RC振荡电路制造技术

本发明专利技术提供了一种RC振荡电路，仅需要一个比较模块，简化了线路；同时，参考电压和比较电压均与一个偏置电流相关,从而相互抵消得到与电源和偏置电流都不相关的输出时钟频率，这样通过减小偏置电流到纳安级别就能达到整体电路的超低功耗，同时又能保证输出时钟频率的高精度。

【技术实现步骤摘要】
RC振荡电路
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种RC振荡电路。
技术介绍
振荡器普遍存在于SOC芯片中，给数字逻辑电路提供时钟信号。在不同的应用中，其要求的结构和性能参数差别很大。振荡器一般分为RC振荡器(也称张弛振荡器)、LC振荡器、石英晶体振荡器等。RC振荡器是应用最为普遍的一种振荡电路，它的结构简单、成本较低、功耗也较小。传统张弛振荡器的一般结构如图1所示，主要由充电电流产生电路10、放电电流产生电路11、参考电压产生电路12、偏置电流产生电路13、可控开关SW1和可控开关SW2、高位比较器Comp1和低位比较器Comp2以及逻辑控制电路14等电路组成。参考电压产生电路12提供高阈值参考电压VH和低阈值参考电压VL，偏置电流产生电路13提供偏置电流给高位比较器Comp1和低位比较器Comp2，充电电流产生电路10和放电电流产生电路11提供充电电流I1和放电电流I2。其工作原理为：刚上电时，电容C电压为低电平，该电容C电压输入到高位比较器Comp1和低位比较器Comp2产生一个逻辑信号，进而可控开关SW1导通，可控开关SW2关断，即充电电流I1对电容C进行充电，这时电容C上的电压会不断上升，直至上升到高位比较器Comp1所设定的高阈值参考电压VH；这时输出逻辑信号发生跳变，进而关断可控开关SW1，导通可控开关SW2，即放电电流I2对电容C进行放电，这时电容C电压会不断降低，直至降低到低位比较器Comp2所设定的低阈值参考电压VL，使得输出逻辑信号再次跳变，此时又进入充电状态，这样不断反复就可以在振荡器上输出连续不断的振荡波形。设充电时间为t，且I1＝I2＝IC，则有：由上述公式可知，振荡器的输出时钟频率与高阈值参考电压VH和低阈值参考电压VL的差值(VH-VL)、电容C、电容电流IC相关，因此传统张弛振荡器输出时钟频率受电源温度及工艺变化影响较大。另外，还需要额外的电路来产生高阈值参考电压VH、低阈值参考电压VL和充电电流I1、放电电流I2，从而无法实现超低功耗(nA级别)性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种RC振荡电路，以实现超低功耗性能。基于上述目的，本专利技术提供一种RC振荡电路，所述RC振荡电路包括：电压电流产生模块、充放电模块、比较模块及逻辑控制模块，其中，所述电压电流产生模块产生参考电压及偏置电流，所述参考电压提供给所述比较模块，所述偏置电流提供给所述充放电模块；所述充放电模块产生比较电压，所述比较电压提供给所述比较模块；所述比较模块根据所述参考电压和所述比较电压产生比较信号，所述比较信号提供给所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块根据所述比较信号产生逻辑信号，所述逻辑信号提供给所述电压电流产生模块和所述充放电模块。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述电压电流产生模块包括电压电流产生电路，所述电压电流产生电路产生第一阈值参考电压和第二阈值参考电压，所述第一阈值参考电压比所述第二阈值参考电压高，所述第一阈值参考电压及所述第二阈值参考电压分别提供给所述比较模块。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述电压电流产生模块包括还包括第一选择电路，所述第一选择电路选择将所述第一阈值参考电压或所述第二阈值参考电压提供给所述比较模块。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第一选择电路包括第一可控开关及第二可控开关，所述第一可控开关及所述第二可控开关均与所述电压电流产生电路及所述比较模块连接，所述第一阈值参考电压通过所述第一可控开关提供给所述比较模块，所述第二阈值参考电压通过所述第二可控开关提供给所述比较模块。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述逻辑信号包括第一开关信号和第二开关信号，所述第一开关信号和所述第二开关信号相反，所述第一开关信号控制所述第一可控开关的接通与断开，所述第二开关信号控制所述第二可控开关的接通与断开。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述充放电模块包括充放电电流产生电路、第一电容及第二选择电路，所述第二选择电路控制所述充放电电流产生电路产生充电电流或者放电电流，所述充电电流或者放电电流提供给所述第一电容，以产生比较电压。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第二选择电路包括第三可控开关及第四可控开关，所述充放电电流产生电路通过所述第三可控开关连接第一电平，所述充放电电流产生电路通过所述第四可控开关连接第二电平，所述第一电平比所述第二电平高。