一种RC振荡器及其温度补偿方法技术

本发明专利技术涉及集成电路领域，具体涉及一种RC振荡器及其温度补偿方法；所述RC振荡器包括充电电路，由充电开关控制对充放电容充电；放电电路，由放电开关控制对充放电容放电；充放电容，向比较器输出电压；比较器，将输出电压与阈值电压进行比较，输出高电平电压或低电平电压；高电平电压控制充电开关断开，放电开关打开；低电平电压控制充电开关打开，放电开关断开；充放电容包括控制电容和电容值可选的MOS电容阵列；本发明专利技术利用负温度系数的MOS电容来对正温度系数的比较器进行温漂补偿，减小了RC振荡器的温度漂移；设计了数字控制字来选择某个MOS电容值，能够快速且准确地补偿比较器延时的温度漂移带来的频率变化。时的温度漂移带来的频率变化。时的温度漂移带来的频率变化。

【技术实现步骤摘要】
一种RC振荡器及其温度补偿方法


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，涉及低温漂RC振荡器的温度补偿技术，具体涉及一种RC振荡器及其温度补偿方法。

技术介绍

[0002]对于通信以及控制芯片，某些状态下需要一个低温漂的时钟，传统的晶体振荡器虽然温漂系数低，但需要片外元件，而且功耗较高，尤其在低功耗设计要求下，无法满足需求，低温漂的RC振荡器特别适合这类场景。RC振荡器由电容、电阻、比较器以及开关组成，构成一个延时环路。电源电压通过电阻和开关对电容充电，电容上的电压上升，当超过比较器的阈值电压后，比较器输出一个高电平电压，用这个电压去关断电容的充电开关，打开电容的放电开关，电容上的电压下降，当低于比较器的阈值电压后，比较器输出低电平电压，从而电容的充电开关打开，放电开关断开。如此反复，产生振荡信号。
[0003]振荡器中的电容、电阻以及比较器除了和工艺角有关，还和温度有关。采用MOM电容和POLY电阻，它们的温度系数很小，所以振荡器的温漂主要来自比较器。如果振荡器频率较高，比较器延时占比较大，将会导致比较器的温漂大比例系数转移到振荡器的温漂，从而影响实际使用。

