电流-电容充放电片上振荡器的制作方法

专利名称：电流-电容充放电片上振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及模拟集成电路时钟技术，特别涉及一种电流-电容充放电片上振荡器。
背景技术：
常用的振荡器主要分为晶体振荡器和片上振荡器。片上振荡器因为体积小，成本 低，方便使用等优点广泛应用于消费级电子产品中。常用的片上振荡器类型主要有环形振荡器，电阻_电容充放电振荡器，电流_电 容充放电振荡器，电感-电容谐振振荡器等。其中环形振荡器精度比较低，调节线性度不 高，电阻_电容充放电振荡器偏差大；电感_电容谐振振荡器面积大，主要用于射频微波领 域，电流_电容充放电振荡器比较适合实现可调节低成本高精度。电流-电容充放电振荡器，包括电流电路和充放电电路，电流电路输出电流到所 述充放电电路，用于对所述充放电电路中的电容进行充放电，实现振荡信号输出，通过调节 所述电流电路输出的电流的大小能调节振荡器输出的振荡信号的频率的大小。现有的一电流-电容充放电片上振荡器电路如图1所示，包括电流电路和充放电 电路，图中电流电路包括外部参考基准电流I、参考电流MOS管Ni、比例镜像电流MOS管组 N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第三PMOS管P3，比 例镜像电流MOS管组N2包括多个MOS管，所述参考电流MOS管附同所述比例镜像电流MOS 管组N2的多个MOS管构成多支路电流镜，第三NMOS管N3、第四NMOS管N4，第一 PMOS管 P1、第二 PMOS管P2、第三PMOS管P3为电流镜，其中参考电流MOS管附接外部参考基准电 流I，比例镜像电流MOS管组N2为电流调节部分，比例镜像电流MOS管组N2包含固定电流 和电流开关两部分，固定电流部分包括一 NMOS管，电流开关部分包括多个NMOS管和多个开 关，电流开关部分中的各个NMOS管的镜像电流输出回路中分别各接有一开关，所述电流开 关部分中的各个NMOS管的镜像电流输出端同所述固定电流部分的NMOS管镜像电流输出端 并接在一起，作为电流电路的基准电流输出端，外部开关控制码通过译码电路输出开关控 制信号控制所述电流开关部分中的各个NMOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，从 而调控所述电流电路的基准电流大小，进而调节所述电流电路输出电流的大小，实现调节 振荡器输出的振荡信号的频率的大小。所述充放电电路包括两开关、两个比较器、一电容、 一 RS触发器、反相器及选择器，所述电容上的电压在两个比较器的两个设定电压之间翻转 来触发RS触发器不断切换充放电过程，形成振荡，充放电时间加上比较器、反相器等数字 电路、开关等的反应时间即为振荡信号的时钟周期，振荡信号经选择器后输出。在图1所示 电路中，外部参考基准电流经过参考电流MOS管附，产生镜像电流由比例镜像电流MOS管组 N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4输出，其中第四NMOS管N4的镜像电流作为关键的电容 放电电流，比例镜像电流MOS管组N2输出的电流电路的基准电流经过调节经过第一 PMOS 管Pl后镜像到第二 PMOS管P2、第三PMOS管P3输出，其中第三PMOS管P3的镜像电流作为 关键的电容充电电流，两个比较器的偏置电流也由第一 PMOS管Pl镜像输出(非主要连接关系，未画出)，第三PMOS管P3、第四NMOS管N4的镜像电流输出端通过两个开关连接到所 述充放电电路电容正端，电容另一端则接地，两个开关受RS触发器输出信号控制，但是轮 流导通和关闭。但是现有电流-电容充放电片上振荡器电路，如图2所示，比例镜像电流MOS管 组N2电流开关部分的多个MOS管，同参考电流MOS管附的镜像匹配比例通常是确定的，而 且电流开关部分中的各个MOS管的镜像电流输出回路中分别接有的开关，在译码电路输出 的开关控制信号的控制下通断，由于电流开关部分的多个MOS管，即便是匹配比例相同的 NMOS管，因半导体工艺偏差等原因，电特性也存在细微差别，当设定一外部开关控制码时， 电流开关部分的多个MOS管中匹配比例相同的NMOS管被选中的机会不均衡，就会使比例镜 像电流MOS管组N2输出的电流电路的基准电流精确度降低，进而使所述电流电路输出电流 精确度降低，最终导致振荡器输出的振荡信号的频率的精确度降低。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电流-电容充放电片上振荡器，具有频率调 节功能，能实现高精度的频率输出。为解决上述技术问题，本发明的电流-电容充放电片上振荡器，包括电流电路和 充放电电路，所述电流电路输出电流到所述充放电电路，用于对所述充放电电路中的电容 进行充放电，实现振荡信号输出，通过调节所述电流电路输出的电流的大小调节振荡器输 出的振荡信号的频率的大小；所述电流电路包括多支路电流镜、译码电路，所述多支路电流 镜包括一参考电流MOS管和一比例镜像电流MOS管组，所述参考电流MOS管接一外部参考 基准电流源，所述比例镜像电流MOS管组包含固定电流和电流开关两部分，固定电流部分 包括一 MOS管，电流开关部分包括多个MOS管和多个开关，电流开关部分中的各个MOS管的 镜像电流输出回路中分别各接有一开关，所述电流开关部分中的各个MOS管的镜像电流输 出端同所述固定电流部分的MOS管的镜像电流输出端并接在一起，作为电流电路的基准电 流输出端，外部开关控制码通过所述译码电路输出开关控制信号控制所述电流开关部分中 的各个MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断；其特征在于所述比例镜像电流MOS管组的电流开关部分，包括十六个同最小电流MOS管镜像 比例为16的高位MOS管，以及十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管；所述 外部开关控制码为8位二进制码，所述译码电路包括移位计数器组一和移位计数器组二 ；所述移位计数器组二对8位二进制的所述外部开关控制码的低四位进行译码，输 出十五位的低位开关控制信号，所述低位开关控制信号的十五位码分别控制所述十五个同 最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，当所述 十五位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一低位MOS管的镜像电流输出回路中的开 