RC振荡器制造技术

本发明专利技术公开了一种RC振荡器，包括：基准电压产生电路、电压电流产生电路、电压斜坡保持电路、比较器、电荷泵、压控振荡器和分频逻辑电路；电压斜坡保持电路的控制端连接输出振荡信号的4n和8n分频信号，n大于等于1，通过8n分频信号控制第一电容的放电以及通过4n分频信号控制第一电容的充电来调节保持电压的大小；比较器对保持电压和基准电压进行比较并输出第一输出信号到电荷泵的控制端；电荷泵的控制端还连接输出振荡信号的分频信号逻辑组合形成的泵控制信号，在泵控制信号的脉冲电平处，通过第一输出信号控制第二电容的充放电并调节泵电压大小；压控振荡器在泵电压的控制下形成输出振荡信号。本发明专利技术电路结构简单且输出频率精度高。

【技术实现步骤摘要】
RC振荡器
本专利技术涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种RC振荡器(oscillator)。
技术介绍
在许多系统芯片(systemonchip，SOC)应用中，振荡器是一个非常重要的模块。振荡器分为阻容振荡器即RC振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等。RC振荡器是通过对电容进行充电和放电实现振荡信号的输出，通过调节电阻或电容的值能够调节振荡信号的频率。相对于于其它各种类型的振荡器，RC振荡器具有结构简单，精度较高的优点，所以在一些SOC芯片中，例如单片机(MicroControlUnit，MCU)中,RC振荡器非常常见。
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RC振荡器，电路结构简单且输出频率精度高。为解决上述技术问题，本专利技术提供的RC振荡器包括：基准电压产生电路、电压电流产生电路、电压斜坡保持电路、比较器、电荷泵、压控振荡器和分频逻辑电路；所述基准电压产生电路输出基准电压，所述电压电流产生电路将所述基准电压转化为第一电流源提供给所述电压斜坡保持电路。所述电压斜坡保持电路的控制端连接保持控制频率信号和初始化频率信号，所述保持控制频率信号为所述分频逻辑电路对所述压控振荡器输出的输出振荡信号进行分频的4×n分频信号，其中n大于等于1；所述初始化频率信号为所述输出振荡信号的8×n分频信号；所述第一电容的第一端连接所述电压斜坡保持电路、所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出保持电压，通过所述初始化频率信号控制所述第一电容的放电以及通过所述保持控制频率信号控制所述第一电容的充电来调节所述保持电压的大小，所述第一电容的充电电流和所述第一电流源成比例。所述比较器对所述保持电压和所述基准电压进行比较并输出第一输出信号到所述电荷泵的控制端。所述电荷泵的控制端还连接所述输出振荡信号的分频信号逻辑组合形成的泵控制信号，所述泵控制信号为所述输出振荡信号的2×n分频信号、所述保持控制频率信号和所述初始化频率信号做逻辑或运算后的信号。在所述电荷泵的输出端和地之间连接有第二电容，在所述泵控制信号的脉冲电平处，通过所述第一输出信号控制所述第二电容的充放电并调节所述电荷泵的输出端输出的泵电压大小，所述第二电容的充放电电流和所述第一电流源成比例。所述压控振荡器在所述泵电压的控制下形成所述输出振荡信号。当RC振荡器开始工作时所述保持电压小于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容放电使所述泵电压降低并降低所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间增加从而增加所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。当RC振荡器开始工作时所述保持电压大于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容充电使所述泵电压升高并升高所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间减少从而降低所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。进一步的改进是，所述电压电流产生电路包括运算放大器、第一NMOS管和第一电阻，所述运算放大器的正相输入端连接所述基准电压，所述运算放大器的反相输入端连接所述第一NMOS管的源极，所述运算放大器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的漏极连接所述电压斜坡保持电路，所述第一电阻连接在所述第一NMOS管的源极和地之间，所述第一电流源的大小为所述基准电压除以所述第一电阻的电阻值。进一步的改进是，通过调节所述第一电流源和所述第一电容的大小调节所述输出振荡信号的频率稳定值。进一步的改进是，所述电压斜坡保持电路包括第一PMOS管、第二PMOS管和第二NMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极都连接第二电流源，所述第二电流源为所述第一电流源的镜像电流，所述第一PMOS管的漏极接地，所述第一PMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的4分频信号的反相信号；所述第二PMOS管的漏极连接所述第一电容的第一端以及所述第二NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的保持控制频率信号；所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的初始化频率信号。进一步的改进是，所述第一输出信号由互为反相的第一正相输出信号和第一反相输出信号组成，所述第一正相输出信号通过所述比较器正相输出端输出，所述第一反相输出信号通过所述比较器反相输出端输出。进一步的改进是，所述电荷泵包括第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管。所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极都连接第三电流源，所述第三电流源为所述第一电流源的镜像电流；所述第三PMOS管的漏极接地，所述第三PMOS管的栅极连接所述泵控制信号的反相信号；所述第四PMOS管的栅极连接所述泵控制信号。所述第四PMOS管的漏极连接所述第五PMOS管的源极和所述第六PMOS管的源极，所述第五PMOS管的栅极连接所述第一正相输出信号，所述第六PMOS管的栅极连接所述第一反相输出信号。所述第三NMOS管的漏极和栅极、所述第五PMOS管的漏极和所述第四NMOS管的栅极连接在一起，所述第三NMOS管的源极和所述第四NMOS管的源极都接地；所述第四NMOS管的漏极和所述第六NMOS管的漏极连接在一起并作为所述电荷泵的输出端。本专利技术RC振荡器具有如下有益效果：1、本专利技术电路采用了1个电阻和2个电容，其它部分都由NMOS管或PMOS管组成，都能采用CMOS工艺实现，所以本专利技术结构简单且容易集成在同一芯片上，能够很好的在SOC芯片上得到应用。2、本专利技术通过调节第一电流源和所述第一电容的大小来调节输出振荡信号的频率稳定值，而第一电流源的大小通过基准电压转化而来如通过基准电压和电阻相除得到，所以输出振荡信号具有较高的精度且频率调节方便。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是本专利技术实施例电路图；图2是本专利技术较佳实施例电路图；图3是本专利技术实施例中各信号随时间变化曲线；图4A是本专利技术较佳实施例在第一种条件下的各信号仿真曲线；图4B是本专利技术较佳实施例在第二种条件下的各信号仿真曲线。具体实施方式如图1所示，是本专利技术实施例电路图；本专利技术实施例RC振荡器包括：基准电压(VREF)产生电路1、电压电流产生电路2、电压斜坡保持电路(RAMP_HOLD)3、比较器(CMP)4、电荷泵(CHARGE_PUMP)5、压控振荡器(VCO)6和分频逻辑电路(DEC_LOGIC)7。所述基准电压产生电路1输出基准电压VREF，所述电压电流产生电路2将所述基准电压VREF转化为第一电流源提供给所述电压斜坡保持电路3。较佳选择为，所述电压电流产生电路2包括运算放大器(AMP)8、第一NMOS管MN1和第一电阻R1，所述运算放大器8的正相输入端连接所述基准电压VREF，所述运算放大器8的反相输入端连接所述第一NMOS管MN1的源极，所述运算放大器8的输出端连接所述第一NMOS管MN1的栅极，所述第一NMOS管MN1的漏极连接所述电压斜坡保持电路3，所述第一电阻R1连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RC振荡器，其特征在于，包括：基准电压产生电路、电压电流产生电路、电压斜坡保持电路、比较器、电荷泵、压控振荡器和分频逻辑电路；所述基准电压产生电路输出基准电压，所述电压电流产生电路将所述基准电压转化为第一电流源提供给所述电压斜坡保持电路；所述电压斜坡保持电路的控制端连接保持控制频率信号和初始化频率信号，所述保持控制频率信号为所述分频逻辑电路对所述压控振荡器输出的输出振荡信号进行分频的4×n分频信号，其中n大于等于1；所述初始化频率信号为所述输出振荡信号的8×n分频信号；所述第一电容的第一端连接所述电压斜坡保持电路、所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出保持电压，通过所述初始化频率信号控制所述第一电容的放电以及通过所述保持控制频率信号控制所述第一电容的充电来调节所述保持电压的大小，所述第一电容的充电电流和所述第一电流源成比例；所述比较器对所述保持电压和所述基准电压进行比较并输出第一输出信号到所述电荷泵的控制端；所述电荷泵的控制端还连接所述输出振荡信号的分频信号逻辑组合形成的泵控制信号，所述泵控制信号为所述输出振荡信号的2×n分频信号、所述保持控制频率信号和所述初始化频率信号做逻辑或运算后的信号；在所述电荷泵的输出端和地之间连接有第二电容，在所述泵控制信号的脉冲电平处，通过所述第一输出信号控制所述第二电容的充放电并调节所述电荷泵的输出端输出的泵电压大小，所述第二电容的充放电电流和所述第一电流源成比例；所述压控振荡器在所述泵电压的控制下形成所述输出振荡信号；当RC振荡器开始工作时所述保持电压小于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容放电使所述泵电压降低并降低所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间增加从而增加所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定；当RC振荡器开始工作时所述保持电压大于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容充电使所述泵电压升高并升高所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间减少从而降低所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。...

