本发明涉及振荡电路技术领域，特别是涉及一种带微调控制的振荡电路。
背景技术：
为了补偿温度对振荡电路的影响，通常在振荡电路的基础上引入微调(trimming)控制电路。然而，当半导体工艺的关键尺寸(criticaldimension,cd)较小时，由于漏电流的影响，会导致振荡电路的温度特性变差。
因此，对于带微调控制的振荡电路，如果不对漏电流进行抑制，漏电流在经过微调控制电路后，会引起振荡电路输出频率随温度变化的范围较大，换句话说，振荡电路的温度特性会变差，从而影响振荡电路的性能。
技术实现要素：
本发明实施例要解决的技术问题是抑制漏电流随温度的变化，进而使得带微调控制的振荡电路输出频率随温度变化减小，提升带微调控制的振荡电路输出频率随温度变化的特性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种带微调控制的振荡电路，包括：基础振荡电路电流源阵列，适于调节所述基础振荡电路的输出时钟频率，所述电流源阵列包括多列电流源，每列电流源的输出受各自对应的微调开关控制，所述微调开关为pmos管或者nmos管；
所述待微调控制的振荡电路，还包括：
多个栅压调节电路，每个栅压调节电路与对应的微调开关耦接，所述栅压调节电路适于接收微调控制信号，当所述微调控制信号用于控制所述微调开关断开时，对所述微调控制信号的电压值进行调节以产生输出信号，所述输出信号用于控制所述微调开关；其中，当所述微调开关为pmos管时，所述栅压调节电路的输出信号的电压值高于所述微调控制信号的电压值；当所述微调开关为nmos管时，所述栅压调节电路的输出信号的电压值低于所述微调控制信号的电压值。
可选地，当所述微调开关为pmos管时，所述栅压调节电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电容和第二电容；
所述第一开关的第一端接收基准电压，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第一端耦接；所述第一电容的第一端与所述第一开关的第二端耦接；所述第三开关的第一端接地，所述第三开关的第二端与所述第一电容的第二端耦接；所述第四开关的第一端与电源耦接，所述第四开关的第二端与所述第一电容的第二端耦接；所述第五开关的第一端与所述第二开关的第二端耦接，所述第二开关的第二端输出所述输出信号，所述第五开关的第二端接地，其中所述输出信号输出至所述pmos管的栅极；所述第二电容的第一端与所述第二开关的第二端耦接，所述第二电容的第二端接地。
可选地，所述第一开关与所述第三开关的断开或导通受第一时钟信号控制，所述第二开关与所述第四开关的断开或导通受第二时钟信号控制，所述第五开关的断开或导通受所述微调控制信号控制，其中，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号同频反相。
可选地，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号基于所述基础振荡电路的输出时钟信号生成。
可选地，当所述微调开关为pmos管时，所述pmos管的源极连接电源，所述pmos管的源极连接所述电流源阵列中对应列的电流源，所述pmos管的栅极接收所述栅压调节电路产生的输出信号，所述输出信号的电压值高于电源电压的10％。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例的技术方案设置栅压调节电路，在微调开关需要断开时，将控制微调开关的微调控制信号的电压值先进行调节，再使用调节后的信号代替微调控制信号以控制微调开关。其中，当所述微调开关采用pmos管时，微调控制信号经所述栅压调节电路被抬升为输出信号，对于pmos管而言，当栅极电压比源极电压高时，漏电流会有大幅度下降，所以在接入栅极的信号被抬升的情况下，作为微调开关的pmos管的漏电流得到抑制，使得所述微调开关的漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响，换言之，通过抑制漏电流使得带微调控制的振荡电路输出频率随温度变化减小。同理，对于nmos管而言，当其栅极电压比源极电压低时，漏电流会有大幅度下降，所以通过所述栅压调节电路将微调控制信号降低为所述输出信号，所述nmos管的栅极电压降低，从而使得nmos管的漏电流得到抑制，使得所述微调开关的漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响。
