一种晶体振荡器的制作方法

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种晶体振荡器。

背景技术：

现有技术中，很多晶体振荡器例如图1所示的晶体振荡器，虽然结构简单，但是功耗太大。

图1中，Xl1’是无源晶体的输入引脚，Xl2’是有源晶体的输出引脚，XO’是无源晶体的输出引脚。图1中的晶体振荡器没有限流，且晶体振荡器所需需的电流很大，导致晶体振荡器中PMOS(Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属氧化物半导体)管P1’和NMOS(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)管N1’组成的反相器尺寸很大，等效跨导大，使得晶体振荡器的功耗很大。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种晶体振荡器，以解决现有技术中的晶体振荡器功耗太大的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种晶体振荡器，包括分别与预设电源相连的等效反相放大器偏置电路和至少一个反相器，所述晶体振荡器还包括：预设偏置电压提供端，所述预设偏置电压提供端用于提供预设偏置电压；第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极与所述预设偏置电压提供端相连，所述第一PMOS管的源极与所述预设电源相连；第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极之间具有节点，所述节点与所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连，所述第一NMOS管的源极接地；当所述晶体振荡器与预设无源晶体相连时，所述第一NMOS管的栅极与所述预设无源晶体的输入引脚相连，所述节点和所述等效反相放大器偏置电路的输入端分别与所述预设无源晶体的输出引脚相连。

可选地，所述晶体振荡器还包括：第一电阻模块，所述第一电阻模块的一端与所述第一NMOS管的栅极相连，当所述晶体振荡器与所述预设无源晶体相连时，所述第一电阻模块的另一端与所述预设无源晶体的输入引脚相连；第二电阻模块，所述第二电阻模块分别与所述第一PMOS管的漏极和所述节点相连；第三电阻模块，所述第三电阻模块分别与所述第一NMOS管的漏极和所述节点相连；第四电阻模块，当所述晶体振荡器与所述预设无源晶体相连时，所述第四电阻模块分别与所述预设无源晶体的输出引脚和所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连。

可选地，所述晶体振荡器还包括：高通滤波模块，所述高通滤波模块分别与所述第四电阻模块和所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连。

可选地，所述至少一个反相器的尺寸比例互不相同。

本发明实施例的晶体振荡器包括以下优点：

第一，晶体振荡器需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以节点处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。

第二，与预设偏置电压提供端相连的第一PMOS管形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。

第三，通过在等效反相放大器偏置电路的输入端之前设置高通滤波模块，可以滤除预设无源晶体输出的时钟噪声。

第四，通过设置至少一个反相器的尺寸比例互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源上大的压降发生，有效减小了电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种晶体振荡器，包括分别与预设电源相连的等效反相放大器偏置电路和至少一个反相器，所述晶体振荡器还包括：预设偏置电压提供端，所述预设偏置电压提供端用于提供预设偏置电压；第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极与所述预设偏置电压提供端相连，所述第一PMOS管的源极与所述预设电源相连；第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的漏极与所述第一PMOS管的漏极之间具有节点，所述第一NMOS管的源极接地；第一开关模块，所述第一开关模块的一端与所述节点相连，所述第一开关模块的另一端与所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连；当所述晶体振荡器与预设无源晶体相连时，所述第一NMOS管的栅极与所述预设无源晶体的输入引脚相连，所述第一开关模块的另一端和所述等效反相放大器偏置电路的输入端分别与所述预设无源晶体的输出引脚相连，所述第一开关模块闭合，以及当所述晶体振荡器与预设有源晶体相连时，所述第一开关模块的另一端和所述等效反相放大器偏置电路的输入端分别与所述预设有源晶体的输出引脚相连，所述第一开关模块断开。

可选地，所述晶体振荡器还包括：第一电阻模块，所述第一电阻模块的一端与所述第一NMOS管的栅极相连，当所述晶体振荡器与所述预设无源晶体相连时，所述第一电阻模块的另一端与所述预设无源晶体的输入引脚相连；第二电阻模块，所述第二电阻模块分别与所述第一PMOS管的漏极和所述节点相连；第三电阻模块，所述第三电阻模块分别与所述第一NMOS管的漏极和所述节点相连；第四电阻模块，当所述晶体振荡器与预设无源晶体相连时，所述第四电阻模块分别与所述预设无源晶体的输出引脚和所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连，以及当所述晶体振荡器与预设有源晶体相连时，所述第四电阻模块分别与所述预设有源晶体的输出引脚和所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连。

