一种频率可选择的低功耗振荡器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种频率可选择低功耗振荡器电路，其包括频率选择单元(1)、偏置电流单元(2)、振荡单元(3)；其中，频率选择单元(1)产生频率选择信号F_sel输入至偏置电流单元(2)，偏置电流单元(2)为振荡单元(3)提供充电电流I1、I2，振荡单元(3)在I1、I2的作用下产生OSC时钟信号。本发明专利技术电路结构简单，省去了传统OSC中的比较器和控制部分，占用芯片面积小，功耗低；所述频率选择单元可进行OSC频率的改变与选择，使振荡电路能够进行不同模式的切换，灵活多变；所述电流源I1、I2由共源共栅电流镜来镜像电流，产生的电流稳定性高，实现了OSC振荡频率的稳定，很大程度地抑制制程漂移。

A frequency selective low power oscillator circuit

The invention discloses a frequency selective low power oscillator circuit, comprising a frequency selection unit (1), the bias current unit (2), (3); the oscillation unit, the frequency selection unit (1) generates a frequency selection signal to the F_sel input bias current unit (2), the bias current unit (2) for the oscillating unit (3) to provide charging current I1, I2, OSC (3) generates oscillation unit clock signal in I1, under the action of I2. The invention has the advantages of simple circuit structure, eliminating the comparator and a control part in traditional OSC, small chip area, low power consumption; change and selection of the frequency selection unit can OSC frequency, the oscillation circuit can switch different modes of flexible; the current source of I1 and I2 by common source cascade current mirror to mirror the current generated by the high current stability, to achieve the OSC oscillation frequency stability, significantly inhibited the process drift.

【技术实现步骤摘要】
一种频率可选择的低功耗振荡器电路
本专利技术属于电子电路技术，特别涉及一种低功耗振荡器电路，可以用于DC-DC转换器中。
技术介绍
振荡器电路作为一种频率源在各式各样的电子电路中使用，其在电子通信领域市场潜力很大。振荡器类型主要有四种：环形振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、张弛振荡器。环形振荡器电路简单，起振容易，但是没有延时网络频率不便于灵活选择，占用面积大。电感电容振荡器由于电感在电路中不易集成，因此很少被使用。晶体振荡器具有很高的精度和很低的温度系数，输出性能最优，但其成本很高且功耗较大，并没有广泛应用于电子领域。张弛振荡器利用电流周期性地对电容充放电来形成振荡，具有结构简单、输出稳定、线性度高等优点。振荡器的稳定性直接决定了开关电源控制的稳定性。图1为传统振荡器的结构，电路主要由MOS管N1和N2，开关管N3和P1，比较器，电流源I1和I2及电容C组成。电源刚上电时，电容电压VC为低电平，此电平经过比较器产生一个逻辑电平，从而控制N3导通，P1关断，则电流I1对电容C充电，使得VC不断升高，当VC高于比较器高阈值电压VH时，输出逻辑发生跳变，从而使得N3关断，P1导通，则电流I2-I1对电容C进行放电，使得VC不断降低，直到VC降低到比较器低阈值电压VL时，输出逻辑再次发生跳变，此时又进入充电状态，这样持续的充放电就可以形成振荡波形。振荡周期由电流I1、I2、电容C以及阈值电压VH-VL决定。这种传统的结构比较器的设计较为复杂，电路功耗较大，占用面积大，电流源也是有外部偏置形成，导致其电流精度不高，使比较器的输出稳定度不够，另外，传统振荡器的输出频率单一，不能进行选择多变。