一种采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器制造技术

本发明专利技术公开一种采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，包括主振荡器模块、预充电调节模块、温度漂移抑制模块、输出级模块，用于解决传统振荡器因氮化镓工艺集成电路的高控制延时导致的低精度问题，突破氮化镓全集成工艺缺少P型晶体管的设计局限，减小温度对振荡器频率影响，减小控制电路延时对振荡器调频线性度的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率集成电路，尤其涉及一种采用氮化镓全集成工艺的振荡器，这种振荡器的振荡频率具有低温度漂移、高调频线性度的特点。

技术介绍

1、氮化镓材料作为第三代宽禁带半导体材料，相比于硅材料，其具有更宽的禁带范围，更大的临界击穿电场，更高的电子迁移率和更高的热导率。因此，氮化镓功率器件(如氮化镓高电子迁移率晶体管：gan hemt，以下阐述以gan hemt为例)具有高速、高可靠、低损耗的特点，应用在功率转换系统中能显著提高系统的开关速度、转换效率与功率密度。而目前广泛应用的硅基栅驱动器+氮化镓基功率开关管的分立式驱动方案，往往会受pcb板载连线的寄生效应影响，尤其是高频工作条件下，驱动芯片的可靠性问题将受到严峻挑战。因此，采用氮化镓全集成工艺，将信号控制模块、保护模块以及功率器件等集成到同一芯片，以此来降低甚至消除多颗芯片互联所产生的寄生效应的氮化镓单片集成技术，是最大限度发挥氮化镓性能优势的理想方案。

2、在氮化镓基驱动电路设计中，时钟信号一般由振荡器产生，以实现驱动信号或保护信号的调制与解调、信号触发时间与恢复时间的定时等功能。其中张弛本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，包括主振荡器模块、预充电调节模块、温度漂移抑制模块、输出级模块；其特征在于：主振荡器模块包括第一电容二次充电电路(001)，第二电容二次充电电路(002)，二次充电与放电控制信号生成电路(003)；预充电调节模块包括第一电容预充电电路(004)，第二电容预充电电路(005)，预充电控制信号生成电路(006)；温度漂移抑制模块包括第一温度漂移抑制电路(007)和第二温度漂移抑制电路(008)；输出级模块包括输出级电路(009)；其中，第一电容预充电电路(004)和第二电容预充电电路(005)用于给振荡器充放电电容预充电；第一电容二次...

【技术特征摘要】

1.一种采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，包括主振荡器模块、预充电调节模块、温度漂移抑制模块、输出级模块；其特征在于：主振荡器模块包括第一电容二次充电电路(001)，第二电容二次充电电路(002)，二次充电与放电控制信号生成电路(003)；预充电调节模块包括第一电容预充电电路(004)，第二电容预充电电路(005)，预充电控制信号生成电路(006)；温度漂移抑制模块包括第一温度漂移抑制电路(007)和第二温度漂移抑制电路(008)；输出级模块包括输出级电路(009)；其中，第一电容预充电电路(004)和第二电容预充电电路(005)用于给振荡器充放电电容预充电；第一电容二次充电电路(001)和第二电容二次充电电路(002)在预充电电平的基础上进行充电，使得电容两次充电因控制延时产生的误差相抵消；第一温度漂移抑制电路(007)和第二温度漂移抑制电路(008)利用电流镜复制电流原理，使得第一电容和第二电容二次充电电流温度系数只与充电电路中增强型gan hemt管阈值电压的温度系数相关；在本振荡器中，电容预充电和二次充电电路的参考电平温度系数皆只与增强型氮化镓管阈值电压的温度系数相关。

