高精度振荡器制造技术

本发明专利技术提供一种高精度振荡器，包括：时钟振荡器、低压差线性稳压器、带隙基准电路和温度系数选通控制信号产生电路，带隙基准电路提供具有温度系数的第一偏置电流信号去补偿时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差；温度系数选通控制信号产生电路产生的温度系数选通控制信号加载到带隙基准电路的温度系数选通控制端，以将当前环境温度下对应的温度区间的温度系数选通控制信号作为带隙基准电路的温度系数选通控制信号。本发明专利技术能够对时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差进行补偿，以减小时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差，提高了时钟振荡器输出时钟信号的频率精度。输出时钟信号的频率精度。输出时钟信号的频率精度。

【技术实现步骤摘要】
高精度振荡器


[0001]本专利技术涉及电子
，特别涉及一种高精度振荡器。

技术介绍

[0002]时钟振荡器(Oscillator，OSC)，用于产生一定频率的时钟信号。在单独使用振荡器时，输出的时钟信号的频率会受到电压、工艺和温度的影响，特别是在高精度电路设计中，在不同电压不同工艺角不同温度情况下，频率偏差较大，从而影响了振荡器的精度。引起振荡器输出频率偏差的原因主要有以下两个，其一是随着电压变化会产生频率偏差，特别是不稳定的电源供给；其二是随着温度变化会产生频率偏差。图11是频率补偿之前时钟振荡器在不同电压不同工艺角不同温度情况下的频率偏差的对比示意图，其中横坐标表示温度，纵坐标表示频率偏差百分比，不同工艺角用corner表示，其中TT表示工艺的典型值，FF表示工艺最快，SS表示工艺最慢，不同电压分别用电压最大值max、电压最小值min和电压典型值typ表示。请参考图11，时钟振荡器在不同电压不同工艺角不同温度情况下，频率偏差最大值(频率偏差的最大百分比
‑
最小百分比)超过15％，电压波动、温度变化及不同工艺角受到不同程度的影响，其中电压波动越大频率影响越明显。因此如何对振荡器的频率偏差进行校准成本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种高精度振荡器，以解决频率偏差受不同电压不同工艺角不同温度的影响较大的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供一种高精度振荡器，包括：
[0005]时钟振荡器，输出具有一定频率的时钟信号CLKOUT；
[0006]低压差线性稳压器，为所述时钟振荡器提供电源供给；
[0007]带隙基准电路，提供具有温度系数的第一偏置电流信号Temp IBIAS1去补偿所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差；
[0008]温度系数选通控制信号产生电路，包括温度传感器、编码器和译码器，将所述温度传感器的温度检测范围划分为多个温度区间，通过所述编码器将每个温度区间进行编码，通过所述译码器将所述编码器的编码进行译码形成温度系数选通控制信号，将所述温度系数选通控制信号加载到所述带隙基准电路的温度系数选通控制端CTRL<M：0>，以将当前环境温度下对应的温度区间的温度系数选通控制信号作为所述带隙基准电路的温度系数选通控制信号使带隙基准电路产生具体温度系数的第一偏置电流信号对所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差进行补偿。
[0009]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述带隙基准电路提供第二偏置电流信号IBIAS2和基准电压信号VREF以为所述低压差线性稳压器提供基准电压信号和基准电流信号，以使所述低压差线性稳压器的输出频率随着电压波动产生较小的频率偏差以及使所述低压差线性稳压器在不同工艺角下产生较小的频率偏差。
[0010]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述带隙基准电路包括：
[0011]运算放大器AMP、PMOS管M1、M2和M4、PNP型的三极管Q1、Q2和电阻R；