进一步地，用于栅压调节电路的所述第一时钟信号和所述第二时钟信号可以基于所述基础振荡电路的输出时钟信号生成。通过复用基础振荡电路输出的时钟信号，无需额外设计时钟信号产生电路，即可实现栅压调节电路的正常工作，从而可节约成本。
附图说明
图1是现有技术中的一种带微调控制的振荡电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中的一种带微调控制的振荡电路的结构示意图；
图3是所述微调开关为pmos管时本发明实施例的一种栅压调节电路的结构示意图；
图4是应用图1所示现有技术的带微调控制的振荡电路的仿真效果图；
图5是应用图2所示带微调控制的振荡电路的仿真效果图。
具体实施方式
如背景技术所言，针对带微调控制的振荡电路，如果不对漏电流进行抑制，漏电流在经过微调控制电路后，会引起振荡电路输出频率随温度变化的范围较大，换句话说，振荡电路的温度特性会变差，从而影响振荡电路的性能。
本发明实施例的技术方案设置栅压调节电路，在微调开关需要断开时，将控制微调开关的微调控制信号的电压值先进行调节，再使用调节后的信号代替微调控制信号以控制微调开关。其中，当所述微调开关采用pmos管时，微调控制信号经所述栅压调节电路被抬升为输出信号，对于pmos管而言，当栅极电压比源极电压高时，漏电流会有大幅度下降，所以在接入栅极的信号被抬升的情况下，作为微调开关的pmos管的漏电流得到抑制，使得所述微调开关的漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响，换言之，通过抑制漏电流使得带微调控制的振荡电路输出频率随温度变化减小。同理，对于nmos管而言，当其栅极电压比源极电压低时，漏电流会有大幅度下降，所以通过所述栅压调节电路将微调控制信号降低为所述输出信号，所述nmos管的栅极电压较低，从而使得nmos管的漏电流得到抑制，使得所述微调开关的漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响。
为了清楚地说明本发明实施例的技术方案，首先参照图1所示说明现有技术中的一种带微调控制的振荡电路，并阐述其中存在的问题。如图1所示，一般而言，带微调控制的振荡电路包括：基础振荡电路1和电流源阵列2。
所述基础振荡电路1用于产生振荡信号，振荡信号的频率受流入的电流控制。为了补偿温度对基础振荡电路1的影响，一般在基础振荡电路1的基础上引入微调(trimming)控制电路。微调控制是采用多个受微调(trimming)开关控制的电流源来调节流入基础振荡电路的电流，上述多个电流源包含于电流源阵列2中。电流源阵列2中的电流源可以采用pmos管或者nmos管形成，图1仅示出了电流源阵列2采用pmos管，实际上也可以是nmos管。图1中的微调开关包括微调开关k0、k1至kn，每个微调开关受外部的微调控制信号控制。
实现微调控制的基本原理大致为，微调开关根据所接收的微调控制信号的控制值导通或者断开，相应地控制与微调开关连接的电流源是否输出电流，以调节流入基本振荡电路的电流，从而可以调节基础振荡电路输出的振荡频率。理想情况下，微调开关断开的电流源，该列的电流为零。然而实际上在先进工艺下，器件的尺寸和阈值较小，在微调开关断开的情况下仍然有漏电流存在，并且该漏电流会引起带微调控制的振荡电路随温度有较大范围的变化，带微调控制的振荡电路温度特性较差。
