环形振荡器、芯片和电子设备的制作方法

本申请涉及电路，具体涉及一种环形振荡器、芯片和电子设备。

背景技术：

1、环形振荡器是各种芯片不可或缺的重要模块，为芯片提供稳定精确的时钟信号。评价环形振荡器的指标包括振荡频率稳定性和功耗等等。环形振荡器的振荡频率会受到制造工艺偏差、电源电压和温度变化的影响，而发生偏差。其中，温度主要是通过影响器件的参数，比如载流子迁移率、阈值电压等，来改变振荡频率的。以图1所示的电流饥饿型环形振荡器为例进行示例性说明，当电流iosc固定不变时，随着温度的升高，振荡频率会降低，与温度成负相关。而当温度等其他因素不变时，随着电流iosc的增大，振荡频率会增大，与电流iosc成正相关。所以环形振荡器频率温度补偿的原理是产生一个正温度系数的电流iosc来控制环形振荡器的振荡频率，保证振荡频率在整个温度范围内保持恒定，该方法的关键点在于如何产生一个合适的正温度系数的电流。

2、另一方面，随着传感器等低功耗芯片的发展，对于低功耗振荡器的需求也越来越强，同时也需要这些振荡器拥有良好的频率稳定性。通常，功耗和频率稳定性之间存在一个折中关系。传统的方法需要用到运算放大器、电压电流转换电路、线性稳压器和电流镜阵列等结构实现功耗和频率之间相对稳定的目的，采用的电路结构复杂。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种环形振荡器、芯片和电子设备，以解决传统的环形振荡器采用的电路结构复杂的问题。

2、本申请提供的一种环形振荡器，包括带隙基准电路、电流镜像电路和振荡电路；

3、所述带隙基准电路用于产生基准电流；

4、所述电流镜像电路用于镜像复制所述基准电流，输出温度补偿电流；

5、所述振荡电路用于接收所述温度补偿电流，并根据所述温度补偿电流输出频率稳定的时钟信号。

6、可选地，所述电流镜像电路包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管和第七mos管；所述第一mos管的漏极用于接入所述基准电流，还分别连接所述第一mos管的栅极、所述第二mos管的栅极和所述第三mos管的栅极，源极接地，所述第二mos管的漏极分别连接所述第六mos管的漏极，所述第六mos管的栅极和所述第七mos管的栅极，源极接地，所述第三mos管的漏极连接所述第四mos管的源极，源极接地，所述第四mos管的栅极分别连接所述第四mos管的漏极、第五mos管的漏极和第五mos管的栅极，第五mos管的源极连接所述第七mos管的漏极，还作为所述电流镜像电路的输出端用于输出所述温度补偿电流，所述第六mos管的源极用于接入预设电压，所述第七mos管的源极用于接入所述预设电压。

7、可选地，所述第一mos管、所述第二mos管和所述第三mos管之间的尺寸比为1:m:n。

8、可选地，所述第六mos管和所述第七mos管之间的尺寸比为1:k。

9、可选地，m、n和k满足如下关系式：

10、k1＝k×m，

11、k2＝k×m-n，

12、k1*iptat1＝iideal1，

13、k2*iptat2＝iideal2，

14、式中，k1表示低温比例参数，k2表示高温比例参数，iptat1表示带隙基准电路在低温环境下输出的基准电流，iideal1表示振荡电路在低温环境下需要的补偿电流，iptat2表示带隙基准电路在高温环境下输出的基准电流，iideal2表示振荡电路在高温环境下需要的补偿电流。

15、可选地，所述第三mos管包括并联的多个子mos管；各个所述子mos管的栅极用于接入所述基准电流，源极接地，漏极分别通过一组所述第四mos管和所述第五mos管连接所述第七mos管的漏极。

16、可选地，所述振荡电路包括电流饥饿型环形振荡器。

17、可选地，所述振荡电路包括奇数个首尾相连的延迟单元，各个所述延时单元的控制端分别用于接入所述温度补偿电流，最后一个所述延时单元的输出端用于输出所述时钟信号。

18、可选地，所述振荡电路还包括电容；所述电容的第一端分别连接所述电流镜像电路的输出端和各个所述延时单元的控制端，第二端接地。

19、本申请还提供一种芯片，包括上述任一种环形振荡器。

20、本申请还提供一种电子设备，包括上述任一种环形振荡器或者上述任一种芯片。

21、本申请提供的上述环形振荡器、芯片和电子设备中，带隙基准电路可以产生基准电流，电流镜像电路镜像复制基准电流，输出低温漂的温度补偿电流，振荡电路接收温度补偿电流，并根据温度补偿电流输出频率稳定的时钟信号，整个环形振荡器结构简单，无需占用较大芯片面积，能够减小整个环形振荡器的尺寸，并降低芯片成本；且整个电路无需运算放大器、线性稳压器和电压电流转换器等复杂电路，可以做到更低的功耗，应用范围更广。

技术特征：

1.一种环形振荡器，其特征在于，所述环形振荡器包括带隙基准电路、电流镜像电路和振荡电路；

2.根据权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述电流镜像电路包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管和第七mos管；

3.根据权利要求2所述的环形振荡器，其特征在于，所述第一mos管、所述第二mos管和所述第三mos管之间的尺寸比为1:m:n。

4.根据权利要求3所述的环形振荡器，其特征在于，所述第六mos管和所述第七mos管之间的尺寸比为1:k。

5.根据权利要求3所述的环形振荡器，其特征在于，m、n和k满足如下关系式：

6.根据权利要求2所述的环形振荡器，其特征在于，所述第三mos管包括并联的多个子mos管；各个所述子mos管的栅极用于接入所述基准电流，源极接地，漏极分别通过一组所述第四mos管和所述第五mos管连接所述第七mos管的漏极。

7.根据权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述振荡电路包括电流饥饿型环形振荡器。

8.根据权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述振荡电路包括奇数个首尾相连的延迟单元，各个所述延时单元的控制端分别用于接入所述温度补偿电流，最后一个所述延时单元的输出端用于输出所述时钟信号。

9.根据权利要求8所述的环形振荡器，其特征在于，所述振荡电路还包括电容；所述电容的第一端分别连接所述电流镜像电路的输出端和各个所述延时单元的控制端，第二端接地。

10.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的环形振荡器。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的环形振荡器或者权利要求10所述的芯片。

技术总结
本申请公开一种环形振荡器、芯片和电子设备，环形振荡器包括带隙基准电路、电流镜像电路和振荡电路；所述带隙基准电路用于产生基准电流；所述电流镜像电路用于镜像复制所述基准电流，输出温度补偿电流；所述振荡电路用于接收所述温度补偿电流，并根据所述温度补偿电流输出频率稳定的时钟信号。本申请能够使整个环形振荡器在拥有良好的时钟精度的同时，温度补偿结构得到简化，无需占用较大芯片面积，降低了芯片成本，并且能够降低电路整体的功耗。

技术研发人员：张桄华
受保护的技术使用者：上海艾为电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21