一种低功耗快速起振晶振电路制造技术

本发明专利技术属于集成电路设计领域，特别涉及一种低功耗快速起振晶振电路。本发明专利技术的低功耗快速起振晶振电路包括跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路、占空比检测电路，跨导倍增电路连接振荡器，启动电路连接振荡器，外部石英晶振输入至振荡器，振荡器输出端分别连接滤波电路和波形转换电路，滤波电路连接波形转换电路，波形转换电路输出时钟输出信号，同时该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路。使用跨导倍增电路在晶振开始启动时增大跨导值实现快速启动，输出频率较为稳定之后降低跨导值以降低功耗，并限制输出振幅，实现了晶振电路快速启动和低功耗的有益效果。启动和低功耗的有益效果。启动和低功耗的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗快速起振晶振电路


[0001]本专利技术属于集成电路设计领域，特别涉及一种低功耗快速起振晶振电路。

技术介绍

[0002]石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，由于石英晶体具有非常高的品质因数，因此石英晶体振荡器能够产生频率准确而稳定的振荡波形，而广泛用于对振荡频率要求较高的钟表、军工、通信等领域。
[0003]晶振电路有很多种，例如皮尔斯(Pierce)结构、科尔皮兹(Colpitts)结构、桑托斯(Santos)结构。图1和图2是两种典型的皮尔斯结构，如图1所示，该晶振电路使用反相器作为跨导发生器，通过调节反相器的宽长比获得所需的跨导，这种电路启动速度快但是功耗很大；如图2所示，该晶振电路采用电流源供电的NMOS管，通过调节电流的大小和NMOS管的宽长比获得所需跨导，这种电路功耗低但是启动速度极慢。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种低功耗快速起振晶振电路，实现了晶振电路的快速启动和低功耗。
[0005]本专利技术提供了一种低功耗快速起振晶振电路，如图3所示，其包括:跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路和占空比检测电路；其中，跨导倍增电路与振荡器的第一输入端连接，启动电路与振荡器的第二输入端连接，外部石英晶振输入与振荡器的第三输入端连接，振荡器的输出端分别与滤波电路和波形转换电路连接，滤波电路的输出端与波形转换电路连接，波形转换电路用于将振荡器输出的正弦波输出信号与滤波电路的输出信号相比较，并把输入的正弦波输出信号转化为方波信号，作为时钟输出信号输出，同时，该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路，以判断时钟输出信号是否稳定。
[0006]本专利技术的有益效果：使用跨导倍增电路在晶振开始启动时增大跨导值实现快速启动，输出频率较为稳定之后降低跨导值以降低功耗，并限制输出振幅，实现了快速启动和低功耗的结合，同时也降低了输出的非线性；同时通过跨导倍增电路和滤波电路能够获得不随电源电压变化的跨导；通过波形转换电路，使得晶振输入的幅度不用达到电源电压即可输出稳定的时钟，进一步加快了起振速度，并降低了最终的功耗；通过占空比检测电路实现监控输出时钟是否稳定的作用。
附图说明
[0007]图1和图2是典型的皮尔斯晶振电路结构图；
[0008]图3是本专利技术的低功耗快速起振晶振电路结构示意图；
[0009]图4是本专利技术的低功耗快速起振晶振电路原理图；
[0010]图5是本专利技术的占空比检测电路原理图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图对本专利技术的一种低功耗快速起振晶振电路进行详细的说明。
[0012]图4是本专利技术的低功耗快速起振晶振电路原理图，如图4所示，其包括:跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路和占空比检测电路；其中，跨导倍增电路与振荡器的第一输入端连接，启动电路与振荡器的第二输入端连接，外部石英晶振输入与振荡器的第三输入端连接，振荡器的输出端分别与滤波电路和波形转换电路连接，滤波电路的输出端与波形转换电路连接，波形转换电路用于将振荡器输出的正弦波输出信号与滤波电路的输出信号相比较，并把输入的正弦波输出信号转化为方波信号，作为时钟输出信号输出，同时，该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路，以判断时钟输出信号是否稳定。
[0013]所述跨导倍增电路包括PMOS管mp3、mp12和NMOS管mn3、mn4、mn5、mn12，其中，PMOS管mp12的源极连接mp3的源极，PMOS管mp12的漏极连接mp3的漏极，PMOS管mp12的栅极输入使能控制信号en，PMOS管mp3的栅极连接至振荡器器，NMOS管mn3的漏极分别连接PMOS管mp12的漏极和NMOS管mn4的漏极，NMOS管mn3的源极连接NMOS管mn12的源极，NMOS管mn3的栅极连接NMOS管mn5的源极，NMOS管mn12的漏极连接NMOS管mn5的源极，NMOS管mn12的栅极输入使能控制信号xen，NMOS管mn5的漏极连接至振荡器，NMOS管mn5的栅极连接NMOS管mn4的栅极，NMOS管mn4的源极连接至振荡器，NMOS管mn4的栅极输入使能控制信号en。
