用于振荡器的修调电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于振荡器的修调电路，所述修调电路包括第一晶体管、第二晶体管和CMOS传输门，其中，所述第一晶体管的漏极和源极之间的通道连接第一电源和所述CMOS传输门的一端；所述第二晶体管的漏极和源极之间的通道连接所述第一电源和参考电流端；所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极相互连接；以及所述CMOS传输门的另一端连接振荡器。本发明所提供的用于振荡器的修调电路能够有效抑制振荡器输出频率突变，并且电路结构简单，易于实现。
【专利说明】
用于振荡器的修调电路
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种用于振荡器的修调(trimming)电路。
【背景技术】
[0002]振荡器是许多电子系统中时钟产生电路的重要组成部分。将奇数个CMOS反相器首尾相接就可以构成一个基本的环形振荡器。环形振荡器结构简单、面积小、功耗低，在智能卡、S頂卡和微控制单元(MCU)等产品中有广泛的应用。
[0003]由于环形振荡器不受反馈控制，输出频率易受到工艺、温度和电源电压等因素的影响，因此通常需要在设计中加入修调电路，保证修调之后的频率满足设计精度要求。然而，当振荡器的修调配置在变化的时候，由于开关管的电容耦合作用，输出频率会产生突变，频率的突变会导致整个系统发生时序错乱。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种用于振荡器的修调电路。所述修调电路包括第一晶体管、第二晶体管和CMOS传输门，其中，所述第一晶体管的漏极和源极之间的通道连接第一电源和所述CMOS传输门的一端；所述第二晶体管的漏极和源极之间的通道连接所述第一电源和参考电流端；所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极相互连接；以及所述CMOS传输门的另一端连接振荡器。
[0005]在本发明的一个实施例中，所述第一晶体管为第一 PMOS管，所述第二晶体管为第二PMOS管。其中，所述第一 PMOS管的源极连接所述第一电源、漏极连接所述CMOS传输门的一端；所述第二 PMOS管的源极连接所述第一电源、漏极连接所述参考电流端；以及所述第一 PMOS管和所述第二 PMOS管的栅极相互连接。
[0006]在本发明的一个实施例中，所述CMOS传输门包括第三PMOS管和第三NMOS管。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述第三PMOS管和所述第三NMOS管的栅极的控制信号为互补信号。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述第一电源为Vdd。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述修调电路包括多个所述第一晶体管和与所述第一晶体管数量相同的多个所述CMOS传输门。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述振荡器为环形振荡器。
[0011]本发明所提供的用于振荡器的修调电路能够有效抑制振荡器输出频率突变，并且电路结构简单，易于实现。
【附图说明】
[0012]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[0013]附图中:
[0014]图1示出了现有的用于振荡器的修调电路的结构；
[0015]图2示出了根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路的示例性结构；
[0016]图3示出了根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路的寄生电容的示意图；
[0017]图4示出了根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路的整体结构；以及
[0018]图5和图6分别示出了采用根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路前后振荡器的输出电压(上)和输出频率(下)的波形图。
【具体实施方式】
[0019]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0020]应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
[0021]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0022]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述夕卜，本发明还可以具有其他实施方式。
[0023]振荡器是许多电子系统中时钟产生电路的重要组成部分。其中，环形振荡器是高频压控振荡器常用的电路结构。然而，由于环形振荡器不受反馈控制，输出频率易受到工艺、温度和电源电压等因素的影响，因此通常需要在设计中加入修调电路，保证修调之后的频率满足设计精度要求。
[0024]图1示出了现有的用于振荡器的修调电路100的结构。如图1所示，现有的用于振荡器的修调电路100包括PMOS管PM1、PM2，以及开关SO和SI。其中，SO是由PMOS管PM3和NMOS管匪3组成的传输门，SI为PMOS开关管PMO。PM3和匪3的栅极控制信号分别为Sff_B和SW，它们为互补信号，因此SI和SO是互相打开的。当SI导通，SO断开时，N点电压升高，PMl关闭，N与M点断开，所以此时电流不会流向振荡器0SC。当SI关断，SO打开，M点的电压传输到N点，这样参考电流Iref可以通过SO镜像过来。然而，当N点的电压在变化的时候，由于寄生电容耦合作用，PMl的漏端电压会有突变，导致输出频率产生毛刺。
