一种振荡电路以及芯片的制作方法

1.本发明涉及集成电路术领域，尤其是涉及一种振荡电路以及芯片。


背景技术：

2.现有技术中的低温漂振荡器，一般使用开关电容技术来保证较为良好的频率-温度特性。低温漂振荡器中一般会集成有放大器电路，放大器电路本身是有天然的偏差voffset和器件噪声vnoise的。放大器电路的voffset本身是有温度系数的，因此会对振荡器的频率稳定性造成影响，而vnoise虽然从长期来说不会造成温度稳定性的问题，但是由于vnoise本身的特性，尤其是器件噪声的低频分量较为显著，造成振荡器输出的振荡信号的振荡频率随时间的稳定性不佳问题。因此现有的低温漂振荡器有待改进。


技术实现要素：

3.本发明提供一种振荡电路以及芯片。该振荡电路能够产生振荡频率稳定的振荡信号。
4.为解决上述技术问题，本发明提供的第一个技术方案为：提供一种振荡电路，包括：反馈电压产生电路，用于基于反馈的振荡信号的振荡频率产生反馈电压；第一放大器，用于基于第一参考电压和所述反馈电压而产生相应的控制信号；振荡器，基于所述控制信号产生所述振荡信号；斩波电路，连接所述反馈电压产生电路以接收所述反馈电压，并接收所述第一参考电压，以对所述第一参考电压和所述反馈电压进行斩波处理，将所述反馈电压中的所述第一放大器引起的噪声电压和偏差电压调频至高频段，并将斩波处理后的所述反馈电压和所述第一参考电压传输至所述第一放大器；低通滤波器，连接在所述振荡器和所述第一放大器之间，以过滤所述第一放大器输出的所述控制信号中的高频段的所述噪声电压和所述偏差电压，并将过滤后的所述控制信号传输至所述振荡器，从而使所述振荡器能够产生具有稳定振荡频率的所述振荡信号。
5.其中，所述斩波电路进一步连接所述振荡器，以基于所述振荡器产生的所述振荡信号的振荡频率而进行斩波处理，从而将所述反馈电压中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。
6.其中，振荡电路进一步包括：分频器，连接在所述斩波电路和所述振荡器之间，以使所述斩波电路通过所述分频器连接所述振荡器，从而藉由所述分频器对所述振荡器产生的所述振荡信号的振荡频率而进行分频得到具有分频频率的分频信号，并将所述分频信号输入至所述斩波电路，使所述斩波电路基于由所述振荡频率产生的所述分频频率而进行斩波处理，从而将所述反馈电压中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。
7.其中，所述第一放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述斩波电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，所述斩波电路的第一输入端用于接收所述第一参考电压，所述斩波电路的第二输入端用于连接所述反馈电压产生电路以接收所述反馈电压，所述斩波电路的第一输出端用于连接所述第一放大器的第一输入端以
输出斩波处理后的所述第一参考电压至所述第一放大器，所述斩波电路的第二输出端用于连接所述第一放大器的第二输入端以输出斩波处理后的所述反馈电压至所述第一放大器。
8.其中，所述低通滤波器包括：第一电阻，连接在所述第一放大器的输出端和所述振荡器之间；第一电容，连接在所述第一电阻与所述振荡器之间的第一节点和地电压之间。
9.其中，所述反馈电压产生电路包括：参考电流源，用于提供低温漂的参考电流；开关电容电路，连接所述参考电流源和所述振荡器的输出端，以基于反馈的所述振荡信号的振荡频率控制所述开关电容电路，使所述开关电容电路等效于一个等效电阻，从而使所述开关电容电路基于所述参考电流而产生所述反馈电压，其中，所述反馈电压为低温漂的反馈电压。
10.其中，所述开关电容电路包括：第一开关；第二开关，其中，所述第一开关和所述第二开关串联在所述参考电流源的输出端与地电压之间；所述第一开关与所述参考电流源的输出端之间的连接点作为所述反馈电压产生电路的输出端，以输出所述反馈电压；所述第二开关的控制端接收反馈的所述振荡信号以基于所述振荡信号的振荡频率而进行开关；所述第一开关的控制端通过反相器接收反馈的所述振荡信号，以基于所述振荡信号的反信号的振荡频率而进行开关；第二电容，连接在所述第一开关与所述第二开关之间的第二节点和所述地电压之间。
