一种频率可调的带电平转换的环形振荡器制造技术

本申请公开了一种频率可调的带电平转换的环形振荡器，属于集成电路技术领域。本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器包括N个延迟模块，其中N为大于1的奇数，其根据电流的大小输出振荡信号；基准电流源模块，其用于为N个延迟模块和输出整形和缓冲电路和基准电流源模块提供第一偏置电压和第二偏置电压；电平转换电路，其将第一电压转化为第二电压，为N个延迟模块提供第三偏置电压和为基准电流源模块提供控制电压；输出整形和缓冲电路，其用于调节N个延迟模块中为偶数者输出的振荡信号。本申请的延迟模块能够减弱电源电压波动的影响，稳定输出振荡频率，通过抬高振荡电压的幅度，使得输出波形对噪声不敏感，且能保证振荡器频率的稳定性。

A frequency adjustable ring oscillator with level conversion

【技术实现步骤摘要】
一种频率可调的带电平转换的环形振荡器
本申请涉及集成电路
，特别涉及一种频率可调的带电平转换的环形振荡器。
技术介绍
振荡器是许多电子系统的主要部分，应用范围从微处理器中的时钟产生到蜂窝电话中的载波合成，要求的结构和性能参数差别很大。利用CMOS工艺设计稳定、高性能的振荡器不断提出重大课题。现有技术由CMOS反相器级联构成的环路产生振荡对电源电压波动的抑制能力较弱。当电源电压发生变化的时候，振荡频率会随着电源电压的改变而发生变化，从而导致环形振荡器的频率稳定度不高，不能提供稳定时钟。此外，振荡电压的幅度较低，对噪声较为敏感。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供了一种延迟模块和频率可调的带电平转换的环形振荡器。在本申请的一个技术方案中，提供一种频率可调的带电平转换的环形振荡器，其包括：N个延迟模块、基准电流源模块、电平转换电路和输出整形和缓冲电路，其中，N个延迟模块，其中N为大于1的奇数，N个延迟模块依次相连且N个延迟模块中第N者的两个输出端与N个延迟模块中第一者的两个输入端对应连接，延迟模块根据电流的大小输出振荡信号；基准电流源模块，其与N个延迟模块连接和输出整形和缓冲电路连接，基准电流源模块用于为N个延迟模块和输出整形和缓冲电路和基准电流源模块提供第一偏置电压和第二偏置电压；电平转换电路，其与N个延迟模块和基准电流源模块连接，电平转换电路将第一电压转化为第二电压，为N个延迟模块提供第三偏置电压和为基准电流源模块提供控制电压，从而使得基准电流源模块输出的第一偏置电压和第二偏置电压稳定，其中第二电压大于第一电压；输出整形和缓冲电路，其两个输入端对应连接N个延迟模块中为偶数者的两个输出端，输出整形和缓冲电路用于调节N个延迟模块中为偶数者输出的振荡信号，从而输出方波振荡信号。本申请技术方案中延迟模块能够减弱电源电压波动的影响，稳定输出振荡频率，通过电平转换电路抬高振荡电压的幅度，再与后级的输出整形和缓冲电路连接，可以使得输出波形对噪声不敏感，且能保证振荡器频率的稳定性。附图说明图1为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器的一个具体实施例的示意图；图2为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器中延迟模块的一个实例的示意图；图3为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器中电平转换电路的一个实例的示意图；图4为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器中基准电流源模块的一个实例的示意图；图5为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器中输出整形和缓冲电路的一个实例的示意图；附图中的各部件标记如下：1-第一MOS管、2-第二MOS管、3-第三MOS管、4-第四MOS管、5-第五MOS管、6-第六MOS管、7-第七MOS管、8-第八MOS管、9-第九MOS管、10-第十MOS管、11-第十一MOS管、12-第十二MOS管、13-第十三MOS管、14-第十四MOS管、15-第十五MOS管、16-第十六MOS管、17-第一逆变器、18-第二逆变器、19-第十七MOS管、20-第十八MOS管、21-第十九MOS管、22-第二十MOS管、23-第二十一MOS管、24-第二十二MOS管、25-第二十三MOS管、26-第二十四MOS管、27-第二十五MOS管、28-电阻、29-第二十六MOS管、30-第二十七MOS管、31-电阻阵列、32-第二十八MOS管、33-第二十九MOS管、34-第三十MOS管、35-第三十一MOS管、36-第三十二MOS管、37-第三十三MOS管、38-第三十四MOS管、39-第三十五MOS管、40-第三十六MOS管、41-第三十七MOS管、42-第三十八MOS管、43-第三十九MOS管、44-第四十MOS管、45-第四十一MOS管、46-第四十二MOS管、47-第四十三MOS管、48-第四十四MOS管、49-第四十五MOS管、50-第四十六MOS管、51-第四十七MOS管、52-第四十八MOS管、53-第四十九MOS管、54-第五十MOS管、55-第五十一MOS管、56-第五十二MOS管、57-第五十三MOS管、58-第五十四MOS管、59-第五十五MOS管、60-第五十六MOS管、61-第五十七MOS管、62-第五十八MOS管、63-第五十九MOS管、64-第一电容、65-第六十MOS管、66-第六十一MOS管、67-第六十二MOS管、68-第六十三MOS管、69-第六十四MOS管、70-第六十五MOS管、71-第六十六MOS管、72-第二电容、73-第六十七MOS管、74-第六十八MOS管、75-第三电容和76-第四电容。