。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的RC振蕩器，其振蕩頻率往往容易受到工藝變化、溫度變化及電 壓變化的影響而造成誤差，不易獲得精準(zhǔn)的振蕩頻率。綜上所述，可知先前技術(shù)的RC振蕩器的振蕩頻率易受工藝、溫度及電壓等變化影 響導(dǎo)致不易獲得精準(zhǔn)振蕩頻率的問(wèn)題，因此，實(shí)有必要提出改進(jìn)的技術(shù)手段，來(lái)解決此一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不易獲得精準(zhǔn)振蕩頻率的問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在 于提供RC振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法，使其輸出頻率不隨溫度及電源電壓變化，能夠產(chǎn)生較為精 準(zhǔn)的振蕩頻率。為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明一種RC振蕩器，至少包括鏡像恒流源產(chǎn)生電路，該鏡像恒流源產(chǎn)生電路至少產(chǎn)生一基準(zhǔn)偏置電流、一 M倍 基準(zhǔn)偏置電流的偏置電流以及一 K倍基準(zhǔn)偏置電流的偏置電流；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，連接于該鏡像恒流源產(chǎn)生電路，接收該M倍基準(zhǔn)偏置電流的 偏置電流并產(chǎn)生大小不等的充電上限電壓及放電下限電壓；比較整形電路，連接于該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路獲得該充電上限電壓與該放電下限電 壓，通過(guò)將該充電上限電壓、該放電下限電壓分別與充放電電壓比較產(chǎn)生充電控制信號(hào)與 放電控制信號(hào)；以及充放電電路，連接于該鏡像恒流源產(chǎn)生電路，接收該K倍基準(zhǔn)偏置電流的偏置電 流，該充放電電路在該充電控制信號(hào)與該放電控制信號(hào)的控制下對(duì)一充放電電容進(jìn)行充電 或放電，并將該充放電電容產(chǎn)生的該充放電電壓輸入至該比較整形電路。進(jìn)一步地，該鏡像恒流源產(chǎn)生電路至少包括一基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一 M倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路以及一 K倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路，其中該基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過(guò)電流源 和柵漏相接的第一NMOS晶體管產(chǎn)生該基準(zhǔn)偏置電流；該M倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路至少包 含第一 PMOS晶體管、第二 PMOS晶體管以及第二 NMOS晶體管，該第一 PMOS晶體管漏極與該 第二 NMOS晶體管漏極相連，柵極與該第二 PMOS晶體管柵極相連后共同連接至其漏極，該第 二 NMOS晶體管柵極連接至該電流源，源極接地；該K倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路至少包含第 三PMOS晶體管與第三NMOS晶體管，該第三PMOS晶體管柵極與該第一 PMOS晶體管柵極相 連，漏極與該充放電電路連接，該第三NMOS晶體管柵極接至該電流源，漏極與該充放電電 路相連，其中，該第二 PMOS晶體管的寬長(zhǎng)比為該第一 PMOS晶體管的M倍，該第三NMOS晶體 管的寬長(zhǎng)比為該第二 NMOS晶體管的K倍。進(jìn)一步地，該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路至少包含相互串聯(lián)的第一電阻與第二電阻，該第 一電阻未與該第二電阻相連的一端連接至該第二 PMOS晶體管的漏極，其共同節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生 該充電上限電壓，該第一電阻與該第二電阻的共同節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生該放電下限電壓，該第二電 阻另一端接地。進(jìn)一步地，該比較整形電路至少包含第一比較器、第二比較器以及一 RS觸發(fā)器， 該放電下限電壓與該充電上限電壓分別被輸入至該第一比較器的正輸入端與該第二比較 器的負(fù)輸入端，該充放電電壓被輸入至該第一比較器的負(fù)輸入端與該第二比較器的正輸入 端，并且，該第一比較器與該第二比較器的輸出端分別接至該RS觸發(fā)器的S端與R端，由該 RS觸發(fā)器輸出該充電控制信號(hào)與該放電控制信號(hào)。