关接通；所述移位计数器组二包括十六个十五位输出移位计数器，该十六个十五位输出 移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元 为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为 1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部开关控制码的低 四位为0000时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外 部开关控制码的低四位为0001时，由第二个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号 控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的 开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位为1111时，由第十六个移位计数器输出 十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管 的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位计数器随时钟信号实现一个15次循环；所述移位计数器组一对8位二进制的所述外部开关控制码的高四位进行译码，输 出十六位的高位开关控制信号，所述高位开关控制信号的十六位码分别控制所述十六个同 最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，当所述 十六位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一高位MOS管的镜像电流输出回路中的开 关接通；所述移位计数器组一包括十六个十六位输出移位计数器，该十六个十六位输出 移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元 为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为 1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部开关控制码的高 四位为0000时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同 最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外 部开关控制码的高四位为0001时，由第二个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号 控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的 开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位为1111时，由第十六个移位计数器输出 十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位计数器随时钟信号实现一个16次循环。所述时钟信号可以为该电流_电容充放电片上振荡器输出的振荡信号。所述移位计数器组二中的十六个十五位输出移位计数器，可以由八个十五位输出 移位计数器和八个反相器构成，该八个十五位输出移位计数器，第一个移位计数器的初值 各个单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二 个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第八个移位计数器的初 值有七个单元为1，当所述外部开关控制码的低四位为0000时，由第一个移位计数器输出 十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管 的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位为0001时，由第二个 移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例 为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四 位为01111时，由第八个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最 小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部 开关控制码的低四位为1000时，由第八个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经 一反相器反相后控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流 输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位为1001时，由第七个移位计数器 输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十五个同最小电流MOS管镜 像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码4/8页
的低四位为1111时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反 相后控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中 的开关的通断。