振荡电路、半导体装置、振荡器IC、振荡电路的校正方法制造方法及图纸

提供一种降低温度相关性的振荡电路。频率可变振荡器(102)生成具有与控制信号S

【技术实现步骤摘要】
振荡电路、半导体装置、振荡器IC、振荡电路的校正方法
本专利技术涉及可以集成于半导体芯片的振荡电路。
技术介绍
数字电路、频率合成器在其工作中需要基准时钟。在基准时钟的产生中使用振荡器。振荡器有使用了水晶或陶瓷、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems：微机电系统)的振动器、LC振荡器、CR振荡器、环形振荡器、多谐振动器、松弛振荡器等。使用水晶、陶瓷、MEMS等的振荡器虽然可以得到高精度的时钟，但由于不能通过标准的半导体工艺制造，所以需要追加外置的振荡器，成为成本上升的主要原因。当要将振荡器集成在半导体芯片上时，使用CR振荡器、环形振荡器、多谐振荡器或松弛振荡器，但由于振荡频率取决于制造偏差、温度变动、电压变动，因此难以得到较高的频率稳定精度。作为能够集成于半导体芯片的相对高精度的振荡器，提出了反馈环形的振荡器。图1是反馈环形振荡器的框图。反馈环形振荡器1包括电压控制振荡器(VCO：VoltageControlledOscillator)2、分频器4、F/V(频率-电压)转换电路6、基准电压源8、误差放大器10和滤波器12。电压控制振荡器2以对应于控制电压VCTRL的频率振荡。分频器4将电压控制振荡器2的输出时钟CLKOSC进行1/N分频。F/V转换电路6能够采用包括电容器C和开关SW的开关电容器电路。开关电容器电路由于具有1/(C×fSW)的等效电阻，通过基准电流IREF1流经该等效电阻，生成式(1)的检测电压VC。VC∝IREF1/(C×fSW)…(1)该检测电压VC与电容器C和开关频率fSW(即分频时钟的频率fDIV)成反比，与基准电流IREF1成正比。基准电压源8包括电阻R，生成与电阻R和基准电流IREF2成正比的基准电压VR。VR∝IREF2×R…(2)误差放大器(比较器)10放大基准电压VR和检测电压VC的误差。滤波器12使误差放大器10的输出平滑，生成控制电压VCTRL。根据该反馈环形振荡器1，以VC＝VR成立的方式，换言之以式(3)成立的方式施加反馈。IREF1/(C×fDIV)＝IREF2×R…(3)因此IREF1＝IREF2成立时，在反馈环稳定化后，分别以式(4)、(5)得到分频时钟CLKDIV的频率fDIV和振荡器时钟CLKOSC的频率fOSC。fDIV＝1/CR…(4)fOSC＝N×fDIV＝N/CR…(5)
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]本专利技术的专利技术人针对图1的反馈环形振荡器1进行了研究，最终认识到以下的课题。作为频率基准的电容器C的电容和电阻R的电阻值具有温度相关性。因此，式(4)的频率fDIV具有温度相关性。另外，在用这些振荡器进行工作过程中，为了高精度地控制任意的频率，需要高精度地控制作为基准的电容C或电阻R，难以进行意图的频率的变迁和调制控制。本专利技术是鉴于相关课题而提出的，其一方式的例示性的目的之一在于，提供一种振荡电路，其可以降低温度相关性，及/或高精度地生成、控制工作中的任意频率。[用于解决技术问题的方法]本专利技术的一方式涉及振荡电路。振荡电路包括：频率可变振荡器，生成具有与控制信号相应的频率的振荡器时钟；可编程分频器，对振荡器时钟分频，生成分频时钟；F/V(频率-电压)转换电路，包括电容器和以与分频时钟相应的频率进行开关的开关，生成与基准电流相应的检测电压；基准电压源，包括电阻，输出与基准电流在电阻产生的电位相应的基准电压；反馈电路，具有以检测电压接近基准电压的方式调节控制信号的低通滤波器特性；温度传感器，检测温度；以及校正电路，基于根据与温度相应的校正系数被调制的调制信号，改变可编程分频器的分频比。[专利技术效果]根据本专利技术的一方式，可以降低振荡电路的温度相关性，及/或可以高精度地生成、控制任意频率。附图说明图1是反馈环形振荡器的框图。图2是实施方式的振荡电路的电路图。图3是第一实施例的振荡电路的电路图。图4是图3的振荡电路的工作波形图。图5是示出ΔΣ调制器的结构例的电路图。图6是示出图3的振荡电路的校正前的振荡频率的温度特性的图。图7是第二实施例的振荡电路的框图。图8的(a)、(b)是示出校正前的频率和校正后的频率的关系的图(仿真结果)。图9是第三实施例的振荡电路的电路图。图10是变形例1的振荡电路的电路图。图11是图10的振荡电路的工作波形图。图12的(a)、(b)是示出包括振荡电路的半导体装置的图。具体实施方式(实施方式的概要)本说明书所公开的一实施方式涉及振荡电路。振荡电路包括：频率可变振荡器，生成具有与控制信号相应的频率的振荡器时钟；可编程分频器，对振荡器时钟分频，生成分频时钟；F/V(频率-电压)转换电路，包括以与电容器和分频时钟相应的频率进行开关的开关，生成与基准电流相应的检测电压；基准电压源，包括电阻，输出与基准电流使电阻产生的电位相应的基准电压；以及反馈电路，具有以检测电压接近基准电压的方式调节控制信号的低通滤波器特性。振荡电路还包括：温度传感器，检测温度；以及校正电路，基于根据与温度相应的校正系数被调制的调制信号，改变可编程分频器的分频比。根据该实施方式，通过根据与温度相应的校正系数来调制分频器的分频比，使其进行分数(fractional)工作，从而能够使频率的温度特性平坦化。另外，可以高精度地生成、控制任意频率。也可以是，校正电路基于将根据与温度相应的校正系数所生成的控制值和根据任意的频率所生成的控制值进行加减运算后的值，生成调制信号。也可以是，校正电路包括输出与温度相应的校正系数的运算部以及调制校正系数的ΔΣ调制器。反馈电路的低通滤波器的次数可以与ΔΣ调制器的次数相同或比它大。由此，可以适当地除去由ΔΣ调制器所导入的量化噪声。反馈电路还可以包括比较基准电压和检测电压的时钟比较器和滤波器电路。F/V转换电路包括与电容器并联连接的初始化开关，可以被构成为通过基准电流对电容器充电或放电，能够生成检测电压。振荡电路还可以包括定时(timing)发生器，其具有将分频时钟分频的固定分频器，生成控制初始化开关和时钟比较器的定时信号。可编程分频器和定时发生器的固定分频器及ΔΣ调制器也可以作为脉冲吞没计数器工作。在F/V转换电路中，通过与分频时钟的周期成正比的时间TCHG、基准电流IREF1对电容器C充电或放电。其结果，在充电时间(放电时间)TCHG期间，检测电压VC产生IREF1×TCHG/C的电压变化。通过以该电压变化与基准电压VR＝IREF2×R一致的方式施加反馈，充电时间TCHG被稳定化为CR。充电时间与分频时钟、进而振荡器时钟的周期成正比，因此可以得到与N/CR成正比的频率的振荡器时钟。运算部也可以采用以温度为变量的多项式计算校正系数。由此，实现充分的校正精度，并且可以抑制硬件资源的膨大化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振荡电路，其特征在于，包括：/n频率可变振荡器，生成具有与控制信号相应的频率的振荡器时钟；/n可编程分频器，对所述振荡器时钟分频，生成分频时钟；/nF/V(频率-电压)转换电路，包括电容器和以与所述分频时钟相应的频率进行开关的开关，生成与基准电流相应的检测电压；/n基准电压源，包括电阻，输出与所述基准电流在所述电阻产生的电位相应的基准电压；/n反馈电路，具有以所述检测电压接近所述基准电压的方式调节所述控制信号的低通滤波器特性；/n温度传感器，检测温度；以及/n校正电路，基于根据与所述温度相应的校正系数被调制后的调制信号，改变所述可编程分频器的分频比。/n

