一种频偏控制晶体振荡电路制造技术

本发明专利技术公开一种频偏控制晶体振荡电路，包括NMOS管N1、连接在NMOS管N1栅极与漏极之间的频偏控制电路、电阻Rf以及选频网络，以及连接频偏控制电路输入端的可编程电流源；频偏控制电路输出端连接外部的频偏检测模块的输入端，可编程电流源输入端连接外部的频偏检测模块的输出端；频偏控制电路接收振荡信号，根据可编程电流源输出的控制参数调整信号频偏，输出调整后的信号；可编程电流源根据外部的频偏检测模块反馈的配置参数，设置相应的控制参数输出至频偏控制电路。本发明专利技术通过可编程电流源将外部的频偏检测模块反馈的信号频偏大小，设置相应的控制参数给频偏控制电路，使调整后的信号频偏更符合用户需求，使输出信号频率更稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种频偏控制晶体振荡电路
本专利技术涉及半导体集成电路
，尤其涉及一种频偏控制晶体振荡电路。
技术介绍
石英晶体本身具有压电效应，这种效应表明了石英晶体的力学性质和电学的结合；石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应做成的一种无源的谐振器件，由于石英晶体具有非常高的品质因数，因此石英晶体加上振荡器电路能够产生频率准确而稳定的振荡波形，准确度可达10-5—10-4，而且价格便宜，广泛应用于军工、工业、GPS等领域。如图1所示，是一种皮尔斯晶体振荡电路，图中的电容器C1，C2与石英晶体一起构成选频网络，NMOS管N1作为增益放大电路，电流源ID给NMOS管M1提供偏置电流，电阻Rf连接在XIN端和XOUT端之间，为正反馈电阻。当振荡电路满足小信号的条件，电流源ID给适当的电流值，由于选频回路的选频作用，它只选择本身谐振频率的信号，在正反馈的作用下，谐振频率的信号越来越强，从而产生振荡输出，XOUT端频率信号比较强，幅度较大，再通过输出驱动电路的整形，就可以产生一种比较准确和稳定的波形。由于这种电路结构中，输出XOUT端回路没有反馈，因此XOUT端输出的时钟信号存在较大的频偏，直接影响了振荡频率的稳定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种频偏控制晶体振荡电路,其可减少频偏，稳定振荡频率。为解决本专利技术的技术问题，本专利技术公开一种频偏控制晶体振荡电路，包括NMOS管N1、连接在NMOS管N1栅极与漏极之间的频偏控制电路、电阻Rf以及选频网络，以及连接频偏控制电路输入端的可编程电流源；所述频偏控制电路输出端连接外部的频偏检测模块的输入端，所述可编程电流源输入端连接外部的频偏检测模块的输出端；所述频偏控制电路接收振荡信号，根据可编程电流源输出的控制参数调整信号频偏，输出调整后的信号；所述可编程电流源根据外部的频偏检测模块反馈的配置参数，设置相应的控制参数输出至频偏控制电路。其中，所述频偏控制电路包括电流源产生单元、第一镜像电流单元、第二镜像电流单元、第三镜像电流单元和信号放大单元；所述电流源产生单元用于产生直流电流源I0；所述第一镜像电流单元、第二镜像电流单元和第三镜像电流单元用于根据可编程电流源输出的控制参数产生值为直流电流源I0相应倍数的第一电流I1、第二电流I2和第三电流ID；所述信号放大单元用于根据第一电流I1和第二电流I2的大小将选频网络输入的信号进行放大处理后输出至外部的频偏检测模块。其中，所述电流源产生单元包括直流电流源IDC、开关管P1、电流镜管P2、电阻R1和电容C3；所述开关管P1源极连接电源VDD、栅极接地、漏极连接电流镜管P2的源极；所述电流镜管P2栅极和漏极都与直流电流源IDC连接；所述电阻R1和电容C3串联组成低通滤波电路，连接在电源VDD和直流电流源IDC之间。其中，所述电流源产生单元包括直流电流源IDC和电流镜管P2、电流镜管P2栅极和漏极与直流电流源IDC连接，源极连接电源VDD。其中，所述第一镜像电流单元和第二镜像电流单元包括N组相互并联的镜像子单元，每个电流镜像子单元由开关管和电流镜管串联组成；开关管的源极连接电源VDD、栅极连接可编程电流源的输出端、漏极连接电流镜管的源极；电流镜管的栅极连接电流源产生单元，漏极连接信号放大单元；其中，N为大于或等于2的正整数。其中，所述第三镜像电流单元包括M组相互并联的镜像子单元，每个镜像子单元由开关管和电流镜管串联组成；开关管的源极连接电源、栅极连接可编程电流源的输出端、漏极连接电流镜管的源极；电流镜管的栅极连接电流源产生单元，漏极连接NMOS管N1的源极；其中，M为大于N的正整数。其中，所述信号放大单元包括NMOS管N2、NMOS管N3、电阻R2、电容C4；NMOS管N2源极连接第一镜像电流单元接收第一电流I1，栅极通过电阻R2与NMOS管N3栅级相连，以及通过电容C4与NMOS管N1栅极相连，漏极接地；NMOS管N3源极连接第二镜像电流单元接收第二电流I2，栅极直接连接NMOS管N2的源极，漏极接地。其中，所述外部的频偏检测模块用于对频偏控制电路输出的信号进行频偏检测，根据频偏的大小反馈相应的配置参数给可编程电流源。其中，所述可编程电流源为10bit的可编程电流源。其中，所述选频网络为三点式选频网络。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过可编程电流源将外部的频偏检测模块反馈的信号频偏大小，设置相应的控制参数给频偏控制电路，使调整后的信号频偏更符合用户需求，使输出信号频率更稳定。