一种随温度变化的振荡器及芯片的制作方法

本发明涉及模拟电路技术领域，尤其涉及的是一种随温度变化的振荡器及芯片。

背景技术：

图1为传统的振荡器架构，由偏置电压产生电路和振荡器电路组成。由偏置电压产生电路产生一个nmos的偏置电压和一个pmos的偏置电压；振荡器电路的环形振荡器通过nmos的偏置电压和pmos的偏置电压控制振荡器的频率。

传统电路的缺点为：当温度变化时，n_bias和p_bias的电压也会随之变化；当n_bias电压升高或p_bias电压下降，环形振荡器内的电流变大，充放电时间变短，即环形振荡器的周期变短；当n_bias电压下降或p_bias电压升高，环形振荡器内的电流变小，充放电时间变长，即环形振荡器的周期变长。这种振荡器架构应用在环境温度变化较大的条件下，缺点会特别的明显，当温度波动较大时，芯片内部的振荡器周期也会发生相应的变化，这可能会导致芯片的时序发生异常；当低温时的时序满足时，高温下由于周期变短，时序可能不满足，芯片无法正常工作；当高温时的时序满足时，低温下由于周期变长，时序出现冗余，可能会导致功耗等增加。

为了解决上述问题，可以通过设置温度检测电路控制nmos的偏置电压和pmos的偏置电压的高低，使环形振荡器的振荡频率不随环境温度的高低而变化，现有的温度检测电路一般只有一路，可以控制nmos的偏置电压和pmos的偏置电压升高或降低。但是，根据环境温度的实际变化，对nmos的偏置电压和pmos的偏置电压升高或降低的程度却无法控制（即只能实现粗调），不能满足使用要求。

因此，现有的技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种随温度变化的振荡器及芯片，旨在解决现有的温度检测电路只设置一路，无法对nmos的偏置电压和pmos的偏置电压升高或降低的程度却进行控制的问题。

本发明的技术方案如下：一种随温度变化的振荡器，其中，包括：

偏置电压产生电路，用于产生nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias；

振荡器电路，包括环形振荡器，所述环形振荡器根据nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias控制自身的振荡频率；

温度检测电路，实时检测环境温度的高低，根据环境温度的高低控制nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias的高低，使环形振荡器的振荡频率不随电源电压的高低而变化；