2.根据权利要求1所述的采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，其特征在于：所述第一电容二次充电电路(001)包括电流源i0、i1、i2，增强型gan hemt管mn1、mn2、mn3、mn4、mn5、mn6、mn29，电容c1，电阻r1、r2；第一电容二次充电电路(001)的连接关系为：电流源i0～i2的负极接振荡器电源信号vdd；电流源i0的正极接增强型gan hemt管mn1的漏极；电流源i1的正极接增强型gan hemt管mn2的漏极、增强型gan hemt管mn5的栅极；电流源i2的正极接增强型gan hemt管mn2的源极、增强型gan hemt管mn3的漏极和栅极；增强型gan hemt管mn3的源极接增强型gan hemt管mn4的漏极和栅极；增强型gan hemt管mn1的源极接增强型gan hemt管mn2的栅极、增强型gan hemt管mn29的漏极、电容c1的一端；增强型gan hemt管mn5的漏极接振荡器电源信号vdd，增强型gan hemt管mn5的源极接电阻r1的一端和增强型gan hemt管mn6的栅极；增强型gan hemt管mn6的漏极接振荡器电源信号vdd，增强型gan hemt管mn6的源极接电阻r2的一端，并作为二次充电与放电控制信号生成电路(003)的一路输入st1；增强型gan hemt管mn4的源极、增强型gan hemt管mn29的源极接地信号gnd，电阻r1的另一端、电阻r2的另一端、电容c1的另一端接地信号gnd。

3.根据权利要求2所述的采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，其特征在于：所述第二电容二次充电电路(002)结构与第一电容二次充电电路(001)结构相同，包括电流源i3、i4、i5，增强型gan hemt管mn7、mn8、mn9、mn10、mn11、mn12、mn30，电容c2，电阻r3、r4；第二电容二次充电电路(002)的连接关系为：电流源i3～i5的负极接振荡器电源信号vdd；电流源i3的正极接增强型gan hemt管mn7的漏极；电流源i4的正极接增强型ganhemt管mn8的漏极、增强型gan hemt管mn11的栅极；电流源i5的正极接增强型gan hemt管mn8的源极、增强型gan hemt管mn9的漏极和栅极；增强型gan hemt管mn9的源极接增强型gan hemt管mn10的漏极和栅极；增强型gan hemt管mn7的源极接增强型gan hemt管mn8的栅极、增强型gan hemt管mn30的漏极、电容c2的一端；增强型gan hemt管mn11的漏极接振荡器电源信号vdd，增强型gan hemt管mn11的源极接电阻r3的一端和增强型gan hemt管mn12的栅极；增强型gan hemt管mn12的漏极接振荡器电源信号vdd，增强型gan hemt管mn12的源极接电阻r4的一端，并作为二次充电与放电控制信号生成电路(003)的一路输入re1；增强型gan hemt管mn10的源极、增强型gan hemt管mn30的源极接地信号gnd，电阻r3的另一端、电阻r4的另一端、电容c2的另一端接地信号gnd。

4.根据权利要求3所述的采用氮化镓全集成工艺的低温漂、高调频线性度振荡器，其特征在于：所述二次充电与放电控制信号生成电路(003)包括氮化镓基锁存器rs1，氮化镓基反相器inv1～inv8，氮化镓基二输入与非门nand1、nand2；二次充电与放电控制信号生成电路(003)的连接关系为：第一电容二次充电电路(001)的输出信号st1，作为二次充电与放电控制信号生成电路(003)的一路输入，连接氮化镓基锁存器rs1的置位输入端；第二电容二次充电电路(002)的输出信号re1，作为二次充电与放电控制信号生成电路(003)的另一路输入，连接氮化镓基锁存器rs1的复位输入端；氮化镓基锁存器rs1的输出信号q1，连接氮化镓基反相器inv1的输入端、氮化镓基二输入与非门nand1的一个输入端、增强型gan hemt管mn1的栅极，作为第一电容充放电电路(001)的充电控制信号、增强型gan hemt管mn19的栅极，作为第一温度漂移抑制电路(007)的输入信号、氮化镓基反相器inv11的输入端，作为振荡器输出级电路(009)的输入信号；氮化镓基反相器inv1的输出端连接氮化镓基反相器inv3的输入端；氮化镓基反相器inv3的输出端连接氮化镓基反相器inv5的输入端；氮化镓基反相器inv5的输出端连接氮化镓基二输入与非门nand1的另一端输入；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，应宇涛，郑逸飞，袁伟民，董千恒，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：