[0012]所述PMOS管M1、M2、M4的源极均连接电源；
[0013]所述PMOS管M1、M2、M4的栅极均与所述运算放大器AMP输出端连接；
[0014]所述PMOS管M1的漏极和所述三极管Q1的发射极的公共连接点与所述运算放大器AMP的其中一个输入端连接；
[0015]所述PMOS管M2的漏极通过电阻R与所述三极管Q2的发射极连接，所述PMOS管M2的漏极和电阻R的公共连接点与所述运算放大器AMP的另一个输入端连接；
[0016]所述三极管Q1的基极与集电极接地，所述三极管Q2的基极与集电极接地；
[0017]所述PMOS管M1的漏极和三极管Q1的发射极的公共连接点与地之间以及所述PMOS管M2的漏极和电阻的公共连接点与地之间分别连接有第一温度系数控制电路TSET
‑
A；
[0018]所述PMOS管M4的漏极输出具有温度系数的第一偏置电流信号Temp IBIAS1。
[0019]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述带隙基准电路还包括：
[0020]PMOS管M5，所述PMOS管M5的源极接电源，所述PMOS管M5的栅极与所述运算放大器AMP输出端连接，所述PMOS管M5的漏极输出有第二偏置电流信号IBIAS2。
[0021]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述带隙基准电路还包括：
[0022]PMOS管M3，所述PMOS管M3源极接电源，所述NMOS管M3的栅极与所述运算放大器AMP输出端连接；
[0023]所述PMOS管M3的漏极与地之间连接有第二温度系数控制电路TSET
‑
B，所述PMOS管M3的漏极与第二温度系数控制电路的公共连接点输出有基准电压信号VREF，所述第二温度系数控制电路TSET
‑
B通过选通控制信号CTRL<M:0>控制所述基准电压信号的输出。
[0024]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述带隙基准电路还包括：
[0025]PMOS管M3，所述PMOS管M3源极接电源，所述NMOS管M3的栅极与所述运算放大器AMP输出端连接；
[0026]所述PMOS管M3的漏极与地之间连接有电阻R24，所述PMOS管M3的漏极与电阻R24的公共连接点输出有基准电压信号VREF。
[0027]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述第一温度系数控制电路TSET
‑
A包括：
[0028]M+1个串接的电阻，记作电阻R0
‑
RM，M+1个串接的电阻形成电阻串，所述电阻串包括上端和下端；
[0029]M+1个N型开关管，记作NM0
‑
NMM，每个所述开关管的源极连接在所述电阻串的下端，每个所述开关管的漏极连接在与所述电阻串中序号相同的电阻的上端，每个开关管的栅极为温度系数选通控制端。
[0030]进一步的，本专利技术提供的高精度振荡器，所述时钟振荡器包括：
[0031]电流选通控制电路FTRIM、波形整形电路LOGIC、NMOS管M30和M31，以及电容CB；
[0032]所述电流选通控制电路FTRIM的电流输出端I1连接所述波形整形电路LOGIC；
[0033]所述电流选通控制电路FTRIM的电流输出端I2通过电容CB接地；
[0034]所述NMOS管M31的栅极与所述波形整形电路LOGIC的输出端连接，所述NMOS管M31的源极接地，NMOS管M31的漏极与所述电流选通控制电路FTRIM和电容CB的公共连接点连接；
[0035]所述NMOS管M30的栅极与所述电流选通控制电路FTRIM和电容CB的公共连接点连接，所述NMOS管M30的源极接地，所述NMOS管M30的漏极与电流选通控制电路FTRIM和波形整形电路LOGIC的公共连接点连接。