技术实现思路

[0004]针对上述振荡器温漂较大的情况，考虑到比较器延时的温度特性是单调的，且是正温度系数，而MOS电容是负温度系数，所以本专利技术用MOS电容做为充放电电容的一部分，从而补偿比较器延时的温漂，实现一个低温漂的RC振荡器。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种RC振荡器及其温度补偿方法来实现RC振荡器的补偿，降低了RC振荡器的温漂，提高了RC振荡器的精确度。
[0006]在本专利技术的第一方面，本专利技术的目的之一在于提供一种温漂较小的RC振荡器，一种RC振荡器，包括：
[0007]充电电路，由充电开关控制对充放电容充电；
[0008]放电电路，由放电开关控制对充放电容放电；
[0009]充放电容，向比较器输出电压；
[0010]比较器，将输出电压与阈值电压进行比较，输出高电平电压或低电平电压；
[0011]所述高电平电压控制充电开关断开，放电开关打开；所述低电平电压控制充电开关打开，放电开关断开；
[0012]其中，所述充放电容包括控制电容和电容值可选的MOS电容阵列，所述MOS电容阵列和所述控制电容并联。
[0013]优选的，所述MOS电容阵列包括阵列排布的控制开关和阵列排布的MOS电容；每个控制开关连接一个MOS电容；且所有的控制开关由数字控制字控制与所述阵列MOS电容之间的连接，即每个控制开关至少关联一个MOS电容，通过数字控制字来判定该控制开关是否连
接该MOS电容。
[0014]优选的，所述充电开关与所述比较器的输出端之间还包括反相器；通过设置反相器，保证所述充电开关在低电平电压下能够打开，在高电平电压下能够断开。
[0015]优选的，所述RC振荡器还包括缓冲器，所述缓冲器连接所述比较器的输出端，用于输出所述RC振荡器的输出结果；所述缓冲器可以将RC振荡器与外界电路隔离或分离开；可以轻松解决负载效应问题。
[0016]在本专利技术的第二方面，本专利技术的目的之一在于选择一个合适的MOS电容值，从而使得RC振荡器频率随温度变化最小；本专利技术提供了一种RC振荡器的温度补偿方法，所述RC振荡器为本专利技术第一方面所述的RC振荡器，所述温度补偿方法包括：
[0017]S1、确定出数字控制字的最小值(初始时控制字为全0)、中间值(初始时控制字最高位为1，其余位为0)以及最大值(初始时控制字为全1)，并分别作为控制开关的输入控制连接MOS电容阵列，在同一时间窗口对RC振荡器的输出结果计数；
[0018]S2、确定出所述RC振荡器在不同温度条件下的计数值差值，并确定出当前数字控制值下的温漂百分比和温漂符号；
[0019]S3、若三个温漂符号的正负符号完全相同，则继续比较三个温漂百分比的绝对值，将温漂百分比绝对值最小的控制字作为最佳MOS电容值控制字来补偿RC振荡器的温漂；
[0020]S4、若三个温漂符号的正负符号不完全相同，则根据符号不同的两个温漂百分比确定出最佳MOS电容值区间，如果控制字最大值的温漂百分比是正数，中间值和最小值的温漂百分比是负数，那么最佳MOS电容值控制字就在最大值和中间值这个区间里面，如果控制字最大值和中间值的温漂百分比是正数，最小值的温漂百分比是负数，那么最佳MOS电容值控制字就在最小值和中间值这个区间里面；
[0021]S5、将所述区间的两个端点值和中间值作为更新后的数字控制字的最小值、最大值以及中间值，返回步骤S1，直至三个温漂百分比的正负符号完全相同或者区间中只有三个控制字，则选择温漂百分比绝对值最小的那个控制字，作为最佳MOS电容值的控制字来补偿RC振荡器的温漂。
[0022]优选的，所述不同温度条件包括RC振荡器允许的最高温度到最低温度之间的任意温度区间。
[0023]优选的，当区间中只有三个值时，将该区间的两个端点值和中间值分别作为阵列排布的控制开关的输入，控制连接对应的MOS电容阵列；在同一时间窗口对RC振荡器的输出结果计数；确定出所述RC振荡器在不同温度条件下的计数值差值，并确定出当前数字控制值下的温漂百分比和温漂符号；比较这三个温漂百分比的绝对值，将绝对值最小对应的当前数字控制值作为最佳MOS电容值。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术利用负温度系数的MOS电容来对正温度系数的比较器进行温漂补偿，减小了RC振荡器的温度漂移；本专利技术还设计了数字控制字来选择某个MOS电容值，采用二分法的原理来寻找出最佳MOS电容值的数字控制字，能够快速且准确地补偿比较器延时的温度漂移带来的频率变化；从而达到振荡器频率随温度变化最小。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例中的一种RC振荡器结构示意图；
[0027]图2是本专利技术优选实施例中的一种RC振荡器结构示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例中的MOS电容阵列结构示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例中一种RC振荡器的温度补偿方法流程图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0032]图1是本专利技术实施例中的一种RC振荡器结构示意图，如图1所示，所述RC振荡器包括：
[0033]100、充电电路，由充电开关控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RC振荡器，包括：充电电路，由充电开关控制对充放电容充电；放电电路，由放电开关控制对充放电容放电；充放电容，向比较器输出电压；比较器，将输出电压与阈值电压进行比较，输出高电平电压或低电平电压；所述高电平电压控制充电开关断开，放电开关打开；所述低电平电压控制充电开关打开，放电开关断开；其特征在于，所述充放电容包括控制电容和电容值可选的MOS电容阵列，所述MOS电容阵列和所述控制电容并联。2.根据权利要求1所述的一种RC振荡器，其特征在于，所述MOS电容阵列包括阵列排布的控制开关和阵列排布的MOS电容；每个控制开关连接一个MOS电容；且所有的控制开关由数字控制字控制与所述阵列MOS电容之间的连接。3.根据权利要求1所述的一种RC振荡器，其特征在于，所述充电开关与所述比较器的输出端之间还包括反相器。4.根据权利要求1所述的一种RC振荡器，其特征在于，还包括缓冲器，所述缓冲器连接所述比较器的输出端，用于输出所述RC振荡器的输出结果。5.一种RC振荡器的温度补偿方法，其特征在于，所述方法包括：S1、确定出数字控制字的最小值、中间值以及最大值，并分别作为控制开关的输入控制连接MOS电容阵列，在同一时间窗口对RC振荡器的输出结果计数；S2、确定出所述RC振荡器在不同温度条件下的计数值差值，并确定出当前数字控制值下的温漂百分比和温漂符号；S3、若三个温漂符号的正负符号完全相同，则继续比较三个温漂百分比的绝对值，将温漂百分比绝对值最小的控制字作为最佳MOS电容值控制字来补偿RC振荡器的温漂；S4、若三个温漂符号的正负符号不完全相同，则根据符号不同的两个温漂百分比确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊振华，
申请(专利权)人：思澈科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：