一种高振荡频率的RC振荡器制造技术

技术编号:15516885 阅读:479 留言:0更新日期:2017-06-04 07:42
本发明专利技术公开了一种高振荡频率的RC振荡器,其特征在于,包括运算放大器AMP1、电阻控制单元、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第一非门NG1、第二非门NG2、第三非门NG3、第四非门NG4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和RS触发器。与现有技术相比较,本发明专利技术的技术方案采用MOS管和反相器的结构替代现有技术中通过比较器来控制RC充放电,由于MOS管开关速度能达到1ns以内,从而大大减少了电路延迟,使振荡频率得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高振荡频率的RC振荡器
本专利技术属于RC振荡器领域,尤其涉及一种高振荡频率的RC振荡器。
技术介绍
时钟信号是大规模数字集成电路的重要组成部分。RC振荡器因其结构简单、成本低、易于集成等优点,广泛应用于片上时钟产生电路。然而,现有技术中,RC振荡器大多数应用于20MHz以内的低频时钟源,对于超过50MHz的高频率高稳定度的RC振荡器鲜有成熟技术方案。随着数字处理速度的不断提高,高频RC振荡器的应用需求非常大,然而传统RC振荡器的输出频率受电路延时、工艺、电源及温度的影响,提高振荡频率将大大增加频率误差范围,从而很难有实用价值。为了解决上述技术问题,国外学者对RC振荡器也作了大量的研究工作。比如,文献[1](参见说明书附录中的参考文献)提出了一种利用电压反馈控制的RC振荡器,其通过采样自身输出信号的脉冲宽度,将其转换为电压信号,并与一个参考电压比较,纠正了由温度变化及电路延迟产生的频率误差;文献[2]提出了一种数字可调RC振荡器,其通过仿真确定了振荡器频率在工艺、温度及电压变化时的误差,使用多晶硅可调电阻阵列消除了电源及工艺变化引起的误差。文献[3]通过对并联电流镜进行控制,改变振荡器的工作电流,实现对频率的修调。通过双比较器对称结构的设计,消除了比较器延迟带来的误差。由上述文献可知,现有技术通过设置更多的修调位数或者增加其他部件(比如设置压控振荡器和多个运放,甚至专门设计比较器)来提高RC振荡器精度,这些技术手段在一定程度上会增加了芯片的占用面积,同时,也无法显著提升RC振荡频率。故,针对目前现有技术中存在的上述缺陷,实有必要进行研究,以提供一种方案,解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此,确有必要提供一种高振荡频率、高精度的数字可调RC振荡器,输出频率范围可以达到300MHz,能够满足各种时钟控制的应用需求。为了克服现有技术的缺陷,本专利技术的技术方案为:一种高振荡频率的RC振荡器,包括运算放大器AMP1、电阻控制单元、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第一非门NG1、第二非门NG2、第三非门NG3、第四非门NG4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和RS触发器,其中,所述运算放大器AMP1的正向输入端与基准电压Vref端相连接,所述运算放大器AMP1的反向输入端与所述第一NMOS管NM1的源极和电阻控制单元的res端相连接,所述运算放大器AMP1的VOUT输出端与所述第一NMOS管NM1的栅极相连接,所述第一NMOS管NM1的漏极与所述第一PMOS管PM1的漏极及栅极、所述第二PMOS管PM2的栅极、所述第三PMOS管PM3的栅极、所述第四PMOS管PM4的栅极和所述第三电容C3的一端相连接,并作为偏置biasp端为所述运算放大器AMP1提供偏置电压;所述第一PMOS管PM1的源极、第二PMOS管PM2的源极、第三PMOS管PM3的源极、第四PMOS管PM4的源极和所述第三电容C3的另一端共同与电源输入VDD端相连接;所述第二PMOS管PM2的漏极与所述第二NMOS管NM2的漏极和所述第一非门NG1的输入端相连接,所述第一非门NG1的输出端与所述第三NMOS管NM3的栅极和所述RS触发器的输入S端相连接;所述第三PMOS管PM3的漏极与所述第五PMOS管PM5的源极和所述第六PMOS管PM6的源极相连接,所述第五PMOS管PM5的漏极与所述第二NMOS管NM2的栅极、第三NMOS管NM3的漏极和所述第一电容C1的一端相连接,所述第六PMOS管PM6的漏极与所述第四NMOS管NM4的漏极、第五NMOS管NM5的栅极和第二电容C2的一端相连接;所述第四PMOS管PM4的漏极与所述第二非门NG2的输入端和第五NMOS管NM5的漏极,所述第二非门NG2的输出端与所述第四NMOS管NM4的栅极和所述RS触发器的输入R端相连接,所述RS触发器的输出Q1端与所述第五PMOS管PM5的栅极和所述第三非门NG3的输入端相连接,所述第三非门NG3的输出端与所述第六PMOS管PM6的栅极相连接,所述RS触发器的输出Q2端与所述第四非门NG4的输入端相连接,所述第四非门NG4的输出端作为所述高振荡频率的RC振荡器输出OUT端,所述第二NMOS管NM2的源极、第三NMOS管NM3的源极、第四NMOS管NM4的源极、第五NMOS管NM5的源极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端共同与GND端相连接。