所述温度检测电路与偏置电压产生电路连接，偏置电压产生电路与温度检测电路连接；

所述偏置电压产生电路包括至少两路温度电流模块，温度检测电路设置的数量与温度电流模块设置的数量一致且一一对应连接，每路温度电流模块连接一路温度检测电路。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述温度检测电路包括第一pmos管pm0、电阻r、nmos管nmos_b，第一nmos管nm0和第二nmos管nm1,所述第一pmos管pm0的一端连接零电位参考点，第一pmos管pm0的另一端与电阻r的一端连接，第一pmos管pm0的栅极与振荡器使能信号osc_en连接，电阻r的另一端与nmos管nmos_b的一端连接，nmos管nmos_b的另一端接地；电阻r的另一端与偏置电压产生电路连接。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述nmos管nmos_b包括第一nmos管nm0和第二nmos管nm1,电阻r的另一端与第一nmos管nm0的漏极连接，第一nmos管nm0的源极与第二nmos管nm1的漏极连接，第二nmos管nm1的源极接地，第一nmos管nm0的漏极与第一nmos管nm0的栅极连接，第二nmos管nm1的漏极与第二nmos管nm1的栅极连接。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述振荡器电路包括第二pmos管pm1、第三pmos管pm2、第四pmos管pm3、第五pmos管pm4、第六pmos管pm5、第七nmos管nm6、第三nmos管nm2、第四nmos管nm3、第五nmos管nm4、第六nmos管nm5、第七nmos管nm6和第八nmos管nm7，所述第二pmos管pm1的漏极连接零电位参考点，第二pmos管pm1的源极与第三pmos管pm2的漏极连接，第二pmos管pm1的栅极连接偏置电压产生电路；第三pmos管pm2的源极与第三nmos管nm2的漏极连接，第三nmos管nm2的栅极与第三pmos管pm2的栅极连接，第三nmos管nm2的源极与第四nmos管nm3的漏极连接，第四nmos管nm3的源极接地，第四nmos管nm3的栅极连接偏置电压产生电路；第四pmos管pm3的漏极连接零电位参考点，第四pmos管pm3的源极与第五pmos管pm4的漏极连接，第五pmos管pm4的源极与第五nmos管nm4的漏极连接，第五nmos管nm4的栅极与第五pmos管pm4的栅极连接，第五nmos管nm4的源极与第六nmos管nm5的漏极连接，第六nmos管nm5的源极接地；第六pmos管pm5的漏极连接零电位参考点，第六pmos管pm5的源极与第七nmos管nm6的漏极连接，第七nmos管nm6的栅极与第七nmos管nm6的栅极连接，第七nmos管nm6的源极与第七nmos管nm6漏极连接，第七nmos管nm6的源极与第八nmos管nm7的漏极连接，第八nmos管nm7的漏极接地；第三pmos管pm2的栅极和第三nmos管nm2的栅极连接在一起后与振荡器osc连接，第六pmos管pm5的源极和第七nmos管nm6的漏极连接在一起后与振荡器osc连接；第二pmos管pm1的栅极、第四pmos管pm3的栅极和第六pmos管pm5的栅极连接在一起；第四nmos管nm3的栅极、第六nmos管nm5的栅极、和第八nmos管nm7的栅极连接在一起；第三pmos管pm2的源极和第三nmos管nm2的漏极连接在一起后与第五pmos管pm4的栅极与第五nmos管nm4的栅极的连接点连接在一起，第五pmos管pm4的源极和第五nmos管nm4的漏极连接与第七nmos管nm6的栅极与第七nmos管nm6的栅极连接点连接在一起。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述偏置电压产生电路包括用于产生基准电压的带隙基准电路、第十pmos管pm9、第十一nmos管nm10、温度电流模块、第十一pmos管pm10和第十二nmos管nm11，所述带隙基准电路与第十pmos管pm9的栅极连接，第十pmos管pm9的漏极连接零电位参考点，第十pmos管pm9的源极与第十pmos管pm9的漏极连接，第十pmos管pm9的源极接地，第十pmos管pm9的源极与第十pmos管pm9的栅极连接，第十pmos管pm9的源极与温度电流模块连接，第十一nmos管nm10的栅极与振荡器电路连接；第十一pmos管pm10的漏极连接零电位参考点，第十一pmos管pm10的源极与第十二nmos管nm11的漏极连接，第十二nmos管nm11的源极接地，第十二nmos管nm11的栅极与第十一nmos管nm10的栅极连接在一起；第十一pmos管pm10的栅极与源极连接在一起后与振荡器电路连接；温度电流模块与温度检测电路连接。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述带隙基准电路包括第八pmos管pm7、第九pmos管pm8、第九nmos管nm8和第十nmos管nm9，所述第八pmos管pm7的漏极连接零电位参考点，第八pmos管pm7的源极与第九nmos管nm8的漏极连接，第九nmos管nm8的源极接地，第八pmos管pm7的栅极与第九pmos管pm8的栅极连接，第八pmos管pm7的源极与第九nmos管nm8的栅极连接在一起后与第十nmos管nm9的栅极连接；第九pmos管pm8的漏极连接零电位参考点，第九pmos管pm8的源极与第十nmos管nm9的漏极连接，第十nmos管nm9的源极接地，第九pmos管pm8的栅极与第九pmos管pm8的源极连接在一起；第八pmos管pm7的栅极与第九pmos管pm8的栅极连接。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述温度电流模块包括第十三nmos管nmos_a，所述第十三nmos管nmos_a的漏极与第十一pmos管pm10的栅极连接，第十三nmos管nmos_a的源极接地，第十三nmos管nmos_a的栅极与温度检测电路连接。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述第十三nmos管nmos_a替换成pmos管。

所述的随温度变化的振荡器，其中，所述温度电流模块设置两路。

一种芯片，其中，包括如上述任一项所述的随温度变化的振荡器。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种随温度变化的振荡器及芯片，通过设置至少两路温度检测电路，可以根据温度检测电路检测到的环境温度的变化程度通过启动或关闭对应的镜像电流模块实现控制，以根据实际需要调节振荡器的振荡频率，使振荡器的振荡频率调节更加细致。