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种频率可选择低功耗振荡器电路，电路结构简单，功耗较低，占用芯片面积小，输出稳定性高、频率精度高，且可以选择不同输出频率。为实现上述目的，本专利技术包括：频率选择单元、偏置电流单元、振荡单元；频率选择单元用来产生频率选择信号F_sel，其设有三个输入端，第一输入端连接使能信号EN，第二输入端连接频率控制信号FREQ，第三输入端连接偏置电流Ibias1，输出端输出频率选择信号F_sel信号至偏置电流单元；偏置电流单元用来产生电容充电电流I1、I2，其设有两个输入端和两个输出端，第一输入端连接频率选择信号F_sel，第二输入端连接偏置电流Ibias2；第一输出端输出充电电流I1，第二输出端输出充电电流I2，为振荡单元提供充电电流；振荡单元用来产生平稳的OSC振荡信号，其设有四个输入端，第一输入端连接充电电流I1，第二输入端连接充电电流I2，第三输入端连接偏置电压Vbias1，第四输入端连接偏置电压Vbias2，其输出端输出稳定的OSC振荡信号。上述频率选择单元包括四个NMOS管N11～N14，一个电阻R和两个非门INV11、INV12，其中：所述第一NMOS管N12与所述第二NMOS管N13组成电流镜，其源极共同接至GND，其栅极相连并连接至第一NMOS管N12漏极；第二NMOS管N13漏极经过所述第一电阻R连接频率控制信号FREQ；所述第三NMOS管N11漏极与第一NMOS管N12漏极相连并共同连接至输入偏置电流Ibias1，源极连接至GND，栅极连接输入使能信号EN；所述第一非门INV11输入连接至第二NMOS管N13漏极，输出经过所述第二非门INV12输出频率选择信号F_sel；所述第四NMOS管N14漏极连接至第一非门INV11输出，源极接GND，栅极接输出频率选择信号F_sel。上述的频率可选择低功耗振荡器电路，其特征在于：所述偏置电流单元包括八个NMOS管N21～N28和六个PMOS管P21～P26，其中：所述第一PMOS管P21～第六PMOS管P26共同构成电流镜，其中第一PMOS管P21、第三PMOS管P23、第五PMOS管P25源极共同接VDD，栅极相连并连接至第二PMOS管P22漏极，第一PMOS管P21漏极接第二PMOS管P22源极，第三PMOS管P23漏极接第四PMOS管P24源极，第五PMOS管P25漏极接第六PMOS管P26源极，第四PMOS管P24漏极接输出偏置电流I1，第六PMOS管P26漏极接输出偏置电流I2；所述第五NMOS管N21～第十NMOS管N26共同构成电流镜，其中第五NMOS管N21、第七NMOS管N23、第九NMOS管N25栅极相连，第五NMOS管N21漏极接输入偏置电流Ibias2，源极接第六NMOS管N22漏极；第七NMOS管N23漏极与第九NMOS管N25漏极相连并连接至第二PMOS管P22漏极，第七NMOS管N23源极接第八NMOS管N24漏极；第九NMOS管N25源极接第十NMOS管N26漏极；第六NMOS管N22栅极与第八NMOS管N24栅极相连并连接至第五NMOS管N21漏极；第六NMOS管N22、第八NMOS管N24、第十NMOS管N26源极共同接GND；所述第十一NMOS管N27漏极连接至第八NMOS管N24栅极，源极连接至第十NMOS管N26栅极，栅极接输入频率选择信号F_sel；所述第十二NMOS管N28漏极连接第十NMOS管N26栅极，源极接GND，栅极接输入频率选择信号F_sel的反相信号XF_sel。上述的频率可选择低功耗振荡器电路，其特征在于：所述振荡单元包括六个NMOS管N31～N36，六个PMOS管P31～P36，两个电容C1、C2，三个非门INV31、INV32、INV33，一个或非门NOR31和三个与非门NAND31～NAND33，其中：所述第八PMOS管P32、所述第九PMOS管P33、所述第十一PMOS管P35与所述第十二PMOS管P36共同构成共源共栅结构，其中第八PMOS管P32、第十一PMOS管P35源极共同接VDD，栅极共同连接至输入偏置电压Vbias1，第八PMOS管P32漏极接第九PMOS管P33源极，第九PMOS管P33漏极接第十二PMOS管P36源极，第九PMOS管P33、第十二PMOS管P36栅极共同连接至输入偏置电压Vbias2，第九PMOS管P33漏极接所述第十五NMOS管N33漏极，第十二PMOS管P36漏极接所述第十八NMOS管N36漏极；第十五NMOS管N33源极接GND，栅极连接至所述第十四NMOS管N32漏极，第十八NMOS管N36源极接GND，栅极连接至所述第十七NMOS管N35漏极；第十四NMOS管N32源极接GND，栅极接RS触发器输出信号XQ_OSC,第十七NMOS管N35源极接GND，栅极接RS触发器输出信号Q_OSC；所述第七PMOS管P31源极与所述第十三NMOS管N31漏极相连并共同连接至输入偏置电流I1，漏极与第十四NMOS管N32漏极相连并共同通过所述第一电容C1连接至GND，栅极接RS触发器输出信号XQ_OSC