专利名称：一种振荡器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种抗干扰频率稳定度高振荡器，属于电子技术领域。
背景技术：
目前在需要集成振荡器的芯片中，多采用两种方案l.外接振荡电阻的 振荡器，如图1所示，图中虚线框内部分置于芯片内，电阻R置于芯片外。 可以通过改变外接的电阻来改变振荡器的振荡频率，但这样做就需要将一个 管脚引出到芯片外部用来连接外部电阻，在某些干扰比较严重的应用环境中， 如马达驱动，高静电环境等，外部干扰容易通过这个管脚进入芯片内部，使 振荡器输出出现高频噪声，造成系统工作不稳定或死机。2.环形振荡器，如
图2所示，全部集成在芯片内部，频率随电压变化较大，且频率不能够改变。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种振荡器，它包括一个电流源模
块和一个反相器链；电流源模块的一端连接到电压源；电流源模块的电流输 出端分别输出N路电流，为反相器链提供负载电流；电流源模块的电流输入 端的N路电流为反相器链提供放电电流。
电流源模块的电流输出端的每一路负载电流Iol、 Io2、……IoN相等；电 流输入端的反相器链的每一路供放电流Iil、 Ii2、……IiN相等。
N大于或等于3。
电流源模块包括一电阻Rext，其一端连接到电压源VDD，另一端与一 NMOS管M3的漏极相连，NMOS管M3的源极接地，NMOS管M3的栅极
接其漏极，同时连接到一NMOS管M4的栅极，NMOS管M4的源极接地， NMOS管M4的漏极连接到电流源模块的输出电路部分中MO的源极，电流 源模块的输出电路部分包括PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1，分别和 MO组成电流镜，它们的漏极连接到电压源VDD; Ml的源极连接到电流源模 块的输入电路部分中的NMOS管M5的漏极，Mll、 M21、……MN1的漏极 输出电流Iol、 Io2、……IoN; NMOS管M3、 M4的源极与电流源模块的输 入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5组成电流镜，他们的源 极接地，M12、 M22、……MN2的漏极输入电流Iil、 Ii2、……IiN。 NMOS管M3和M4的宽长比相等。
电流源模块的输出电路部分MO、 Ml及Mll、 M21、……MN1的宽长比相等。
电流源模块的输入电路部分的NMOS管M5及M12、 M22、……MN2的 宽长比与NMOS管M3、 M4相等。
电流源模块为一个抗干扰电流源模块，还包括一保护电阻RO、 PMOS管 M2、电容C0:保护电阻RO—端连接到电阻REXT，另一端与一NMOS管M3 的漏极相连；在NMOS管M4的漏极与电流源模块的输出电路部分之间加入 PMOS管M2，其源极连接到NMOS管M4的漏极，栅极接电源VDD，漏极 接电流源模块中M0的源极，电流源模块的输出电路部分的PMOS管Ml、 M11、M21、……MN1分别和MO组成电流镜，它们的漏极连接到电压源VDD， Ml的源极连接到电流源模块的输入电路部分中的NMOS管M5的漏极，Ml 1 、 M21、……画l的漏极输出电流Iol、 Io2、……IoN;电容C0与NMOS管 M4并联，其一端接NMOS管M4的漏极，另一端接地，同时连接到NMOS 管M3、 M4的源极且与电流源的输入电路部分相连；NMOS管M3、 M4的源 极与电流源模块的输入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5组 成电流镜，他们的源极接地，M12、 M22、……MN2的漏极输入电流Iil、 Ii2、 ......IiN。