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第一开关信号还控制所述第三可控开关的接通与断开，所述第二开关信号还控制所述第四可控开关的接通与断开。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第一电容的正极与所述比较模块连接，所述第一电容的负极与所述第二电平连接。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述比较模块为比较器电路，所述参考电压提供给所述比较器电路的正相输入端，所述比较电压提供给所述比较器电路的反相输入端。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述比较器电路包括正相输入单元、反相输入单元、比较单元及输出单元；其中，所述正相输入单元接收参考电压，并将接收的参考电压提供给所述比较单元；所述反相输入单元接收比较电压，并将接收的比较电压提供给所述比较单元；所述比较单元比较所述参考电压和所述比较电压，产生比较信号，并将所述比较信号提供给所述输出单元；所述输出单元输出所述比较信号；其中，所述正相输入单元包括第一场效应管；所述反相输入单元包括第二场效应管；所述比较单元包括第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管及第七场效应管；所述输出单元包括第八场效应管及第九场效应管；其中，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极及所述第七场效应管的漏极连接；所述第一场效应管的漏极与所述第五场效应管的栅极、所述第五场效应管的漏极及所述第八场效应管的栅极连接；所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的栅极及所述第四场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的漏极与所述第六场效应管的漏极及所述第九场效应管的栅极连接；所述第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的栅极连接；所述第六场效应管的栅极与所述第七场效应管的栅极连接；所述第八场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极、所述第五场效应管的源极及所述第八场效应管的源极均与所述第一电平连接；所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极及所述第九场效应管的源极均与所述第二电平连接。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第一场效应、所述第二场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管及所述第九场效应管为N型场效应管；所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管及所述第八场效应管为P型场效应管。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述逻辑控制模块包括多个相连的反相器。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述电压电流产生电路包括依次连接的偏置电路、第一电阻、第十场效应管及第十一场效应管；其中，所述第一电阻与所述第十场效应管的漏极连接，所述第十场效应管的源极与所述第十一场效应管的漏极连接，所述第十一场效应管的源极与所述第二电平连接。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述第十场效应管和所述第十一场效应管为N型场效应管。可选的，在所述的RC振荡电路中，所述偏置电路包括第二电阻。可选的，在所述的RC振荡电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RC振荡电路，其特征在于，所述RC振荡电路包括：电压电流产生模块、充放电模块、比较模块及逻辑控制模块，其中，所述电压电流产生模块产生参考电压及偏置电流，所述参考电压提供给所述比较模块，所述偏置电流提供给所述充放电模块；所述充放电模块产生比较电压，所述比较电压提供给所述比较模块；所述比较模块根据所述参考电压和所述比较电压产生比较信号，所述比较信号提供给所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块根据所述比较信号产生逻辑信号，所述逻辑信号提供给所述电压电流产生模块和所述充放电模块。

【技术特征摘要】
