具有高频率稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路制造技术

本发明专利技术公开了具有高频率高稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路；振荡器电路包括：电源RC滤波电路、低压差调整电路、负温系数电流源电路、环形振荡器及电平转换电路，其特征在于：所述电源RC滤波电路对电源滤波，并对负温系数电流源电路和电平转换电路提供工作电压；所述低压差调整电路将所述电源RC滤波电路输出的电压进行调整，为环形振荡器提供电源；所述负温系数电流源电路产生负温系数电流，输入环形振荡器，并且，该输入环形振荡器的负温系数电流受总线控制信号的控制；本发明专利技术电路结构简单，振荡器频率稳定度高，可广泛应用于RFID标签芯片中。

【技术实现步骤摘要】
具有高频率稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路
本专利技术涉及振荡器，具体涉及具有高频率高稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路。
技术介绍
UHF频段的RFID标签芯片包括天线、电源产生电路、信号前端和基带处理器。时钟产生器是信号前端的一个至关重要的单元，它用于下行链路数据的解码、上行链路数据的编码以及给基带命令处理器提供时钟，尤其是上行链路的反射调制信号需要一个较为准确的时钟，用以提供精确的控制副载波频率。UHF频段RFID的EPCC1G2RFID协议要求时钟产生电路的振荡频率精度必须控制在±4%以内，这就需要时钟产生电路的输出频率对电源电压和温度变化的适应性要很强。通过本专利技术的一种应用于RFID的高频率稳定度振荡器电路，通过分频处理，可以产生满足EPCC1G2RFID协议的时钟频率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于提供具有高频率稳定度的振荡器电路。本专利技术所要解决的技术问题之二在于提供构成振荡器的负温系数电流源电路。本专利技术为了解决上面的技术问题，采用如下的技术方案：具有高频率高稳定度的振荡器电路，包括：电源RC滤波电路、低压差调整电路、负温系数电流源电路、环形振荡器及电平转换电路，其特征在于：所述电源RC滤波电路对电源滤波，以减小RFID标签芯片中整流出来的电源抖动对振荡频率的影响，并对负温系数电流源电路和电平转换电路提供工作电压；所述低压差调整电路将所述电源RC滤波电路输出的电压进行调整，为环形振荡器提供电源；以抑制环形振荡器电源上的抖动，从而减小电源抖动对环形振荡器频率的影响；同时也隔离了环形振荡器对其它单元的影响；所述负温系数电流源电路产生负温系数电流，输入环形振荡器，以补偿环形振荡器振荡频率随温度变化产生的偏差，提升全温度范围内振荡器振荡频率的稳定度，最终实现宽温度范围内的高振荡频率稳定度；并且，该输入环形振荡器的负温系数电流受总线控制信号的控制，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能得到想要的振荡频率，实现频率的精确覆盖；所述环形振荡器受所述负温系数电流源电路输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路；所述电平转换电路将环形振荡器产生的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。本专利技术通过电源RC滤波电路进行RC滤波后，可以降低整流后的电压波动，产生较抖动较小的电源。用抖动较小的电源来给负温电流源、低压差调整器、电平转换器供电，这样负温电流源可以更稳定且受电源影响较小的电流源，低压差调整器输出电压也会呈现更低的电压抖动。用干净的低压差输出电压给环形振荡器供电，可以减小电源抖动对振荡频率的影响，同时也隔离了环形振荡器对其它单元的影响。除在减小电源抖动和隔离电源外，本专利技术还采用特定负温系数的电流源，补偿振荡器振荡频率随温度的变化，最终实现了高频率稳定度的输出频率。本专利技术利用特定温度系数的负温电流来补偿振荡频率随温度的变化，提升全温度范围内振荡器振荡频率的稳定度，最终实现宽温度范围内的高振荡频率稳定度；同时提供频率小步进调节功能，使振荡频率在频率稳定度范围内可调；本专利技术能减小环形振荡器振荡频率受工艺、电压、温度的影响，提供高频率稳定度的时钟频率。根据本专利技术所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述负温系数电流源电路包括启动电路、负温电流产生电路、开关电流源和开关电流源控制电路；所述启动电路使所述负温电流产生电路启动工作；所述负温电流产生电路产生负温电流输出到所述开关电流源；以补偿环形振荡器振荡频率随温度变化产生的偏差；所述开关电流源控制电路接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能输出想要的振荡频率；所述开关电流源接收负温电流产生电路产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器。因为工艺的偏差，设计值和实际值会有一定偏差，电路中加入开关电流源可以有效的解决这个问题，实现频率的精确覆盖。根据本专利技术所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述开关电流源控制电路包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源。根据本专利技术所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述负温电流产生电路包括第零、第一、第二NMOS管和限流电阻，第零、第一、第二NMOS管的衬底以及第二NMOS管的源极均与地相接，第二NMOS管的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管的源极相接，第一NMOS管的栅极与第零NMOS管的栅极接在一起，并连接启动电路的输出，第零NMOS管的源极通过限流电阻接地。所述负温电流产生电路利用MOS管VGS的负温度特性，产生负温电压，该负温电压加在电阻R1两端，来实现负温电流，设计巧妙。根据本专利技术所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述启动电路包括第十九、二十PMOS管和第三至第六NMOS管；其中，第十九、二十PMOS管的衬底接电源RC滤波电路的输出电源，第三至第六NMOS管的衬底接地；第三NMOS管（MN3）的源极接地，第三NMOS管的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管的源极相接，第四NMOS管的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管的漏极接在一起，第十九PMOS管的源极接电源RC滤波电路的输出电源，第十九PMOS管的栅极输出信号到负温电流产生电路；第二十PMOS管和第五NMOS管构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管的漏极相接，第二十PMOS管和第五NMOS管的漏极接在一起并与第六NMOS管的栅极相接，第六NMOS管的漏极与电源RC滤波电路的输出电源相接，MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路。根据本专利技术所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述环形振荡器包括第一、第二、第三等效NMOS管、第十一、第十二PMOS管和退耦电容；第一等效NMOS管的栅极、漏极均连接负温系数电流源电路的输出，并通过退耦电容接地，还同时与第二等效NMOS管的栅极以及第三等效NMOS管的栅极相接；第一、第二、第三等效NMOS管的源极和衬底同时与地连接；第二等效NMOS管的漏极与第十一PMOS管的漏极连接，第三等效NMOS管的漏极与第十二PMOS管的漏极连接，第十一、第十二PMOS管的源极和衬底均与低压差调整电路的输出相接；第一PMOS管栅极为环形振荡器的输出。每个等效NMOS管均由多只NMOS管串接构成，即该多只NMOS管的栅极同时连接在一起，作为等效NMOS管的栅极，该多只NMOS管的衬底也同时连接在一起，作为等效NMOS管的衬底；该多只NMOS管中的第一只NMOS管的漏极作为等效NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第一只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第二只NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第二只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第三只NMOS管的漏极，依次类推，该多只NMOS管中的最后一只NMOS管的源极作为等效NMOS管的源极。本专利技术的第二个技术方案，构成振荡器的负温系数电流源电路，其特点是：所述负温系数电流源电路包括启动电路、负温电流产生电路、开关电流源和开关电流源控制电路；所述启动电路使所述负温电流产生电路启动工作；所述负温电流产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有高频率高稳定度的振荡器电路，包括：电源RC滤波电路（1）、低压差调整电路（2）、负温系数电流源电路（3）、环形振荡器（4）及电平转换电路（5），其特征在于：所述电源RC滤波电路（1）对电源（VCC）滤波，并对负温系数电流源电路（3）和电平转换电路（5）提供工作电压；所述低压差调整电路（2）将所述电源RC滤波电路（1）输出的电压进行调整，为环形振荡器（4）提供电源；所述负温系数电流源电路（3）产生负温系数电流，输入环形振荡器（4），并且，该输入环形振荡器（4）的负温系数电流受总线控制信号的控制；所述环形振荡器（4）受所述负温系数电流源电路（3）输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路（5）；所述电平转换电路（5）将环形振荡器的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。