11.其中，所述反馈电压产生电路进一步包括：去耦合电容，与所述开关电容电路并联在所述参考电流源的输出端与地电压之间。
12.其中，所述参考电流源包括：第一晶体管，第二晶体管，与所述第一晶体管类型相同，且与所述第一晶体管的尺寸成比例，其中，所述第一晶体管的第一通路端与所述第二晶体管的第一通路端连接在一起，所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端连接在一起，所述第二晶体管的第二通路端作为所述反馈电压产生电路的输出端；第三晶体管，其第一通路端连接第一晶体管的第二通路端，其中，所述第一晶体管的第二通路端与所述第一晶体管的控制端连接在一起；第二放大器，其第一输入端用于接收第二参考电压，其输出端连接所述第三晶体管的控制端；第二电阻，连接在所述第三晶体管的第二通路端与所述地电压之间，其中，所述第二电阻与所述第三晶体管的第二通路端之间的第三节点连接所述第二放大器的第二输入端。
13.其中，所述第二电阻为芯片内的低温漂电阻，或芯片外的低温漂电阻。
14.为解决上述技术问题，本发明提供的第二个技术方案为：提供一种芯片，芯片包括上述任一项所述的振荡电路。
15.本发明的有益效果，区别于现有技术的情况，本发明提供的振荡电路通过斩波电路对所述第一参考电压和所述反馈电压进行斩波处理，并将所述反馈电压中的所述第一放大器引起的噪声电压和偏差电压调频至高频段；并且通过低通滤波器将第一放大器输出的控制信号中的高频段的噪声电压和偏置电压过滤，将过滤后的控制信号传输至振荡器，从而使所述振荡器能够产生具有稳定振荡频率的所述振荡信号。本技术的振荡电路产生的振荡信号的振荡频率较现有技术中的振荡电路产生的振荡信号的振荡频率更加稳定。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本发明振荡电路的第一实施例的功能模块示意图；图2为本发明振荡电路的第二实施例的功能模块示意图；图3为本发明振荡电路的第三实施例的功能模块示意图；图4为图3所示的振荡电路的一具体实施例的结构示意图；图5a为现有技术的振荡电路输出的振荡信号的振荡频率示意图；图5b为本发明的振荡电路输出的振荡信号的振荡频率示意图；图6为本发明芯片的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.请参见图1，为本发明振荡电路的一实施例的功能模块示意图，具体的，本技术的振荡电路包括：反馈电压产生电路11、第一放大器12、振荡器13、斩波电路14以及低通滤波器15。
19.其中，反馈电压产生电路11用于基于反馈的振荡信号t的振荡频率f产生反馈电压v1。第一放大器12用于基于第一参考电压vref1和所述反馈电压v1而产生相应的控制信号p。振荡器13基于所述控制信号p产生所述振荡信号t。斩波电路14连接所述反馈电压产生电路11以接收所述反馈电压v1，并接收所述第一参考电压vref1，以对所述第一参考电压vref1和所述反馈电压v1进行斩波处理，将所述反馈电压v1中的所述第一放大器12引起的噪声电压和偏差电压调频至高频段，并将斩波处理后的反馈电压v1和第一参考电压vref1传输至第一放大器12。低通滤波器15连接在振荡器13和所述第一放大器12之间，以过滤第一放大器12输出的控制信号p中的高频段的所述噪声电压和所述偏差电压，并将过滤后的控制信号p传输至所述振荡器13，从而使所述振荡器13能够产生具有稳定振荡频率f的所述振荡信号t。