可选地，所述晶体振荡器还包括：高通滤波模块，所述高通滤波模块分别与所述第四电阻模块和所述等效反相放大器偏置电路的输入端相连；第二开关模块，所述第二开关模块的一端与所述高通滤波模块的一端相连，所述第二开关模块的另一端与所述高通滤波模块的另一端相连，当所述晶体振荡器与所述预设无源晶体相连时，所述第二开关模块断开，以及当所述晶体振荡器与所述预设有源晶体相连时，所述第二开关模块闭合。

可选地，所述第一开关模块为第一MOS管开关。

可选地，所述第二开关模块为第二MOS管开关。

可选地，所述至少一个反相器的尺寸比例互不相同。

本发明实施例的晶体振荡器包括以下优点：

第一，晶体振荡器所需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以预设无源晶体的输出引脚或预设有源晶体的输出引脚处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。

第二，与预设偏置电压提供端相连的第一PMOS管形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。

第三，在节点和等效反相放大器偏置电路的输入端之间设置第一开关模块，并当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一开关模块闭合，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第一开关模块断开，从而晶体振荡器不仅可以支援无源晶体，还可以支援有源晶体。

第四，通过在等效反相放大器偏置电路的输入端之前设置高通滤波模块，可以滤除预设无源晶体输出的时钟噪声。

第五，通过设置至少一个反相器的尺寸比例互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源上大的压降发生，有效减小了电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

附图说明

图1是现有技术中晶体振荡器的结构示意图；

图2是本发明的一种晶体振荡器实施例的结构示意图；

图3是本发明的一种晶体振荡器具体实施例的结构示意图；

图4是本发明的一种晶体振荡器具体实施例中高通滤波模块的结构示意图；

图5是本发明的另一种晶体振荡器实施例的结构示意图；

图6是本发明的另一种晶体振荡器具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，示出了本发明的一种晶体振荡器实施例的结构示意图，该晶体振荡器具体可以包括分别与预设电源vdd1相连的等效反相放大器偏置电路1和至少一个反相器，等效反相放大器偏置电路1、至少一个反相器互相串联，晶体振荡器还可以包括：预设偏置电压提供端11，预设偏置电压提供端11用于提供预设偏置电压vb1；第一PMOS管P11，第一PMOS管P11的栅极与预设偏置电压提供端11相连，第一PMOS管P11的源极与预设电源vdd1相连；第一NMOS管N11，第一NMOS管N11的漏极与第一PMOS管P11的漏极相连，第一NMOS管N11的漏极与第一PMOS管P11的漏极之间具有节点J11，节点J11与等效反相放大器偏置电路1的输入端相连，第一NMOS管N11的源极接地；当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一NMOS管N11的栅极与预设无源晶体的输入引脚Xl11相连，节点J11和等效反相放大器偏置电路1的输入端分别与预设无源晶体的输出引脚XO11相连。

本发明实施例的晶体振荡器所需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以节点J11处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路1的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。另外，与预设偏置电压提供端11相连的第一PMOS管P11形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器可以利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，参照图3，晶体振荡器还可以包括：第一电阻模块12，第一电阻模块12的一端与第一NMOS管N11的栅极相连，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一电阻模块12的另一端与预设无源晶体的输入引脚Xl11相连；和/或第二电阻模块13，第二电阻模块13分别与第一PMOS管P11的漏极和节点J11相连；和/或第三电阻模块14，第三电阻模块14分别与第一NMOS管N11的漏极和节点J11相连；和/或第四电阻模块15，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第四电阻模块15分别与预设无源晶体的输出引脚XO11和等效反相放大器偏置电路1的输入端相连。

