【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种rc张弛振荡器及其工作方法。
技术介绍
1、振荡器是一种不需要外部信号刺激，只要有直流电源供电就能够产生周期性变化的电路；在集成电路内部有着广泛而重要的应用，比如应用在计数装置中充当计数器，应用在时钟产生电路中为芯片提供精准的时钟信号等。
2、根据电路的拓扑结构、包含的器件以及振荡原理的不同，振荡器主要分为晶体振荡器、lc振荡器、环形振荡器以及rc张弛振荡器。相比于其他类型振荡器，rc张弛振荡器拥有面积较小、结构简单、易于集成等优点，注定是当下和未来研究的热点。
3、传统rc张弛振荡器的输出频率与温度有着较大的相关性，主要原因在于，其内部存在受温度变化影响的电阻以及受温度影响的环路延时，其中的环路延时主要是由比较器的失调和延时引起；这些非理想因素使得振荡器的输出频率存在很大的温度漂移，在温度变化时无法达到相对稳定和足够的精度，极大地限制了rc张弛振荡器的应用范围。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种rc张弛振荡器及其工作方法，用于解决现有rc张弛振荡器的输出频率存在温度特性差的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种rc张弛振荡器，所述rc张弛振荡器包括：电容充放电模块、基准产生模块及比较模块；
3、所述电容充放电模块用于根据输出信号控制电容充放电来产生电容电压；
4、所述基准产生模块用于在第一个振荡周期先后提供原始高
5、所述比较模块连接所述电容充放电模块和所述基准产生模块的输出端，用于比较所述电容电压和所述基准电压，并根据比较结果产生所述输出信号。
6、可选地，所述电容充放电模块包括：第一电流源、第二电流源、第一pmos管、第一nmos管及第一电容；所述第一电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一pmos管的源端；所述第一pmos管的漏端连接所述第一nmos管的漏端并连接所述第一电容的第一端，栅端连接所述第一nmos管的栅端并连接所述输出信号；所述第一nmos管的源端通过所述第二电流源接地；所述第一电容的第一端作为所述电容充放电模块的输出端，第二端接地。
7、可选地，所述基准产生模块包括：原始电压单元、过充电压单元、运算单元及开关单元；
8、所述原始电压单元用于根据电阻分压产生所述原始高压和所述原始低压；
9、所述过充电压单元用于复制所述电容充放电模块中的电容充电部分，并产生与电容电压最大值相等的过充电压；
10、所述运算单元连接所述原始电压单元和所述过充电压单元的输出端，用于对所述原始高压和所述过充电压进行运算处理并产生所述新设高压；
11、所述开关单元连接所述原始电压单元和所述运算单元的输出端，用于根据所述输出信号和控制信号对所述原始高压、所述原始低压和所述新设高压进行输出控制。
12、可选地，所述原始电压单元包括：第三电流源、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第三电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端并作为所述原始电压单元的高压输出端；所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻接地并作为所述原始电压单元的低压输出端。
13、可选地，所述过充电压单元包括：第四电流源、第二pmos管及第二电容；所述第四电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第二pmos管的源端；所述第二pmos管的漏端通过所述第二电容接地并作为所述过充电压单元的输出端，栅端连接所述控制信号。
14、可选地，所述过充电压单元还包括：电压跟随器，同相输入端连接所述第二pmos管的漏端，反相输入端连接其输出端，输出端产生所述过充电压。
15、可选地，所述运算单元包括：运算放大器、第四电阻及第五电阻；所述运算放大器的同相输入端连接所述原始电压单元的高压输出端，反相输入端通过所述第四电阻连接所述过充电压单元的输出端，并通过所述第五电阻连接其输出端，输出端作为所述运算单元的输出端。
16、可选地，所述开关单元包括：第一开关、第二开关、第三开关及第四开关；所述第一开关的第一端连接所述原始电压单元的高压输出端，第二端连接所述第二开关的第一端和所述第三开关的第一端；所述第二开关的第二端连接所述运算单元的输出端，所述第三开关的第二端连接所述第四开关的第一端并作为所述开关单元的输出端；所述第四开关的第二端连接所述原始电压单元的低压输出端。
17、可选地，所述基准产生模块还包括：控制单元，用于根据所述输出信号产生所述控制信号；其中，所述控制单元包括：d触发器，数据端连接工作电压，时钟端连接所述输出信号，输出端作为所述控制单元的输出端。
18、可选地，所述rc张弛振荡器还包括：整形模块，连接所述比较模块的输出端，用于对所述输出信号进行整形后输出；其中，所述整形模块包括：施密特触发器及反相器链；所述施密特触发器的输入端连接所述比较模块的输出端，输出端连接所述反相器链的输入端，所述反相器链的输出端作为所述整形模块的输出端。
19、本专利技术还提供一种如上任一项所述的rc张弛振荡器的工作方法，所述工作方法包括：
20、第一个振荡周期，rc张弛振荡器启动并输出低电平，第一电容基于第一电流源充电并产生电容电压；比较电容电压和原始高压，当电容电压升高至(vh+δv)时，比较器输出翻转；
21、rc张弛振荡器输出高电平，第一电容基于第二电流源放电到地并产生电容电压；比较电容电压和原始低压，当电容电压降低至(vl-δv)时，比较器输出翻转；
22、第二个振荡周期，rc张弛振荡器输出低电平，第一电容基于第一电流源充电并产生电容电压；比较电容电压和新设高压，当电容电压升高至(vh_new+δv)时，比较器输出翻转；
23、rc张弛振荡器输出高电平，第一电容基于第二电流源放电到地并产生电容电压；比较电容电压和原始低压，当电容电压降低至(vl-δv)时，比较器输出翻转；
24、第三个及以后的振荡周期，不断重复第二个振荡周期；
25、其中，vh为原始高压的电压值，vl为原始低压的电压值，vh_new为新设高压的电压值，δv为电容在过充时间所产生的过充电压量。
26、如上所述，本专利技术的rc张弛振荡器及其工作方法，基于电容充放电模块、基准产生模块及比较模块的设计，通过改变基准电压来消除过充时间对于振荡器频率的影响，即使温度的变化会导致过充时间的变化，但是过充时间的变化在经过运算单元后被消除，不会反映到振荡器频率当中，所以在很大程度上改善了rc张弛振荡器的温度特性，降低了振荡器频率的温度漂移(即温度敏感性)，提高了振荡器的稳定性，同时，还提高了同等条件下的振荡器频率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种RC张弛振荡器，其特征在于，所述RC张弛振荡器包括：电容充放电模块、基准产生模块及比较模块；
