电阻电容RC振荡电路制造技术

本申请公开了一种RC振荡电路，用于提高RC振荡电路的振荡频率稳定性。该电路包括：输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；输入模块，用于为振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；振荡模块，用于在两路充电电流以及偏置电流的控制下输出第一高电平或第一低电平至翻转模块；振荡模块还用于提高振荡电路的调频精度；翻转模块，用于将第一高电平翻转为第二低电平或将第一低电平翻转为第二高电平，并将第二低电平或第二高电平输出至输出模块；输出模块，用于输出第二高电平以及第二低电平；第一补偿模块以及第二补偿模块，用于提高振荡电路的振荡频率的稳定性。

RC Oscillator Circuit of Resistance Capacitance

This application discloses an RC oscillation circuit for improving the oscillation frequency stability of the RC oscillation circuit. The circuit includes: input module, oscillation module, flip module, first compensation module, second compensation module and output module; input module, which is used to provide two charging currents and bias current for oscillation module; oscillation module, which is used to output the first high level or the first low level to flip module under the control of two charging currents and bias current; oscillation module is also used to output the first high level or the first low level to flip module. For improving the frequency modulation accuracy of the oscillating circuit; flip module for flipping the first high level to the second low level or the first low level to the second high level and outputting the second low level or the second high level to the output module; output module for outputting the second high level and the second low level; first compensation module and second compensation module for improving the oscillating power The stability of the oscillation frequency of the circuit.

【技术实现步骤摘要】
电阻电容RC振荡电路
本申请涉及电子
，特别涉及一种电阻电容RC振荡电路。
技术介绍
在低功耗通信应用中，如IoT(InternetofThings，物联网)、BLE(蓝牙低功耗，BluetoothLowEnergy)等，通常采用电阻电容RC振荡器代替晶体振荡器作为系统休眠状态下的时钟源。为了保证系统休眠计时的准确性，并减少由系统同步保护时间(guardtime)引入的额外功耗，此类应用通常对RC振荡器的频率准确度有较高要求。例如，BLE要求休眠计时器的频率偏差为+/-500ppm以内。首先介绍RC张弛振荡器的基本工作原理：使用固定电流对电容进行充电，并用比较器将电容两端电压与参考电压进行比较，当电容两端电压大于参考电压时，比较器输出翻转，对电容进行放电操作，之后再次进入充电循环，从而获得特定频率的时钟输出信号。该时钟信号的频率与振荡器中的电阻、电容值相关，通常成反比。请参阅图1，图1为现有技术提供的一种张弛振荡电路，该电路通过周期性切换比较器的正负输入端，实现了对比较器失配电压的补偿。当输出时钟为低电平时，S1、S4、S6打开，C2两端电压为0，电流源对电容C1充电，V1为电容两端电压，V2为参考电压；当充电至V1大于V2时，比较器输出翻转，输出时钟变为高电平，此时S2、S3、S5打开，将C1两端电压放电至0，电流源对电容C2充电，V2为电容两端电压，V1为参考电压，当充电至V2大于V1时，输出时钟翻转为低电平。以此类推，产生周期性时钟输出。