其中，第一电阻模块12的大小、第二电阻模块13的大小、第三电阻模块14的大小、第四电阻模块15的大小可以互不相同，或至少两个相同。具体地，在本发明的一个实施例中，参照图3，第一电阻模块12可以为第一电阻R11，第二电阻模块13可以为第二电阻R12，第三电阻模块14可以为第三电阻R13，第四电阻模块15可以为第四电阻R14，第一电阻R11、第二电阻R12、第三电阻R13和第四电阻R14作为晶体振荡器的保护电阻。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图3，晶体振荡器还可以包括：高通滤波模块16，高通滤波模块16分别与第四电阻模块15和等效反相放大器偏置电路1的输入端相连，高通滤波模块16可以滤除预设无源晶体输出的时钟噪声。具体地，在本发明的一个实施例中，参照图4，高通滤波模块16可以包括：电容模块161，电容模块161的一端与第四电阻模块15相连，电容模块161的另一端与等效反相放大器偏置电路1的输入端相连；第五电阻模块162，第五电阻模块162的一端与电容模块161的另一端相连，第五电阻模块162的另一端接地。具体地，参照图4，电容模块161可以为电容C，第五电阻模块162可以为第五电阻R15。

具体地，预设无源晶体输出的时钟经过高通滤波模块16滤除噪声后，时钟偏置翻转点可能不是后续至少一个反相器所需的时钟偏置翻转点，时钟经等效反相放大器偏置电路1转化后即可正确驱动后续的至少一个反相器。

可选地，在本发明的一个实施例中，至少一个反相器的尺寸比例可以互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源vdd1上大的压降发生，进一步减小电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

参照图2和图3，等效反相放大器偏置电路1可以包括第二PMOS管P12、第二NMOS管N12和第六电阻R16，至少一个反相器可以为第一反相器2和第二反相器3，第一反相器2可以包括第三PMOS管P13和第三NMOS管N13，第二反相器3可以包括第四PMOS管P14和第四NMOS管N14。其中，第一反相器2的尺寸比例可以为第三PMOS管P13与第三NMOS管N13的尺寸比例，例如2/1；第二反相器3的尺寸比例可以为第四PMOS管P14与第四NMOS管N14的尺寸比例，例如2.5/1。图2和图3中CLK11为晶体振荡器输出的时钟。

本发明实施例的晶体振荡器包括以下优点：

第一，晶体振荡器需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以节点处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。

第二，与预设偏置电压提供端相连的第一PMOS管形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。

第三，通过在等效反相放大器偏置电路的输入端之前设置高通滤波模块，可以滤除预设无源晶体输出的时钟噪声。

第四，通过设置至少一个反相器的尺寸比例互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源上大的压降发生，有效减小了电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

参照图5，示出了本发明的另一种晶体振荡器实施例的结构示意图，该晶体振荡器具体可以包括分别与预设电源vdd2相连的等效反相放大器偏置电路10和至少一个反相器，等效反相放大器偏置电路10、至少一个反相器互相串联，晶体振荡器还可以包括：预设偏置电压提供端21，预设偏置电压提供端21用于提供预设偏置电压vb2；第一PMOS管P21，第一PMOS管P21的栅极与预设偏置电压提供端21相连，第一PMOS管P21的源极与预设电源vdd2相连；第一NMOS管N21，第一NMOS管N21的漏极与第一PMOS管P21的漏极相连，第一NMOS管N21的漏极与第一PMOS管P21的漏极之间具有节点J21，第一NMOS管N21的源极接地；第一开关模块22，第一开关模块22的一端与节点J21相连，第一开关模块22的另一端与等效反相放大器偏置电路10的输入端相连；当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一NMOS管N21的栅极与预设无源晶体的输入引脚XI21相连，第一开关模块22的另一端和等效反相放大器偏置电路10的输入端分别与预设无源晶体的输出引脚XO21相连，第一开关模块22闭合，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第一开关模块22的另一端和等效反相放大器偏置电路10的输入端分别与预设有源晶体的输出引脚XO22相连，第一开关模块22断开。

本发明实施例的晶体振荡器所需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以预设无源晶体的输出引脚XO21或预设有源晶体的输出引脚XO22处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路10的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。另外，与预设偏置电压提供端21相连的第一PMOS管P21形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器可以利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。此外，在节点J21和等效反相放大器偏置电路10的输入端之间设置第一开关模块22，并当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一开关模块22闭合，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第一开关模块22断开，从而晶体振荡器不仅可以支援无源晶体，还可以支援有源晶体。