所述移位计数器组一中的十六个十六位输出移位计数器，可以由八个十六位输出 移位计数器和八个反相器构成，该八个十六位输出移位计数器，第一个移位计数器的初值 各个单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二 个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第八个移位计数器的初 值有七个单元为1，当所述外部开关控制码的高四位为0000时，由第一个移位计数器输出 十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位为0001时，由第二 个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比 例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的 高四位为0111时，由第八个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个 同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述 外部开关控制码的高四位为1000时，由第八个移位计数器输出十六位的高位开关控制信 号经一反相器反相后控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜 像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位为1001时，由第七个移位 计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十六个同最小电流MOS 管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关 控制码的高四位为1111时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反 相器反相后控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输 出回路中的开关的通断。所述参考电流MOS管和比例镜像电流MOS管组中的MOS管可以为NMOS。本发明的电流-电容充放电片上振荡器，使用移位计数器组来实现可调电流匹配 比例下的动态单元匹配(DEM，Dynamic Element Match)，同时振荡器输出的振荡信号用于 移位计数器的时钟输入，在可调电流匹配比例下实现更高精度的电流匹配，提高频率步进 精度。本发明的电流-电容充放电片上振荡器，将八位外部开关控制码的高四位4个比特 对应16个移位计数器，16个移位计数器的初值中分别有0 15个单元为1，16个移位计 数器可以由8个单独移位计数器和它们取反组成，每个移位计数器实现一个16次循环功 能，输出十六位的高位开关控制信号T<15:0>，所述高位开关控制信号的十六位码分别控制 多支路电流镜的比例镜像电流MOS管组的电流开关部分的十六个同最小电流MOS管镜像比 例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，这样对任一八位外部开关控制 码的高四位，十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管被选中的机会均衡；同 样，将八位外部开关控制码的低四位4个比特对应16个移位计数器，16个移位计数器的初 值中分别有0 14个单元为1，16个移位计数器可以由8个单独移位计数器和它们取反组 成，每个移位计数器实现一个15次循环功能，输出十五位的低位开关控制信号a<14:0>，所 述低位开关控制信号的十五位码分别控制多支路电流镜的比例镜像电流MOS管组的电流 开关部分的十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的 开关的通断，这样对任一八位外部开关控制码的低四位，十五个同最小电流MOS管镜像比例为16的低位MOS管被选中的机会均衡，这样比例镜像电流MOS管组的电流开关部分的各 MOS管被选中的机会均衡，使电流开关部分的多个MOS管因电特性存在的差别对比例镜像 电流MOS管组输出的电流电路的基准电流精确度的影响消除，进而使所述电流电路输出电 流精确度提高，最终可以提高振荡器输出的振荡信号的频率的精确度。


下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是一种电流-电容充放电片上振荡器电路图； 图2是一种电流-电容充放电片上振荡器中一种比例镜像电流MOS管组电流开关部分的多个MOS管通断控制图；图3是本发明的电流-电容充放电片上振荡器中比例镜像电流MOS管组电流开关部分的多个MOS管通断控制图。图4是本发明的电流-电容充放电片上振荡器中的译码电路中的移位计数器组二译码方式示意图；图5是本发明的电流-电容充放电片上振荡器中的译码电路中的移位计数器组一译码方式示意图。
具体实施方式
本发明的电流-电容充放电片上振荡器，一实施方式如图1所示，包括电流电路和 充放电电路，所述电流电路输出电流到所述充放电电路，用于对所述充放电电路中的电容 进行充放电，实现振荡信号输出，通过调节所述电流电路输出的电流的大小能调节该振荡 器输出的振荡信号的频率的大小；所述电流电路包括多支路电流镜、译码电路，所述多支路 电流镜包括一参考电流MOS管m和一比例镜像电流MOS管组N2，所述参考电流MOS管m接 一外部参考基准电流源I，所述比例镜像电流MOS管组N2包含固定电流和电流开关两部分， 固定电流部分包括一MOS管，电流开关部分包括多个MOS管和多个开关，电流开关部分中的 各个MOS管的镜像电流输出回路中分别各接有一开关，所述电流开关部分中的各个MOS管 的镜像电流输出端同所述固定电流部分的MOS管镜像电流输出端并接在一起，作为电流电 路的基准电流输出端，外部开关控制码通过所述译码电路输出开关控制信号控制所述电流 开关部分中的各个MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断。一较佳实施例如图3所示，所述比例镜像电流MOS管组N2的电流开关两部分，包 括十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管，以及十五个同最小电流MOS管镜 像比例为1的低位MOS管；所述外部开关控制码为8位二进制码，8位二进制外部开关控制码的值的大小控 制所述比例镜像电流MOS管组N2电流开关部分输出电流的大小，所述译码电路包括移位计 数器组一和移位计数器组二；所述移位计数器组二对8位二进制的所述外部开关控制码的低四位S3 SO进行 译码，输出十五位的低位开关控制信号a<14:0>，所述低位开关控制信号的十五位码分别控 制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关 的通断，当所述十五位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关接通；一实施例如图4所示，移位计数器组二包括十六个十五位输出移位计数器，该 