進(jìn)一步地，該充放電電路至少包含該充放電電容及相互連接的第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi) 關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)未與該第二開(kāi)關(guān)相連的一端連接至該第三PMOS晶體管的漏極，該第一開(kāi)關(guān) 與該第二開(kāi)關(guān)共同連接點(diǎn)與該充放電電容連接，并共同連接至該第一比較器的負(fù)輸入端與 該第二比較器的正輸入端以提供該充放電電壓，該第二開(kāi)關(guān)另一端連接至該第三NMOS晶 體管的漏極，其中，該第一開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合由該充電控制信號(hào)控制，該第二開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與 閉合由該放電控制信號(hào)控制。進(jìn)一步地，該充放電電路還包括一假負(fù)載電路，該假負(fù)載電路與該第一開(kāi)關(guān)、該第 二開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接在該第三PMOS晶體管與該第三NMOS晶體管之間，用于避免充電-放電-充 電轉(zhuǎn)變瞬間的過(guò)沖電流/電壓。進(jìn)一步地，該假負(fù)載電路至少包括第三開(kāi)關(guān)、第四NMOS晶體管、第四開(kāi)關(guān)及第四 PMOS晶體管，該第三開(kāi)關(guān)一端連接至該第三PMOS晶體管漏極，另一端連接至該第四NMOS晶 體管漏極，該第四NMOS晶體管源極接地；第四開(kāi)關(guān)的一端連接于該第三NMOS晶體管漏極， 另一端連接于該第四PMOS晶體管漏極，該第四PMOS晶體管源極接電源電壓。為實(shí)現(xiàn)上述及其他目的，本發(fā)明還提供了一種RC振蕩器的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步 驟將該第一比較器與該第二比較器的延遲設(shè)計(jì)成遠(yuǎn)小于該RC振蕩器的振蕩周期；采用低溫度系數(shù)和低電壓系數(shù)的電阻電容；以及采用校正電路調(diào)整直流偏移。進(jìn)一步地，該延遲最好小于該振蕩周期的五十分之一。進(jìn)一步地，該低溫度系數(shù)和低電壓系數(shù)的電阻可通過(guò)將多晶電阻工藝與正溫度系 數(shù)的電阻工藝結(jié)合獲得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種RC振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法采用兩個(gè)高速比較器來(lái)檢 測(cè)振蕩信號(hào)，控制電路對(duì)充放電電容進(jìn)行充電或放電，由于高速比較器所使用的兩個(gè)基準(zhǔn) 電壓(充電上限電壓與放電下限電壓)由一個(gè)正比于基準(zhǔn)偏置電流M倍的偏置電流流經(jīng)電 阻產(chǎn)生，而充放電電流則正比于基準(zhǔn)偏置電流K倍，因此本發(fā)明RC振蕩器的振蕩頻率不依 賴于基準(zhǔn)偏置電流，而僅取決于電阻和充放電電容的電容，那么使用低溫度系數(shù)和低電壓 漂移的電阻和電容即可獲得不依賴于溫度和電源電壓的RC振蕩器。


圖1為傳統(tǒng)RC振蕩器的示意圖；圖2為本發(fā)明RC振蕩器之較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明RC振蕩器較佳實(shí)施例的頻率溫度特性圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 由本說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同 的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。圖1為本發(fā)明一種RC振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明一種RC振蕩器 包括鏡像恒流源產(chǎn)生電路101、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路102、比較整形電路103以及充放電電路 104。