反相器链包括N级，在第1级中，一 PMOS管M13的漏极连接到电压 源VDD，其源极连接电流源模块的一个电流输入端，输入电流为Iol，同时 电流源模块的一路电流输出端连接到一 NMOS管M14的漏极，电流输出为 Iil， NMOS管M14的源极接地， 一电容Cl的一端连接到PMOS管M13的 源极和NMOS管M14的栅极，另一端接地， 一个反相器IV1的一端接NMOS 管M14的漏极，另一端连接的下一级中的PMOS管M23的栅极；同理，第2 级中包括PMOS管M23、 NMOS管M24，电容C2，各元件连接方式与第1 级相同，反相器IV2连接到第3级的PMOS管的栅极；依次到第N级，第N 中包括PMOS管MN3、 NMOS管MN4，电容CN，各元件连接方式与第1 级相同，第1级中PMOS管M13的栅极连接到第N级的反相器IVN的输出 端，同时通过一个反相器IVF输出时钟信号。
反相器链的NMOS管M14、 M24、……MN4的宽长比与电流源模块中的 NMOS管M3、 M4相等。
反相器链的电容C1、 C2……CN的电容值相等。
本实用新型优点是抗干扰能力强，振荡频率随电源电压变化小的RC振 荡器，应用电路简单，成本低。另外，本振荡器提高了振荡频率随电源变化 的频率稳定度，这样在电源有干扰和波动时，振荡器会保持稳定的振荡频率
通过
以下结合附图对本发明优选实施方式的描述，本发明的其他特点、 目的和效果将变得更加清楚和易于理解。
图1为一种普遍使用的RC振荡器；
图2为一种普遍使用的环形振荡器；
图3为本实用新型所提供振荡器的结构框图4为图3所示结构框图中电流源模块的电路原理图5为电流源模块为抗干扰电流源模块的电路原理图6为图3所示结构示意图中反相器链的电路原理在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或 功能。
具体实施方式
实施例一
本实用新型提供的一种振荡器，它包括电流源模块和反相器链，如图3所示。
振荡器中的电流源模块如图4所示，电流源模块包括一电阻Re)cr，其一 端连接到电压源VDD，另一端与一 NMOS管M3的漏极相连，NMOS管M3 的源极接地，NMOS管M3的栅极接其漏极，同时连接到一 NMOS管M4的 栅极，NMOS管M4的源极接地，NMOS管M4的漏极连接到电流源模块的 输出电路部分中M0的源极，电流源模块的输出电路部分的PMOS管Ml、 M11、M21、……MN1分别和MO组成电流镜，它们的漏极连接到电压源VDD， Ml的源极连接到电流源模块的输入电路部分中的NMOS管M5的漏极，Ml 1 、
M21、 ......MN1的漏极输出电流Iol、 Io2、……IoN; NMOS管M3、 M4的
源极与电流源模块的输入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5 组成电流镜，他们的源极接地，M12、 M22、……MN2的漏极输入电流Iil、 Ii2、 IiN。 NMOS管M3和M4的宽长比相等，组成电流镜，因此M4的
导通电流为IDs (m4) ， Ids (m4)= IrefIref为电阻Rext处的电流；M0的导通电 流为Ids (mo)， Ids (mo) = Iref。
其中，
Iref = ( Vdd — Vgs(m3) ) /Rext 其中，V淵m3)为NMOS管M3的截止电压，VoD为电压源VDD的电压值。
电流源模块的输出电路部分包括PMOS管M0、 Ml 、 Ml 1 、 M12、......MN1 ，
它们的宽长比相同，M0和M1、 Mll、 M12、 MN1组成电流镜，因此，输
出电流101=102=……二IoN = IDS (mp = Ids (画)=IREF (IDS (M1)为PM0S管M1的导 通电流)。电流源模块的输入电路部分包括NMOS管M5、M12、M22、……MN2， 它们的宽长比相同，M5和M12、 M22、……MN2组成电流镜，因此，输入 电流1"=112=……=IiN = IDS(M5) = IREF (iDs(m5)为NMOS管M5的导通电流)。 图6为反相器链的电路原理图。反相器链的振荡频率随电源电压变化比
较小。选择NMOS管M14， M24, ......MN4的宽长比与NMOS管M3, M4，
M4， M12, M22， ......MN2相同，这样M14与Iol等效为一个反相器，其
VGS (M3>时翻转。同理，M24和Io2 、 MN4
和IoN等效为反相器，分别在V^ (m24) " Vqs (m4) = Vgs (m3) ， Vgs (mn4)
^Vc;s(m4^VGs(m3)时翻转。选择PMOS管M13， M23， MN3的宽长比