具体实施方式为了使本申请的上述特征和优点更加易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细说明。该详细说明仅仅是为了帮助理解本申请，本申请的保护范围不仅仅限于具体实施方式中的具体说明。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。图1示出了本申请一种频率可调的带电平转换的环形振荡器的一个具体实施例中，在该具体实施例中本申请一种频率可调的带电平转换的环形振荡器主要包括：N个延迟模块，其中N为大于1的奇数，N个延迟模块依次相连且N个延迟模块中第N者的两个输出端与N个延迟模块中第一者的两个输入端对应连接，延迟模块根据电流的大小输出振荡信号。值得注意的是，N个延迟模块的单元结构和参数均相同，以保证输出时钟信号的频率特性和幅值保持一致。图2为本申请频率可调的带电平转换的环形振荡器中延迟模块的一个实例。在该实例中，延迟模块主要包括：电流提供单元和迟滞比较器单元，其中电流提供单元，其用于为迟滞比较器单元提供基准电流；迟滞比较器单元，其包括串联电流负反馈路径和并联电压正反馈路径，迟滞比较器单元根据基准电流发生振荡，从而使得输出的振荡信号稳定。在该具体实施例中，迟滞比较器单元包括：第一MOS管1、第二MOS管2、第三MOS管3、第四MOS管4、第五MOS管5、第六MOS管6；其中，第一MOS管1的源极和第二MOS管2的源极连接并连接电流提供单元的两个输出端，第一MOS管的1栅极和第二MOS管的栅极2分别连接第一输入端和第二输入端，第一MOS管1的漏极连接第三MOS管3的漏极和第一输出端，第二MOS管2的漏极连接第四MOS管4的漏极和第二输出端，第一MOS管1的衬底和第二MOS管2的衬底连接外部电源VDD，其中第一输出端与第一输入端反相，第一输入端和第二输入端为两个差分输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率可调的带电平转换的环形振荡器，其特征在于，包括：N个延迟模块、基准电流源模块、电平转换电路和输出整形和缓冲电路，其中，/nN个延迟模块，其中N为大于1的奇数，N个所述延迟模块依次相连且N个所述延迟模块中第N者的两个输出端与N个所述延迟模块中第一者的两个输入端对应连接，所述延迟模块根据电流的大小输出振荡信号；/n基准电流源模块，其与N个所述延迟模块连接和所述输出整形和缓冲电路连接，所述基准电流源模块用于为N个所述延迟模块和所述输出整形和缓冲电路和所述基准电流源模块提供第一偏置电压和第二偏置电压；/n电平转换电路，其与N个所述延迟模块和所述基准电流源模块连接，所述电平转换电路将第一电压转化为第二电压，为N个所述延迟模块提供所述第三偏置电压和为所述基准电流源模块提供控制电压，从而使得所述基准电流源模块输出的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压稳定，其中所述第二电压大于所述第一电压；/n输出整形和缓冲电路，其两个输入端对应连接所述N个延迟模块中为偶数者的两个输出端，所述输出整形和缓冲电路用于调节所述N个延迟模块中为偶数者输出的振荡信号，从而输出方波振荡信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种频率可调的带电平转换的环形振荡器，其特征在于，包括：N个延迟模块、基准电流源模块、电平转换电路和输出整形和缓冲电路，其中，
N个延迟模块，其中N为大于1的奇数，N个所述延迟模块依次相连且N个所述延迟模块中第N者的两个输出端与N个所述延迟模块中第一者的两个输入端对应连接，所述延迟模块根据电流的大小输出振荡信号；
基准电流源模块，其与N个所述延迟模块连接和所述输出整形和缓冲电路连接，所述基准电流源模块用于为N个所述延迟模块和所述输出整形和缓冲电路和所述基准电流源模块提供第一偏置电压和第二偏置电压；
电平转换电路，其与N个所述延迟模块和所述基准电流源模块连接，所述电平转换电路将第一电压转化为第二电压，为N个所述延迟模块提供所述第三偏置电压和为所述基准电流源模块提供控制电压，从而使得所述基准电流源模块输出的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压稳定，其中所述第二电压大于所述第一电压；
输出整形和缓冲电路，其两个输入端对应连接所述N个延迟模块中为偶数者的两个输出端，所述输出整形和缓冲电路用于调节所述N个延迟模块中为偶数者输出的振荡信号，从而输出方波振荡信号。