十六个十五位输出移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器 的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初 值有三个单元为1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部 开关控制码的低四位S3 SO为0000时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制 信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中 的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位S3 SO为0001时，由第二个移位计数器输 出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位S3 SO为 1111时，由第十六个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电 流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位计数 器随时钟信号实现一个15次循环，所述时钟信号可以为该电流-电容充放电片上振荡器输 出的振荡信号；为了节省硬件开销，移位计数器组二中的所述十六个十五位输出移位计数器，可 以由八个十五位输出移位计数器和八个反相器构成，该八个十五位输出移位计数器，第一 个移位计数器的初值各个单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移 位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第 八个移位计数器的初值有七个单元为1，当所述外部开关控制码的低四位S3 SO为0000 时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS 管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码 的低四位S3 SO为0001时，由第二个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所 述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通 断，依次，所述外部开关控制码的低四位S3 SO为0111时，由第八个移位计数器输出十五 位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜 像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位S3 SO为1000时，由第 八个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十五个同最 小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部 开关控制码的低四位S3 SO为1001时，由第七个移位计数器输出十五位的低位开关控制 信号经一反相器反相后控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜 像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位S3 SO为1111时， 由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十五个 同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断。所述移位计数器组一对8位二进制的所述外部开关控制码的高四位S7 S4进行 译码，输出十六位的高位开关控制信号T<15:0>，所述高位开关控制信号的十六位码分别控 制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开 关的通断，当所述十六位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一高位MOS管的镜像电流 输出回路中的开关接通；一实施例如图5所示，移位计数器组一包括十六个十六位输出移位计数器，该十六个十六位输出移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器 的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初 值有三个单元为1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部 开关控制码的高四位S7 S4为0000时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制 信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路 中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位S7 S4为0001时，由第二个移位计数器 输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位 MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位S7 S4 为1111时，由第十六个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最 小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位 计数器随时钟信号实现一个16次循环，所述时钟信号可以为该电流-电容充放电片上振荡 器输出的振荡信号；为了节省硬件开销，移位计数器组一中的所述十六个十六位输出移位计数器，可 以由八个十六位输出移位计数器和八个反相器构成，该八个十六位输出移位计数器，第一 个移位计数器的初值各个单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移 位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第 八个移位计数器的初值有七个单元为1，当所述外部开关控制码的高四位S7 S4为0000 