專利名稱：振蕩電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振蕩電路，尤其涉及通過進(jìn)行電容器的充放電來得到振蕩輸出的振蕩電路。
背景技術(shù)：
一般，在微型計(jì)算機(jī)等的半導(dǎo)體集成電路中，為了生成動(dòng)作時(shí)鐘而內(nèi)置有振蕩電路。以下，對(duì)現(xiàn)有例的振蕩電路進(jìn)行說明。圖5為振蕩電路的電路圖。
該振蕩電路包括電容器C、檢測電容器C的節(jié)點(diǎn)N的電壓的施密特反相器(inverter)STV、介由反相器INV將施密特反相器STV的輸出輸入到柵極的P溝道型MOS晶體管M1以及N溝道型MOS晶體管M2、與P溝道型MOS晶體管M1串聯(lián)連接并流過基準(zhǔn)電流I1的P溝道型MOS晶體管M3、與N溝道型MOS晶體管M2串聯(lián)連接并流過基準(zhǔn)電流I1的N溝道型MOS晶體管M4。振蕩電路的輸出時(shí)鐘由反相器INV得到。
圖6為表示產(chǎn)生上述基準(zhǔn)電流I1的基準(zhǔn)電流電路的電路圖。在供給電源電壓Vdd的電源端子和供給接地電壓GND的接地端子之間串聯(lián)連接電阻R1(電阻值R1)和N溝道型MOS晶體管M5。N溝道型MOS晶體管M5的柵極和漏極公共連接，源極接地。設(shè)柵極源極間電壓為Vgs1時(shí)，在N溝道型MOS晶體管M5中流過基準(zhǔn)電流I1?；鶞?zhǔn)電流I1由公式1提供。
(公式1)Vdd-Vgs1R1]]>該基準(zhǔn)電流I1流過電流鏡(current mirror)的N溝道型MOS晶體管M6。在此，在與N溝道型MOS晶體管M6串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M7中也流過基準(zhǔn)電流I1。
在此，P溝道型MOS晶體管M7的柵極電壓Va被施加在圖5的P溝道型MOS晶體管M3的柵極，N溝道型MOS晶體管M6的柵極電壓Vb被施加在圖5的N溝道型MOS晶體管M4的柵極。
參照圖7的波形圖對(duì)該振蕩電路的動(dòng)作進(jìn)行說明。施密特反相器STV具有兩個(gè)閾值Vt1、Vt2(Vt1＞Vt2)。通過基準(zhǔn)電流I1所進(jìn)行的充電，節(jié)點(diǎn)N(電容器C的端子)的電壓上升，在達(dá)到施密特反相器STV的閾值Vt1時(shí)，施密特反相器STV的輸出反轉(zhuǎn)為低電平(low)，反相器INV的輸出變?yōu)楦唠娖?，接收該高電平而M2導(dǎo)通，M1截止。于是，通過基準(zhǔn)電流I1的放電，電容器C的節(jié)點(diǎn)N的電壓下降，在達(dá)到施密特反相器STV的閾值Vt2時(shí)，施密特反相器STV的輸出反轉(zhuǎn)為高電平，反相器INV的輸出變?yōu)榈碗娖?，接受該低電平而M2截止，M1導(dǎo)通。于是，再次開始基準(zhǔn)電流I1的充電。通過如上述那樣反復(fù)進(jìn)行充電和放電，可從反相器INV得到輸出時(shí)鐘。
然而，通過電池的劣化等，在施加在半導(dǎo)體集成電路的電源電壓Vdd變動(dòng)的情況下，也優(yōu)選內(nèi)置在半導(dǎo)體集成電路的振蕩電路的振蕩頻率不變動(dòng)。然而，在現(xiàn)有例的振蕩電路中存在振蕩頻率的電源電壓依賴性大的問題。
專利文獻(xiàn)1特開2003-69341號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的振蕩電路正是鑒于上述課題而提出的，其特征在于，上述振蕩電路具備基準(zhǔn)電流電路，其產(chǎn)生基準(zhǔn)電流；充放電電路，其具備電容器、切換電路和檢測電路，上述切換電路對(duì)將電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作和使基準(zhǔn)電流流過電容器的放電動(dòng)作進(jìn)行切換，上述檢測電路對(duì)電容器的端子的電壓進(jìn)行檢測并輸出時(shí)鐘；和控制電路，其對(duì)上述切換電路進(jìn)行控制，以使按照上述時(shí)鐘上述充放電電路開始初始化動(dòng)作，在初始化動(dòng)作結(jié)束后開始放電動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明，充放電電路交替地重復(fù)初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作，放電動(dòng)作通過初始化始終從電源電壓開始進(jìn)行。由此，抑制了振蕩頻率的電源電壓依賴性。