使电容C1、C2、……CN的充电时间远远小于放电时间，C1 =C2 = =CN。
这样反相器链的振荡周期T为C1放电时间、C2放电时间、……及CN放电
时间的总和。公式为T = N (VDD-VGS(M3)) XC1/IREF ，
当Iref = ( Vdd - Vgs(m3)) /Rext吋，
T=NREXTC1
如上所述可以看出，振荡周期T与电源电压VDD无关。即振荡频率基本 随电压波动保持稳定不变。 实施例二
如果电流源模块为图4中的电路，则如果在电阻REXT处有电压波动进入， 电流lREF随电压的波动而改变，导致电流源模块的输出电流和输入电流都随之 变化。为保证电流源模块稳定的输出和输入，我们对电流源模块进行了改进， 使之具有抗干扰的功能。
如图5所示，在图4电流源模块的基础上，加入了保护电阻RO、 PMOS管 M2、电容C0。保护电阻RO—端连接到电阻REXT，另一端与一NMOS管M3的 漏极相连；在NMOS管M4的漏极与电流源模块的输出电路部分之间加入
PMOS管M2，其源极连接到NMOS管M4的漏极，栅极接电源VDD，漏极接电 流源模块中MO的源极，电流源模块的输出电路部分的PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1分别和M0组成电流镜，它们的漏极连接到电压源VDD， Ml 的源极连接到电流源模块的输入电路部分中的NMOS管M5的漏极，Ml 1 、
M21、 ......MNl的漏极输出电流Iol、 Io2、 ......IoN;电容C0与NMOS管M4
并联，其一端接NMOS管M4的漏极，另一端接地，同时连接到NMOS管M3、 M4的源极且与电流源的输入电路部分相连；NMOS管M3、 M4的源极与电流 源模块的输入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5组成电流镜， 他们的源极接地，M12、 M22、……MN2的漏极输入电流Iil、 Ii2、……IiN。
电阻RE)CT处的电流为IKEF:
Iref = (VDD - Vos(m3)) / (Rext+R0) ° 这样当有电压波动从电流源模块电阻REXT进入后，先经过保护电阻R0的 压降，使干扰幅度降低；NMOS管M4、 PMOS管M2和电容CO构成T型滤波网
络，使高频干扰被大幅度过滤。
反相器链电路仍如图6所示，不再一一赘述。
当Iref: ( Vdd - Vgs(m3)) / (Rext+R0)时，
T=N (REXT+R0) CI
如上所述可以看出，振荡周期T与电源电压VDD无关。即振荡频率基本
随电压波动保持稳定不变。
经试验表明，当电阻REXT处有一个幅度为200V，上升时间为30ns的干扰 时，对振荡频率的影响为
1) 没有抗干扰功能的振荡器，振荡频率将会提高10倍，持续时间为5us;
2) 而如果振荡器有抗干扰的功能时，振荡频率会提高2倍，持续时间为l
ti s。
由此可见，要保证振荡频率的稳定，振荡器优选地应具有良好的抗干扰 性能。
需要说明的是，本实用新型的最优选实施方式为N-3，但当N〉3时本实 用新型也能够实现稳定的震荡频率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求1.一种振荡器，包括一个电流源模块和一个反相器链；其特征在于电流源模块的一端连接到电压源；电流源模块的电流输出端分别输出N路电流，为反相器链提供负载电流；电流源模块的电流输入端的N路电流为反相器链提供放电电流。
2. 根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于所述的电流源模块的电 流输出端的每一路负载电流Iol、 102、……IoN相等；电流输入端的反相器链 的每一路供放电流Iil、 Ii2、……IiN相等。
3. 根据权利要求1中所述的振荡器，其特征在于N大于或等于3。
