高精度内部振荡器制造技术

本实用新型专利技术涉及振荡器领域，尤指一种高精度内部振荡器，包括电流偏置电路、参考电压产生电路、充放电网络电路、时钟处理电路，所述电流偏置电路的输出端分别与参考电压产生电路、充放电网络电路连接，所述参考电压产生电路是通过电流流过电阻产生，所述充放电网络电路的输出端与时钟处理电路连接。本实用新型专利技术可以实现在‑40℃到125℃的温度范围内，时钟精度为0.7%，在电源电压变化15%的范围内，频率精度达到0.3%。本实用新型专利技术采用与充放电电流成比例的电流产生参考电压，通过零温度系数电阻和零温度系数电容或负温度系数电阻和正温度系数电容，得到与电源和温度无关的时钟频率，匹配性好、易实现、不受外部环境的干扰。

【技术实现步骤摘要】
高精度内部振荡器
本技术涉及振荡器领域，尤指一种高精度内部振荡器。
技术介绍
石英晶体振荡器是利用具有压电效应的石英晶体片制成的，这种石英晶体薄片在受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动就变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应，利用这种特性，就可以用石英谐振器取代IC谐振回路、滤波器等，由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，常应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。在传统电路设计中，一般用外部晶体振荡器来实现高精度时钟，而随着集成电路技术的法杖，芯片内部也可实现高精度时钟，相对于外部晶体振荡器，芯片内部时钟具有成本低、功耗低、抗干扰能力强的有点，但是时钟精度相对较差，因此在芯片内部实现高精度时钟具有重大意义。申请号“201210229648.7”公开了一种一种晶片内振荡装置，该电路内部有选择器、振荡电路、控制电路和存储器。其通过芯片内部的数字控制电路，对振荡电路产生的时钟进行检测。如果检测到时钟频率出现漂移，则控制电路就会调整存储器中的数值，从而把时钟频率调整到准确的频率。但是需要对时钟频率进行实时检测，技术过于复杂，实现困难。而检测过程中需要更精准的时钟作为参考，这会额外增加芯片成本。申请号“201510988849.9”公开了一种与电源和温度无关的高精度时钟发生器，通过两个RC充放电网络电路来实现与电源和温度无关的高精度时钟电路。采用相反温度系数的电阻和电容实现与温度无关的充电，采用电阻串得到比较器的参考电压，时钟频率与电阻和电容的值有关，通过改变电阻和电容的值对频率进行校正。该参考电压由电阻串得到，电阻串功耗大，而且有两个RC充放电网络电路，占的芯片面积比较大。申请号“201110319155.8”公开了一种芯片内建RC振荡器，包括一个恒定电压产生电路和RC充放电网络电路，恒定电压作为RC充放电网络电路的电源。时钟频率有RC充放电网络电路的电阻值和电容值决定，充电电阻由不同温度系数的电阻组成，则可得到与温度系数无关的频率，需要额外的恒定电压模块，采用不同温度系数的电阻进行温度补偿，在实际电路中很难实现匹配，实际效果不佳。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种高精度内部振荡器，采用与充放电电流成比例的电流产生参考电压，实现较高精度的晶体振荡器。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高精度内部振荡器，包括电流偏置电路、参考电压产生电路、充放电网络电路、时钟处理电路，所述电流偏置电路的输出端分别与参考电压产生电路、充放电网络电路输入端连接，所述参考电压产生电路是通过电流流过电阻产生，所述充放电网络电路的输出端与时钟处理电路连接，所述充放电网络电路包括比较器、电容、电流源和开关，所述比较器负极与参考电压产生电路连接，所述比较器根据电容充电的电平对电容进行充放电。具体地，所述充放电网络电路包括D触发器、第一电流镜I11、第二电流镜I12、第一电阻R11、第一开关S11、第二开关S12、第一电容C11、第二电容C12、第一反相器Inv40、第一比较器A40，所述电流偏置电路的输出端分别与第一电流镜I11、第二电流镜I12连接，所述第一电流镜I11的输入端与VDD电源连接，其输出端通过第一电阻R11接地，所述第一比较器A40的负极通过第二电容C12接地，所述第一比较器A40的负极与电流镜I11的输出端连接，所述第二电流镜I12的输入端与VDD电源连接，其输出端通过第一开关S11与第一电容C11的一端连接，所述第一电容C11的另一端接地，所述第一比较器A40的正极通过第二开关S12接地，所述第一比较器A40的正极与第一电容C11的一端连接，所述第一比较器A40的输入端与D触发器连接，所述第一反相器Inv40的输出端与第一开关S11连接，其输入端分别与D触发的输入端、第二开关S12连接，所述D触发器的输出端与时钟处理电路连接。具体地，所述第一电阻R11采用负温度系数或零温度系数的电阻。具体地，所述充放电网络电路包括JK触发器、第三电流镜I42、第四电流镜I43、第三比较器A41、第四比较器A42、第二反相器Inv41、第三反相器Inv42、第三电容C41、第三开关S41、第四开关S42，所述电流偏置电路的输出电流流过电阻形成的基准电压分别与第三比较器A41的正极、第四比较器A42的正极连接，电流偏置电路产生的输出电流通过镜像得到第三电流源I42、第四电流源I43，所述第三电流镜I42的输入端与VDD电源连接，其输出端通过第三开关S41、第四开关S42与第四电流镜I43的输入端连接，所述第四电流镜I43的输出端接地，所述第三电容C41的一端分别与第三比较器A41的负极、第四比较器A42的负极连接，所述第三电容C41的另一端接地，所述第二反相器Inv41的输出控制第三开关S41的闭合和断开,所述第三开关S41通过第二反相器Inv41与第三反相器Inv42的输入端连接，所述第三比较器A41的输出端、第四比较器A42的输出端共同与JK触发器连接，所述JK触发器通过第三反相器Inv42与时钟处理电路连接。具体地，所述第三电容C41采用零温度系数或正温度系数的电容。具体地，所述电流偏置电路、参考电压产生电路、充放电网络电路、时钟处理电路均集成在芯片内部。本技术的有益效果在于：本技术可以实现在-40℃到125℃的温度范围内，时钟精度为0.7%，在电源电压变化15%的范围内，频率精度达到0.3%。与现有技术相比，本技术采用与充放电电流成比例的电流产生参考电压，通过零温度系数电阻和零温度系数电容或负温度系数电阻和正温度系数电容，得到与电源和温度无关的时钟频率，同时本电路中的各个元器件都集成在芯片内，匹配性好、易实现、不受外部环境的干扰，真正实现了高精度内部振荡器电路。可用于对抗干扰能力和时钟有要求的通讯及工业控制领域，也可用于对时钟精度和成本都有要求的消费电子产品，例如电子烟，雾化器等。附图说明图1是本技术的第一实施例图。图2是本技术的第一实施例电源对频率的影响图。图3是本技术的第一实施例温度对频率的影响图。图4是本技术的第二实施例图。图5是本技术的原理图。附图标号说明：1.电流偏置电路；2.充放电网络电路；3.参考电压产生电路；4.时钟处理电路；7.D触发器；8.JK触发器。具体实施方式如图5所示，本技术关于一种高精度内部振荡器，包括电流偏置电路1、充放电网络电路2、参考电压产生电路3、时钟处理电路4，所述电流偏置电路1分别与参考电压产生电路3、充放电网络电路2连接，所述参考电压产生电路3还包括有电阻，所述电阻接地，所述充放电网络电路2与时钟处理电路4连接。与现有技术相比，本技术采用电流偏置电路1产生所需的电流偏置，给到参考电压产生电路3和充放电网络电路2，所述参考电压产生电路3由电流偏置和电阻构成，电阻接地的电压即为偏置电压，所述充放电网络电路2还包括一个比较器，该比较器会根据电容充电的电平，对电容进行充放电。充放电时间决定了时钟信号的频率，经过时钟处理电路4，得到占控比为50%的时钟信号。由于采用负温度系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度内部振荡器，其特征在于：包括电流偏置电路、参考电压产生电路、充放电网络电路、时钟处理电路，所述电流偏置电路的输出端分别与参考电压产生电路、充放电网络电路输入端连接，所述参考电压产生电路是通过电流流过电阻产生，所述充放电网络电路的输出端与时钟处理电路连接，所述充放电网络电路包括比较器、电容、电流源和开关，所述比较器负极与参考电压产生电路连接，所述比较器根据电容充电的电平对电容进行充放电。

【技术特征摘要】
1.一种高精度内部振荡器，其特征在于：包括电流偏置电路、参考电压产生电路、充放电网络电路、时钟处理电路，所述电流偏置电路的输出端分别与参考电压产生电路、充放电网络电路输入端连接，所述参考电压产生电路是通过电流流过电阻产生，所述充放电网络电路的输出端与时钟处理电路连接，所述充放电网络电路包括比较器、电容、电流源和开关，所述比较器负极与参考电压产生电路连接，所述比较器根据电容充电的电平对电容进行充放电。2.根据权利要求1所述的一种高精度内部振荡器，其特征在于：所述充放电网络电路包括D触发器、第一电流镜（I11）、第二电流镜（I12）、第一电阻（R11）、第一开关（S11）、第二开关（S12）、第一电容（C11）、第二电容（C12）、第一反相器（Inv40）、第一比较器（A40），所述电流偏置电路的输出端分别与第一电流镜（I11）、第二电流镜（I12）连接，所述第一电流镜（I11）的输入端与VDD电源连接，其输出端通过第一电阻（R11）接地，所述第一比较器（A40）的负极通过第二电容（C12）接地，所述第一比较器（A40）的负极与电流镜（I11）的输出端连接，所述第二电流镜（I12）的输入端与VDD电源连接，其输出端通过第一开关（S11）与第一电容（C11）的一端连接，所述第一电容（C11）的另一端接地，所述第一比较器（A40）的正极通过第二开关（S12）接地，所述第一比较器（A40）的正极与第一电容（C11）的一端连接，所述第一比较器（A40）的输入端与D触发器连接，所述第一反相器（Inv40）的输出端与第一开关（S11）连接，其输入端分别与D触发的输入端、第二开关（...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊辉涛，
申请(专利权)人：深圳市锦锐科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44