2.根据权利要求1所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述电容充放电模块包括：第一电流源、第二电流源、第一PMOS管、第一NMOS管及第一电容；所述第一电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一PMOS管的源端；所述第一PMOS管的漏端连接所述第一NMOS管的漏端并连接所述第一电容的第一端，栅端连接所述第一NMOS管的栅端并连接所述输出信号；所述第一NMOS管的源端通过所述第二电流源接地；所述第一电容的第一端作为所述电容充放电模块的输出端，第二端接地。
3.根据权利要求1所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述基准产生模块包括：原始电压单元、过充电压单元、运算单元及开关单元；
4.根据权利要求3所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述原始电压单元包括：第三电流源、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第三电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端并作为所述原始电压单元的高压输出端；所述第二
5.根据权利要求3所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述过充电压单元包括：第四电流源、第二PMOS管及第二电容；所述第四电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第二PMOS管的源端；所述第二PMOS管的漏端通过所述第二电容接地并作为所述过充电压单元的输出端，栅端连接所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述过充电压单元还包括：电压跟随器，同相输入端连接所述第二PMOS管的漏端，反相输入端连接其输出端，输出端产生所述过充电压。
7.根据权利要求3所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述运算单元包括：运算放大器、第四电阻及第五电阻；所述运算放大器的同相输入端连接所述原始电压单元的高压输出端，反相输入端通过所述第四电阻连接所述过充电压单元的输出端，并通过所述第五电阻连接其输出端，输出端作为所述运算单元的输出端。
8.根据权利要求3所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述开关单元包括：第一开关、第二开关、第三开关及第四开关；所述第一开关的第一端连接所述原始电压单元的高压输出端，第二端连接所述第二开关的第一端和所述第三开关的第一端；所述第二开关的第二端连接所述运算单元的输出端，所述第三开关的第二端连接所述第四开关的第一端并作为所述开关单元的输出端；所述第四开关的第二端连接所述原始电压单元的低压输出端。
9.根据权利要求3-8任一项所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述基准产生模块还包括：控制单元，用于根据所述输出信号产生所述控制信号；其中，所述控制单元包括：D触发器，数据端连接工作电压，时钟端连接所述输出信号，输出端作为所述控制单元的输出端。
10.根据权利要求1所述的RC张弛振荡器，其特征在于，所述RC张弛振荡器还包括：整形模块，连接所述比较模块的输出端，用于对所述输出信号进行整形后输出；其中，所述整形模块包括：施密特触发器及反相器链；所述施密特触发器的输入端连接所述比较模块的输出端，输出端连接所述反相器链的输入端，所述反相器链的输出端作为所述整形模块的输出端。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的RC张弛振荡器的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种rc张弛振荡器，其特征在于，所述rc张弛振荡器包括：电容充放电模块、基准产生模块及比较模块；
2.根据权利要求1所述的rc张弛振荡器，其特征在于，所述电容充放电模块包括：第一电流源、第二电流源、第一pmos管、第一nmos管及第一电容；所述第一电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一pmos管的源端；所述第一pmos管的漏端连接所述第一nmos管的漏端并连接所述第一电容的第一端，栅端连接所述第一nmos管的栅端并连接所述输出信号；所述第一nmos管的源端通过所述第二电流源接地；所述第一电容的第一端作为所述电容充放电模块的输出端，第二端接地。
3.根据权利要求1所述的rc张弛振荡器，其特征在于，所述基准产生模块包括：原始电压单元、过充电压单元、运算单元及开关单元；
4.根据权利要求3所述的rc张弛振荡器，其特征在于，所述原始电压单元包括：第三电流源、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第三电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端并作为所述原始电压单元的高压输出端；所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻接地并作为所述原始电压单元的低压输出端。
5.根据权利要求3所述的rc张弛振荡器，其特征在于，所述过充电压单元包括：第四电流源、第二pmos管及第二电容；所述第四电流源的输入端连接工作电压，输出端连接所述第二pmos管的源端；所述第二pmos管的漏端通过所述第二电容接地并作为所述过充电压单元的输出端，栅端连接所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的rc张弛振荡器，其特征在于，所述过充电压单元还包括：电压跟随器，同相输入端连接所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥光，余成龙，张毕源，马林，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。