4. 根据权利要求1中所述的振荡器，其特征在于所述的电流源模块包括一电阻REXT，其一端连接到电压源VDD，另一端与一 NMOS管M3的漏 极相连，NMOS管M3的源极接地，NMOS管M3的栅极接其漏极，同时连 接到一 NMOS管M4的栅极，NMOS管M4的源极接地，NMOS管M4的漏 极连接到电流源模块的输出电路部分中M0的源极，电流源模块的输出电路 部分包括PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1，分别和MO组成电流镜，它 们的漏极连接到电压源VDD; Ml的源极连接到电流源模块的输入电路部分 中的NMOS管M5的漏极，Mll、 M21、……MN1的漏极输出电流Iol、 Io2、 IoN; NMOS管M3、 M4的源极与电流源模块的输入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5组成电流镜，他们的源极接地，M12、 M22、……MN2的漏极输入电流Iil、 Ii2、……IiN。
5. 根据权利要求4所述的振荡器，其特征在于其中的NMOS管M3和 M4的宽长比相等。
6. 根据权利要求4所述的振荡器，其特征在于所述的电流源模块的输 出电路部分M0、 Ml及Mll、 M21、……MN1的宽长比相等。
7. 根据权利要求4所述的振荡器，其特征在于所述的电流源模块的输 入电路部分的NMOS管M5及M12、 M22、……MN2的宽长比与NMOS管 M3、 M4相等。
8. 根据权利要求1或4所述的振荡器，其特征在于其中的电流源模块 为一个抗干扰电流源模块，还包括一保护电阻RO、 PMOS管M2、电容C0: 保护电阻R0 —端连接到电阻REXT，另一端与一 NMOS管M3的漏极相连； 在NMOS管M4的漏极与电流源模块的输出电路部分之间加入PMOS管M2， 其源极连接到NMOS管M4的漏极，栅极接电源VDD，漏极接电流源模块中 M0的源极，电流源模块的输出电路部分的PMOS管M1、M11、M21、 MN1分别和MO组成电流镜，它们的漏极连接到电压源VDD， Ml的源极连接到 电流源模块的输入电路部分中的NMOS管M5的漏极，M11、M21、……MN1 的漏极输出电流Iol、 Io2、……IoN;电容C0与NMOS管M4并联，其一端 接NMOS管M4的漏极，另一端接地，同时连接到NMOS管M3、 M4的源 极且与电流源的输入电路部分相连；NMOS管M3、 M4的源极与电流源模块 的输入电路部分相连，M12、 M22、……MN2分别和M5组成电流镜，他们 的源极接地，M12、 M22、……顧2的漏极输入电流Iil、 Ii2、……IiN。
9. 根据权利要求1中所述的RC振荡器，其特征在于所述的反相器链 包括N级，在第1级中，一PMOS管M13的漏极连接到电压源VDD，其源 极连接电流源模块的一个电流输入端，输入电流为Iol，同时电流源模块的一 路电流输出端连接到一 NMOS管M14的漏极，电流输出为Iil， NMOS管 M14的源极接地， 一电容Cl的一端连接到PMOS管M13的源极和NMOS 管M14的栅极，另一端接地， 一个反相器IV1的一端接NMOS管M14的漏 极，另一端连接的下一级中的PMOS管M23的栅极；同理，第2级中包括 PMOS管M23、 NMOS管M24，电容C2，各元件连接方式与第1级相同， 反相器IV2连接到第3级的PMOS管的栅极；依次到第N级，第N中包括 PMOS管MN3、 NMOS管MN4，电容CN，各元件连接方式与第1级相同， 第1级中PMOS管M13的栅极连接到第N级的反相器IVN的输出端，同时 通过一个反相器IVF输出时钟信号。
10. 根据权利要求9中所述的振荡器，其特征在于所述的反相器链的NMOS管M14、 M24、 MN4的宽长比与电流源模块中的NMOS管M3、M4相等。
11. 根据权利要求9中所述的振荡器，其特征在于所述的反相器链的电 容C1、 C2……CN的电容值相等。
专利摘要本实用新型公开了一种振荡器，它包括一个电流源模块和一个反相器链；电流源模块的一端连接到电压源；电流源模块的电流输出端分别输出N路电流，为反相器链提供负载电流；电流源模块的电流输入端的N路电流为反相器链提供放电电流。本实用新型的震荡器抗干扰能力强，振荡频率随电源电压变化小的振荡器，应用电路简单，成本低。
文档编号H03B5/04GK201001099SQ200620133988
公开日2008年1月2日 申请日期2006年10月8日 优先权日2006年10月8日
发明者田立军 申请人:北京希格玛和芯微电子技术有限公司