优选地,所述电阻控制单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17,其中,所述第四电阻R4的一端与res端相连接,所述第四电阻R4的另一端与所述第十七NMOS管NM17的源极和所述第三电阻R3的一端相连接,所述第三电阻R3的另一端与所述第十七NMOS管NM17的漏极、第十六NMOS管NM16的源极和所述第二电阻R2的一端相连接,所述第二电阻R2的另一端与所述第十六NMOS管NM16的漏极、第十五NMOS管NM15的源极和所述第一电阻R1的一端相连接,所述第一电阻R1的另一端和所述第十五NMOS管NM15的漏极共同与GND端相连接;所述第十五NMOS管NM15的栅极与第一频率控制信号freq1端相连接,所述第十六NMOS管NM16的栅极与第二频率控制信号freq2端相连接,所述第十七NMOS管NM17的栅极与第三频率控制信号freq3端相连接。优选地,所述电阻控制单元还包括第五非门NG5、第十八NMOS管NM18和第十九NMOS管NM19相连接,所述第五非门NG5的输入端和电阻选择信号rint_en端相连接,所述第五非门NG5的输出端与所述第十九NMOS管NM19的栅极相连接,所述第十九NMOS管NM19的源极与res端相连接,所述第十九NMOS管NM19的漏极与外部电阻输入rext端相连接;所述第十八NMOS管NM18的栅极与电阻选择信号rint_en端相连接,所述第十八NMOS管NM18的源极与所述第一电阻R1的另一端和所述第十五NMOS管NM15的漏极相连接,所述第十八NMOS管NM18的漏极接地。优选地,所述运算放大器AMP1进一步包括第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7、第八NMOS管NM8、第九NMOS管NM9、第十NMOS管NM10、第十一NMOS管NM11、第十二NMOS管NM12、第十三NMOS管NM13、第十四NMOS管NM14、第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第十PMOS管PM10、第十一PMOS管PM11、第十二PMOS管PM12、第十三PMOS管PM13、第十四PMOS管PM14、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8,其中,所述第七PMOS管PM7的栅极与偏置biasp端相连接,所述第七PMOS管PM7的源极、第八PMOS管PM8的源极、第九PMOS管PM9的源极、第十一PMOS管PM11的源极、第十三PMOS管本文档来自技高网
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一种高振荡频率的RC振荡器

【技术保护点】
一种高振荡频率的RC振荡器,其特征在于,包括运算放大器AMP1、电阻控制单元、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第一非门NG1、第二非门NG2、第三非门NG3、第四非门NG4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和RS触发器,其中,所述运算放大器AMP1的正向输入端与基准电压Vref端相连接,所述运算放大器AMP1的反向输入端与所述第一NMOS管NM1的源极和电阻控制单元的res端相连接,所述运算放大器AMP1的VOUT输出端与所述第一NMOS管NM1的栅极相连接,所述第一NMOS管NM1的漏极与所述第一PMOS管PM1的漏极及栅极、所述第二PMOS管PM2的栅极、所述第三PMOS管PM3的栅极、所述第四PMOS管PM4的栅极和所述第三电容C3的一端相连接,并作为偏置biasp端为所述运算放大器AMP1提供偏置电流源;所述第一PMOS管PM1的源极、第二PMOS管PM2的源极、第三PMOS管PM3的源极、第四PMOS管PM4的源极和所述第三电容C3的另一端共同与电源输入VDD端相连接;所述第二PMOS管PM2的漏极与所述第二NMOS管NM2的漏极和所述第一非门NG1的输入端相连接,所述第一非门NG1的输出端与所述第三NMOS管NM3的栅极和所述RS触发器的输入S端相连接;所述第三PMOS管PM3的漏极与所述第五PMOS管PM5的源极和所述第六PMOS管PM6的源极相连接,所述第五PMOS管PM5的漏极与所述第二NMOS管NM2的栅极、第三NMOS管NM3的漏极和所述第一电容C1的一端相连接,所述第六PMOS管PM6的漏极与所述第四NMOS管NM4的漏极、第五NMOS管NM5的栅极和第二电容