一般而言，微调开关为pmos管或者nmos管。本申请的发明人研究发现，造成上述问题的原因在于，尽管pmos管或者nmos管断开，但仍然存在漏电流，而且漏电流会随着温度的升高而增大，因此造成带微调控制的振荡电路随温度有较大范围的变化。基于此，本发明提出通过调节栅极电压来抑制漏电流的方法，来降低漏电流对振荡电路输出频率温度特性的影响。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合图2对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2示出了本发明实施例的一种带微调控制的振荡电路的结构示意图。如图2所示，所述带微调控制的振荡电路可以包括：基础振荡电路1、电流源阵列2和多个栅压调节电路3。
所述基础振荡电路1用于产生振荡信号，振荡信号的频率受流入的电流控制。所述基础振荡电路1可以是环形振荡器和rc振荡器等各种类型的振荡器电路。
所述电流源阵列2，适于调节所述基础振荡电路1的输出时钟频率，所述电流源阵列2包括多列电流源，每列电流源的输出受各自对应的微调开关控制，所述微调开关为pmos管或者nmos管。需要说明的是，所述电流源阵列2中电流源可以采用pmos管或者nmos管形成，图2中仅以采用pmos管作为示意。
需要说明的是，图3中仅示出了其中一个栅压调节电路3，而实际上本实施例中带微调控制的振荡电路包括多个栅压调节电路3，并且栅压调节电路3的个数与所述微调开关的个数相同，每个栅压调节电路3的输出信号作为对应的pmos管或nmos管的栅极控制信号。
在本实施例中，每个所述栅压调节电路3适于接收微调控制信号，当所述微调控制信号用于控制所述微调开关断开时，对所述微调控制信号的电压值进行调节以产生输出信号，使得所述输出信号用于控制所述微调开关。
具体而言，相比图1所示的现有带微调控制的振荡电路，本实施例中的微调控制信号首先经过栅压调节电路3，栅压调节电路3对微调控制信号进行调节产生输出信号，所述输出信号用于控制所述微调开关。换句话说，本实施例的微调控制信号不直接作为所述微调开关的控制信号，而是首先经过栅压调节电路3，再以产生的输出信号控制所述微调开关。
理想情况下，图1所示的现有技术中的带微调控制的振荡电路在微调控制信号控制微调开关断开时，如控制微调开关s0断开时，该路的漏电流应为零，然而实际上漏电流仍然存在，且在图1所示的电路中漏电流会随温度变化有较大范围的变化。
而本实施例中，所述栅压调节电路3接收外部的微调控制信号，当所述微调控制信号用于控制所述微调开关断开时，所述微调控制信号经调节变为所述输出信号以控制微调开关s0。针对所述微调开关为pmos管，所述调节相应地为抬升，即使得所述栅压调节电路的输出信号的电压值高于所述微调控制信号的电压值；针对所述微调开关为nmos管，所述调节相应地为降低，使得所述栅压调节电路的输出信号的电压值低于所述微调控制信号的电压值。
对于pmos管而言，当栅极电压比源极电压高时，漏电流会有大幅度下降。所以在pmos管需要断开时，在接入栅极的微调控制信号被抬升为输出信号的情况下，作为微调开关的pmos管的漏电流得到了抑制，使得所述微调开关所在的支路漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响，换言之，通过抑制漏电流使得带微调控制的振荡电路输出频率随温度变化减小。同理，对于nmos管而言，当其栅极电压比源极电压低时，漏电流会有大幅度下降，所以在nmos管需要断开时，通过所述栅压调节电路将微调控制信号降低为所述输出信号，而该输出信号控制所述nmos管的栅极从而使得nmos管的漏电流得到抑制，使得所述微调开关所在的支路漏电流接近于零，从而降低漏电流对带微调控制的振荡电路输出频率的温度特性的影响。
在本发明的一具体实现中，当所述微调开关为pmos管时，所述pmos管的源极连接电源vdd，所述pmos管的漏极耦接所述电流源阵列中对应列的电流源，所述pmos管的栅极接收所述栅压调节电路产生的输出信号。所述栅压调节电路3可使输出的输出信号out的电压值高于电源电压vdd的10％。由于所述pmos管的源极连接电源vdd，所述输出信号out的电压值高于电源电压vdd的10％相当于所述输出信号out的电压值高于所述pmos管的源极电压的10％。
需要指出的是，在上述具体实现中所述输出信号out的电压值高于所述pmos管的源极电压的10％并不作为所述发明的限制，具体在不同的栅压调节电路中，可能需要抬升不同的比例来较好地抑制漏电流。