该方案通过采用较低温度系数的电阻器件来降低频率与温度的相关性，通常有三种方式：1)由正负两种温度系数的电阻器件组合形成所需的低温度系数电阻；2)采用特殊工艺中的超低温度系数电阻器件；3)使用片外低温度系数电阻器件。现有技术能够有效消除比较器失配带来的频率误差，并降低振荡器频率与温度的相关性，在温度变化后保持较好的频率稳定性，但存在以下缺点：1)在许多通用集成电路制造工艺中，尤其是28nm及以下的先进工艺中，没有负温度系数或零温度系数电阻器件。因此若采用现有方案，需要使用片外电阻元件、或采用特殊制造工艺并增加相应电阻掩模版及制造流程，这些都增加了产品的生产成本，并限制了制造工艺的选择范围。2)采用较低温度系数的电阻器件仅能补偿无源器件随温度变化造成的一阶线性频率误差，无法补偿电路中其他有源晶体管器件随温度变化引入的高阶非线性误差，例如晶体管的漏电流随温度升高呈指数形式增大。3)通过简单的串并联电阻/电容所实现的振荡器频率调节精度有限，难以满足高精度应用的需求。申请内容本申请实施例提供了一种RC振荡电路，用于降低RC振荡电路的振荡频率与温度的相关性，提高RC振荡电路的振荡频率稳定性。本申请实施例第一方面提供了一种电阻电容RC振荡电路，具体包括：输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；所述输入模块与所述振荡模块连接，用于为所述振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；所述振荡模块与所述翻转模块、所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块连接，用于在所述两路充电电流以及所述偏置电流的控制下输出第一高电平或第一低电平至所述翻转模块；所述振荡模块还用于提高所述振荡电路的调频精度；所述翻转模块与所述输出模块连接，用于将所述第一高电平翻转为第二低电平或将所述第一低电平翻转为第二高电平，并将所述第二低电平或所述第二高电平输出至所述输出模块；所述输出模块，用于输出所述第二高电平以及所述第二低电平；所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块，用于提高所述振荡电路的振荡频率的稳定性。可选地，所述输入模块包括：第一电流源、电源电压、第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管；所述第一电流源的一端接地，所述第一电流源的另一端连接所述第一晶体管的第二电极及栅极、所述第二晶体管的栅极以及所述第三晶体管的栅极，所述电源电压连接所述第一晶体管的第一电极、所述第二晶体管的第一电极以及所述第三晶体管的第一电极，所述第二晶体管的第二电极连接所述振荡电路的第一电压节点，所述第三晶体管的第二电极连接所述振荡电路的第二电压节点。可选地，所述振荡模块包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、比较器、可调电阻、滤波电容以及Sigma-delta调制器；所述第一开关管的第一电极连接所述第一电压节点，所述第一开关管的第二电极连接所述第一电容的第一端和所述第五开关管的第一电极；所述第五开关管的第一电极连接所述第一电容的第一端，所述第五开关管的第二电极连接所述第一电容的第二端；所述第一电容的第二端接地；所述第三开关管的第一电极连接所述第一电压节点，所述第三开关管的第二电极连接第三电压节点；所述第四开关管的第一电极连接所述第二电压节点，所述第四开关管的第二电极连接所述第三电压节点；所述第二开关管的第一电极连接所述第二电压节点，所述第二开关管的第二电极连接所述第二电容的第一端以及所述第六开关管的第一电极；所述第六开关管的第一电极连接所述第二电容的第一端，所述第六开关管的第二电极连接所述第二电容的第二端；所述第二电容的第二端接地；所述比较器的第二输入端连接所述第一电压节点，所述比较器的第三输入端连接所述第二电压节点；所述可调电阻的一端连接所述第三电压节点，所述可调电阻的另一端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地；所述Sigma-delta调制器与所述可调电阻连接，用于调节所述可调电阻的阻值，以使得调节后的可调电阻的阻值与所述第一电阻提高所述RC张弛振荡电路的调频精度；所述滤波电容的一端连接所述第三电压节点，所述滤波电容的另一端接地，用于滤除所述Sigma-delta调制器引入的高频噪声。可选地，所述翻转模块包括：施密特触发器；所述施密特触发器的输入端与所述比较器的输出端连接，所述施密特触发器的输出端与所述输出模块的输入端相连接。可选地，所述输出模块包括：第一非门和第二非门；所述第一非门与所述第二非门串联连接，所述第一非门连接所述第一开关管的漏极、第四开关管的漏极以及所述第六开关管的漏极，所述第二非门连接所述第二开关管的漏极、所述第三开关管的漏极以及所述第五开关管的漏极。可选地，所述补偿模块包括：第七开关管、第八开关管、第九开关管以及第十开关管；所述第七开关管以及所述第八开关管用于补偿电阻阵列中开关管由源极以及漏极至衬底的漏电；所述第九开关管以及所述第十开关管用于补偿电容阵列中开关管由漏极至源极的漏电。