此外，構(gòu)成為被初始化的電壓不是電源電壓，而是接地電壓，從接地電壓開始充電也能得到相同的效果。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的振蕩電路，能夠抑制振蕩頻率的電源電壓依賴性。


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施方式相關(guān)的振蕩電路的電路圖。
圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施方式相關(guān)的振蕩電路的充放電電路的電路圖。
圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施方式相關(guān)的振蕩電路的動(dòng)作波形圖。
圖4為本發(fā)明第二實(shí)施方式相關(guān)的振蕩電路的電路圖。
圖5為現(xiàn)有例相關(guān)的振蕩電路的電路圖。
圖6為基準(zhǔn)電流電路的電路圖。
圖7為現(xiàn)有例相關(guān)的振蕩電路的動(dòng)作波形圖。
圖中10-充放電電路；20-延遲電路；30-反轉(zhuǎn)觸發(fā)器；AP-緩沖放大器；C、C1-電容器；CLK-時(shí)鐘；EN-放電使能信號(hào)；/EN-輸出信號(hào)；I1、I2-基準(zhǔn)電流；INV、INV1-反相器；KC-檢測電路；M1、M3-P溝道型MOS晶體管；M2、M4-N溝道型MOS晶體管；M7、M10、M13-P溝道型MOS晶體管；M5、M6、M11、M12、M14-N溝道型MOS晶體管；M20、M21、M23、M24、M26-P溝道型MOS晶體管；M22、M25、M27-N溝道型MOS晶體管；N、N1-節(jié)點(diǎn)；R1-電阻；RSFF-RS觸發(fā)器；STV-施密特反相器；SW一切換電路。
具體實(shí)施例方式
參照附圖1～3對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振蕩電路進(jìn)行說明。圖1為振蕩電路的電路圖，圖2為充放電電路10的電路圖。
充放電電路10為可對(duì)設(shè)定放電的初始電壓的初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作進(jìn)行切換的電路，在放電結(jié)束時(shí)輸出時(shí)鐘CLK。時(shí)鐘CLK被輸入到RS觸發(fā)器RSFF的置位端子。在RS觸發(fā)器RSFF的復(fù)位端子，被輸入將RS觸發(fā)器RSFF的輸出信號(hào)/EN通過延遲電路20延遲后的信號(hào)。即該RS觸發(fā)器RSFF通過時(shí)鐘CLK的上升沿被置位，通過對(duì)RS觸發(fā)器RSFF的輸出延遲后的信號(hào)被復(fù)位。
RS觸發(fā)器RSFF的輸出信號(hào)/EN通過反相器INV1被反轉(zhuǎn)而成為放電使能信號(hào)EN，該放電使能信號(hào)EN被輸入到充放電電路10的切換電路SW。放電使能信號(hào)EN為高電平時(shí)，進(jìn)行放電動(dòng)作，為低電平時(shí)進(jìn)行初始化動(dòng)作。
RS觸發(fā)器RSFF的輸出信號(hào)/EN被輸入到反轉(zhuǎn)觸發(fā)器(TFFtoggle flipflop)30的時(shí)鐘輸入端子CK，從該反轉(zhuǎn)觸發(fā)器30得到輸出時(shí)鐘。
如圖2所示，充放電電路10具備電容器C1、切換電路SW、檢測電路KC。切換電路SW包括構(gòu)成反相器的P溝道型MOS晶體管M10以及N溝道型MOS晶體管M11，和與它們串聯(lián)連接并流過通過基準(zhǔn)電流電路生成的基準(zhǔn)電流I1的N溝道型MOS晶體管M12?；鶞?zhǔn)電流電路與圖6的電路相同。將放電使能信號(hào)EN輸入上述反相器。
切換電路SW的輸出，與電容器C1的端子(節(jié)點(diǎn)N1)連接，并且被輸入到檢測電路KC。檢測電路KC為一種反相器，包括被串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M13、N溝道型MOS晶體管M14。對(duì)P溝道型MOS晶體管M13的柵極施加基準(zhǔn)電流電路的電壓Va，并流過基準(zhǔn)電流I1。對(duì)P溝道型MOS晶體管M14的柵極施加切換電路SW的輸出。由此，檢測電路KC的閾值Vt3被設(shè)定為與基準(zhǔn)電流電路的Vgs1相等(Vt3＝Vgs1)。并且，檢測電路KC的輸出被施加到緩沖放大器AP，緩沖放大器AP的輸出作為時(shí)鐘CLK被輸出。