【技术特征摘要】
1.一种RC振荡器，其特征在于，包括：基准电压产生电路、电压电流产生电路、电压斜坡保持电路、比较器、电荷泵、压控振荡器和分频逻辑电路；所述基准电压产生电路输出基准电压，所述电压电流产生电路将所述基准电压转化为第一电流源提供给所述电压斜坡保持电路；所述电压斜坡保持电路的控制端连接保持控制频率信号和初始化频率信号，所述保持控制频率信号为所述分频逻辑电路对所述压控振荡器输出的输出振荡信号进行分频的4×n分频信号，其中n大于等于1；所述初始化频率信号为所述输出振荡信号的8×n分频信号；第一电容的第一端连接所述电压斜坡保持电路、所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出保持电压，通过所述初始化频率信号控制所述第一电容的放电以及通过所述保持控制频率信号控制所述第一电容的充电来调节所述保持电压的大小，所述第一电容的充电电流和所述第一电流源成比例；所述比较器对所述保持电压和所述基准电压进行比较并输出第一输出信号到所述电荷泵的控制端；所述电荷泵的控制端还连接所述输出振荡信号的分频信号逻辑组合形成的泵控制信号，所述泵控制信号为所述输出振荡信号的2×n分频信号、所述保持控制频率信号和所述初始化频率信号做逻辑或运算后的信号；在所述电荷泵的输出端和地之间连接有第二电容，在所述泵控制信号的脉冲电平处，通过所述第一输出信号控制所述第二电容的充放电并调节所述电荷泵的输出端输出的泵电压大小，所述第二电容的充放电电流和所述第一电流源成比例；所述压控振荡器在所述泵电压的控制下形成所述输出振荡信号；当RC振荡器开始工作时所述保持电压小于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容放电使所述泵电压降低并降低所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间增加从而增加所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定；当RC振荡器开始工作时所述保持电压大于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容充电使所述泵电压升高并升高所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间减少从而降低所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。2.如权利要求1所述的RC振荡器，其特征在于：所述电压电流产生电路包括运算放大器、第一NMOS管和第一电阻，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光磊，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31