【技术特征摘要】
20190517 JP 2019-0940271.一种振荡电路，其特征在于，包括：
频率可变振荡器，生成具有与控制信号相应的频率的振荡器时钟；
可编程分频器，对所述振荡器时钟分频，生成分频时钟；
F/V(频率-电压)转换电路，包括电容器和以与所述分频时钟相应的频率进行开关的开关，生成与基准电流相应的检测电压；
基准电压源，包括电阻，输出与所述基准电流在所述电阻产生的电位相应的基准电压；
反馈电路，具有以所述检测电压接近所述基准电压的方式调节所述控制信号的低通滤波器特性；
温度传感器，检测温度；以及
校正电路，基于根据与所述温度相应的校正系数被调制后的调制信号，改变所述可编程分频器的分频比。


2.根据权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，
所述校正电路包括：
运算部，输出与温度相应的所述校正系数；以及
ΔΣ调制器，调制所述校正系数。


3.根据权利要求2所述的振荡电路，其特征在于，
所述反馈电路包括比较所述基准电压和所述检测电压的时钟比较器和滤波器电路，
所述F/V转换电路包括与所述电容器并联连接的初始化开关，被构成为通过所述基准电流对所述电容器充电或放电，能够生成所述检测电压，
所述振荡电路还包括定时发生器，其具有对所述分频时钟分频的固定分频器，生成控制所述初始化开关和所述时钟比较器的定时信号，
所述可编程分频器和所述定时发生器的固定分频器及所述ΔΣ调制器作为脉冲吞没计数器工作。


4.根据权利要求2或3所述的振荡电路，其特征在于，
所述运算部采用以温度为变量的多项式计算所述校正系数。


5.根据权利要求4所述的振荡电路，其特征在于，
所述多项式的次数为2次。


6.根据权利要求2或3所述的振荡电路，其特征在于，
所述反馈电路的所述低通滤波器的次数与所述ΔΣ调制器的次数相同或者比它大。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的振荡电路，其特征在于，
还包括FLL(FrequencyLockedLoop：锁频环)电路，其在校准模式下被激活，改变所述校正系数，以使所述振荡器时钟的频率接近从外部所输入的基准时钟的频率。


8.根据权利要求7所述的振荡电路，其特征在于，
在所述校准模式中，在多个温度下使所述FLL电路工作，根据在所述多个温度下分别得到的多个温度系数，获取所述校正电路的参数。


9.根据权利要求7所述的振荡电路，其特征在于，
所述电容器包括能够根据控制码进行控制的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻将信，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP