一种高精度RC低频振荡器的制作方法

一种高精度rc低频振荡器
技术领域
1.本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种高精度rc低频振荡器。


背景技术：

2.在vlsi cmos电路设计中常常要用到一类专门用于产生时钟信号的电路，即振荡器电路。按照振荡频率的可控性、稳定性以及控制的线性分类，振荡器常用的结构包括基于共振的振荡器、谐波振荡器、环形振荡器、rc振荡器。
3.rc振荡器是应用最为普遍的一种振荡器电路，具有结构简单、成本低、功耗低的优点。但是这种电路的工作电压极大地影响着它的频率，且工艺相关性比较差，精度较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高精度rc低频振荡器，以解决背景技术中的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度rc低频振荡器，包括启动模块、自偏置模块和核心模块；
6.所述启动模块用于电源上电时驱使所述自偏置模块摆脱简并偏置点；
7.所述自偏置模块产生与电源电压无关的偏置电流，用于给所述核心模块提供偏置；
8.所述核心模块包括可调电阻rvar和可调电容cvar，通过改变其电阻值和电容值修调输出频率，实现输出频率的高精度。
9.在一种实施方式中，所述启动电路包括pmos管mp9～mp10、nmos管mn4～mn6；
10.pmos管mp9的栅端和pmos管mp10的栅端均接使能端口cep，pmos管mp9的源端和pmos管mp10的源端均接电源vdd，pmos管mp9的漏端连接nmos管mn5的漏端，pmos管mp10的漏端连接nmos管mn6的漏端；
11.nmos管mn5的栅端同时连接自身漏端和nmos管mn6的栅端，nmos管mn5的源端连接nmos管mn4的漏端；nmos管mn6的源端接输出电流端口iout；
12.nmos管mn4的栅端连接使能端口cen，源端接地。
13.在一种实施方式中，所述自偏置模块包括pmos管mp1～mp2和mp5～mp6、nmos管mn1～mn2、电阻r1；
14.pmos管mp1的源端和pmos管mp2的源端均接电源vdd，pmos管mp1的漏端连接pmos管mp5的源端，pmos管mp1的栅端连接pmos管mp2的栅端；pmos管mp2的漏端同时连接pmos管mp6的源端和pmos管mp1的栅端；
15.pmos管mp5的栅端连接pmos管mp6的栅端，pmos管mp5的漏端连接nmos管mn1的漏端；pmos管mp6的漏端同时连接nmos管mn2的漏端和pmos管mp5的栅端；
16.nmos管mn1栅端同时连接自身漏端和nmos管mn2的栅端，源端接地；nmos管mn2的源端通过电阻r1接地。
17.在一种实施方式中，所述核心模块包括pmos管mp3～mp4和mp7～mp8、nmos管mn3、
可调电阻rvar、可调电容cvar、比较器cmp、反相器inv1和inv2；
18.pmos管mp3的源端和pmos管mp4的源端均连接电源vdd，pmos管mp3的栅端和pmos管mp4的栅端均连接pmos管mp2的漏端，pmos管mp3的漏端连接pmos管mp7的源端，pmos管mp4的漏端连接pmos管mp8的源端；
19.pmos管mp7的栅端和pmos管mp8的栅端均连接pmos管mp6的漏端，pmos管mp7的漏端通过可调电阻rvar接地；pmos管mp8的漏端通过可调电容cvar接地；
20.nmos管mn3的漏端连接pmos管mp8的漏端，nmos管mn3的源端接地，nmos管mn3的栅端连接比较cmp的输出端；比较器cmp的正输入端连接pmos管mp8的漏端，负输入端连接pmos管mp7的漏端，输出端依次连接反相器inv1和inv2。
21.在一种实施方式中，所述可调电阻rvar通过n位控制字实现改变电阻值，所述可调电容cvar通过m位控制字改变电容值，m和n均为大于1的整数。
22.在一种实施方式中，所述输出电流端口iout同时连接pmos管mp5的漏端、nmos管mn1的漏端、nmos管mn1的栅端和nmos管mn2的栅端。
23.在本发明提供的一种高精度rc低频振荡器中，包括启动模块、自偏置模块和核心模块。所述启动模块用于电源上电时驱使所述自偏置模块摆脱简并偏置点；所述自偏置模块产生与电源电压无关的偏置电流，用于给所述核心模块提供偏置；所述核心模块包括可调电阻rvar和可调电容cvar，通过改变其电阻值和电容值修调输出频率，实现输出频率的高精度。本发明的高精度rc低频振荡器不受工作电压影响，且频率可修调。
附图说明
24.图1是本发明提供的一种高精度rc低频振荡器的原理图。
25.图2是本发明提供的一种高精度rc低频振荡器中启动模块的原理图。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高精度rc低频振荡器作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
27.本发明提供一种高精度rc低频振荡器，其原理结构如图1所示，包括启动模块、自偏置模块和核心模块。所述启动模块用于电源上电时驱使所述自偏置模块摆脱简并偏置点；所述自偏置模块产生与电源电压无关的偏置电流，用于给所述核心模块提供偏置；所述核心模块包括可调电阻rvar和可调电容cvar，通过改变其电阻值和电容值修调输出频率，实现输出频率的高精度。
28.如图2所示，所述启动模块包括pmos管mp9～mp10、nmos管mn4～mn6，另外还包括使能端口cep和cen、输出电流端口iout。pmos管mp9的栅端和pmos管mp10的栅端均接使能端口cep，pmos管mp9的源端和pmos管mp10的源端均接电源vdd，pmos管mp9的漏端连接nmos管mn5的漏端，pmos管mp10的漏端连接nmos管mn6的漏端；nmos管mn5的栅端同时连接自身漏端和nmos管mn6的栅端，nmos管mn5的源端连接nmos管mn4的漏端；nmos管mn6的源端接输出电流端口iout；nmos管mn4的栅端连接使能端口cen，源端接地。
29.所述自偏置模块包括pmos管mp1～mp2和mp5～mp6、nmos管mn1～mn2、电阻r1；pmos
管mp1的源端和pmos管mp2的源端均接电源vdd，pmos管mp1的漏端连接pmos管mp5的源端，pmos管mp1的栅端连接pmos管mp2的栅端；pmos管mp2的漏端同时连接pmos管mp6的源端和pmos管mp1的栅端；pmos管mp5的栅端连接pmos管mp6的栅端，pmos管mp5的漏端连接nmos管mn1的漏端；pmos管mp6的漏端同时连接nmos管mn2的漏端和pmos管mp5的栅端；nmos管mn1栅端同时连接自身漏端和nmos管mn2的栅端，源端接地；nmos管mn2的源端通过电阻r1接地。
30.晶体管mn1、mn2、mp1、mp2、mp5、mp6并联mos管个数分别为n1、n2、p1、p2、p5、p6(n1》0、n2》0、p1＝p2》0、p5＝p6》0)；流过nmos管mn1的漏端电流i
mn1
等于流过nmos管mn2的漏端电流i
mn2
(忽略体效应)，
[0031][0032][0033][0034][0035]vgs_mn2
＝v
gs_mn1-i
mn2
*r1，
[0036]
其中，μn为电子迁移率，c
ox
为单位面积的栅氧化层电容，为mos管的宽长比，v
gs_mn1
为nmos管mn1的栅源电压，v
thn
为mos管的阈值电压，v
gs_mn2
为nmos管mn2的栅源电压，可得：
[0037][0038]
所述自偏置模块的输出电流受工艺参数的影响，与电源电压vdd不相关。
[0039]
所述核心模块，包括pmos管mp3～mp4和mp7～mp8、nmos管mn3、可调电阻rvar、可调电容cvar、比较器cmp、反相器inv1和inv2；pmos管mp3的源端和pmos管mp4的源端均连接电源vdd，pmos管mp3的栅端和pmos管mp4的栅端均连接pmos管mp2的漏端，pmos管mp3的漏端连接pmos管mp7的源端，pmos管mp4的漏端连接pmos管mp8的源端；pmos管mp7的栅端和pmos管mp8的栅端均连接pmos管mp6的漏端，pmos管mp7的漏端通过可调电阻rvar接地；pmos管mp8的漏端通过可调电容cvar接地；nmos管mn3的漏端连接pmos管mp8的漏端，nmos管mn3的源端接地，nmos管mn3的栅端连接比较cmp的输出端；比较器cmp的正输入端连接pmos管mp8的漏端，负输入端连接pmos管mp7的漏端，输出端依次连接反相器inv1和inv2。所述可调电阻rvar通过n位控制字实现改变电阻值，所述可调电容cvar通过m位控制字改变电容值。
[0040]
pmos管mp3、mp4、mp7、mp8组成电流镜网络。pmos管mp7的漏端与可调电阻rvar、比较器cmp的负输入端相连接；pmos管mp8的漏端与可调电容cvar的正端、比较器cmp的正输入
端、nmos管mn3的漏端相连接；比较器cmp的输出端与pmos管mn3的栅端相连接，比较器cmp的输出端经过两个反相器与输出端口out相连接。
[0041]
所述核心模块中，晶体管mp3、mp4并联mos管个数分别为p3、p4(p3》0、p4》0)。根据mos管的电流镜像原则，流过pmos管mp2的电流i
mp2
镜像到pmos管mp3的镜像电流为流过pmos管mp3的电流i
mp3
流过可调电阻rvar产生基准电压压根据mos管电流镜像原则，流过pmos管mp2的电流i
mp2
镜像到pmos管mp4的镜像电流为流过pmos管mp4的电流i
mp4
流过可调电阻cvar产生正端电压v。比较器cmp通过比较vref与v，控制nmos管mn3的通断，控制v的大小，得到频率为(忽略比较器的延时时间)的脉冲信号。
[0042]
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。