专利名称：对于外部供应电压、温度及工序具有补偿的振荡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及对于较大范围的外部供应电压、温度及半导体工序的变化产生稳定且恒定频率的振荡信号的振荡电路，尤其涉及对于用于集成电路装置或者芯片的周围的供应电压所引起的周期信号的变化进行补偿的同时能够对于温度变化和工序变化产生稳定且恒定的振荡信号的较大范围的外部供应电压、温度及半导体工序进行补偿的振荡电路。
背景技术：
振荡器(oscillator)广泛地用于提供包括计算机、系统或者通信设备等的电子装置的时序信号。 在振荡电路中，对于振荡器用于输出稳定的振荡信号的三个要素，即外部供应电压、温度及工序的外部变化，应同时予以补偿。然而现有的振荡器由于仅对所述三个要素中的温度变化进行补偿，因此存在输出不精确的振荡信号且若供应电压与工序发生变化，则对于温度变化的补偿不够完善等问题。图I表示现有的普通振荡电路。如图I所示，现有的普通的振荡电路100包括电阻元件110、电容器120、比较仪130、输出脉冲产生器140以及重置电路150。电流I是根据电阻元件110生成的，其从电源电压供应源VDD向电容器120方向流过。比较仪130包括连接电阻元件110与电容器120的连接节点NI的第一输入端；接收基准电压VREF的第二输入端；以及与输出脉冲产生器140连接的输出端。输出脉冲产生器140输出振荡信号，并且向重置电路150提供用于控制电容器120的放电的重置(reset)信号。输出脉冲产生器140对电容器120重复进行充电(charge)和放电(discharge),使得振荡器100周期性地生成振荡信号。但是，现有的普通振荡电路100具有如下所述的问题。S卩，由于电流I根据供应电压VDD而变化，并且电阻元件110的电阻值根据温度变化而变化，因此电流I发生连锁式的变化，因而在振荡电路100中，输出振荡信号频率根据供应电压VDD的变化和温度的变化而变化。图2表示现有另一实现温度补偿的振荡电路。如图2所示，现有的实现温度补偿的振荡电路200包括构成电流镜像型电路210的第一晶体管211、第二晶体管212;通过控制电压Vg控制由电流镜像型电路210输出的第一电流I1的量的第三晶体管220 ;生成第二电流I2的电阻元件230 ;接收将第一电流I1和第二电流I2整合的第三电流I3的电容器240 ;比较仪250 ;重置电路260 ;以及输出脉冲产生器270。电容器240接收第三电流I3以进行充电，输出脉冲产生器270通过激活重置电路260而使电容器240放电。电容器240的重复的充电和放电使其周期性地生成脉冲振荡信号。但是，现有的实现温度补偿的振荡电路200亦具有如下所述的问题。即，当外部供应电压和工序不变时，供应的第三电流I3虽然对于温度变化是恒定的，然而若外部供应电压和工序发生变化，则对于温度变化的供应电流I3发生变化，从而不能输出恒定的振荡信号。另外，即使接收与外部供应电压和温度变化无关的电流，但是生成振荡信号的振荡部相对于外部供应电压与温度的特性发生变化，从而输出振荡信号的频率也发生变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供稳定地产生恒定频率的振荡信号而与范围较大的外部供应电压、温度以及工序变化无关的振荡电路。本发明是为了解决所述技术问题而提出的，根据本发明的具有对于外部供应电压、温度以及工序的补偿的振荡电路，提供了 基准电压产生部310，生成对于外部供应电压VDD和温度的变化稳定的基准电压Vbp ;温度补偿部330，接收所述基准电压Vbp，以生成对于温度的变化分别补偿为增大或减小的第一基准电压PVREF、第二基准电压IVREF以及第三基准电压RX_VREF ;内部供应电压产生部320，接收所述第一基准电压PVREF，以生成对于外部供应电压VDD和温度的变化稳定的内部供应电压VPPI ;电流供应部340，接收所述第二基准电压IVREF，以生成对温度的变化成正比或成反比的补偿电流RX_IREF ;工序补偿部350，调节所述补偿电流RX_IREF的量，以实施工序补偿；以及振荡信号产生部360，产生振荡信号。本发明具有如下所述的优点稳定地生成恒定频率的振荡信号而与范围较大的外部供应电压、温度以及工序变化无关。
图I表示现有的普通振荡电路。图2表示现有的另一种实现温度补偿的振荡电路。图3表示本发明的振荡电路的结构。图4表示构成本发明的基准电压产生部、温度补偿部以及内部供应电压产生部的电路。图5表示构成本发明的电流供应部和工序补偿部的电路。图6表示构成本发明的振荡信号产生部的电路。图7表示当不使用现有的内部供应电压时电源电压变化和温度变化与振荡信号频率之间的关系。图8表示根据本发明的电源电压变化和温度变化与输出振荡信号频率之间的关系O
具体实施例方式下面参考本发明的具体实施例的附图进行详细的说明。图3表示本发明的振荡电路的结构。