圖2為本發(fā)明一種RC振蕩器的較佳實(shí)施例的示意圖，請(qǐng)同時(shí)參考圖1及圖2，鏡像 恒流源產(chǎn)生電路101包括基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、M倍偏置電流產(chǎn)生電路以及K倍偏置電流產(chǎn)生 電路，基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生基準(zhǔn)偏置電流rtias，其包括一電流源以及第一 NMOS晶 體管麗1，第一 NMOS晶體管麗1源極接地，柵極與漏極短接后與電流源Ibias相連以形成 偏置電流，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，第一 NMOS晶體管麗1的寬長(zhǎng)比為WmniAmni ；M倍偏置電 流產(chǎn)生電路202用于產(chǎn)生一個(gè)正比于基準(zhǔn)偏置電流Ibias為M倍的偏置電流，其包括第一 PMOS晶體管MPl、第二 PMOS晶體管MP2以及第二匪OS晶體管MN2，第二 PMOS晶體管MP2的 寬長(zhǎng)比為第一 PMOS晶體管的M倍(如第一 PMOS晶體管寬長(zhǎng)比為Wm/LMP1，則第二 PMOS晶 體管MP2的寬長(zhǎng)比Wmp2ZImp2則為M* (ffMP1/LMP1))，第二 NMOS晶體管漏極與第一 PMOS晶體管 MPl漏極相連，其柵極連接于電流源rtias，源極接地，第一 PMOS晶體管MPl與第二 PMOS晶 體管柵極短接后并連至第一 PMOS晶體管PMOS晶體管的漏極，源極接電源電壓Vcc ；K倍偏 置電流產(chǎn)生電路203，用于產(chǎn)生一個(gè)正比于基準(zhǔn)偏置電流Ibias為K倍的偏置電流，其包括 第三PMOS晶體管MP3與第三NMOS晶體管，第三PMOS晶體管MP3柵極與第一 PMOS晶體管 MPl柵極相接后接至第一 PMOS晶體管MPl的漏極，第三PMOS晶體管MP3寬長(zhǎng)比WMP3/LMP3為 第一 PMOS晶體管MPl的K倍，第三匪OS晶體管源極接地，柵極接至電流源rtias，漏極接至 充放電電路104，其中，第一 NMOS晶體管與第二 NMOS晶體管的寬長(zhǎng)比相同，但不以此為限， 第三NMOS晶體管的寬長(zhǎng)比Wm2/Lm2為第二 NMOS晶體管的K倍，即為K* (Wmn2ZLmn2)。在本發(fā) 明較佳實(shí)施例中，各晶體管的寬度與長(zhǎng)度之間的關(guān)系可綜合為L(zhǎng)m = Lmp2 = Lmp3 ；W^/M =
基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路102連接于M倍偏置電流產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 (充電上限電壓V,efH與放電下限電壓Vv,ea)至比較整形電路104，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中， 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路102至少包含兩個(gè)串聯(lián)的電阻Rl與R2，電阻Rl未與電阻R2相連的一端 連接至第二 PMOS晶體管的漏極，電阻R2未與電阻Rl相連的一端接地，其中，電阻Rl與第 二 PMOS晶體管之間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生充電上限電壓Vrefa,電阻Rl與R2之間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生放電下限電壓 Vwea，輸出至比較整形電路103。比較整形電路103至少包含兩個(gè)比較器(C0MP1、C0MP2)與一個(gè)RS觸發(fā)器，在本 發(fā)明較佳實(shí)施例中，比較器COMPl與C0MP2均為高速比較器，比較器COMPl的正輸入端連 接至基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路102，用于獲得放電下限電壓，比較器C0MP2的負(fù)輸入端也連接 至基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路102，用于獲得充電上限電壓VMfH，比較器COMPl的負(fù)輸入端與比較器 C0MP2的正輸入端分別連接至充放電電路104以獲得充放電電壓，而比較器COMPl與比較 器C0MP2的輸出端分別連接至RS觸發(fā)器的S端與R端，通過(guò)RS觸發(fā)器輸出充電控制信號(hào) charge與放電控制信號(hào)discharge，比較整形電路103主要通過(guò)充電上限電壓Vrefll、放電下 限電壓Vrea與充放電電路104產(chǎn)生的充放電電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制充放電電路104的充 放電控制信號(hào)。以控制充放電電路104進(jìn)行充放電。