专利名称：环状振荡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及形成在半导体集成电路内的环状振荡电路，例如为EEPROM的升压电路等提供高频时钟脉冲信号而使用的环状振荡电路。
这种先有的环状振荡电路的构成如图8所示，CMOS倒相器电路11按奇数段串联连接，在各段间结点和接地结点之间连接有电容器12，最后段的倒相器电路11的输出信号被反馈到初段倒相器电路的输入结点。
上述环状振荡电路的动作，因为是众所周知，所以省略其说明，而振荡频率由在各段间的电容器12的容量C和CMOS倒相器电路11的导通电阻R的时间常数CR决定。
但是，上述CMOS倒数器电路11的导通电阻R，因为在很大程度上依赖于CMOS倒相器电路11的电源电压、阈值以及温度，所以环状振荡电路的振荡频率依赖于上述电源电压以及CMOS倒相器11的阈值，波动度很大。
如上所述，先有的使用CMOS倒相器电路的环状振荡电路存在着振荡频率随着电源电压及CMOS倒相器电路的阈值以及温度有很大波动这一问题。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供能够减轻振荡频率对所使用电源电压以及CMOS倒相器电路的阈值和温度的依赖性，能够抑制振荡频率波动的环状振荡电路。
本发明的环状振荡电路具有以下特征具有奇数段串联连接的CMOS倒相器电路;具有分别连接在此奇数段CMOS倒相器电路的各段间结点和接地结点之间，将依赖于前述CMOS倒相器电路的动作电源电压的所规定的电位提供给栅极的MOS晶体管以及电容器串联连接的串联电路;具有将前述奇数段的CMOS倒相器电路的最后段的输入信号反馈到初段的输入结点的反馈回路。
串联电路的MOS晶体管的导通电阻依赖于CMOS倒相器电路的动作电源电压的变化而变化，由此，使变化的影响波及到在各段间的电容器的容量C和CMOS倒相器电路的导通电阻R的时间常数CR。
即，CMOS倒相器电路的动作电源电压Vcc例如随着其降低，CMOS倒相器电路的导通电阻R增加，时间常数CR中的R增大，然而MOS晶体管的导通电阻也增大，等效地使时间常数CR中的C减小。这样一来，因为上述R的增大部分被抵消，所述时间常数CR对电源电压Vcc的依赖性，进而，振荡频率对电源电压Vcc的依赖性减轻，从而振荡频率的波动得到控制。
另外，例如即使在由于制造方法引起的误差使CMOS倒相器电路的阈值例如升高的情况下，CMOS倒相器电路的导通电阻R增加，时间常数CR中的R增大，而因为MOS晶体管的导通电阻也增大，可以等效地使时间常数CR中的C减小，所以时间常数对CMOS倒相器电路的阈值的依赖性减轻，振荡频率的波动度得到抑制。
图1是本发明第1实施例的环状振荡电路的电路图。
图2是图1中CMOS倒相器电路一例的电路图。
图3是图1的环状振荡电路的变形例的电路图。
图4是图1的环状振荡电路的另一变形例的电路图。
图5是图1的环状振荡电路的又一变形例的电路图。
图6是本发明第二实施例的环状振荡电路的电路图。
图7是图6的环状振荡电路的变形例的电路图。
图8是先有的环状振荡电路的电路图。
符号说明11是CMOS倒相器电路P1、P2是PMOS晶体管N1、N2是NMOS晶体管12是电容器13是串联电路R1、R2是电阻元件
14是电源电压分压电路15是反馈回路以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1展示了涉及本发明一实施例的环状振荡电路。
在此环状振荡电路中，奇数段串联连接的、CMOS倒相器电路11，例如如图2所示那样，分别是由PMOS晶体管P1和NMOS晶体管N1串联连接构成，上述两个晶体管的各栅极作为输入结点，上述两个晶体管的各漏极作为输出结点，电源电压Vcc提供给上述PMOS晶体管P1的源极，上述NMOS晶体管N1的源极与接地电位Vss结点连接。
在此奇数段的CMOS倒相器电路11的各段间结点和接地结点之间，分别连接着由NMOS晶体管N2和电容器12串联构成的串联电路13。从由电阻元件R1和R2将前述电源电压Vcc分压的电源分压电路，把分压电压提供给上述NMOS晶体管N2的栅极。进而，使前述奇数段的CMOS倒相器电路11的最后段的输出信号反馈到最初段的输入结点就形成了反馈回路15。