附图说明图1是现有技术的晶体振荡电路结构图；图2是本专利技术实施例的晶体振荡电路结构图；图3是本专利技术实施例的频偏控制电路结构图；图4是本专利技术实施例的与6位可编程电流源匹配的频偏控制电路结构图；图5是本专利技术另一实施例的与6位可编程电流源匹配的频偏控制电路结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细说明。如图2所示，为本专利技术实施例的频偏控制晶体振荡电路结构图。本实施例的频偏控制晶体振荡电路包括：NMOS管N1、连接在NMOS管N1栅极与漏极之间的频偏控制电路、电阻Rf以及选频网络，以及连接频偏控制电路输入端的可编程电流源。其中，频偏控制电路输出端连接外部的频偏检测模块的输入端，可编程电流源输入端连接外部的频偏检测模块的输出端。频偏控制电路用于接收振荡信号，根据可编程电流源输出的控制参数调整信号频偏，输出调整后的信号。可编程电流源根据外部的频偏检测模块反馈的配置参数，设置相应的控制参数输出至频偏控制电路。具体地，在本实施例中，选频网络是由位于芯片外部的分立元件石英晶体振荡器、电容C1和电容C2三者构成的三点式选频网络。电阻Rf是反馈电阻。NMOS管N1是反向放大驱动管，正常工作是处于饱和区，为振荡电路提供增益，将振荡信号放大后输出给频偏控制电路。再如图3所示，本专利技术实施例的频偏控制电路包括:电流源产生单元、第一镜像电流单元、第二镜像电流单元、第三镜像电流单元和信号放大单元。其中，电流源产生单元用于产生直流电流源I0；所述第一镜像电流单元、第二镜像电流单元和第三镜像电流单元用于根据可编程电流源输出的控制参数产生值为直流电流源I0相应倍数的第一电流I1、第二电流I2和第三电流ID；所述信号放大单元用于根据第一电流I1和第二电流I2的大小将选频网络输入的信号进行相应大小的放大处理后输出至外部的频偏检测模块。在本实施例中，可编程电流源为多位数的可编程电流源，例如，可以是6bit、8bit、10bit、12bit、14bit等等，本领域技术人员可根据实际需要进行相应的配置。若为6bit可编程电流源，则可设置将其中2bit用于控制第一电流和第二电流的大小，另4bit用于控制第三电流的大小。若为10bit可编程电流源，则可设置将其中4bit用于控制第一电流I1和第二电流I2的大小，另6bit用于控制第三电流ID的大小。由于第三电流ID作为NMOS管N1的偏置电流，且NMOS管N1负责振荡电路的自起振放大作用，所以NMOS管N1需要更多的电流，因此第三电流ID需要的控制位数就更多。信号放大电路将第一电流I1和第二电流I2作为偏置电流，将NMOS管N1输入的振荡信号进行放大处理后输出至外部的频偏检测模块，第一电流I1和第二电流I2越大，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频偏控制晶体振荡电路，其特征在于：包括NMOS管N1、连接在NMOS管N1栅极与漏极之间的频偏控制电路、电阻Rf以及选频网络，以及连接频偏控制电路输入端的可编程电流源；所述频偏控制电路输出端连接外部的频偏检测模块的输入端，所述可编程电流源输入端连接外部的频偏检测模块的输出端；所述频偏控制电路接收振荡信号，根据可编程电流源输出的控制参数调整信号频偏，输出调整后的信号；所述可编程电流源根据外部的频偏检测模块反馈的配置参数，设置相应的控制参数输出至频偏控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种频偏控制晶体振荡电路，其特征在于：包括NMOS管N1、连接在NMOS管N1栅极与漏极之间的频偏控制电路、电阻Rf以及选频网络，以及连接频偏控制电路输入端的可编程电流源；所述频偏控制电路输出端连接外部的频偏检测模块的输入端，所述可编程电流源输入端连接外部的频偏检测模块的输出端；所述频偏控制电路接收振荡信号，根据可编程电流源输出的控制参数调整信号频偏，输出调整后的信号；所述可编程电流源根据外部的频偏检测模块反馈的配置参数，设置相应的控制参数输出至频偏控制电路。2.如权利要求1所述的频偏控制晶体振荡电路，其特征在于：所述频偏控制电路包括电流源产生单元、第一镜像电流单元、第二镜像电流单元、第三镜像电流单元和信号放大单元；所述电流源产生单元用于产生直流电流源I0；所述第一镜像电流单元、第二镜像电流单元和第三镜像电流单元用于根据可编程电流源输出的控制参数产生值为直流电流源I0相应倍数的第一电流I1、第二电流I2和第三电流ID；所述信号放大单元用于根据第一电流I1和第二电流I2的大小将选频网络输入的信号进行放大处理后输出至外部的频偏检测模块。3.如权利要求2所述的频偏控制晶体振荡电路，其特征在于：所述电流源产生单元包括直流电流源IDC、开关管P1、电流镜管P2、电阻R1和电容C3；所述开关管P1源极连接电源VDD、栅极接地、漏极连接电流镜管P2的源极；所述电流镜管P2栅极和漏极都与直流电流源IDC连接；所述电阻R1和电容C3串联组成低通滤波电路，连接在电源VDD和直流电流源IDC之间。4.如权利要求2所述的频偏控制晶体振荡电路，其特征在于：所述电流源产生单元包括直流电流源IDC和电流镜管P2、电流镜管P2栅极和漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓春坛，刘俊秀，刘敬波，石岭，
申请(专利权)人：深圳艾科创新微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44