1.一种RC振荡电路，其特征在于，所述RC振荡电路包括：电压电流产生模块、充放电模块、比较模块及逻辑控制模块，其中，所述电压电流产生模块产生参考电压及偏置电流，所述参考电压提供给所述比较模块，所述偏置电流提供给所述充放电模块；所述充放电模块产生比较电压，所述比较电压提供给所述比较模块；所述比较模块根据所述参考电压和所述比较电压产生比较信号，所述比较信号提供给所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块根据所述比较信号产生逻辑信号，所述逻辑信号提供给所述电压电流产生模块和所述充放电模块。2.如权利要求1所述的RC振荡电路，其特征在于，所述电压电流产生模块包括电压电流产生电路，所述电压电流产生电路产生第一阈值参考电压和第二阈值参考电压，所述第一阈值参考电压比所述第二阈值参考电压高，所述第一阈值参考电压及所述第二阈值参考电压分别提供给所述比较模块。3.如权利要求2所述的RC振荡电路，其特征在于，所述电压电流产生模块还包括第一选择电路，所述第一选择电路选择将所述第一阈值参考电压或所述第二阈值参考电压提供给所述比较模块。4.如权利要求3所述的RC振荡电路，其特征在于，所述第一选择电路包括第一可控开关及第二可控开关，所述第一可控开关及所述第二可控开关均与所述电压电流产生电路及所述比较模块连接，所述第一阈值参考电压通过所述第一可控开关提供给所述比较模块，所述第二阈值参考电压通过所述第二可控开关提供给所述比较模块。5.如权利要求4所述的RC振荡电路，其特征在于，所述逻辑信号包括第一开关信号和第二开关信号，所述第一开关信号和所述第二开关信号相反，所述第一开关信号控制所述第一可控开关的接通与断开，所述第二开关信号控制所述第二可控开关的接通与断开。6.如权利要求5所述的RC振荡电路，其特征在于，所述充放电模块包括充放电电流产生电路、第一电容及第二选择电路，所述第二选择电路控制所述充放电电流产生电路产生充电电流或者放电电流，所述充电电流或者放电电流提供给所述第一电容，以产生比较电压。7.如权利要求6所述的RC振荡电路，其特征在于，所述第二选择电路包括第三可控开关及第四可控开关，所述充放电电流产生电路通过所述第三可控开关连接第一电平，所述充放电电流产生电路通过所述第四可控开关连接第二电平，所述第一电平比所述第二电平高。8.如权利要求7所述的RC振荡电路，其特征在于，所述第一开关信号还控制所述第三可控开关的接通与断开，所述第二开关信号还控制所述第四可控开关的接通与断开。9.如权利要求8所述的RC振荡电路，其特征在于，所述第一电容的正极与所述比较模块连接，所述第一电容的负极与所述第二电平连接。10.如权利要求9所述的RC振荡电路，其特征在于，所述比较模块为比较器电路，所述参考电压提供给所述比较器电路的正相输入端，所述比较电压提供给所述比较器电路的反相输入端。11.如权利要求10所述的RC振荡电路，其特征在于，所述比较器电路包括正相输入单元、反相输入单元、比较单元及输出单元；其中，所述正相输入单元接收参考电压，并将接收的参考电压提供给所述比较单元；所述反相输入单元接收比较电压，并将接收的比较电压提供给所述比较单元；所述比较单元比较所述参考电压和所述比较电压，产生比较信号，并将所述比较信号提供给所述输出单元；所述输出单元输出所述比较信号；其中，所述正相输入单元包括第一场效应管；所述反相输入单元包括第二场效应管；所述比较单元包括第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管及第七场效应管；所述输出单元包括第八场效应管及第九场效应管；其中，所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极及所述第七场效应管的漏极连接；所述第一场效应管的漏极与所述第五场效应管的栅极、所述第五场效应管的漏极及所述第八场效应管的栅极连接；所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的栅极及所述第四场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的漏极与所述第六场效应管的漏极及所述第九场效应管的栅极连接；所述第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的栅极连接；所述第六场效应管的栅极与所述第七场效应管的栅极连接；所述第八场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极连接；所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极、所述第五场效应管的源极及所述第八场效应管的源极均与所述第一电平连接；所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极及所述第九场效应管的源极均与所述第二电平连接。12.如权利要求11所述的RC振荡电路，其特征在于，所述第一场效应、所述第二场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管及所述第九场效应管为N型场效应管；所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管及所述第八场效应管为P型场效应管。13.如权利要求9所述的RC振荡电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞峰，张和平，张奇，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33