20.具体的，本实施例中，反馈电压v1是基于反馈的振荡信号t的振荡频率f产生的，振荡信号t经由第一放大器12以及振荡器13输出，也即振荡信号t会使得产生的反馈电压v1中含有第一放大器12引起的噪声电压和偏差电压，设置斩波电路14，利用斩波电路14将反馈电压v1中的第一放大器12引起的噪声电压和偏差电压调频至高频段；并且设置低通滤波器15，利用低通滤波器15过滤第一放大器12输出的控制信号p中的高频段的所述噪声电压和所述偏差电压。最终将处理后的（即斩波处理和滤波处理后的）控制信号p输入至所述振荡器13，从而使所述振荡器13能够产生具有稳定振荡频率f的所述振荡信号t。
21.在一实施例中，如图2所示，斩波电路14进一步连接所述振荡器13，以基于所述振荡器13产生的所述振荡信号t的振荡频率f而进行斩波处理，从而将所述反馈电压v1中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。具体的，斩波电路14基于振荡信号t的振荡频率
f对第一参考电压vref1和所述反馈电压v1进行斩波处理，从而将所述反馈电压v1中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。
22.在另一实施例中，振荡电路还包括分频器16，分频器16连接在所述斩波电路14和所述振荡器13之间，以使所述斩波电路14通过所述分频器16连接所述振荡器13，从而藉由所述分频器16对所述振荡器13产生的所述振荡信号t的振荡频率f而进行分频得到具有分频频率f1的分频信号x，并将所述分频信号x输入至所述斩波电路14，使所述斩波电路14基于由所述振荡频率f产生的所述分频频率f1而进行斩波处理，从而将所述反馈电压v1中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。具体的，斩波电路14基于产生的所述分频频率f1对第一参考电压vref1和所述反馈电压v1进行斩波处理，从而将所述反馈电压v1中的所述噪声电压和所述偏差电压调频至高频段。
23.请结合图4，图4为本发明振荡电路的一实施例的具体电路结构示意图。其中，第一放大器p1包括第一输入端、第二输入端和输出端。斩波电路14包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端。
24.其中，所述斩波电路14的第一输入端用于接收所述第一参考电压vref1，所述斩波电路14的第二输入端用于连接所述反馈电压产生电路11以接收所述反馈电压v1，所述斩波电路14的第一输出端用于连接所述第一放大器p1的第一输入端以输出斩波处理后的所述参考电压至所述第一放大器p1，所述斩波电路14的第二输出端用于连接所述第一放大器p1的第二输入端以输出斩波处理后的所述反馈电压至所述第一放大器p1。
25.其中，所述低通滤波器15包括：第一电阻r1以及第一电容c1。其中，第一电阻r1连接在所述第一放大器p1的输出端和振荡器13之间。第一电容c1连接在所述第一电阻r1与振荡器13之间的第一节点n1和地电压之间。
26.在一实施例中，第一参考电压vref1以及第二参考电压vref2可以从电压基准电路产生，也可以从外部供给，具体不做限定。其中，第一电阻r1以及第一电容c1、第一放大器p1构成的积分电路可以用其他构型的低通滤波电路替代。
27.在一实施例中，所述反馈电压产生电路11包括：参考电流源111、开关电容电路112以及去耦合电容cc。
28.其中，参考电流源111用于提供低温漂的参考电流。开关电容电路112连接所述参考电流源111和所述振荡器vco的输出端，以基于反馈的所述振荡信号t的振荡频率f控制所述开关电容电路112，使所述开关电容电路112等效于一个等效电阻，从而使所述开关电容电路112基于所述参考电流而产生所述反馈电压v1，其中，所述反馈电压v1为低温漂的反馈电压。反馈电压v1的温度系数是r2/r3的温度系数，因为参考电流i是r2/r3的温度系数，则v=ir，反馈电压v1也是r2/r3的温度系数，其中r2为第二电阻的r2的阻值，r3时第三电阻r3的阻值。
