一种cmos振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于模拟集成电路技术领域，具体的说涉及一种CMOS振荡器。
【背景技术】
[0002]振荡器(英文-Oscillator)，简称0SC，是一种用来产生重复电子信号(通常是正弦波或者矩形波)的电子装置，其产生的各种振荡信号可提供各种时序、开关控制以及信号的各种调制等，成为模拟和数字电路系统中的关键功能模块，对数字和模拟信号处理的性能具有重要的影响。随着半导体CMOS技术的日趋成熟，CMOS振荡器发展很快，并逐渐取代了传统的振荡器。
[0003]振荡器按照电路结构的不同主要分为RC振荡器、LC振荡器以及晶体振荡器等。图1所示为传统的RC振荡器结构框图，包括:运算放大器A1、A2，充放电电容CO，RS触发器以及充放电控制电路部分。其中充放电控制电路与运放Al的正相输入端以及运放A2的反相输入端连接，充放电电容CO与运放Al的反相输入端以及运放A2的正相输入端连接，RS触发器的输入S端与运放Al的输出端连接，RS触发器的输入R端与运放A2的输出端连接，Vl和V2都是翻转电压，其中Vl与运放Al的反相输入端连接，V2与运放A2的正相输入端连接。电容CO在充放电的过程中产生周期性的锯齿波，锯齿波与两个翻转电压V1、V2相比较，进而两个运放Al、A2的输出端产生周期性的脉冲信号，两个脉冲信号经过RS触发器，最终产生周期性的振荡信号。
[0004]传统的RC振荡器应用十分广泛，但是也存在着不小的缺点:由于电路中存在两个翻转电压V1、V2，因此电路需要两个运放A1、A2来作为比较器，这样就会增加电路的面积和成本，增加了电路结构的复杂程度，而且两个比较器的失调电压的不同又会造成振荡器输出频率的偏差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的，就是针对上述传统RC振荡器存在的问题，提出一种结构简单的高频CMOS振荡器。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种CMOS振荡器，如图2所示，包括电平转换电路、充放电电路、电流源I 1、第一反相器N1、第二反相器N2、第三反相器N3、第四反相器N4、第五反相器N5、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、与非门NAND、直流电源VDC和第一电容Cl构成；其中，所述电平转换电路的电源输入端接电源VDD，其第一输入端接第二 NMOS管N2的漏极、第五反相器的输出端和第四反相器的输入端，其第二输入端接第一 NMOS管NI的漏极、第五反相器的输入端和第四反相器的输出端，其输出端接充放电电路的第一输入端以及与非门NAND的第一输入端和第一反相器的输入端；所述充放电电路的电源输入端接电流源I I的输出端，其第二输入端接与非门NAND的输出端，其第一输出端接第二 NMOS管N2的栅极，其第二输出端接第一NMOS管NI的栅极；与非门NAND的第二输入端接直流电源VDC的正极；直流电源VDC的负极接地GND ;第一反相器NI的输出端接第二反相器N2的输入端；第二反相器N2的输出端接第三方向器N3的输出端；第二反相器N2和第三反相器N3的连接点通过第一电容Cl后接地GND ;第三反相器N3的输出端为振荡器的输出端。
[0008]进一步的，如图3所示，所述充放电电路由第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第二电容C2和第三电容C3构成；其中，第一 PMOS管Pl的源极和第二 PMOS管P2的源极为充放电电路的电源输入端；第一 PMOS管Pl的栅极作为充放电电路的第一输入端；第一 PMOS管Pl的栅极接第三NMOS管N3的栅极作为充放电电路的第三输出端；第二 PMOS管P2的栅极接第四NMOS管MN4的栅极作为充放电电路的第二输入端；第一 PMOS管Pl的漏极接第三NMOS管N3的漏极和第三电容C3的一端；第一 PMOS管P1、第三NMOS管N3和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第一输出端；第二 PMOS管P2的漏极接第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的另一端；第二 PMOS管P2的漏极、第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第二输出端；第二输出端还通过第二电容C2后接地GND。
[0009]更进一步的，如图4所示，所述电平转换电路由第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6构成；其中，第三PMOS管P3的源极和第四PMOS管P4的源极为电平转换电路的电源输入端；第三PMOS管P3的栅极接第四PMOS管P4的漏极和第六NMOS管N6的漏极作为电平转换电路的输出端，其漏极接第四PMOS管P4的栅极和第五NMOS管N5的漏极；第五NMOS管N5的栅极为电平转换电路的第一输入端，其源极接地GND ；第六NMOS管N6的栅极为电平转换电路的第二输入端，其源极接地GND。
[0010]本发明的有益效果为，简化并改善了传统RC振荡器的电路结构，从而降低了电路的面积和成本，同时采用电平转换和带有电荷泵效果的充放电电路使得振荡器的频率很高，而且，由于双稳态电路以及电平转换电路的作用，使得电路的上电启动响应时间非常快。
【附图说明】
[0011]图1为传统的RC振荡器电路结构示意图；
[0012]图2为本发明的振荡器结构示意图；
[0013]图3为本发明的充放电电路具体结构示意图；
[0014]图4为本发明的电平转换结构示意图；
[0015]图5为本发明的振荡器总体结构具体示意图；
[0016]图6为本发明的仿真结果示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图，详细描述本发明的技术方案:
[0018]本发明提出的一种CMOS振荡器，如图2所示，包括电平转换电路、充放电电路、电流源I 1、第一反相器N1、第二方向器N2、第三方向器N3、第四反相器N4、第五反相器N5、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、与非门NAND、直流电源VDC和第一电容Cl构成；其中，所述电平转换电路的电源输入端接电源VDD，其第一输入端接第二 NMOS管N2的漏极、第五反相器的输出端和第四反相器的输入端，其第二输入端接第一 NMOS管NI的漏极、第五反相器的输入端和第四反相器的输出端，其输出端接充放电电路的第一输入端以及与非门NAND的第一输入端和第一反相器的输入端；所述充放电电路的电源输入端接电流源I I的输出端，其第二输入端接与非门NAND的输出端，其第一输出端接第二 NMOS管N2的栅极，其第二输出端接第一 NMOS管NI的栅极；与非门NAND的第二输入端接直流电源VDC的正极；直流电源VDC的负极接地GND ;第一反相器NI的输出端接第二反相器N2的输入端；第二反相器N2的输出端接第三方向器N3的输出端；第二反相器N2和第三反相器N3的连接点通过第一电容Cl后接地GND ;第三反相器N3的输出端为振荡器的输出端。
[0019]上述方案中，第四反相器N4和第五反相器N5构成的双稳态电路、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、与非门NAND、直流电源VDC、滤波电容Cl、第一反相器N1、第二反相器N2、第三反相器N3构成的整形电路。
[0020]如图3所示，所述充放电电路由第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第二电容C2和第三电容C3构成；其中，第一 PMOS管Pl的源极和第二 PMOS管P2的源极为充放电电路的电源输入端；第一 PMOS管Pl的栅极接第三NMOS管N3的栅极作为充放电电路的第一输入端；第二 PMOS管P2的栅极接第四NMOS管MN4的栅极作为充放电电路的第二输入端；第一 PMOS管Pl的漏极接第三NMOS管N3的漏极和第三电容C3的一端；第一 PMOS管P1、第三NMOS管N3和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第一输出端；第二 PMOS管P2的漏极接第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的另一端；第二 PMOS管P2的漏极、第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第二输出端；第二输出端还通过第二电容C2后接地GND。
[0021]充放电电路