【技术特征摘要】
1.具有高频率高稳定度的振荡器电路，包括：电源RC滤波电路(1)、低压差调整电路(2)、负温系数电流源电路(3)、环形振荡器(4)及电平转换电路(5)，其特征在于：所述电源RC滤波电路(1)对电源(VCC)滤波，并对负温系数电流源电路(3)和电平转换电路(5)提供工作电压；所述低压差调整电路(2)将所述电源RC滤波电路(1)输出的电压进行调整，为环形振荡器(4)提供电源；所述负温系数电流源电路(3)产生负温系数电流，输入环形振荡器(4)，并且，该输入环形振荡器(4)的负温系数电流受总线控制信号的控制；所述环形振荡器(4)受所述负温系数电流源电路(3)输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路(5)；所述电平转换电路(5)将环形振荡器的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。2.根据权利要求1所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述负温系数电流源电路(3)包括启动电路(6)、负温电流产生电路(7)、开关电流源(8)和开关电流源控制电路(9)；所述启动电路(6)使所述负温电流产生电路(7)启动；所述负温电流产生电路(7)产生负温电流输出到所述开关电流源(8)；所述开关电流源控制电路(9)接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源(8)；所述开关电流源(8)接收负温电流产生电路(7)产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路(9)输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器(4)。3.根据权利要求2所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述开关电流源控制电路(9)包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源(8)。4.根据权利要求3所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述负温电流产生电路(7)包括第零、第一、第二NMOS管(MN0、MN1、MN2)和限流电阻(R1)，第零、第一、第二NMOS管(MN0、MN1、MN2)的衬底以及第二NMOS管(MN2)的源极均与地(VSS)相接，第二NMOS管(MN2)的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管(MN1)的源极相接，第一NMOS管(MN1)的栅极与第零NMOS管(MN0)的栅极接在一起，并连接启动电路(6)的输出，第零NMOS管(MN0)的源极通过限流电阻(R1)接地(VSS)。5.根据权利要求3所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述启动电路(6)包括第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)和第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6)；其中，第十九、二十PMOS管(MP19、MP20)的衬底及源极接电源RC滤波电路(1)的输出电源(VCCH)，第三至第六NMOS管(MN3、MN4、MN5、MN6)的衬底接地；第三NMOS管(MN3)的源极接地，第三NMOS管(MN3)的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管(MN4)的源极相接，第四NMOS管(MN4)的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管(MP19)的漏极连接，第十九PMOS管(MP19)的栅极接收负温电流产生电路(7)的信号；第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(MN5)构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管(MP19)的漏极相接，第二十PMOS管(MP20)和第五NMOS管(MN5)的漏极接在一起并与第六NMOS管(MN6)的栅极相接，第六NMOS管(MN6)的漏极与电源RC滤波电路(1)的输出电源(VCCH)相接，第六MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路(7)。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述环形振荡器(4)包括第一、第二、第三等效NMOS管(MNS1、MNS2、MNS3)、第十一、第十二PMOS管(MP01、MP02)和退藕电容(C01)；第一等效NMOS管(MNS1)的栅极、漏极均连接负温系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炎辉，范麟，龚海波，万天才，刘永光，徐骅，李明剑，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85