时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS 管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码 的高四位S7 S4为0001时，由第二个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所 述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的 通断，依次，所述外部开关控制码的高四位S7 S4为0111时，由第八个移位计数器输出 十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位S7 S4为1000 时，由第八个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十六 个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所 述外部开关控制码的高四位S7 S4为1001时，由第七个移位计数器输出十六位的高位开 关控制信号经一反相器反相后控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位S7 S4为 1111时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反相器反相后控制所述 十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通 断。所述参考电流MOS管和比例镜像电流MOS管组中的MOS管可以为NMOS。本发明的电流-电容充放电片上振荡器，使用移位计数器组来实现可调电流匹配 比例下的动态单元匹配(DEM，Dynamic Element Match)，同时振荡器输出的振荡信号用于 移位计数器的时钟输入，在可调电流匹配比例下实现更高精度的电流匹配，提高频率步进 精度。本发明的电流-电容充放电片上振荡器，将八位外部开关控制码的高四位4个比特 对应16个移位计数器，16个移位计数器的初值中分别有0 15个单元为1，16个移位计 数器可以由8个单独移位计数器和它们取反组成，每个移位计数器实现一个16次循环功能，输出十六位的高位开关控制信号T<15:0>，所述高位开关控制信号的十六位码分别控制 多支路电流镜的比例镜像电流M0S管组的电流开关部分的十六个同最小电流M0S管镜像比 例为16的高位M0S管的镜像电流输出回路中的开关的通断，这样对任一八位外部开关控制 码的高四位，十六个同最小电流M0S管镜像比例为16的高位M0S管被选中的机会均衡；同 样，将八位外部开关控制码的低四位4个比特对应16个移位计数器，16个移位计数器的初 值中分别有0 14个单元为1，16个移位计数器可以由8个单独移位计数器和它们取反组 成，每个移位计数器实现一个15次循环功能，输出十五位的低位开关控制信号a<14:0>，所 述低位开关控制信号的十五位码分别控制多支路电流镜的比例镜像电流M0S管组的电流 开关部分的十五个同最小电流M0S管镜像比例为1的低位M0S管的镜像电流输出回路中的 开关的通断，这样对任一八位外部开关控制码的低四位，十五个同最小电流M0S管镜像比 例为16的低位M0S管被选中的机会均衡，这样比例镜像电流M0S管组的电流开关部分的各 M0S管被选中的机会均衡，使电流开关部分的多个M0S管因电特性存在的差别对比例镜像 电流M0S管组输出的电流电路的基准电流精确度的影响消除，进而使所述电流电路输出电 流精确度提高，最终导致振荡器输出的振荡信号的频率的精确度提高。
权利要求
一种电流 电容充放电片上振荡器，包括电流电路和充放电电路，所述电流电路输出电流到所述充放电电路，用于对所述充放电电路中的电容进行充放电，实现振荡信号输出，通过调节所述电流电路输出的电流的大小调节振荡器输出的振荡信号的频率的大小；所述电流电路包括多支路电流镜、译码电路，所述多支路电流镜包括一参考电流MOS管和一比例镜像电流MOS管组，所述参考电流MOS管接一外部参考基准电流源，所述比例镜像电流MOS管组包含固定电流和电流开关两部分，固定电流部分包括一MOS管，电流开关部分包括多个MOS管和多个开关，电流开关部分中的各个MOS管的镜像电流输出回路中分别各接有一开关，所述电流开关部分中的各个MOS管的镜像电流输出端同所述固定电流部分的MOS管的镜像电流输出端并接在一起，作为电流电路的基准电流输出端，外部开关控制码通过所述译码电路输出开关控制信号控制所述电流开关部分中的各个MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断；其特征在于所述比例镜像电流MOS管组的电流开关部分，包括十六个同最小电流MOS管比例为16的高位MOS管，以及十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管；所述外部开关控制码为8位二进制码，所述译码电路包括移位计数器组一和移位计数器组二；所述移位计数器组二对8位二进制的所述外部开关控制码的低四位进行译码，输出十五位的低位开关控制信号，所述低位开关控制信号的十五位码分别控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，当所述十五位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关接通；所述移位计数器组二包括十六个十五位输出移位计数器，该十六个十五位输出移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部开关控制码的低四位为0000时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位为0001时，由第二个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位为1111时，由第十六个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位计数器随时钟信号实现一个15次循环；所述移位计数器组一对8位二进制的所述外部开关控制码的高四位进行译码，输出十六位的高位开关控制信号，所述高位开关控制信号的十六位码分别控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，当所述十六位码中的一码位为1时，同该码位相对应的一高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关接通；所述移位计数器组一包括十六个十六位输出移位计数器，该十六个十六位输出移位计数器第一个移位计数器的初值各单元都为0，第二个移位计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数器的初值有三个单元为1，……，依次，第十六个移位计数器的初值有十五个单元为1，当所述外部开关控制码的高四位为0000时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位为0001时，由第二个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位为1111时，由第十六个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，每个移位计数器随时钟信号实现一个16次循环。
