一种易启动低功耗的晶体振荡器电路、芯片及电子设备制造技术

技术编号:38998775 阅读:9 留言:0更新日期:2023-10-07 10:30
本公开实施例中提供了一种易启动低功耗的晶体振荡器电路、芯片及电子设备。本公开的电路结构,利用电流镜、二极管连接MOS管与反相器相结合,既可以在谐振状态下使驱动电路工作在丙类模式下,又可以在电路启动时,将偏置电压控制在VDD/2,以甲类模式启动,使得该电路易启动的同时,工作状态下减小驱动MOS管一个周期内的导通时间,从而减小功耗,输出适合幅度的信号,增加频率稳定性,减轻电磁耦合的问题。同时也可通过内部的可调电容对振荡器的频率进行微调。因此,本公开提供的电路结构具有振荡幅度小,功耗低,易启动,频率可微调,结构相对简单等特点,使得本发明专利技术在需要提供精确时钟信号的系统中可靠应用,具有高稳定性。具有高稳定性。具有高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种易启动低功耗的晶体振荡器电路、芯片及电子设备


[0001]本专利技术涉及集成电路
,具体涉及一种易启动低功耗的晶体振荡器电路、芯片及电子设备。

技术介绍

[0002]在集成电路中,晶体振荡器由于其高精度,结构简单,稳定等优点,被广泛运用在不同功能的集成电路中以提供精确的时钟信号。
[0003]现有的基本振荡器结构为皮尔斯晶体振荡器,如图1所示。对于晶体振荡器来说,需要驱动电路提供负阻,以满足振荡条件。图1中的驱动电路为反相器,由一个PMOS管MP和一个NMOS管MN串联组成;电阻RF与晶体模型Q都分别接在输入和输出两端,同时输入和输出两端分别有电容C1和C2接地。输入IN与输出OUT之间通过电阻RF连接以提供偏置电压VDD/2。该电路结构简单,但是存在以下缺陷:
[0004](1)工作状态下,VDD/2附近的偏置电压提供了较大的增益以得到较大的振荡幅度,由非线性限制的振荡幅度会引入高次谐波,从而造成电磁耦合(EMC)问题;(2)大的振荡幅度同时增大了谐振器内(晶振谐振器Q)的功耗,影响了振荡器的频率稳定性;(3)该电路驱动器为简单的反相器,其工作电位在一半的电源电压(VDD/2),使其工作在甲类的模式下,即两个MOS管在一个周期内的大部分时间内都处于导通状态,从而引起高的电流损耗;(4)当需要振荡器提供一个十分精确的时钟信号时,一般是通过对振荡器的频率进行修正来实现的,然而该电路并没有设置可调电容,因此修正频率只能通过片外实现。
[0005]针对以上问题,一些现有的晶体振荡器通过改变反相器偏置电压的电路结构,来缩短MOS管周期内导通的时间,从而降低电流损耗;但是,这样又造成电路启动困难的问题。因此,现有的技术很难同时解决以上的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此,本公开实施例提供一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0007]第一方面,本公开实施例提供的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,包括驱动电路、偏置电压电路和晶体谐振器电路;
[0008]所述驱动电路,与偏置电压电路和晶体谐振器电路均连接,用于为晶体谐振器电路提供负阻,以满足振荡条件;
[0009]所述偏置电压电路,与驱动电路连接,用于在初始状态时,自动为驱动电路提供第一电压,使其在启动时工作在甲类模式;以及用于在启动一段时间后,自动为驱动电路同时提供第二电压和第三电压,使其工作在丙类模式。
[0010]可选地,还包括:时钟信号校准电路,与所述晶体谐振器电路连接,用于调节所述晶体谐振器的频率。
[0011]可选地,所述驱动电路为由PMOS管MP和NMOS管MN串联组成的反相器。
[0012]可选地,所述偏置电压电路包括:第一电流镜,第二电流镜,二极管、以二极管形式连接的MOS管,电容和电阻RF;
[0013]所述第一电流镜与所述以二极管形式连接的MOS管连接;
[0014]所述第二电流镜与所述以二极管形式连接的MOS管连接;
[0015]所述电容和电阻RF与输入端和输出端连接;
[0016]第一电流镜输出的电流是第二电流镜输出的电流的2倍。
[0017]可选地,所述第一电流镜包括电流镜I1和电流镜I2,所述第二电流镜包括电流镜I3和电流镜I4,所述以二极管形式连接的MOS管包括以二极管形式连接的MOS管M1、以二极管形式连接的MOS管M2、以二极管形式连接的MOS管M3和以二极管形式连接的MOS管M4,所述电容包括电容C3和电容C4;
[0018]输入端IN与输出端OUT之间通过所述电阻RF相连接;输入端IN还分别通过电容C3和电容C4与PMOS管MP和NMOS管MN的栅极相连接;