[0014]所述振荡器包括PMOS管mp1、mp2和NMOS管mn1、mn2以及电阻R1、电阻R2，其中，PMOS管mp1的栅极连接mp2的栅极，PMOS管mp1的源极分别连接跨导倍增电路中PMOSmp3的源极和PMOS管mp2的源极，PMOS管mp1的漏极分别连接跨导倍增电路中mn4的源极、mn1的漏极和电阻R2的一端，NMOS管mn1的栅极分别连接电阻R2的另一端和跨导倍增电路中NMOS管mn5的漏极，NMOS管mn1的源极分别连接至跨导倍增电路中NMOS管mn12的源极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接NMOS管mn2的源极，NMOS管mn2的栅极输入电压Q1，NMOS管mn2的漏极连接PMOS管mp2的漏极，PMOS管mp2的栅极连接启动电路中NMOS管mn14的漏极，PMOS管mp2的源极连接启动电路中的电容C1；随着晶振输入振幅的逐渐增加，NMOS管mn1的跨导也逐渐降低，直到达到晶振稳定振荡所需的值，输入幅度不再增加。
[0015]所述启动电路包括NMOS管mn13、mn14和电容c1，其中，NMOS管mn13的栅极连接振荡器中NMOS管mn1的栅极，NMOS管mn13的源极分别连接NMOS管mn14的源极和振荡器中NMOS管mn1的源极，NMOS管mn13的漏极分别连接NMOS管mn14的栅极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接振荡器中PMOS管mp2的源极，mn14的漏极连接振荡器中PMOS管mp2的栅极。当电源电压升高之后，若振荡器没有工作，电容的电压为0，NMOS管mn14导通，将PMOS管mp1的栅极拉底，此时振荡器开始工作，NMOS管mn13导通，电容c1充电，NMOS管mn14关闭，从而防止振荡器不工作。
[0016]所述滤波电路包括PMOS管mp4、mp6、mp7和NMOS管mn6、mn7以及电容c2，其中，PMOS管mp4的栅极连接波形转换电路，PMOS管mp4的源极连接振荡器中PMOS管mp2的源极，PMOS管mp4的漏极分别连接PMOS管mp6的源极和PMOS管mp7的源极，PMOS管mp6的栅极连接振荡器中NMOS管mn1的栅极，mp6的漏极连接NMOS管mn6的漏极，NMOS管mn6的源极分别连接振荡器中NMOS管mn1的源极和NMOS管mn7的源极，NMOS管mn6的栅极连接NMOS管mn7的栅极，NMOS管mn7的漏极连接PMOS管mp7的漏极，PMOS管mp7的栅极连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接
NMOS管mn7的源极。所述滤波电路通过降低PMOS管mp4的电流获得极小的环路带宽，以实现低通滤波，将晶振输入1的直流信号滤出来，使得晶振输入的振荡信号不会影响振荡器环路的正常工作。
[0017]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗快速起振晶振电路，其特征在于,包括:跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路和占空比检测电路；其中，跨导倍增电路与振荡器的第一输入端连接，启动电路与振荡器的第二输入端连接，外部石英晶振输入与振荡器的第三输入端连接，振荡器的输出端分别与滤波电路和波形转换电路连接，滤波电路的输出端与波形转换电路连接，波形转换电路用于将振荡器输出的正弦波输出信号与滤波电路的输出信号相比较，并把输入的正弦波输出信号转化为方波信号，作为时钟输出信号输出，同时，该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路，以判断时钟输出信号是否稳定。2.如权利要求1所述的低功耗快速起振晶振电路，其特征在于：所述跨导倍增电路包括PMOS管mp3、mp12和NMOS管mn3、mn4、mn5、mn12，PMOS管mp12的源极连接PMOS管mp3的源极，PMOS管mp12的漏极连接PMOS管mp3的漏极，PMOS管mp12的栅极输入使能控制信号en，PMOS管mp3的栅极连接至振荡器器，NMOS管mn3的漏极分别连接PMOS管mp12的漏极和NMOS管mn4的漏极，NMOS管mn3的源极连接NMOS管mn12的源极，NMOS管mn3的栅极连接NMOS管mn5的源极，NMOS管mn12的漏极连接NMOS管mn5的源极，NMOS管mn12的栅极输入使能控制信号xen，NMOS管mn5的漏极连接至振荡器，NMOS管mn5的栅极连接NMOS管mn4的栅极，NMOS管mn4的源极连接至振荡器，NMOS管mn4的栅极输入使能控制信号en。3.如权利要求2所述的低功耗快速起振晶振电路，其特征在于：所述振荡器包括PMOS管mp1、mp2和NMOS管mn1、mn2以及电阻R1、电阻R2，其中，PMOS管mp1的栅极连接mp2的栅极，PMOS管mp1的源极分别连接跨导倍增电路中PMOS管mp3的源极和PMOS管mp2的源极，PMOS管mp1的漏极分别连接跨导倍增电路中mn4的源极、NMOS管mn1的漏极和电阻R2的一端，NMOS管mn1的栅极分别连接电阻R2的另一端和跨导倍增电路中NMOS管mn5的漏极，NMOS管mn1的源极分别连接至跨导倍增电路中NMOS管mn12的源极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接NMOS管mn2的源极，NMOS管mn2的栅极输入电压Q1，NMOS管mn2的漏极连接PMOS管mp2的漏极，PMOS管mp2的栅极连接启动电路中NMOS管mn14的漏极，PMOS管mp2的源极连接启动电路中的电容C1；所述启动电路包括NMOS管mn13、mn14和电容c1，其中，NMOS管mn13的栅极连接振荡器中NMOS管mn1的栅极，NMOS管mn13的源极分别连接NMOS管mn14的源极和振荡器中NMOS管mn1的源极，NMOS管mn13的漏极分别连接NMOS管mn14的栅极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接振荡器中PMOS管mp2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑彬，湛伟，丛伟林，
申请(专利权)人：成都华微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：