高精度环形振荡电路及微控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种高精度环形振荡电路及微控制系统，包括：偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；滤波模块，连接偏置电流产生模块，对偏置电流进行滤波；振荡模块，连接偏置电流产生模块及滤波模块，以滤波后的偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。以及微控制器，高精度环形振荡电路连接于微控制器的输入端，为微控制器提供时钟信号。本发明专利技术利用偏置电流作为振荡环路的工作电流，使振荡环路在温度特性和初始值上可以通过控制偏置电流进行控制；采用斩波形式产生偏置电流，基于斩波结果可以消除生产工艺离散性，使振荡时钟更集中；偏置电流通过电容和振荡环路形成等效的RC滤波，从而使振荡器工作时钟稳定，不随电源变化。

High precision ring oscillating circuit and micro control system

【技术实现步骤摘要】
高精度环形振荡电路及微控制系统
本专利技术涉及微控制领域，特别是涉及一种高精度环形振荡电路及微控制系统。
技术介绍
随着微控制系统(MCU，MicrocontrollerUnit)的广泛应用，各行业对MCU时钟的要求越来越高，大量应用的MCU需要在芯片内产生高精度的片上时钟信号。片上时钟信号产生电路，可以使系统省去外接时钟，节省系统成本，提高系统稳定性，给系统开发者带来更多的设计便利。目前在微控制器芯片中，大多采用环形振荡电路产生时钟信号。公开号CN101409541的专利公开了一种环形振荡电路，如图1所示，包括奇数个反向器、电容和第一电容放点电路。该电路采用典型的奇数级反向器产生振荡信号，利用耗尽型NMOS管D1和电阻R1对第一电容C1进行放电，使得放电时间可以更少的受到电源VDD的影响。该电路的优点是利用耗尽型NMOS管减少振荡环路中来自电源VDD的影响，缺点是工艺偏差对电路影响非常大，PMOS器件、NMOS器件、电阻R和电容C等会造成环路振荡频率在生产中出现很大的偏差。现有技术中还存在一些电源影响小、具有温度补偿且工艺偏差对电路影响小的片上时钟信号产生电路，但是普遍存在电路处理的级数多，离散性大，从而导致输出时钟有偏差的问题。因此，如何抑制工艺离散度、提高输出信号的初始精度、同时实现温度补偿已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高精度环形振荡电路及微控制系统，用于解决现有技术中时钟信号偏差大、精度低、工艺离散度大等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高精度环形振荡电路，所述高精度环形振荡电路至少包括：偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；滤波模块，连接所述偏置电流产生模块，对所述偏置电流进行滤波；振荡模块，连接所述偏置电流产生模块及所述滤波模块，以滤波后的所述偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。可选地，所述偏置电流产生模块包括正温度系数电流产生单元及电流镜像单元，所述正温度系数电流产生单元产生一与绝对温度成正比的电流；所述电流镜像单元连接所述正温度系数电流产生单元，镜像输出所述偏置电流。可选地，所述正温度系数电流产生单元采用斩波结构。更可选地，所述正温度系数电流产生单元包括第一PNP晶体管、第二PNP晶体管、电阻、第一斩波子单元、第一PMOS管、第二PMOS管、第二斩波子单元及放大器；所述第一PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极连接所述电阻的第一端；所述电阻的第二端经由所述第一斩波子单元连接所述第一PMOS管的漏极；所述第一PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接电源电压；所述第二PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极经由所述第一斩波子单元连接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接所述电源电压；所述电阻的第一端及所述第二PNP晶体管的发射极分别经由所述第二斩波子单元连接所述放大器的第一输入端及第二输入端。更可选地，所述第一斩波子单元及所述第二斩波子单元均包括第一开关管、第二开关管、第三开关管及第三开关管，所述第一开关管的一端作为第一输入端，另一端作为第一输出端，控制端连接第一相位信号；所述第二开关管的一端作为第一输入端，另一端作为第二输出端，控制端连接第二相位信号；所述第三开关管的一端作为第二输入端，另一端作为第一输出端，控制端连接所述第二相位信号；所述第四开关管的一端作为第二输入端，另一端作为第二输出端，控制端连接所述第一相位信号。更可选地，所述电流镜像单元包括第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极连接所述电源电压，栅极连接所述放大器的输出端，漏极输出所述偏置电流。可选地，所述滤波模块包括滤波电容，所述滤波电容的一端连接所述偏置电流，另一端接地。可选地，所述振荡模块包括奇数级反向器，各反向器的电源端连接所述偏置电流。可选地，所述高精度环形振荡电路还包括电平转换和输出整形模块，所述电平转换和输出整形模块连接所述振荡模块的输出端。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种微控制系统，所述微控制系统至少包括：微控制器及上述高精度环形振荡电路；所述高精度环形振荡电路连接于所述微控制器的输入端，为所述微控制器提供时钟信号。如上所述，本专利技术的高精度环形振荡电路及微控制系统，具有以下有益效果：1、本专利技术的高精度环形振荡电路及微控制系统利用偏置电流作为振荡环路的工作电流，使振荡环路在温度特性和初始值上可以通过控制偏置电流进行控制。2、本专利技术的高精度环形振荡电路及微控制系统采用斩波形式产生偏置电流，基于斩波结果可以消除生产工艺离散性，使振荡时钟更集中。3、本专利技术的高精度环形振荡电路及微控制系统中偏置电流通过电容C和振荡环路等效工作电阻，形成等效的RC滤波，使振荡环路工作电流稳定，从而使振荡器工作时钟稳定，且不随电源变化。附图说明图1显示为现有技术中的环形振荡电路的结构示意图。图2显示为本专利技术的高精度环形振荡电路的结构示意图。图3显示为本专利技术的第一斩波子单元及第二斩波子单元的结构示意图。图4显示为本专利技术的微控制系统的结构示意图。元件标号说明1高精度环形振荡电路11偏置电流产生模块111正温度系数电流产生单元111a第一斩波子单元111b第二斩波子单元111c放大器112电流镜像单元12滤波模块13振荡模块14电平转换和输出整形模块2微控制器具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图2所示，本实施例提供一种高精度环形振荡电路1，所述高精度环形振荡电路1包括：偏置电流产生模块11，滤波模块12及振荡模块13。如图2所示，所述偏置电流产生模块11用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流Ibias2。具体地，所述偏置电流产生模块11包括正温度系数电流产生单元111及电流镜像单元112。所述正温度系数电流产生单元111产生一与绝对温度成正比(PTAT，ProportionalToAbsoluteTemperature)的电流Ibias1。所述电流镜像单元112连接所述正温度系数电流产生单元111，镜像输出所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度环形振荡电路，其特征在于，所述高精度环形振荡电路至少包括：/n偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；/n滤波模块，连接所述偏置电流产生模块，对所述偏置电流进行滤波；/n振荡模块，连接所述偏置电流产生模块及所述滤波模块，以滤波后的所述偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度环形振荡电路，其特征在于，所述高精度环形振荡电路至少包括：
偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；
滤波模块，连接所述偏置电流产生模块，对所述偏置电流进行滤波；
振荡模块，连接所述偏置电流产生模块及所述滤波模块，以滤波后的所述偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。


2.根据权利要求1所述的高精度环形振荡电路，其特征在于：所述偏置电流产生模块包括正温度系数电流产生单元及电流镜像单元，所述正温度系数电流产生单元产生一与绝对温度成正比的电流；所述电流镜像单元连接所述正温度系数电流产生单元，镜像输出所述偏置电流。


3.根据权利要求2所述的高精度环形振荡电路，其特征在于：所述正温度系数电流产生单元采用斩波结构。


4.根据权利要求2或3所述的高精度环形振荡电路，其特征在于：所述正温度系数电流产生单元包括第一PNP晶体管、第二PNP晶体管、电阻、第一斩波子单元、第一PMOS管、第二PMOS管、第二斩波子单元及放大器；所述第一PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极连接所述电阻的第一端；所述电阻的第二端经由所述第一斩波子单元连接所述第一PMOS管的漏极；所述第一PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接电源电压；所述第二PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极经由所述第一斩波子单元连接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接所述电源电压；所述电阻的第一端及所述第二PNP晶体管的发射极分别经由所述第二斩波子单元连接所述放大器的第一输入端及第二输入端。
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【专利技术属性】
技术研发人员：萧经华，孙劲锋，
申请(专利权)人：睿兴科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32