图3是所述微调开关为pmos管时本发明实施例的一种栅压调节电路的结构示意图。如图3所示的栅压调节电路可以包括：第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第三开关s3、第五开关s5、第一电容c1和第二电容c2；
所述第一开关s1的第一端接收基准电压vref，所述第一开关s1的第二端与所述第二开关s2的第一端耦接；
所述第一电容c1的第一端与所述第一开关s1的第二端耦接；
所述第三开关s3的第一端接地vss，所述第三开关s3的第二端与所述第一电容c1的第二端耦接；
所述第四开关s4的第一端与电源耦接，所述第四开关s4的第二端与所述第一电容c1的第二端耦接；
所述第五开关s5的第一端与所述第二开关s2的第二端耦接，所述第二开关s2的第二端输出所述输出信号，所述第五开关s5的第二端接地，其中所述输出信号输出至作为微调开关的pmos管的栅极；
所述第二电容c2的第一端与所述第二开关s2的第二端耦接，所述第二电容c2的第二端接地gnd。
在具体实施中，所述第一开关s1与所述第三开关s3的断开或导通受第一时钟信号clk1控制，所述第二开关s2与所述第四开关s4的断开或导通受第二时钟信号clk2控制，所述第五开关s5的断开或导通受所述微调控制信号控制，其中，所述第一时钟信号clk1和所述第二时钟信号clk2同频反相。
本发明实施例中，当图2中所示的微调开关为pmos管时，可以采用如图3所示的栅压调节电路，进一步而言，采用该栅压调节电路的输出信号作为图2所示的电流源阵列对应列的pmos管的控制信号。以图2中所示的微调开关s0为例，微调开关s0为第一pmos管，所述第一pmos管的源极耦接电源电压，漏极耦接该列电流源。对于图3所示的栅压调节电路，当所述微调控制信号为“1”时，栅压调节电路的输出端out输出“0”；当所述微调控制信号为“0”时，栅压调节电路的输出端out输出电压为“vdd+vref”，此时输出电压高于电源电压。由于所述第一pmos管的源极与电源电压耦接，所以此时输出电压高于所述第一pmos管的源极电压，使得该列的漏电流得到抑制，避免该列的漏电流引起整个振荡电路输出频率随温度发生较大变化，从而提升了带微调控制的振荡电路的温度特性。
本领域的技术人员可以理解，在所述微调开关为pmos管时，本发明实施例可以采用其他适当结构的栅压自举电路来提升微调控制信号的电压值，以使得输出到作为微调开关的pmos管的栅极电压得到抬升，所以本发明所述的栅压调节电路应不以图3所示的电路结构为限制。
需要一并说明的是，当所述微调开关为nmos管时，所述栅压调节电路3可以为任何适当的结构，以降低外部输入的所述微调控制信号的电压值，以使得输出到作为微调开关的pmos管的栅极电压得到降低，从而抑制漏电流。
在本发明的一非限定性实施中，用于栅压调节电路的所述第一时钟信号clk1和所述第二时钟信号clk2可以基于所述基础振荡电路的输出时钟信号生成。该实施通过复用基础振荡电路输出的时钟频率，无需额外设计时钟信号产生电路，即可实现栅压调节电路的正常工作，从而避免额外增加实施成本。
下面对比图4和图5说明应用本发明实施例中的一种带微调控制的振荡电路前后的仿真效果对比，仿真效果具体指输出频率随温度的变化。具体而言，图4是图1所示的带微调控制的振荡电路的仿真效果，这种情况下并没有采用栅压调节电路。图5是应用图2中的带微调控制的振荡电路，并且应用图3所示的栅压调节电路的仿真效果。
图4中所示的曲线表明，温度从-40°到125°的范围内，输出频率最低为a点所示的27.8979khz，输出频率最高为b点所示的29.6941khz，输出频率的变化为3.2％；图5中所示的曲线表明，温度从-40°到125°的范围内，输出频率最低为c点所示的27.90072khz，输出频率最高为d点所示的28.14526khz，输出频率的变化为0.4％。通过对比图4和图5所示的仿真效果的输出频率的变化发现，采用栅压调节电路后，带微调控制的振荡电路随温度的输出频率变化明显减小，振荡电路的温度特性得到提升。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。