2.根据权利要求1所述的频率可调的带电平转换的环形振荡器，其特征在于，还包括负载电容模块，其中所述负载电容模块有2N个，2N个所述负载电容模块中的每一者分别连接N个所述延迟模块中每一者的一个输出端。


3.根据权利要求1所述的频率可调的带电平转换的环形振荡器，其特征在于，所述延迟模块，其特征在于，包括：电流提供单元和迟滞比较器单元，其中
电流提供单元，其用于为所述迟滞比较器单元提供基准电流；
迟滞比较器单元，其包括串联电流负反馈路径和并联电压正反馈路径，所述迟滞比较器单元根据所述基准电流发生振荡，从而使得输出的振荡信号稳定；其中，
所述迟滞比较器单元包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，
所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极连接并连接所述电流提供单元的两个输出端，所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极分别连接第一输入端和第二输入端，所述第一MOS管的漏极连接所述第三MOS管的漏极和第一输出端，所述第二MOS管的漏极连接所述第四MOS管的漏极和第二输出端，所述第一MOS管的衬底和所述第二MOS管的衬底连接外部电源，其中所述第一输出端与所述第一输入端反相，所述第一输入端和所述第二输入端为两个差分输入端；
所述第三MOS管的漏极和栅极相连，所述第三MOS管的栅极连接所述第五MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极和栅极连接，所述第四MOS管的栅极连接所述第六MOS管的栅极，所述第三MOS管的源极和衬底、所述第五MOS管的源极和衬底、所述第四MOS管的源极和衬底、所述第六MOS管的源极和衬底接地，所述第五MOS管的漏极连接第二输出端，所述第六MOS管的漏极连接所述第一输出端。


4.根据权利要求3所述的频率可调的带电平转换的环形振荡器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杰，徐祎喆，朱勇，
申请(专利权)人：北京百瑞互联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11