在上述构成的环状振荡电路中，如果设NMOS晶体管N2的导通电阻为0，则振荡频率与先有的环状振荡电路一样，由位于各段间的电容器12的容量C和CMOS倒相器电路11的导通电阻R的时间常数CR决定。但是，串联电路的MOS晶体管N2的导通电阻依赖于CMOS倒相器电路11的动作电源电压的变化而变化，因而其影响波及到上述时间常数CR。
即，电源电压例如随着其下降，CMOS倒相器电路11的导通电阻R增加;时间常数CR中的R增大，而NMOS晶体管N2的导通电阻也增大，等效地使时间常数CR中的C减小。由此，因为上述R的增大部分被抵消，所以，时间常数CR对电源电压Vcc的依赖性，进而，振荡频率对电源电压Vcc的依赖性减轻，振荡频率的波动度得到抑制。
另外，例如即使在由制造方法误差等使前述CMOS倒相器电路11的阈值例如升高的情况下，也与上述电源电压Vcc的降低一样，CMOS倒相器电路11的导通电阻R增加，时间常数CR中的R增大，而NMOS晶体管N2的导通电阻也增大，等效地使时间常数CR中的C减小。由此，因为上述R的增大部分被抵消所以时间常数CR对CMOS倒相器电路11的阈值的依赖性，进而，振荡频率对CMOS倒相器电路11的阀值的依赖性减轻，振荡频率的波动度得到抑制。进而，即使在温度升高了的情况下，CMOS倒相器电路11的导通电阻R增加，时间常数CR中的R增大，而因为NMOS晶体管N2的导通电阻也增大，等效地使时间常数CR中的C减小，所以时间常数CR对温度的依赖性减轻，振荡频率的波动度得到抑制。
上述的振荡频率对电源电压Vcc和CMOS倒相电路11的阈值以及温度的依赖性，可以由电源电压分压电路14的电压分压比、CMOS倒相器电路11的栅极的栅极脉冲输入量和电容器12的容量的相对比值的变化来控制。
另外，即使如上所述附加NMOS晶体管N2，和现有技术的环状振荡电路比，元件数、结构面积以及功率消耗的增大是微不足道的。
进而，在上述实施例中，是由电源电压分压电路14向NMOS晶体管N2的栅极提供分压电压，而取而代之，如图3所示，即使改为直接提供电源电压Vcc，也可以得到和上述实施例同样的结果。
另外，如图4或图5所示，即使改用PMOS晶体管P2代替前述NMOS晶体管N2，将电源分压电路14的分压电压或接地电位提供给其栅极，也可以得到和上述实施例同样的效果。
图6是本发明第二实施例的环状振荡电路。
此环状振荡电路，与图1所示的环状振荡电路对应，附加NMOS晶体管N2和PMOS晶体管P2的并联电路，将电源电压分压电路14的分压电压提供给这些NMOS晶体管N2的栅极以及PMOS晶体管P2的栅极。
即使具有这样的构成，由于和前述实施例有着同样的动作原理，所以可以得到与前述实施例同样的效果。
进而，如图7所示，即使改为向图6中的NMOS晶体管N2的栅极提供电源电压Vcc，向PMOS晶体管P2的栅极提供接地电位，也可以得到和上述实施例同样的效果。另外，在本申请权利要求的各构成要素处使用的图面参照符号，是为了容易理解本发明而设置的，并不是要把本发明的技术性范围限定在图示的实施例。
如果采用如上所述的本发明的环状振荡电路，则可以减轻振荡频率对所使用电源电压以及CMOS倒相器电路的阈值以及温度的依赖性，并可以抑制振荡频率的波动度。
权利要求
1.一种环状振荡电路，其特征在于，它包括CMOS倒相器电路(11)，以奇数段串联连接；MOS晶体管(M2)以及电容器(12)串联连接的串联电路(13)，分别连接在此奇数段的CMOS倒相器电路的各段间结点和接地结点间，将依赖于前述CMOS倒相器电路的动作电源电压的所规定电压提供给MOS晶体管的栅极；反馈回路(15)，将前述奇数段的CMOS倒相器电路的最后段的输出信号反馈至最初段的输入结点。
全文摘要
一种环状振荡电路，包括CMOS倒相的电路11，以奇数段串联连接；MOS晶体管N2以及电容器12串联连接的串联电路13，分别连接在此奇数段的CMOS倒相器电路的各段间结点和接地结点间，将依赖于CMOS倒相器电路的动作电源电压的所规定电位提供给MOS晶体管的栅极；反馈回路15，将奇数段的CMOS倒相器电路的最后段的输出信号反馈至初段的输入结点。该振荡电路能抑制振荡频率的波动。
文档编号H03K3/011GK1108827SQ9510044
公开日1995年9月20日 申请日期1995年2月28日 优先权日1994年2月28日
发明者森下贤, 高濑英树 申请人:株式会社东芝, 东芝微电子公司