可选地，所述第七开关管的第一电极以及第二电极连接第四电压节点，所述第七开关管的栅极接地；所述第八开关管的第一电极以及第二电极连接第五电压节点，所述第八开关管的栅极接地；所述第九开关管的第一电极连接所述第三电压节点，所述第九开关管的第二电极以及栅极接地；所述第十开关管的第一电极连接所述第三电压节点，所述第十开关管的第二电极以及栅极接地。可选地，所述第二补偿模块具体用于调节所述RC振荡电路受温度影响引起的振荡频率的偏移。可选地，所述第二补偿模块包括：第二电流源；所述第二电流源的一端连接所述电源电压，所述第二电流源的另一端连接所述第三电压节点。本申请实施例第二方面提供了一种单片集成芯片，包括上述任一项所述的RC振荡电路，所述RC振荡电路向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻电容RC振荡电路，其特征在于，包括：输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；所述输入模块与所述振荡模块连接，用于为所述振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；所述振荡模块与所述翻转模块、所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块连接，用于在所述两路充电电流以及所述偏置电流的控制下输出第一高电平或第一低电平至所述翻转模块；所述振荡模块还用于提高所述振荡电路的调频精度；所述翻转模块与所述输出模块连接，用于将所述第一高电平翻转为第二低电平或将所述第一低电平翻转为第二高电平，并将所述第二低电平或所述第二高电平输出至所述输出模块；所述输出模块，用于输出所述第二高电平以及所述第二低电平；所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块，用于提高所述振荡电路的振荡频率的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种电阻电容RC振荡电路，其特征在于，包括：输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；所述输入模块与所述振荡模块连接，用于为所述振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；所述振荡模块与所述翻转模块、所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块连接，用于在所述两路充电电流以及所述偏置电流的控制下输出第一高电平或第一低电平至所述翻转模块；所述振荡模块还用于提高所述振荡电路的调频精度；所述翻转模块与所述输出模块连接，用于将所述第一高电平翻转为第二低电平或将所述第一低电平翻转为第二高电平，并将所述第二低电平或所述第二高电平输出至所述输出模块；所述输出模块，用于输出所述第二高电平以及所述第二低电平；所述第一补偿模块以及所述第二补偿模块，用于提高所述振荡电路的振荡频率的稳定性。2.根据权利要求1所述的RC振荡电路，其特征在于，所述输入模块包括：第一电流源、电源电压、第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管；所述第一电流源的一端接地，所述第一电流源的另一端连接所述第一晶体管的第二电极及栅极、所述第二晶体管的栅极以及所述第三晶体管的栅极，所述电源电压连接所述第一晶体管的第一电极、所述第二晶体管的第一电极以及所述第三晶体管的第一电极，所述第二晶体管的第二电极连接所述振荡电路的第一电压节点，所述第三晶体管的第二电极连接所述振荡电路的第二电压节点。3.根据权利要求1所述的RC振荡电路，其特征在于，所述振荡模块包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、比较器、可调电阻、滤波电容以及Sigma-delta调制器；所述第一开关管的第一电极连接所述第一电压节点，所述第一开关管的第二电极连接所述第一电容的第一端和所述第五开关管的第一电极；所述第五开关管的第一电极连接所述第一电容的第一端，所述第五开关管的第二电极连接所述第一电容的第二端；所述第一电容的第二端接地；所述第三开关管的第一电极连接所述第一电压节点，所述第三开关管的第二电极连接第三电压节点；所述第四开关管的第一电极连接所述第二电压节点，所述第四开关管的第二电极连接所述第三电压节点；所述第二开关管的第一电极连接所述第二电压节点，所述第二开关管的第二电极连接所述第二电容的第一端以及所述第六开关管的第一电极；所述第六开关管的第一电极连接所述第二电容的第一端，所述第六开关管的第二电极连接所述第二电容的第二端；所述第二电容的第二端...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩特，乔峻石，赖玠玮，
申请(专利权)人：北京展讯高科通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11