BUFF,其输入端与第一 PMOS晶 体管Pl的栅极W及第=NMOS晶体管N3的栅极连接，输出端输出矩形时钟信号。
[0030] 如图3和图4所示，本发明所述的低功耗高精度振荡器中，偏置电路利用电阻R产生 基准电压，控制充放电电路对第一电容Cl W及第二电容C2的充电速度，运两个电容上的电 压与逻辑电路的翻转阔值电压进行比较，进而产生时钟信号输出。
[0031] 具体的，对第一电流源和第二电流源施加电压VDD上电后，偏置电路中的第一电流 源的输出电流Io在流经偏置NMOS晶体管NO和电阻R后，会产生偏置电压化，其计算公式为:化 = Io/gm+I日R+Vthn;其中，gm表示偏置醒OS晶体管NO的管跨导，Vthn表示偏置醒OS晶体管NO的 阔值电压。
[0032] 此时，如果A点，也就是第一PMOS晶体管Pl的栅极W及第=NMOS晶体管N3的栅极处 为低电平，则第一 PMOS晶体管Pl导通，第一 NMOS晶体管Nl导通，而第SNMOS晶体管N3截止。 第二电流源的输出电流Ii将通过第一 NMOS晶体管Nl对第一电容Cl进行充电，使得第一电容 Cl与第S醒OS晶体管N3源极相连接的一端的电压Vcl逐渐升高至第一 NMOS晶体管Nl截止， 运段充电时间为tl，其计算公式为tl=[Cl(I0/gm+I0R)Vll。在此过程中，第二电容C2与第四 NMOS晶体管M源极相连接的一端的电压Vc2通过第四NMOS晶体管M对地放电并迅速降低。
[0033] 当第一 NMOS晶体管NI截止后，C点电压，也就是第一 PMOS晶体管Pl的漏极W及第一 醒OS晶体管Nl的漏极处电压通过第一PMOS晶体管Pl的充电而迅速升高，一旦当该C点的电 压值高于第二非口 INV2的翻转阔值电压Vt后，经过第二非口 INV2和第二与非口 NAND2的逻 辑变换使得A点跳变为高电平，并且B点，也就是第二PMOS晶体管P2的栅极W及第四醒OS晶 体管M的栅极处跳变为低电平，于是第二PMOS晶体管P2导通，第二醒OS晶体管N2导通，第四 NMOS晶体管M截止。第二电流源的输出电流Ii将通过第二NMOS晶体管N2对第二电容C2进行 充电，使得第二电容C2与第四醒OS晶体管M源极相连接的一端的电压Vc2逐渐升高至第二 NMOS晶体管N2截止，运段充电时间为t2,其计算公式为t2 = VtC3/Ii-[C3(I0/gm+IoR)]/Ii，其 中，C3为C点的寄生电容。在此过程中，第一电容Cl与第SNMOS晶体管N3源极相连接的一端 的电压Vcl通过第=NMOS晶体管N3对地放电并迅速降低。
[0034] 当第二NMOS晶体管N2截止后，D点电压，也就是第二PMOS晶体管P2的漏极W及第二 醒OS晶体管N2的漏极处电压通过第二PMOS晶体管P2的充电而迅速升高，一旦当该D点的电 压值高于第一非口 INVl的翻转阔值电压Vt后，经过第一非口 INVl和第一与非口 NANDl的逻 辑变换使得B点跳变为高电平，并且A点又跳变为低电平，因此又重新回到对第一电容Cl充 电，对第二电容C2放电的状态。如此周而复始，在A点得到的高低电平转换的振荡信号，最终 通过整形器BUFF整形后输出矩形脉冲，其即为所需要形成的矩形时钟信号。如图4所示，可 W清楚看出A、B、C、D四点电压在充放电过程中的变换情况，W及最终输出的矩形时钟信号 的波形。
[0035] 基于上述，本发明所述的低功耗高精度振荡器的时钟周期为：
[0037]上式中与溫度相关的参数有￥*、1〇、11、旨。和3。由于〔3为寄生电容，其应当远小于第 一电容Cl的电容值，且设计R〉〉l/gm，从而使得时钟周期可简化为：
[0039] 另K=IoAi,因此时钟周期T表示为T = 2KRC1。由此，能明确看出，本发明的低功耗 高精度振荡器的时钟周期(频率)仅与电路中的电阻W及第一电容相关，而与溫度无关。
[0040] 综上所述，本发明所述的低功耗高精度振荡器，通过减小与逻辑电路连接处的节 点寄生电容，并利用电阻和电容溫度系数小的特性，使得时钟频率主要由充放电电路决定， 产生仅与电阻和电容相关，但与溫度无关的时钟信号，可大幅有效的降低电路功耗，且溫度 特性比较好。由于时钟频率仅与电阻和电容相关，所W通过精确控制电阻和电容的大小，可 W得到精确的时钟输出。