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度振荡器，其特征在于，包括：时钟振荡器，输出具有一定频率的时钟信号CLKOUT；低压差线性稳压器，为所述时钟振荡器提供电源供给；带隙基准电路，提供具有温度系数的第一偏置电流信号Temp IBIAS1去补偿所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差；温度系数选通控制信号产生电路，包括温度传感器、编码器和译码器，将所述温度传感器的温度检测范围划分为多个温度区间，通过所述编码器将每个温度区间进行编码，通过所述译码器将所述编码器的编码进行译码形成温度系数选通控制信号，将所述温度系数选通控制信号加载到所述带隙基准电路的温度系数选通控制端CTRL<M：0>，以将当前环境温度下对应的温度区间的温度系数选通控制信号作为所述带隙基准电路的温度系数选通控制信号使带隙基准电路产生具体温度系数的第一偏置电流信号对所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差进行补偿。2.一种高精度振荡器，其特征在于，包括：时钟振荡器，输出具有一定频率的时钟信号CLKOUT；低压差线性稳压器，为所述时钟振荡器提供电源供给；带隙基准电路，提供第一偏置电流信号IBIAS1去补偿所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差；温度系数选通控制信号产生电路，包括温度传感器、编码器和译码器，将所述温度传感器的温度检测范围划分为多个温度区间，通过所述编码器将每个温度区间进行编码，通过所述译码器将所述编码器的编码进行译码形成温度系数选通控制信号，将所述温度系数选通控制信号加载到所述时钟振荡器的电流选通控制端FTRIM<N：0>，以将当前环境温度下对应的温度区间的温度系数选通控制信号作为所述时钟振荡器的电流选通控制信号对所述时钟振荡器随着温度变化产生的频率偏差进行补偿。3.如权利要求1或2所述的高精度振荡器，其特征在于，所述带隙基准电路提供第二偏置电流信号IBIAS2和基准电压信号VREF以为所述低压差线性稳压器提供基准电压信号和基准电流信号，以使所述低压差线性稳压器的输出频率随着电压波动产生较小的频率偏差以及使所述低压差线性稳压器在不同工艺角下产生较小的频率偏差。4.如权利要求1所述的高精度振荡器，其特征在于，所述带隙基准电路包括：运算放大器AMP、PMOS管M1、M2和M4、PNP型的三极管Q1、Q2和电阻R；所述PMOS管M1、M2、M4的源极均连接电源；所述PMOS管M1、M2、M4的栅极均与所述运算放大器AMP输出端连接；所述PMOS管M1的漏极和所述三极管Q1的发射极的公共连接点与所述运算放大器AMP的其中一个输入端连接；所述PMOS管M2的漏极通过电阻R与所述三极管Q2的发射极连接，所述PMOS管M2的漏极和电阻R的公共连接点与所述运算放大器AMP的另一个输入端连接；所述三极管Q1的基极与集电极接地，所述三极管Q2的基极与集电极接地；所述PMOS管M1的漏极和三极管Q1的发射极的公共连接点与地之间以及所述PMOS管M2的漏极和电阻的公共连接点与地之间分别连接有第一温度系数控制电路TSET
‑
A；所述PMOS管M4的漏极输出具有温度系数的第一偏置电流信号Temp IBIAS1。
5.如权利要求1所述的高精度振荡器，其特征在于，所述带隙基准电路包括：运算放大器AMP、PMOS管M1、M2和M4、PNP型的三极管Q1、Q2，以及电阻R、R21、R22和R24；所述PMOS管M1、M2、M4的源极均连接电源；所述PMOS管M1、M2、M4的栅极均与所述运算放大器AMP输出端连接；所述PMOS管M1的漏极和所述三极管Q1的发射极的公共连接点与所述运算放大器AMP的其中一个输入端连接；所述PMOS管M2的漏极通过电阻R与所述三极管Q2的发射极连接，所述PMOS管M2的漏极和电阻R的公共连接点与所述运算放大器AMP的另一个输入端连接；所述三极管Q1的基极与集电极接地，所述三极管Q2的基极与集电极接地；所述PMOS管M1的漏极和三极管Q1的发射极的公共连接点与地之间连接有电阻R21，所述PMOS管M2的漏极和电阻的公共连接点与地之间连接有电阻R22；所述PMOS管M4的漏极输出第一偏置电流信号IBIAS1。6.如权利要求4或5所述的高精度振荡器，其特征在于，所述带隙基准电路还包括：PMOS管M5，所述PMOS管M5的源极接电源，所述PMOS管M5的栅极与所述运算放大器AMP输出端连接，所述PMOS管M5的漏极输出有第二偏置电流信号IBIAS2。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，宿晓锋，钱翼飞，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：