附图说明

图1是现有技术中振荡器架构示意图。

图2是本发明中随温度变化的振荡器的示意图。

图3是本发明中温度检测电路的示意图。

图4是本发明中振荡器电路的示意图。

图5是本发明中偏置电压产生电路的示意图。

图6是本发明中设置多路温度检测电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2所示，一种随温度变化的振荡器，包括：

偏置电压产生电路3，用于产生nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias；

振荡器电路2，包括环形振荡器，所述环形振荡器根据nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias控制自身的振荡频率；

温度检测电路1，实时检测环境温度的高低，根据环境温度的高低控制nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias的高低，使环形振荡器的振荡频率不随电源电压的高低而变化；

所述温度检测电路1与偏置电压产生电路3连接，偏置电压产生电路3与温度检测电路1连接。

在某些具体实施例中，如图3所示，所述温度检测电路1包括第一pmos管pm0、电阻r、nmos管nmos_b，第一nmos管nm0和第二nmos管nm1,所述第一pmos管pm0的一端连接零电位参考点，第一pmos管pm0的另一端与电阻r的一端连接，第一pmos管pm0的栅极与振荡器使能信号osc_en连接，电阻r的另一端与nmos管nmos_b的一端连接，nmos管nmos_b的另一端接地；电阻r的另一端与偏置电压产生电路3连接。

在某些具体实施例中，所述nmos管nmos_b包括第一nmos管nm0和第二nmos管nm1,电阻r的另一端与第一nmos管nm0的漏极连接，第一nmos管nm0的源极与第二nmos管nm1的漏极连接，第二nmos管nm1的源极接地，第一nmos管nm0的漏极与第一nmos管nm0的栅极连接，第二nmos管nm1的漏极与第二nmos管nm1的栅极连接。

在某些具体实施例中，如图4所示，所述振荡器电路2包括第二pmos管pm1、第三pmos管pm2、第四pmos管pm3、第五pmos管pm4、第六pmos管pm5、第七nmos管nm6、第三nmos管nm2、第四nmos管nm3、第五nmos管nm4、第六nmos管nm5、第七nmos管nm6和第八nmos管nm7，所述第二pmos管pm1的漏极连接零电位参考点，第二pmos管pm1的源极与第三pmos管pm2的漏极连接，第二pmos管pm1的栅极连接偏置电压产生电路3；第三pmos管pm2的源极与第三nmos管nm2的漏极连接，第三nmos管nm2的栅极与第三pmos管pm2的栅极连接，第三nmos管nm2的源极与第四nmos管nm3的漏极连接，第四nmos管nm3的源极接地，第四nmos管nm3的栅极连接偏置电压产生电路3；第四pmos管pm3的漏极连接零电位参考点，第四pmos管pm3的源极与第五pmos管pm4的漏极连接，第五pmos管pm4的源极与第五nmos管nm4的漏极连接，第五nmos管nm4的栅极与第五pmos管pm4的栅极连接，第五nmos管nm4的源极与第六nmos管nm5的漏极连接，第六nmos管nm5的源极接地；第六pmos管pm5的漏极连接零电位参考点，第六pmos管pm5的源极与第七nmos管nm6的漏极连接，第七nmos管nm6的栅极与第七nmos管nm6的栅极连接，第七nmos管nm6的源极与第七nmos管nm6漏极连接，第七nmos管nm6的源极与第八nmos管nm7的漏极连接，第八nmos管nm7的漏极接地；第三pmos管pm2的栅极和第三nmos管nm2的栅极连接在一起后与振荡器osc连接，第六pmos管pm5的源极和第七nmos管nm6的漏极连接在一起后与振荡器osc连接；第二pmos管pm1的栅极、第四pmos管pm3的栅极和第六pmos管pm5的栅极连接在一起；第四nmos管nm3的栅极、第六nmos管nm5的栅极、和第八nmos管nm7的栅极连接在一起；第三pmos管pm2的源极和第三nmos管nm2的漏极连接在一起后与第五pmos管pm4的栅极与第五nmos管nm4的栅极的连接点连接在一起，第五pmos管pm4的源极和第五nmos管nm4的漏极连接与第七nmos管nm6的栅极与第七nmos管nm6的栅极连接点连接在一起。

