一种张弛振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种张弛振荡器。
【背景技术】
[0002] 对片上集成系统（SOC，System-On-a-Chip)来说，使用芯片内振荡器产生时钟信 号可以取代外部晶体，显著降低系统复杂度和成本。张弛振荡器具有结构简单，易于集成而 且功耗也相对较小的优点，是振荡器里面应用广泛的时钟产生电路。
[0003] 频率稳定度是振荡器最为重要的性能指标之一。在S0C中，时钟不稳会引起时序 关系的混乱，导致S0C无法正常工作。
[0004] 参照图1，示出了现有技术一种张弛振荡器的结构示意图，具体可以包括放大器 AMP、电阻R、PM0S晶体管M2、M4和M5、NM0S晶体管Ml和M3、控制开关S1和S2、充放电电 容C、比较器C0MP1和C0MP2、及RS触发器。图1所示张弛振荡器的工作方式是利用参考电 压VKEF和电阻R生成偏置电流，利用由M2、M4和M5组成的PM0S电流镜为电容提供充电电 流Ic，利用由晶体管Ml和M3组成的NM0S电流镜为电容提供放电电流ID;RS触发器输出时 钟CLK及其反向时钟CLKB分别连接控制开关S2和S1的控制端；根据RS触发器输出信号 的不同，开关S1和S2交替导通和关断，充电电流I。和放电电流ID交替地给电容C充电和 放电。
[0005] 参照图2,示出了图1所示张弛振荡器的工作过程示意图，其中，当RS触发器输出 信号CLK为低电平，CLKB为高电平时，开关S1导通，开关S2关断，充电电流I。给电容C充 电，当电容上的电压V。上升超过比较器高参考电压V^寸，比较器C0MP1输出高电平，RS触 发器处于置位状态，输出信号CLK转变为高电平，CLKB转变为低电平。此时开关S1变为关 断状态，开关S2变为导通状态，放电电流ID开始给电容C放电，V。电压下降，当V。电压下 降到比较器低参考电压 '时，比较器C0MP2输出高电平，RS触发器处于复位状态，输出信号 CLK转变为低电平，CLKB转变为高电平，接着电路不断重复上面的过程，电容C上的电压 在高参考电压VH和低参考电压V 间来回振荡。
[0006] 现有技术中，上述参考电压VKEF、VH和I一般采用带隙基准电路来产生，在理想情 况下，时钟频率只与RC时间常数有关，但实际上由于比较器及逻辑电路存在延时Td，使得电 容C上的电压V。达到比较器高参考电压VH或低参考电压V4寸，开关SI、S2的导通和关断状 态并没有立刻切换。比较器和逻辑电路的延迟时间在每个振荡周期中占据了一部分时间， 影响了时钟频率的精确度。
【主权项】
1. 一种张弛振荡器，其特征在于，包括： 偏置电路，用于产生偏置电流，以及通过所述偏置电流为振荡电路提供充电电流； 振荡电路，与所述偏置电路相连，用于采用电容对所述充电电流进行积分产生积分电 压，依据所述积分电压产生重置脉冲，以及将所述重置脉冲输入到时钟产生电路；以及 时钟产生电路，与所述振荡电路相连，用于通过所述重置脉冲产生时钟信号，以及通过 所述时钟信号控制所述振荡电路中开关的切换，以使所述振荡电路交替进行充电或放电。
2. 如权利要求1所述的张弛振荡器，其特征在于，所述振荡电路包括：第五PMOS管、第 六PMOS管、第七PMOS管、积分NMOS管、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、反馈电 容、充放电电容、施密特触发器、反相器、以及电源； 其中，所述第五PMOS管和第六PMOS管的栅极互连并连接到偏置电路，第五PMOS管和 第六PMOS管的源极均连接到所述电源，第五PMOS管的漏极分别连接到第一开关、第二开关 的一端和积分NMOS管的栅极； 所述第一开关的另一端连接第三开关的一端和充放电电容的一端，第二开关的另一端 连接第四开关的一端和充放电电容的另一端，第三开关、第四开关的另一端均接地，第二开 关、第三开关的控制端互连并连接到时钟产生电路，第一开关、第四开关的控制端互连并连 接到时钟产生电路； 所述积分NMOS管的源极接地，积分NMOS管的漏极连接第七PMOS管的漏极和SCH的输 入端，反馈电容跨接在积分NMOS管的栅极和漏极之间，第七PMOS管的栅极连接INV的输出 端，第七PMOS管的源极连接第六PMOS管的漏极，SCH的输出端连接INV的输入端和时钟产 生电路。
3. 如权利要求2所述的张弛振荡器，其特征在于，所述偏置电路包括：第一 NMOS管、第 二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一电阻、以及第二电阻； 其中，所述第一 NMOS管的栅极连接第二NMOS管的源极，所述第一 NMOS管的源极接地， 所述第二NMOS管的栅极连接第一 NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极，所述第二NMOS管 的漏极连接第四PMOS管的漏极和栅极，所述第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极互联 并且连接到第四PMOS管的漏极，所述第三PMOS管的源极和第四PMOS管的源极连接所述电 源； 所述第一电阻和第二电阻串联，所述第一电阻的一端连接第二NMOS管的源极和第一 NMOS管的栅极，所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接 地。
4. 如权利要求3所述的张弛振荡器，其特征在于，所述偏置电路中的第一电阻和第二 电阻具有相反的温度系数。
5. 如权利要求2所述的张弛振荡器，其特征在于，所述时钟产生电路包括：D触发器、非 交叠时钟产生器电路、时钟输出端CLK、以及反向时钟输出端CLKB ; 其中，所述D触发器的时钟输入端与所述振荡电路中施密特触发器的输出端相连，所 述D触发器的数据输入端与所述D触发器的反向数据输出端相连，所述D触发器的数据输 出端与所述非交叠时钟产生器电路相连； 所述时钟输出端CLK和所述振荡电路中的第二开关的控制端以及第三开关的控制端 相连，所述反向时钟输出端CLKB与所述振荡电路中的第一开关的控制端以及第四开关的 控制端相连。
6. 如权利要求5所述的张弛振荡器，其特征在于，所述非交叠时钟产生器电路包括两 个与非门和七个反相器。
7. 如权利要求3所述的张弛振荡器，其特征在于，所述偏置电路中的第一 NMOS管与所 述偏置电路中的积分NMOS管为匹配NMOS管。
【专利摘要】本发明提供了一种张弛振荡器，具体包括：偏置电路，用于产生偏置电流，以及通过所述偏置电流为振荡电路提供充电电流；振荡电路，与所述偏置电路相连，用于采用电容对所述充电电流进行积分产生积分电压，依据所述积分电压产生重置脉冲，以及将所述重置脉冲输入到时钟产生电路；以及时钟产生电路，与所述振荡电路相连，用于通过所述重置脉冲产生时钟信号，以及通过所述时钟信号控制所述振荡电路中开关的切换，以使所述振荡电路交替进行充电或放电。本发明能够提高张弛振荡器的频率稳定度。
【IPC分类】H03K3-023, H03K3-011
【公开号】CN104579254
【申请号】CN201410727257
【发明人】刘三林, 刘志
【申请人】北京兆易创新科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月3日