[0025]本发明提供一种用于振荡器的修调电路，该修调电路包括第一晶体管、第二晶体管和CMOS传输门。其中，第一晶体管的漏极和源极之间的通道连接第一电源和CMOS传输门的一端；第二晶体管的漏极和源极之间的通道连接第一电源和参考电流端；第一晶体管和第二晶体管的栅极相互连接；CMOS传输门的另一端连接振荡器。
[0026]具体地，第一晶体管可以为第一 PMOS管，第二晶体管可以为第二 PMOS管。其中，第一 PMOS管的源极连接第一电源、漏极连接CMOS传输门的一端；第二 PMOS管的源极连接第一电源、漏极连接参考电流端；第一 PMOS管和第二 PMOS管的栅极相互连接。CMOS传输门可以包括第三PMOS管和第三NMOS管。第三PMOS管和第三NMOS管的栅极的控制信号可以为互补信号。
[0027]图2示出了根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路200的示例性结构。如图2所示，修调电路200包括第一 PMOS管PMl、第二 PMOS管PM2以及开关S0。其中，第一 PMOS管PMl的源极连接第一电源(例如图2中示出为VDD)、漏极连接SO的一端，SO的另一端连接振荡器OSC ;第二 PMOS管PM2的源极连接第一电源VDD、漏极连接参考电流端Iref ;第一PMOS管PMl和第二 PMOS管PM2的栅极相互连接。SO可以为CMOS传输门，其可以包括第三PMOS管PM3和第三NMOS管NM3。第三PMOS管PM3和第三NMOS管NM3的栅极的控制信号可以分别为SW和SW_B，它们为互补信号。
[0028]如图2所示，在修调电路200中，由匪3与PM3组成的传输门SO位于电流通路上，NM3与PM3的栅极控制信号为互补信号，其寄生电容示意图可以如图3所示。在图3中，根据公式Q = C*V可得，
[0029]( Δ Δ VA1) *Cgs I = ( Δ V2- Δ VA2) *Cgs2
[0030]当Cgsl = Cgs2，
[0031]AV1-AVai= AV2-A Va2
[0032]即
[0033]Δ V1- Δ V2 = Δ V Α1- Δ Va2
[0034]如果AVl和AV2大小相等、方向相反，SP AVI = AV2，那么AVAl = AVA2，即A点的电压是不变的。
[0035]因此，由于匪3与PM3的栅极控制信号SW和SW_B为互补信号，即它们大小相等、方向相反，因此在图2中，P点电压不变，第一 PMOS管PMl的漏端电压不会产生突变，从而有效抑制了振荡器的输出频率产生突变。
[0036]图4示出了根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路的整体结构。如图4所示，该修调电路除了包括第二晶体管之外，还包括多个第一晶体管和与第一晶体管数量相同的多个CMOS传输门，其连接方式与图2中示出的修调电路相同。因此，与图2的修调电路原理类似，该修调电路也可有效抑制振荡器的输出频率产生突变。
[0037]图5和图6分别示出了采用根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路前后振荡器的输出电压(上)和输出频率(下)的波形图，从图5和图6中可以明确看出，采用本发明实施例的用于振荡器的修调电路之前，振荡器的输出电压(上)和输出频率(下)均有毛刺出现(如图5的圈中所示)，而采用本发明实施例的用于振荡器的修调电路之后，振荡器的输出电压(上)和输出频率(下)无毛刺出现，变得平整(如图6的圈中所示)。
[0038]与现有的用于振荡器的修调电路相比，根据本发明实施例的用于振荡器的修调电路不仅能够消除修调时由于电容耦合而产生的对振荡器输出频率的影响，并且没有增加电路复杂度，其结构简单，易于实现。
[0039]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种用于振荡器的修调电路，其特征在于，所述修调电路包括第一晶体管、第二晶体管和CMOS传输门，其中， 所述第一晶体管的漏极和源极之间的通道连接第一电源和所述CMOS传输门的一端； 所述第二晶体管的漏极和源极之间的通道连接所述第一电源和参考电流端； 所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极相互连接；以及 所述CMOS传输门的另一端连接振荡器。2.如权利要求1所述的修调电路，其特征在于，所述第一晶体管为第一PMOS管，所述第二晶体管为第二 PMOS管，其中， 所述第一 PMOS管的源极连接所述第一电源、漏极连接所述CMOS传输门的一端； 所述第二 PMOS管的源极连接所述第一电源、漏极连接所述参考电流端；以及 所述第一 PMOS管和所述第二 PMOS管的栅极相互连接。3.如权利要求2所述的修调电路，其特征在于，所述CMOS传输门包括第三PMOS管和第三NMOS管。4.如权利要求3所述的修调电路，其特征在于，所述第三PMOS管和所述第三NMOS管的栅极的控制信号为互补信号。5.如权利要求1-4中的任一项所述的修调电路，其特征在于，所述第一电源为Vdd。6.如权利要求1-4中的任一项所述的修调电路，其特征在于，所述修调电路包括多个所述第一晶体管和与所述第一晶体管数量相同的多个所述CMOS传输门。7.如权利要求1-4中的任一项所述的修调电路，其特征在于，所述振荡器为环形振荡器。
【文档编号】H03L7/099GK106033970SQ201510107405
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月11日
【发明人】郭萌萌, 唐华, 荀本鹏, 刘飞, 杨海峰
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司