充放電電路104連接于K倍偏置電流產(chǎn)生電路203，具體地說(shuō)，充放電電路104連 接于K倍偏置電路產(chǎn)生電路203第三PMOS晶體管MP3的漏極，以獲得正比于基準(zhǔn)偏置電流 rtiasK倍的充放電電流，其至少包括相互串聯(lián)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)(1(1及以)和一充放電電容C，其 中，開(kāi)關(guān)Kl與K2的斷開(kāi)與閉合分別由比較整形電路103輸出的充電控制信號(hào)charge與放 電控制信號(hào)discharge控制，開(kāi)關(guān)Kl未與開(kāi)關(guān)K2相連的一端連接于第三PMOS晶體管MP3 的漏極，而開(kāi)關(guān)K2未與Kl相連的一端連接于第三NMOS晶體管麗3的漏極，開(kāi)關(guān)Kl與K2 的共同節(jié)點(diǎn)連接至充放電電容C，并連接至比較器COMPl的負(fù)輸入端與比較器C0MP2的正輸 入端，充放電電容C的另一端接地。為避免充電-放電-充電轉(zhuǎn)變瞬間的過(guò)沖電流/電壓，本發(fā)明較佳實(shí)施例的充放 電電路104還可包含一假負(fù)載電路204。假負(fù)載電路204與開(kāi)關(guān)Kl、K2并聯(lián)連接于第三 PMOS晶體管MP3與第三NMOS晶體管麗3之間，其至少包括開(kāi)關(guān)K3、第四NNOS晶體管MN4、 開(kāi)關(guān)K4以及第四PMOS晶體管MP4，開(kāi)關(guān)K3的一端連接于第三PMOS晶體管MP3漏極，另一 端連接于第四NMOS晶體管麗4的漏極，第四NMOS晶體管源極接地；開(kāi)關(guān)K4的一端連接于 第三NMOS晶體管麗3的漏極，另一端連接于第四PMOS晶體管MP4的漏極，第四PMOS晶體 管源極接電源電壓Vcc。以下將配合圖2進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的工作原理當(dāng)充放電電容C的充 放電電壓低于放電下限電壓Vrea時(shí)，比較器COMPl輸出高電平，RS觸發(fā)器正端輸出高電平 的充電控制信號(hào)charge (charge為“ 1 ”)，此時(shí)開(kāi)關(guān)Kl與開(kāi)關(guān)K4閉合，開(kāi)關(guān)K3與開(kāi)關(guān)K4斷 開(kāi)，電流經(jīng)由第三PMOS晶體管MP3和開(kāi)關(guān)Kl向電容充電，充電電流為KIbias，另一路電流經(jīng) 由開(kāi)關(guān)K4和第四PMOS晶體管給第三NMOS晶體管麗3提供電流，以保證第三NMOS晶體管狀 態(tài)的連續(xù)性，減少瞬態(tài)影響；隨著充放電電容C的充放電電壓升高至大于放電下限電壓 而小于充電上限電壓1_時(shí)，比較器的輸出均為“1”，此時(shí)，RS觸發(fā)器保持當(dāng)前狀態(tài)，繼續(xù) 充電，而當(dāng)充放電電容C的充放電電壓高于充電上限電壓時(shí)，RS觸發(fā)器輸出的充電控 制信號(hào)charge為低電平，而放電控制信號(hào)discharge為高電平(charge為“0”，discharge為“1”)，則充放電電容C通過(guò)開(kāi)關(guān)K2開(kāi)始放電，當(dāng)充放電電容C放電至其充放電電壓低于 放電下限電壓時(shí)，則又開(kāi)始充電，如此循環(huán)反復(fù)。綜上，根據(jù)圖2，可以得出下列關(guān)于本發(fā)明較佳實(shí)施例振蕩頻率的方程式Tosc = ((VrefH-VrefL) *C/Icharge+td)) + ((VrefH-VrefL) *C/I discharge+td))VrefH_VrefL = R1*I*MIcharge = I*KIdischarge = I*K 結(jié)合上述方程，可以得到Tosc = 2*Rl*C(M/K)+2*td其中，Tosc為RC振蕩器的振蕩周期，VrefH, Vrefa為充電上限電壓與放電下限電壓， t d為比較器的延遲，C為充放電電容C的電容，Ictoge為充電電流，Idisdmge為放電電流，I 為基準(zhǔn)偏置電流，根據(jù)上述方程式，可見(jiàn)本發(fā)明RC振蕩器的振蕩周期僅與電阻Rl的電阻、 充放電電容C的電容及比較器的延遲td有關(guān)。那么，根據(jù)上述方程式，為了得到精準(zhǔn)的RC振蕩器的振蕩頻率，則通過(guò)如下步驟 實(shí)現(xiàn)首先，將td設(shè)計(jì)得足夠小，比如，td< (l/50)*ToSC，通常td和電源電壓相關(guān)，但 td足夠小時(shí)，td隨電源電壓變化通常很小，當(dāng)td< (1/50)* %時(shí)，幾乎可以忽略，那么 Tosc則與電源電壓無(wú)關(guān)；其次，用現(xiàn)代工藝可以采用低溫度系數(shù)和低電壓系數(shù)的電阻電容，如rppolyu多 晶電阻和MIM (金屬-絕緣-金屬)電容，將rppolyu工藝與正溫度系數(shù)的電阻工藝結(jié)合可 以得到溫度系數(shù)很低的電阻，這樣就能獲得振蕩頻率不依賴溫度和電源電壓的RC振蕩器；最后，由于工藝變化會(huì)造成裸片間有一定的直流偏移的差異，采用校正電路可以 調(diào)整直流偏移。