，所述第十PMOS管P34源极与所述第十六NMOS管N34漏极相连并共同连接至输入偏置电流I2，漏极与第十七NMOS管N35漏极相连并共同通过所述第二电容C2连接至GND，栅极接RS触发器输出信号Q_OSC；所述第三非门INV31输入端接第十八NMOS管N36漏极，输出端接所述第一与非门NAND31第一输入端，所述第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率可选择低功耗振荡器电路，包括：频率选择单元(1)、偏置电流单元(2)、振荡单元(3)；频率选择单元(1)用来产生频率选择信号F_sel，其设有三个输入端，第一输入端连接使能信号EN，第二输入端连接频率控制信号FREQ，第三输入端连接偏置电流Ibias1，输出端输出频率选择信号F_sel信号至偏置电流单元(2)；偏置电流单元(2)用来产生电容充电电流I1、I2，其设有两个输入端和两个输出端，第一输入端连接频率选择信号F_sel，第二输入端连接偏置电流Ibias2；第一输出端输出充电电流I1，第二输出端输出充电电流I2，为振荡单元(3)提供充电电流；振荡单元(3)用来产生平稳的OSC振荡信号，其设有四个输入端，第一输入端连接充电电流I1，第二输入端连接充电电流I2，第三输入端连接偏置电压Vbias1，第四输入端连接偏置电压Vbias2，其输出端输出稳定的OSC振荡信号。

【技术特征摘要】
1.一种频率可选择低功耗振荡器电路，包括：频率选择单元(1)、偏置电流单元(2)、振荡单元(3)；频率选择单元(1)用来产生频率选择信号F_sel，其设有三个输入端，第一输入端连接使能信号EN，第二输入端连接频率控制信号FREQ，第三输入端连接偏置电流Ibias1，输出端输出频率选择信号F_sel信号至偏置电流单元(2)；偏置电流单元(2)用来产生电容充电电流I1、I2，其设有两个输入端和两个输出端，第一输入端连接频率选择信号F_sel，第二输入端连接偏置电流Ibias2；第一输出端输出充电电流I1，第二输出端输出充电电流I2，为振荡单元(3)提供充电电流；振荡单元(3)用来产生平稳的OSC振荡信号，其设有四个输入端，第一输入端连接充电电流I1，第二输入端连接充电电流I2，第三输入端连接偏置电压Vbias1，第四输入端连接偏置电压Vbias2，其输出端输出稳定的OSC振荡信号。2.根据权利要求书1所述的频率可选择低功耗振荡器电路，其特征在于：所述频率选择单元(1)包括四个NMOS管N11～N14，一个电阻R和两个非门INV11、INV12，其中：所述第一NMOS管N12与所述第二NMOS管N13组成电流镜，其源极共同接至GND，其栅极相连并连接至第一NMOS管N12漏极；第二NMOS管N13漏极经过所述第一电阻R连接频率控制信号FREQ；所述第三NMOS管N11漏极与第一NMOS管N12漏极相连并共同连接至输入偏置电流Ibias1，源极连接至GND，栅极连接输入使能信号EN；所述第一非门INV11输入连接至第二NMOS管N13漏极，输出经过所述第二非门INV12输出频率选择信号F_sel；所述第四NMOS管N14漏极连接至第一非门INV11输出，源极接GND，栅极接输出频率选择信号F_sel。3.根据权利要求书1所述的频率可选择低功耗振荡器电路，其特征在于：所述偏置电流单元(2)包括八个NMOS管N21～N28和六个PMOS管P21～P26，其中：所述第一PMOS管P21～第六PMOS管P26共同构成电流镜，其中第一PMOS管P21、第三PMOS管P23、第五PMOS管P25源极共同接VDD，栅极相连并连接至第二PMOS管P22漏极，第一PMOS管P21漏极接第二PMOS管P22源极，第三PMOS管P23漏极接第四PMOS管P24源极，第五PMOS管P25漏极接第六PMOS管P26源极，第四PMOS管P24漏极接输出偏置电流I1，第六PMOS管P26漏极接输出偏置电流I2；所述第五NMOS管N21～第十NMOS管N26共同构成电流镜，其中第五NMOS管N21、第七NMOS管N23、第九NMOS管N25栅极相连，第五NMOS管N21漏极接输入偏置电流Ibias2，源极接第六NMOS管N22漏极；第七NMOS管N23漏极与第九NMOS管N25漏极相连并连接至第二PMOS管P22漏极，第七NMOS管N23源极接第八NMOS管N24漏极；第九NMOS管N25源极接第十NMOS管N26漏极；第六NMOS管N22栅极与第八NMOS管N24栅极相连并连接至第五NMOS管N21漏极；第六NMOS管N22、第八NMOS管N24、第十NMOS管N26源极共同接GND；所述第十一NMOS管N27漏极连接至第八NMOS管N24栅极，源极连接至第十NMOS管N26栅极，栅极接输入频率选择信号F_sel；所述第十二NMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：来新泉，王峰，叶强，赵竞翔，王梓懿，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61