[0041] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1. 一种低功耗高精度振荡器，其特征在于，包含： 偏置电路； 充放电电路，其与所述的偏置电路连接； 逻辑电路，其与所述的充放电电路连接； 利用偏置电路产生基准电压，控制充放电电路的充电速度，该充放电电路上的电压与 逻辑电路进行比较，产生时钟信号输出。2. 如权利要求1所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的偏置电路包含： 第一电流源； 偏置NM〇S晶体管，其漏极与第一电流源连接，源极通过电阻接地，栅极与漏极连接。3. 如权利要求2所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的充放电电路包含： 第二电流源； 第一充电电路，其与第二电流源连接； 第一放电电路，其与第一充电电路连接； 第一电容，其与第一放电电路连接，决定低功耗高精度振荡器的时钟周期； 第二充电电路，其与第二电流源连接； 第二放电电路，其与第二充电电路连接； 第二电容，其与第二放电电路连接，决定低功耗高精度振荡器的时钟周期。4. 如权利要求3所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的第一充电电路包含： 第一 PMOS晶体管，其源极与第二电流源连接； 第一匪0S晶体管，其漏极与第一PMOS晶体管的漏极连接，栅极与偏置匪0S晶体管的漏 极连接。5. 如权利要求4所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的第一放电电路包含： 第三匪0S晶体管，其漏极与第一匪0S晶体管的源极连接，栅极与第一PMOS晶体管的栅 极连接，源极接地;且所述的第一电容的两端分别与该第三NMOS晶体管的漏极和源极连接。6. 如权利要求5所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的第二充电电路包含： 第二PMOS晶体管，其源极与第二电流源连接； 第二匪0S晶体管，其漏极与第二PMOS晶体管的漏极连接，栅极与偏置匪0S晶体管的漏 极连接。7. 如权利要求6所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的第二放电电路包含： 第四匪0S晶体管，其漏极与第二匪0S晶体管的源极连接，栅极与第二PMOS晶体管的栅 极连接，源极接地;且所述的第二电容的两端分别与该第四NM0S晶体管的漏极和源极连接。8. 如权利要求7所述的低功耗高精度振荡器，其特征在于，所述的逻辑电路包含： 第一非门电路，其输入端与第二PMOS晶体管的漏极以及第二NM0S晶体管的漏极连接； 第一与非门电路，其第一输入端与第一非门电路的输出端连接，第二输入端与第一 PMOS晶体管的栅极以及第三NM0S晶体管的栅极连接，输出端与第二PMOS晶体管的栅极以及 第四NM0S晶体管的栅极连接； 第二非门电路，其输入端与第一 PMOS晶体管的漏极以及第一 NM0S晶体管的漏极连接； 第二与非门电路，其第一输入端与第二非门电路的输出端连接，第二输入端与第一 PMOS晶体管的漏极以及第一 NM0S晶体管的漏极连接，输出端与第一 PMOS晶体管的栅极以及
【专利摘要】本发明涉及一种低功耗高精度振荡器，包含：偏置电路；充放电电路，其与所述的偏置电路连接；逻辑电路，其与所述的充放电电路连接；利用偏置电路产生基准电压，控制充放电电路的充电速度，该充放电电路上的电压与逻辑电路进行比较，产生时钟信号输出。本发明的时钟频率仅与电阻和电容相关，与温度无关，可大幅有效的降低电路功耗，且温度特性较好；并且通过精确控制电阻和电容的大小，可得到精确的时钟信号输出。
【IPC分类】H03K3/012
【公开号】CN105577141
【申请号】CN201510977189
【发明人】李春生, 周玉洁, 孙坚
【申请人】上海爱信诺航芯电子科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月22日