圖3為本發(fā)明RC振蕩器較佳實(shí)施例的頻率溫度特性圖，其表示本發(fā)明較佳實(shí)施例 頻率隨溫度變化的情況。其中橫軸是溫度，縱軸為頻率的相對(duì)變化，可見(jiàn)本發(fā)明較佳實(shí)施例 的頻率隨溫度變化非常小，本發(fā)明RC振蕩器的振蕩頻率不依賴溫度系數(shù)?？梢?jiàn)，本發(fā)明確可提供一種精準(zhǔn)產(chǎn)生振蕩頻率的RC振蕩器，其輸出頻率不隨溫度 和電源電壓變化。本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)高速比較器來(lái)檢測(cè)振蕩信號(hào)，控制電路對(duì)充放電電容進(jìn) 行充電或放電，由于高速比較器所使用的兩個(gè)基準(zhǔn)電壓(充電上限電壓與放電下限電壓) 由一個(gè)正比于基準(zhǔn)偏置電流M倍的偏置電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生，而充放電電流則正比于基準(zhǔn)偏 置電流K倍，因此本發(fā)明RC振蕩器的振蕩頻率不依賴于基準(zhǔn)偏置電流，而僅取決于電阻和 充放電電容的電容，那么使用低溫度系數(shù)和低電壓漂移的電阻和電容即可獲得不依賴于溫 度和電源電壓的RC振蕩器。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
1.一種RC分頻器，至少包括鏡像恒流源產(chǎn)生電路，該鏡像恒流源產(chǎn)生電路至少產(chǎn)生一基準(zhǔn)偏置電流、一 M倍基準(zhǔn) 偏置電流的偏置電流以及一 K倍基準(zhǔn)偏置電流的偏置電流；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，連接于該鏡像恒流源產(chǎn)生電路，接收該M倍基準(zhǔn)偏置電流的偏置 電流并產(chǎn)生大小不等的充電上限電壓及放電下限電壓；比較整形電路，連接于該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路獲得該充電上限電壓與該放電下限電壓， 通過(guò)將該充電上限電壓、該放電下限電壓分別與充放電電壓比較產(chǎn)生充電控制信號(hào)與放電 控制信號(hào)；以及充放電電路，連接于該鏡像恒流源產(chǎn)生電路，接收該K倍基準(zhǔn)偏置電流的偏置電流，該 充放電電路在該充電控制信號(hào)與該放電控制信號(hào)的控制下對(duì)一充放電電容進(jìn)行充電或放 電，并將該充放電電容產(chǎn)生的該充放電電壓輸入至該比較整形電路。
2.如權(quán)利要求1所述的RC振蕩器，其特征在于該鏡像恒流源產(chǎn)生電路至少包括一基 準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一 M倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路以及一 K倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路，其中 該基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過(guò)電流源和柵漏相接的第一 NMOS晶體管產(chǎn)生該基準(zhǔn)偏置電流；該M 倍基準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路至少包含第一 PMOS晶體管、第二 PMOS晶體管以及第二 NMOS晶體 管，該第一 PMOS晶體管漏極與該第二 NMOS晶體管漏極相連，柵極與該第二 PMOS晶體管柵 極相連后共同連接至其漏極，該第二NMOS晶體管柵極連接至該電流源，源極接地；該K倍基 準(zhǔn)偏置電流產(chǎn)生電路至少包含第三PMOS晶體管與第三NMOS晶體管，該第三PMOS晶體管柵 極與該第一PMOS晶體管柵極相連，漏極與該充放電電路連接，該第三NMOS晶體管柵極接至 該電流源，漏極與該充放電電路相連，其中，該第二 PMOS晶體管的寬長(zhǎng)比為該第一 PMOS晶 體管的M倍，該第三PMOS晶體管的寬長(zhǎng)比為該第一 PMOS晶體管的K倍，該第三NMOS晶體 管的寬長(zhǎng)比為該第二 MOS晶體管的K倍。