如图3所示，本发明的振荡电路300包括基准电压产生部310、内部供应电压产生部320、温度补偿部330、电流供应部340、工序补偿部350以及振荡信号产生部360。如图3和图4所示，基准电压产生部310产生运算放大器313的输出电压Vbp，运算放大器313的输出电压Vbp用于控制晶体管311、312的栅极(gate)使得在PMOS晶体管311、312中流过对于外部供应电压VDD和温度变化而言恒定的电流，并且通过温度补偿部330向内部供应电压产生部320、电流供应部340以及振荡信号产生部360分别供应第一基准电压PVREF、第二基准电压IVREF以及第三基准电压RX_VREF。内部供应电压产生部320分别向电流供应部340、工序补偿部350以及振荡信号产生部360供应通过接收第一基准电压PVREF和外部供应电 压VDD而生成的内部供应电压VPPI。内部供应电压VPPI为对于外部供应电压VDD的变化和温度变化稳定的电压，其小于外部供应电压VDD。如图3和图4所示，温度补偿部330接收基准电压产生部310的Vbp电压，并结合内部供应电压产生部320、电流供应部340以及振荡信号产生部360分别根据温度变化的特性变化，将所接收的Vbp电压补偿为增大或减小，从而生成第一基准电压PVREF、第二基准电压IVREF以及第三基准电压RX_VREF，并且将所生成的电压分别供应至内部供应电压产生部320、电流供应部340以及振荡信号产生部360。电流供应部340接收所述内部供应电压产生部320的内部供应电压VPPI，并且从温度补偿部330接收补偿为根据温度变化增大或减小的第二基准电压IVREF，从而向振荡信号产生部360供应对于温度进行补偿的电流RX_IREF。工序补偿部350通过调节从电流供应部340向振荡信号产生部360提供的供应电压的大小和对于温度变化进行补偿的补偿电流RX_IREF的大小，从而按照下述方式进行补偿，即，在对于在制造步骤或制造以后的工序变化，输出所需的、恒定的振荡信号。振荡信号产生部360接收与所述内部供应电压产生部320的外部供应电压VDD变化和温度变化无关的内部供应电压VPPI，并且接收在温度补偿部330得以温度补偿的第三基准电压RX_VREF，并且接收对于温度变化和工序变化得以补偿的电流供应部340的补偿电流RX_IREF，从而输出与具有较大范围的外部供应电压的变化、温度变化以及工序变化无关的、稳定的振荡信号。图4表示构成本发明的基准电压产生部、温度补偿部以及内部供应电压产生部的电路。如图4和图3所示，基准电压产生部310通过采用通常的带隙(bandgap)参考(reference)电路或者β乘法器(beta_multiplier)参考电路，以生成对于供应电压变化与温度变化稳定的基准电压。温度补偿部330接收运算放大器313的输出电压Vbp，运算放大器313的输出电压Vbp用于控制晶体管311、312的栅极使得在作为基准电压产生部310的电流源的两个PMOS晶体管311、312中流过对于外部供应电压VDD和温度变化恒定的电流，从而生成与供应电压无关并且根据温度变化而增大、减小或者与温度变化无关的第一基准电压PVREF、第二基准电压IVREF以及第三基准电压RX_VREF。内部供应电压产生部320的电路包括运算放大器321、第一电阻Rl和第二电阻R2，所述运算放大器321通过第一输入端接收第一基准电压PVREF，并且通过第二输入端接收与接地部连接的第二电阻R2两端的电压。内部供应电压产生部320起到用于控制第二电阻R2两端的电压变化的电压控制电流源的功能，从而输出对于电流值恒定的内部供应电压VPPI。内部供应电压产生部330接收在温度补偿部320中生成的、与外部供应电压的变化和温度变化无关的第一基准电压PVREF，以产生对于温度变化具有一定的值的内部供应电压VPPI。图5表示构成本发明的电流供应部和工序补偿部的电路。如图5和图3所示，电流供应部340包括对输出变化进行检测的运算放大器341和电流源的PMOS晶体管342，所述运算放大器341接收由温度补偿部330供应的第二基准电压IVREF和节点NI处的电压，以控制作为电流源的PMOS晶体管342的栅电压。通过所述节点NI连接电流供应部340和工序补偿部350。工序补偿部350包括串联的多个电阻R0、R1. . . Rn，工序补偿部350通过调节与所述多个电阻R0、R1. . . Rn对应的数字编码值D0、D1. . . Dn来控制对于所述多个电阻的电阻值的总体电阻值RT(I。通过所述被控制的总体电阻值Rto生成对工序变化进行补偿的补偿电流RX_IREF，所述补偿电流RX_IREF如下述数学公式I所示。数学公式I
权利要求
1.一种振荡电路，具有对外部供应电压、温度以及工序的补偿，其特征在于，包括 基准电压产生部，生成对于外部供应电压(VDD)和温度的变化稳定的基准电压(Vbp)；温度补偿部，接收所述基准电压(Vbp)，以生成对于温度的变化分别补偿为增大或减小的第一基准电压(PVREF)、第二基准电压(IVREF)以及第三基准电压(RX_VREF)； 内部供应电压产生部，接收所述第一基准电压(PVREF)，以生成对于外部供应电压(VDD)和温度的变化稳定的内部供应电压(VPPI)； 电流供应部，接收所述第二基准电压(IVREF)，以生成对温度成正比或成反比的补偿电流(RX_IREF)； 工序补偿部，调节所述补偿电流(RX_IREF)的量，以实施工序补偿；以及 振荡信号产生部，产生振荡信号。
