一种电流复用低功耗低频振荡器的制作方法

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1.本发明涉及一种振荡器，尤其涉及一种电流复用低功耗低频振荡器。


背景技术：

2.所述压控振荡器是指一种振荡器，其振荡频率将跟随输入信号变化而变化；所述环形振荡器是指利用反相器等门电路的延迟来实现自激振荡，门电路的个数可以是奇数或者偶数个，其振荡频率主要决定与单个门电路的延迟和门电路的个数；所述电感电容振荡器是指利用芯片上的金属做成电感，和芯片上的电容一起形成电感电容谐振腔的振荡器，其振荡频率主要决定于电感电容谐振腔的谐振频率。
3.一般实现压控振荡器可以通过环形振荡器或者电感电容振荡器。电感电容振荡器的输出相位噪声小，对电源噪声不太敏感；但是面积大，成本高，可调范围小；环形振荡器面积小，可调范围可以达到一个数量级以上。
4.如附图1所示一种已有的环形振荡器，图1中三个倒相器串联起来，形成环路，并在环路上产生有增益的360度相位差，形成自激振荡；也可以是偶数级，需要的是在环路上并在环路上产生有增益的360度相位差。级数越多，总环路延迟变长，导致振荡频率下降。
5.图1中的倒相器的实现有很多方式，如附图2，图3所示。图2的倒相器由pmos管6和nmos管7组成。如果输入vin为低电压，pmos管6导通，导致输出vout上拉到供电电压vaa。如果输入vin为高电压，nmos管5导通，导致输出vout下拉。对基于图2的倒相器的振荡器，为了改变振荡频率，可改变供电电压vaa，这将改变倒相器的输出上升沿，下降沿建立时间，从而改变门电路的延迟，使得总环路延迟改变，振荡频率改变。对基于图3的倒相器的振荡器，为了改变振荡频率，可改变偏置电流ibias，这将改变倒相器的输出上升沿，下降沿建立时间，从而改变门电路的延迟，使得总环路延迟改变，振荡频率改变。图4是图3的结构的具体实施方案。其中mos管8通过偏置电压pbias控制该电路的偏置电流。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，提供一种电流复用低功耗低频振荡器。
7.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：第一差分振荡单元，第二电平转换单元，第三差分振荡单元，第四电平转换单元和第五交流稳压电路。
8.一种典型的差分振荡单元实现如图5所示。该差分振荡单元由倒相器11,12,13,14组成，其中倒相器11输入接in+,输出接out-,倒相器12输入接in-,输出接out+,倒相器13输入接out-,输出接out+,倒相器14输入接out+,输出接out-。典型的倒相器的具体实现可以采用图2或者图4所示方案。
9.一种典型的电平转换单元实现如图6所示，包括pmos管11，nmos管12和pmos管13构成；所述pmos管11,13的源极均连接直流电压vaa，pmos管11，nmos管12栅极均连接输入电压vin，pmos管11，nmos管12和pmos管13的漏极均连接输出电压vout，pmos管13的栅极连接接收偏置电流pbias。
10.与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种振荡器第一级差分振荡单元和第三级差分振荡单元的电流复用，功耗小。和传统的通过直流稳压电路产生额外的低工作电压的方案比较，没有浪费功耗在直流稳压电路。
附图说明：
11.下面结合附图对本发明进一步说明。
12.图1是已有的环形振荡器电路结构示意图；
13.图2是已有的mos倒相器电路结构示意图；
14.图3和图4是已有的采用电流源的mos倒相器电路结构示意图；
15.图5是本发明差分振荡单元结构示意图；
16.图6是本发明电平转换单元结构示意图；
17.图7是本发明的一种具体实现示意图。
具体实施方式：
18.下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：
19.第一差分振荡单元，第二电平转换单元，第三差分振荡单元，第四电平转换单元和第五交流稳压电路。
20.一种典型的差分振荡单元实现如图5所示。该差分振荡单元由倒相器11,12,13,14组成，其中倒相器11输入接in+,输出接out-,倒相器12输入接in-,输出接out+,倒相器13输入接out-,输出接out+,倒相器14输入接out+,输出接out-。典型的倒相器的具体实现可以采用图2或者图4所示方案。
21.一种典型的电平转换单元实现如图6所示，包括pmos管11，nmos管12和pmos管13构成；所述pmos管11,13的源极均连接直流电压vaa，pmos管11，nmos管12栅极均连接输入电压vin，pmos管11，nmos管12和pmos管13的漏极均连接输出电压vout，pmos管13的栅极连接接收偏置电流pbias。
22.需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。


技术特征：
1.一种电流复用低功耗低频振荡器，包括第一差分振荡单元，第二电平转换单元，第三差分振荡单元，第四电平转换单元和第五交流稳压电路。2.如权利要求1所述的电流复用低功耗低频振荡器,振荡器的外部电压是vdd,第一差分振荡单元和第三差分振荡单元的振荡频率一致，功耗一致，电流从电源流过第一差分振荡单元到第五交流稳压电路，接着从第五交流稳压电路到第三差分振荡单元，最后流过第三差分振荡单元到地。第五稳压电流无需直流供电，可以用电容阵列来实现，也可以用直流稳压电路实现。

技术总结
本发明涉及一种电流复用低功耗低频振荡器，通过电流复用的方式，降低模块的功耗，实现了低频振荡，适合32K赫兹片上振荡器等运用场景。一个典型的设计包括第一级差分振荡单元，第二电平转换单元，第三差分振荡单元，第四电平转换单元和第五交流稳压电路。第五交流稳压电路产生一个1/2VDD的电源，由于第一差分振荡单元和第三差分振荡单元的振荡频率一致，功耗一致，第五稳压电流无需直流供电，因此可以用电容阵列来实现。本发明的优点是这种振荡器第一级差分振荡单元和第三级差分振荡单元的电流复用，功耗小。和传统的通过直流稳压电路产生额外的低工作电压的方案比较，没有浪费功耗在直流稳压电路。在直流稳压电路。在直流稳压电路。


技术研发人员：杨波
受保护的技术使用者：广州昌钰行信息科技有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2023/3/2