3.如權(quán)利要求2所述的RC振蕩器，其特征在于該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路至少包含相互串 聯(lián)的第一電阻與第二電阻，該第一電阻未與該第二電阻相連的一端連接至該第二 PMOS晶 體管的漏極，其共同節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生該充電上限電壓，該第一電阻與該第二電阻的共同節(jié)點(diǎn)處 產(chǎn)生該放電下限電壓，該第二電阻另一端接地。
4.如權(quán)利要求3所述的RC振蕩器，其特征在于該比較整形電路至少包含第一比較 器、第二比較器以及一 RS觸發(fā)器，該放電下限電壓與該充電上限電壓分別被輸入至該第一 比較器的正輸入端與該第二比較器的負(fù)輸入端，該充放電電壓被輸入至該第一比較器的負(fù) 輸入端與該第二比較器的正輸入端，并且，該第一比較器與該第二比較器的輸出端分別接 至該RS觸發(fā)器的S端與R端，由該RS觸發(fā)器輸出該充電控制信號(hào)與該放電控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的RC振蕩器，其特征在于該充放電電路至少包含該充放電電容 及相互連接的第一開(kāi)關(guān)與第二開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)未與該第二開(kāi)關(guān)相連的一端連接至該第三 PMOS晶體管的漏極，該第一開(kāi)關(guān)與該第二開(kāi)關(guān)共同連接點(diǎn)與該充放電電容連接，并共同連 接至該第一比較器的負(fù)輸入端與該第二比較器的正輸入端以提供該充放電電壓，該第二開(kāi) 關(guān)另一端連接至該第三NMOS晶體管的漏極，其中，該第一開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合由該充電控制 信號(hào)控制，該第二開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合由該放電控制信號(hào)控制。
6.如權(quán)利要求5所述的RC振蕩器，其特征在于該充放電電路還包括一假負(fù)載電路， 該假負(fù)載電路與該第一開(kāi)關(guān)、該第二開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接在該第三PMOS晶體管與該第三NMOS晶體管之間，用于避免充電-放電-充電轉(zhuǎn)變瞬間的過(guò)沖電流/電壓。
7.如權(quán)利要求所述的RC振蕩器，其特征在于該假負(fù)載電路至少包括第三開(kāi)關(guān)、第四 NMOS晶體管、第四開(kāi)關(guān)及第四PMOS晶體管，該第三開(kāi)關(guān)一端連接至該第三PMOS晶體管漏 極，另一端連接至該第四NMOS晶體管漏極，該第四NMOS晶體管源極接地；第四開(kāi)關(guān)的一端 連接于該第三NMOS晶體管漏極，另一端連接于該第四PMOS晶體管漏極，該第四PMOS晶體 管源極接電源電壓。
8.—種RC振蕩器的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟將該第一比較器與該第二比較器的延遲設(shè)計(jì)成遠(yuǎn)小于該RC振蕩器的振蕩周期；采用低溫度系數(shù)和低電壓系數(shù)的電阻電容；以及采用校正電路調(diào)整直流偏移。
9.如權(quán)利要求8所述的一種RC振蕩器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該延遲最好小于該振 蕩周期的五十分之一。
10.如權(quán)利要求9所述的一種RC振蕩器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該低溫度系數(shù)和低 電壓系數(shù)的電阻可通過(guò)將多晶電阻工藝與正溫度系數(shù)的電阻工藝結(jié)合獲得。
全文摘要
本發(fā)明提供一種RC振蕩器及其實(shí)現(xiàn)方法，其通過(guò)基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路獲得充電上限電壓及放電下限電壓，通過(guò)比較整形電路將該充電上限電壓、該放電下限電壓與充放電電壓進(jìn)行比較產(chǎn)生充電控制信號(hào)與放電控制信號(hào)，控制重放電路中充放電電容進(jìn)行充放電，以獲得振蕩頻率較為精準(zhǔn)的RC振蕩器，由于本發(fā)明RC振蕩器的振蕩頻率不依賴于基準(zhǔn)偏置電流，而僅取決于電阻和充放電電容的電容，那么使用低溫度系數(shù)和低電壓漂移的電阻和電容即可獲得不依賴于溫度和電源電壓的RC振蕩器。
文檔編號(hào)H03K3/011GK102045041SQ20111000910
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者張志軍 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司