可选地，第一开关模块22可以为第一MOS管开关。

可选地，在本发明的一个具体实施例中，参照图6，晶体振荡器还可以包括：第一电阻模块23，第一电阻模块23的一端与第一NMOS管N21的栅极相连，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一电阻模块23的另一端与预设无源晶体的输入引脚XI21相连；和/或第二电阻模块24，第二电阻模块24分别与第一PMOS管P21的漏极和节点J21相连；和/或第三电阻模块25，第三电阻模块25分别与第一NMOS管N21的漏极和节点J21相连；和/或第四电阻模块26，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第四电阻模块26分别与预设无源晶体的输出引脚XO21和等效反相放大器偏置电路10的输入端相连，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第四电阻模块26分别与预设有源晶体的输出引脚XO22和等效反相放大器偏置电路10的输入端相连。

其中，第一电阻模块23的大小、第二电阻模块24的大小、第三电阻模块25的大小、第四电阻模块26的大小可以互不相同，或至少两个相同。具体地，在本发明的一个实施例中，参照图6，第一电阻模块23可以为第一电阻R21，第二电阻模块24可以为第二电阻R22，第三电阻模块25可以为第三电阻R23，第四电阻模块26可以为第四电阻R24，第一电阻R21、第二电阻R22、第三电阻R23和第四电阻R24作为晶体振荡器的保护电阻。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图6，晶体振荡器还可以包括：高通滤波模块27，高通滤波模块27分别与第四电阻模块26和等效反相放大器偏置电路10的输入端相连；第二开关模块28，第二开关模块28的一端与高通滤波模块27的一端相连，第二开关模块28的另一端与高通滤波模块27的另一端相连，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第二开关模块28断开，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第二开关模块28闭合。

可选地，第二开关模块28可以为第二MOS管开关，第二MOS管开关可以与第一MOS管开关相同或不同。

具体地，在本发明的一个实施例中，高通滤波模块27可以包括：电容模块，电容模块的一端与第四电阻模块26相连，电容模块的另一端与等效反相放大器偏置电路10的输入端相连；第五电阻模块，第五电阻模块的一端与电容模块的另一端相连，第五电阻模块的另一端接地。具体地，电容模块可以为电容，第五电阻模块可以为第五电阻。

具体地，预设无源晶体输出的时钟经过高通滤波模块27滤除噪声后，时钟偏置翻转点可能不是后续至少一个反相器所需的时钟偏置翻转点，时钟经等效反相放大器偏置电路10转化后即可正确驱动后续的至少一个反相器。

可选地，在本发明的一个实施例中，至少一个反相器的尺寸比例可以互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源vdd2上大的压降发生，进一步减小电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

参照图5和图6，等效反相放大器偏置电路10可以包括第二PMOS管P22、第二NMOS管N22和第六电阻R25，至少一个反相器可以为第一反相器20和第二反相器30，第一反相器20可以包括第三PMOS管P23和第三NMOS管N23，第二反相器30可以包括第四PMOS管P24和第四NMOS管N24。其中，第一反相器20的尺寸比例可以为第三PMOS管P23与第三NMOS管N23的尺寸比例，例如2/1；第二反相器30的尺寸比例可以为第四PMOS管P24与第四NMOS管N24的尺寸比例，例如2.5/1。图5和图6中CLK21为晶体振荡器输出的时钟。

本发明实施例的晶体振荡器包括以下优点：

第一，晶体振荡器所需的电流较现有技术中晶体振荡器小，等效跨导也小，所以预设无源晶体的输出引脚或预设有源晶体的输出引脚处的时钟幅度也小，并不是满摆幅，故而等效反相放大器偏置电路的尺寸并不大，有效减小了晶体振荡器的功耗。

第二，与预设偏置电压提供端相连的第一PMOS管形成等效电流源，当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，晶体振荡器利用该等效电流源来设定晶振震荡所需的跨导，晶体振荡器的抗干扰能力大大加强。

第三，在节点和等效反相放大器偏置电路的输入端之间设置第一开关模块，并当晶体振荡器与预设无源晶体相连时，第一开关模块闭合，以及当晶体振荡器与预设有源晶体相连时，第一开关模块断开，从而晶体振荡器不仅可以支援无源晶体，还可以支援有源晶体。

第四，通过在等效反相放大器偏置电路的输入端之前设置高通滤波模块，可以滤除预设无源晶体输出的时钟噪声。

第五，通过设置至少一个反相器的尺寸比例互不相同，使得至少一个反相器的翻转点互相错开，反相器不会同时翻转，避免了预设电源上大的压降发生，有效减小了电源压降对晶体振荡器的干扰，增加了晶体振荡器的抗干扰能力。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种晶体振荡器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。