在某些具体实施例中，如图5所示，所述偏置电压产生电路3包括用于产生基准电压的带隙基准电路31、第十pmos管pm9、第十一nmos管nm10、温度电流模块32、第十一pmos管pm10和第十二nmos管nm11，所述带隙基准电路31与第十pmos管pm9的栅极连接，第十pmos管pm9的漏极连接零电位参考点，第十pmos管pm9的源极与第十pmos管pm9的漏极连接，第十pmos管pm9的源极接地，第十pmos管pm9的源极与第十pmos管pm9的栅极连接，第十pmos管pm9的源极与温度电流模块32连接，第十一nmos管nm10的栅极与振荡器电路2（即第四nmos管nm3的栅极）连接；第十一pmos管pm10的漏极连接零电位参考点，第十一pmos管pm10的源极与第十二nmos管nm11的漏极连接，第十二nmos管nm11的源极接地，第十二nmos管nm11的栅极与第十一nmos管nm10的栅极连接在一起；第十一pmos管pm10的栅极与源极连接在一起后与振荡器电路2（即第二pmos管pm1的栅极）连接；温度电流模块32与温度检测电路1连接。

在某些具体实施例中，所述带隙基准电路31包括第八pmos管pm7、第九pmos管pm8、第九nmos管nm8和第十nmos管nm9，所述第八pmos管pm7的漏极连接零电位参考点，第八pmos管pm7的源极与第九nmos管nm8的漏极连接，第九nmos管nm8的源极接地，第八pmos管pm7的栅极与第九pmos管pm8的栅极连接，第八pmos管pm7的源极与第九nmos管nm8的栅极连接在一起后与第十nmos管nm9的栅极连接；第九pmos管pm8的漏极连接零电位参考点，第九pmos管pm8的源极与第十nmos管nm9的漏极连接，第十nmos管nm9的源极接地，第九pmos管pm8的栅极与第九pmos管pm8的源极连接在一起；第八pmos管pm7的栅极与第九pmos管pm8的栅极连接。

在某些具体实施例中，如图5所示，所述温度电流模块32包括第十三nmos管nmos_a，所述第十三nmos管nmos_a的漏极与第十一pmos管pm10的栅极连接，第十三nmos管nmos_a的源极接地，第十三nmos管nmos_a的栅极与温度检测电路1（即电阻r的另一端）连接。

其中，本随温度变化的振荡器的运作过程如下：

如图5所示，其中temp_det=2*vt(nmos管nmos_b)，温度越低，nmos管nmos_b阈值电压变大，temp_det的电压越高；温度越高，nmos管nmos_b阈值电压变小，temp_det的电压越低。

若温度偏低，nmos管nmos_b的vt升高，temp_det的电压升高，流经第十三nmos管nmos_a的电流i1变大，n_bias的电压降低，p_bias的电压升高，振荡器的周期变长，频率变快；

若温度偏高，nmos管nmos_b的vt降低，temp_det的电压降低，流经第十三nmos管nmos_a的电流i1变小，n_bias的电压升高，p_bias的电压降低，振荡器的周期变短，频率变慢；

通过此方法，可以根据温度的变化实时控制振荡器的频率。

为了使温度检测电路1对nmos的偏置电压n_bias和pmos的偏置电压p_bias的控制调节更加细致，如图6所示，所述温度电流模块32设置至少两路，温度检测电路1设置的数量与温度电流模块32设置的数量一致且一一对应连接，每路温度电流模块32连接一路温度检测电路1。通过多路温度检测电路1控制多路温度电流模块32的启闭，从而对环形振荡器的振荡频率调节更加细致。

本实施例中，所述温度电流模块32设置两路，两路温度电流模块32的电路结构连接一致。

在某些具体实施例中，所述第十三nmos管nmos_a可以替换成pmos管（通过设置反相器，或者通过设置比较器将结果取反），控制调节效果与nmos管一致。

本技术方案还保护一种芯片，包括如上述所述的随温度变化的振荡器。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。