2.根据权利要求1所述的电流_电容充放电片上振荡器，其特征在于，所述时钟信号为 该电流_电容充放电片上振荡器输出的振荡信号。
3.根据权利要求1所述的电流-电容充放电片上振荡器，其特征在于，所述移位计数 器组二中的十六个十五位输出移位计数器，由八个十五位输出移位计数器和八个反相器构 成，该八个十五位输出移位计数器，第一个移位计数器的初值各个单元都为0，第二个移位 计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数 器的初值有三个单元为1，……，依次，第八个移位计数器的初值有七个单元为1，当所述外 部开关控制码的低四位为0000时，由第一个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号 控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开 关的通断，所述外部开关控制码的低四位为0001时，由第二个移位计数器输出十五位的低 位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电 流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位为0111时，由第八个移 位计数器输出十五位的低位开关控制信号控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1 的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的低四位为1000 时，由第八个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十五 个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所 述外部开关控制码的低四位为1001时，由第七个移位计数器输出十五位的低位开关控制 信号经一反相器反相后控制所述十五个同最小电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜 像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的低四位为1111时，由第一 个移位计数器输出十五位的低位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十五个同最小 电流MOS管镜像比例为1的低位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断。
4.根据权利要求1所述的电流-电容充放电片上振荡器，其特征在于，所述移位计数 器组一中的十六个十六位输出移位计数器，由八个十六位输出移位计数器和八个反相器构 成，该八个十六位输出移位计数器，第一个移位计数器的初值各个单元都为0，第二个移位 计数器的初值有一个单元为1，第三个移位计数器的初值有二个单元为1，第四个移位计数 器的初值有三个单元为1，……，依次，第八个移位计数器的初值有七个单元为1，当所述外 部开关控制码的高四位为0000时，由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号 控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的 开关的通断，所述外部开关控制码的高四位为0001时，由第二个移位计数器输出十六位的 高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像 电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位为0111时，由第八个 移位计数器输出十六位的高位开关控制信号控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断，所述外部开关控制码的高四位为 1000时，由第八个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反相器反相后控制所述 十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通 断，所述外部开关控制码的高四位为1001时，由第七个移位计数器输出十六位的高位开关 控制信号经一反相器反相后控制所述十六个同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS 管的镜像电流输出回路中的开关的通断，依次，所述外部开关控制码的高四位为1111时， 由第一个移位计数器输出十六位的高位开关控制信号经一反相器反相后控制所述十六个 同最小电流MOS管镜像比例为16的高位MOS管的镜像电流输出回路中的开关的通断。
5.根据权利要求1所述的电流-电容充放电片上振荡器，其特征在于，所述参考电流 MOS管和比例镜像电流MOS管组中的MOS管为NM0S。
全文摘要
本发明公开了一种电流-电容充放电片上振荡器，使用移位计数器组来实现可调电流匹配比例下的动态单元匹配，同时振荡器输出的振荡信号用于移位计数器的时钟输入，在可调电流匹配比例下实现更高精度的电流匹配，提高频率步进精度。
文档编号H03K3/354GK101989850SQ200910057710
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者袁志勇 申请人:上海华虹Nec电子有限公司