[0019]电流镜I1的输出端与以二极管形式连接的MOS管M1和以二极管形式连接的MOS管M2的栅极相连接,电流镜I2的输入端与以二极管形式连接的MOS管M3和以二极管形式连接的MOS管M4的栅极相连接;输入端IN分别连接以二极管形式连接的MOS管M1和以二极管形式连接的MOS管M3的源极;以二极管形式连接的MOS管M2的源极连接电流镜I4的输入端和PMOS管MP的栅极,以二极管形式连接的MOS管M4的源极连接电流镜I3的输出端和NMOS管MN的栅极。
[0020]可选地,晶体谐振器电路包括晶体谐振器Q、电容C1和电容C2;
[0021]晶体谐振器Q的两端分别连接电容C1和电容C2的其中一端,电容C1和电容C2的另一端均与地相连。
[0022]可选地,所述时钟信号校准电路包括可调电容C5和可调电容C6;
[0023]晶体谐振器Q的两端分别连接可调电容C5和可调电容C6的其中一端,可调电容C5和可调电容C6的另外一端均与地相连。
[0024]可选地,所述第一电压为VDD/2,所述第二电压大于VDD/2,所述第三电压小于VDD/2,其中VDD为电源电压。
[0025]第二方面,本公开实施例提供的一种芯片,包括如上述第一方面任一项所述的易启动低功耗的晶体振荡器电路。
[0026]第三方面,本公开实施例提供的一种电子设备,包括如上述第一方面任一项所述的易启动低功耗的晶体振荡器电路。
[0027]本专利技术的有益技术效果:
[0028]本公开实施例中的晶体振荡器电路,利用电流镜、二极管连接MOS管与反相器相结合,设计了一款易启动,振荡幅度适中,低功耗的晶体振荡器。该晶体振荡器电路既可以在谐振状态下使驱动电路工作在丙类模式下,又可以在电路启动时,将偏置电压控制在VDD/2,以甲类模式启动,使得该电路易启动的同时,工作状态下减小驱动MOS管一个周期内的导通时间,从而减小功耗,输出适合幅度的信号,增加频率稳定性,减轻电磁耦合(EMC)的问题。同时也可通过内部的可调电容对振荡器的频率进行微调。因此,本公开提供的电路结构具有振荡幅度小,功耗低,易启动,频率可微调,结构相对简单(不需要额外启动电路)等特点,使得本专利技术在需要提供精确时钟信号的系统中可靠应用,具有高稳定性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0030]图1为传统的皮尔斯晶体振荡器结构示意图;
[0031]图2为本公开实施例提供的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路的结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0033]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本公开的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,其特征在于,包括:驱动电路、偏置电压电路和晶体谐振器电路;所述驱动电路,与偏置电压电路和晶体谐振器电路均连接,用于为晶体谐振器电路提供负阻,以满足振荡条件;所述偏置电压电路,与驱动电路连接,用于在初始状态时,自动为驱动电路提供第一电压,使其在启动时工作在甲类模式;以及用于在启动一段时间后,自动为驱动电路同时提供第二电压和第三电压,使其工作在丙类模式;其中,第一电压的取值位于第二电压和第三电压的取值之间。2.根据权利要求1所述的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,其特征在于,还包括:时钟信号校准电路,与所述晶体谐振器电路连接,用于调节所述晶体谐振器的频率。3.根据权利要求1所述的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,其特征在于,所述驱动电路为由PMOS管MP和NMOS管MN串联组成的反相器。4.根据权利要求3所述的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,其特征在于,所述偏置电压电路包括:第一电流镜、第二电流镜、以二极管形式连接的MOS管、电容和电阻RF;所述第一电流镜与所述以二极管形式连接的MOS管连接;所述第二电流镜与所述以二极管形式连接的MOS管连接;所述电容和电阻RF与输入端和输出端连接;第一电流镜输出的电流是第二电流镜输出的电流的2倍。5.根据权利要求4所述的一种易启动低功耗的晶体振荡器电路,其特征在于,所述第一电流镜包括电流镜I1和电流镜I2,所述第二电流镜包括电流镜I3和电流镜I4,所述以二极管形式连接的MOS管包括以二极管形式连接的MOS管M1、以二极管形式连接的MOS管M2、以二极管形式连接的MOS管M3和以二极管形式连接的MOS管M4,所述电容包括电容C3和电容C4;输入端I...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟深珂丁昊宇刘继山恽廷华
申请(专利权)人:上海川土微电子有限公司
类型:发明
国别省市:

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