29.在一实施例中，开关电容电路112包括：第一开关s1、第二开关s2以及第二电容c2。其中，所述第一开关s1和所述第二开关s2串联在所述参考电流源111的输出端n2与地电压之间；所述第一开关s1与所述参考电流源111的输出端n2之间的连接点作为所述反馈电压产生电路11的输出端，以输出所述反馈电压v1；所述第二开关s2的控制端接收反馈的所述振荡信号t以基于所述振荡信号t的振荡频率f而进行开关；所述第一开关s1的控制端通过反相器y接收反馈的所述振荡信号t，以基于所述振荡信号t的反信号的振荡频率而进行开
关；第二电容c2连接在所述第一开关s1与所述第二开关s2之间的第二节点n3和所述地电压之间。
30.其中，去耦合电容cc与所述开关电容电路112并联在所述参考电流源111的输出端与地电压之间。
31.其中，所述参考电流源111包括：第一晶体管m1、第二晶体管m2、第三晶体管m3、第二放大器p2以及第二电阻r2。第二晶体管m2与所述第一晶体管m1类型相同，且与所述第一晶体管m1的尺寸成比例。其中，所述第一晶体管m1的第一通路端与所述第二晶体管m2的第一通路端连接在一起，所述第一晶体管m1的控制端与所述第二晶体管m2的控制端连接在一起，所述第二晶体管m2的第二通路端作为所述反馈电压产生电路11的输出端，以输出反馈电压v1。
32.其中，第三晶体管m3的第一通路端连接第一晶体管m1的第二通路端，第一晶体管m1的第二通路端与所述第一晶体管m1的控制端连接在一起。第二放大器p2的第一输入端用于接收第二参考电压vref2，其输出端连接所述第三晶体管m2的控制端。第二电阻r2连接在所述第三晶体管m3的第二通路端与所述地电压之间，所述第二电阻r2与所述第三晶体管m3的第二通路端之间的第三节点n4连接所述第二放大器p 2的第二输入端。在一实施例中，所述第二电阻r2为芯片内的低温漂电阻，或芯片外的低温漂电阻，如图4所示，第二电阻r2为片外的低温漂电阻是，第二电阻r2即为r3。
33.本技术中，第二电容c2通常是集成的金属-电介质-金属结构的电容，这种电容的温度稳定性可以达到＜1ppm，因此不会对振荡器13的温度系数造成影响。图4中第二电阻r2或者r3提供一个参考电流源，如果芯片内集成了第二电阻r2，则不需要r3，如果芯片内未集成第二电阻r2，则在芯片外设置r3，以此可以保证参考电流的温度稳定性。去耦合电容cc主要是为了减小第一放大器p1的第二输入端的纹波，去耦合电容cc的材质不限。
34.本实施例中，利用开关电容电路的公式 r = 1 / (f x c ),得到一个等效电阻r，f是振荡信号t的振荡频率。当参考电流打在去耦合电容cc和等效电阻r上的时候，会产生一个反馈电压，利用运算放大器放大vref1和这个电压的差值来控制压控振荡器，从而得到温度稳定性较好的振荡器。具体的，利用振荡器13得到一个振荡信号t，反馈电压产生电路11基于振荡信号t的振荡频率f产生反馈电压v1，斩波电路14对所述第一参考电压vref1和所述反馈电压v1进行斩波处理，并将所述反馈电压v1中的所述第一放大器p1引起的噪声电压和偏差电压调频至高频段，低通滤波器15过滤第一放大器p1输出的控制信号p中高频段的所述噪声电压和所述偏差电压，并将经过滤波处理后的控制信号p输入至振荡器13，从而使所述振荡器13能够产生具有稳定振荡频率的所述振荡信号，以此能够得到温度稳定性、频率稳定性好的振荡信号。
35.如图5a和图5b所示，图5a是现有技术中放大器本技术的噪声频谱特性，图5b是本技术中放大器本技术的噪声频谱特性。经由图5a和图5b对比所示，本技术的振荡电路中，振荡器输出的振荡信号的振荡频率相对于现有技术中的振荡器输出的振荡信号的振荡频率明显稳定。
36.具体的，本发明的振荡电路通过对噪声电压和偏差电压进行处理，消除了噪声电压和偏差电压对振荡信号的振荡频率的影响，能够得到更加振荡频率更加稳定的振荡信号。
37.请参见图6，为本发明提供的芯片的一实施例的结构示意图，具体的，芯片60包括振荡电路61，该振荡电路61为上述所述的振荡电路，该振荡电路61能够产生振荡频率更加稳定的振荡信号。该芯片60可以被应用于电池管理、工业控制、通讯、消费电子，可穿戴式设备等方面，具体不做限定。
38.以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。