C2的一端相连接;所述第四PMOS管PM4的漏极与所述第二非门NG2的输入端和第五NMOS管NM5的漏极,所述第二非门NG2的输出端与所述第四NMOS管NM4的栅极和所述RS触发器的输入R端相连接,所述RS触发器的输出Q1端与所述第五PMOS管PM5的栅极和所述第三非门NG3的输入端相连接,所述第三非门NG3的输出端与所述第六PMOS管PM6的栅极相连接,所述RS触发器的输出Q2端与所述第四非门NG4的输入端相连接,所述第四非门NG4的输出端作为所述高振荡频率的RC振荡器输出OUT端,所述第二NMOS管NM2的源极、第三NMOS管NM3的源极、第四NMOS管NM4的源极、第五NMOS管NM5的源极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端共同与GND端相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高振荡频率的RC振荡器,其特征在于,包括运算放大器AMP1、电阻控制单元、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第一非门NG1、第二非门NG2、第三非门NG3、第四非门NG4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和RS触发器,其中,所述运算放大器AMP1的正向输入端与基准电压Vref端相连接,所述运算放大器AMP1的反向输入端与所述第一NMOS管NM1的源极和电阻控制单元的res端相连接,所述运算放大器AMP1的VOUT输出端与所述第一NMOS管NM1的栅极相连接,所述第一NMOS管NM1的漏极与所述第一PMOS管PM1的漏极及栅极、所述第二PMOS管PM2的栅极、所述第三PMOS管PM3的栅极、所述第四PMOS管PM4的栅极和所述第三电容C3的一端相连接,并作为偏置biasp端为所述运算放大器AMP1提供偏置电流源;所述第一PMOS管PM1的源极、第二PMOS管PM2的源极、第三PMOS管PM3的源极、第四PMOS管PM4的源极和所述第三电容C3的另一端共同与电源输入VDD端相连接;所述第二PMOS管PM2的漏极与所述第二NMOS管NM2的漏极和所述第一非门NG1的输入端相连接,所述第一非门NG1的输出端与所述第三NMOS管NM3的栅极和所述RS触发器的输入S端相连接;所述第三PMOS管PM3的漏极与所述第五PMOS管PM5的源极和所述第六PMOS管PM6的源极相连接,所述第五PMOS管PM5的漏极与所述第二NMOS管NM2的栅极、第三NMOS管NM3的漏极和所述第一电容C1的一端相连接,所述第六PMOS管PM6的漏极与所述第四NMOS管NM4的漏极、第五NMOS管NM5的栅极和第二电容C2的一端相连接;所述第四PMOS管PM4的漏极与所述第二非门NG2的输入端和第五NMOS管NM5的漏极,所述第二非门NG2的输出端与所述第四NMOS管NM4的栅极和所述RS触发器的输入R端相连接,所述RS触发器的输出Q1端与所述第五PMOS管PM5的栅极和所述第三非门NG3的输入端相连接,所述第三非门NG3的输出端与所述第六PMOS管PM6的栅极相连接,所述RS触发器的输出Q2端与所述第四非门NG4的输入端相连接,所述第四非门NG4的输出端作为所述高振荡频率的RC振荡器输出OUT端,所述第二NMOS管NM2的源极、第三NMOS管NM3的源极、第四NMOS管NM4的源极、第五NMOS管NM5的源极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端共同与GND端相连接。2.根据权利要求1所述的高振荡频率的RC振荡器,其特征在于,所述电阻控制单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17,其中,所述第四电阻R4的一端与res端相连接,所述第四电阻R4的另一端与所述第十七NMOS管NM17的源极和所述第三电阻R3的一端相连接,所述第三电阻R3的另一端与所述第十七NMOS管NM17的漏极、第十六NMOS管NM16的源极和所述第二电阻R2的一端相连接,所述第二电阻R2的另一端与所述第十六NMOS管NM16的漏极、第十五NMOS管NM15的源极和所述第一电阻R1的一端相连接,所述第一电阻R1的另一端和所述第十五NMOS管NM15的漏极共同与GND端相连接;所述第十五NMOS管NM15的栅极与第一频率控制信号freq1端相连接,所述第十六NMOS管NM16的栅极与第二频率控制信号freq2端相连接,所述第十七NMOS管NM17的栅极与第三频率控制信号freq3端相连接。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:樊凌雁袁志东范旭东
申请(专利权)人:杭州电子科技大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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