2.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于， 所述温度补偿部分别向所述内部供应电压产生部供应所述第一基准电压(PVREF)，向所述电流供应部供应所述第二基准电压(IVREF)，向所述振荡信号产生部供应所述第三基准电压(RX_VREF)。
3.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于， 所述内部供应电压产生部向所述电流供应部、所述工序补偿部以及所述振荡信号产生部分别供应所述内部供应电压(VPPI)。
4.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于， 所述振荡信号产生部接收所述内部供应电压(VPPI)、所述第三基准电压(RX_VREF)以及所述补偿电流(RX_IREF)，从而生成预定大小的振荡信号。
5.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于，所述电流供应部包括 PMOS晶体管，串联在所述内部供应电压(VPPI)与地线之间；以及 运算放大器，接收所述第二基准电压(IVREF)和位于所述PMOS晶体管的漏(D)端子与地线之间的节点(NI)的电压。
6.根据权利要求5所述的振荡电路，其特征在于，所述电流供应部还包括 工序补偿电路，连接在所述节点(NI)和所述地线之间
7.根据权利要求6所述的振荡电路，其特征在于，所述工序补偿电路包括 多个电阻。
8.根据权利要求7所述的振荡电路，其特征在于， 所述工序补偿电路通过调整与所述多个电阻对应的数字编码值以控制所述多个电阻的总体电阻值，从而调节所述补偿电流(RX_IREF)。
9.根据权利要求8所述的振荡电路，其特征在于， !VRii' + a 所述补偿电流(RX_IREF)的值为AT —/— = --，其中，a定义为由温度变化引 ^TO起的所述第二基准电压(IVREF)的变化值。
10.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于，所述振荡信号产生部包括 第一电容器和第二电容器，接收所述内部供应电压(VPPI)，以分别充电； 第一比较仪和第二比较仪，将所述第三基准电压(RX_VREF)与分别给所述第一电容器和第二电容器充电的电压进行比较并予以输出；电流源，使给所述第一电容器和第二电容器充电的所述补偿电流(RX_IREF)稳定地放电； 重置电路，分别给所述第一电容器和第二电容器充电；以及 输出脉冲产生器，生成脉冲并予以输出。
11.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于， 所述基准电压产生部使用带隙参考电路或者3乘法器参考电路。
12.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于，所述基准电压产生部包括第一PMOS晶体管、第二 PMOS晶体管以及运算放大器，并且通过所述运算放大器的输出电压控制所述第一 PMOS晶体管和第二 PMOS晶体管的栅极，使得流过对所述外部供应电压(VDD)和温度的变化稳定的电流。
13.根据权利要求12所述的振荡电路，其特征在于， 将所述输出电压用作所述基准电压(Vbp)。
14.根据权利要求I所述的振荡电路，其特征在于， 所述内部供应电压产生部包括运算放大器、第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)，所述运算放大器通过第一输入端接收所述第一基准电压(PVREF)，并且通过第二输入端接收在与接地部连接的所述第二电阻(R2)两端的电压，并互相比较，然后输出所述内部供应电压(VPPI)。
全文摘要
根据本发明的具有对于外部供应电压、温度以及工序的补偿的振荡电路提供了生成对于外部供应电压(VDD)和温度变化稳定的基准电压(Vbp)的基准电压产生部(310)；接收所述Vbp电压以生成第一基准电压(PVREF)、第二基准电压(IVREF)以及第三基准电压(RX_VREF)的温度补偿部(330)；接收所述第一基准电压(PVREF)以生成对于外部供应电压(VDD)和温度变化稳定的内部供应电压(VPPI)的内部供应电压产生部(320)；接收所述第二基准电压(IVREF)以生成对于温度变化而增大或者减小的补偿电流(RX_IREF)的电流供应部(340)；调节所述补偿电流(RX_IREF)的量以实施工序补偿的工序补偿部(350)；以及产生振荡信号的振荡信号产生部(360)。本发明具有如下所述的优点稳定地生成恒定频率的振荡信号而与范围较大的外部供应电压、温度以及工序变化无关。
文档编号H03B5/04GK102640418SQ201080054024
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月30日
发明者金相勳 申请人:利他半导体股份有限公司