接下來，參照附圖3對(duì)該振蕩電路的動(dòng)作進(jìn)行說明。現(xiàn)在如果將放電使能信號(hào)EN設(shè)為高電平，則在充放電電路10中，M10截止，M11導(dǎo)通，電容器C1通過基準(zhǔn)電流I1被放電。電容器C1的節(jié)點(diǎn)N1通過放電從電源電壓Vdd降低到Vt3時(shí)，檢測電路KC的輸出被反轉(zhuǎn)為高電平，時(shí)鐘CLK成為高電平。
于是，RS觸發(fā)器RSFF的輸出信號(hào)/EN反轉(zhuǎn)為高電平，放電使能信號(hào)EN成為低電平。放電使能信號(hào)EN成為低電平時(shí)，在充放電電路10中，切換電路SW的M10導(dǎo)通，M11截止，因此電容器C1被充電，節(jié)點(diǎn)N1的電壓被初始化為電源電壓Vdd。
此外，通過RS觸發(fā)器RSFF的反轉(zhuǎn)該輸出信號(hào)/EN變?yōu)楦唠娖?，該輸出信?hào)/EN通過延遲電路20被延遲。并且，該延遲時(shí)間后，RS觸發(fā)器RSFF的輸出信號(hào)/EN被反轉(zhuǎn)為低電平，放電使能信號(hào)EN變?yōu)楦唠娖?，在充放電電?0中，電容器C1通過基準(zhǔn)電流I1開始放電。在此，延遲電路20的上述延遲時(shí)間，比初始化所需要的時(shí)間長。
由此，在充放電電路10中，交替地重復(fù)初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作，放電始終從電源電壓Vdd開始。由此，能夠抑制振蕩頻率的電源電壓依賴性。節(jié)點(diǎn)N1的初始電壓始終為電源電壓Vdd，因此一次放電所需要的時(shí)間t由公式2提供。
(公式2)t=C1×(Vdd-Vt2)I1]]>在此，基準(zhǔn)電流I1由公式1提供，將其代入公式2時(shí)，得到公式3。
(公式3)t=C1×R1×(Vdd-Vt2)Vdd-Vgs1]]>在此，如上所述，如果設(shè)Vt2＝Vgs1，則如公式4所示，時(shí)間t的電源電壓依賴性被消除。
(公式4)t＝C1×R1接下來，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的振蕩電路進(jìn)行說明。在第一實(shí)施方式中，為將被初始化的電壓設(shè)定為電源電壓并進(jìn)行放電的電路，構(gòu)成為將被初始化的電壓設(shè)定為接地電壓GND并進(jìn)行充電的電路也能得到相同的效果。此時(shí)，也可如圖4那樣構(gòu)成充放電電路。在圖4中，基準(zhǔn)電流電路，晶體管的極性反轉(zhuǎn)，由P溝道型MOS晶體管M20、M21、N溝道型MOS晶體管M22構(gòu)成。
切換電路SW包括流過來自基準(zhǔn)電流發(fā)生電路的基準(zhǔn)電流I2的P溝道型MOS晶體管M23、構(gòu)成反相器的P溝道型MOS晶體管M24、N溝道型MOS晶體管M25。在此，基準(zhǔn)電流I2由公式5提供。
(公式5)I2=Vdd-Vgs2R1]]>此外，檢測電路KC包括被串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M26、N溝道型MOS晶體管M27。N溝道型MOS晶體管M27構(gòu)成基準(zhǔn)電流電路的N溝道型MOS晶體管M22和電流鏡電路，流過基準(zhǔn)電流I2。對(duì)P溝道型MOS晶體管M26的柵極施加切換電路SW的輸出。由此，檢測電路KC的閾值Vt3被設(shè)定為與基準(zhǔn)電流電路的Vgs2相等。因此，充放電電路重復(fù)初始化和放電，充電始終從接地電壓GND開始。由此，與第一實(shí)施方式相同，能夠抑制振蕩頻率的電源電壓依賴性。
權(quán)利要求
1.一種振蕩電路，具備基準(zhǔn)電流電路，其產(chǎn)生基準(zhǔn)電流；充放電電路，其具備電容器、切換電路和檢測電路，上述切換電路對(duì)將電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作和使基準(zhǔn)電流流過電容器的放電動(dòng)作進(jìn)行切換，上述檢測電路對(duì)電容器的端子的電壓進(jìn)行檢測并輸出時(shí)鐘；和控制電路，其對(duì)上述切換電路進(jìn)行控制，以使按照上述時(shí)鐘上述充放電電路開始初始化動(dòng)作，在初始化動(dòng)作結(jié)束后開始放電動(dòng)作。
2.一種振蕩電路，具備基準(zhǔn)電流電路，其產(chǎn)生基準(zhǔn)電流；充放電電路，其具備電容器、切換電路和檢測電路，上述切換電路對(duì)將電容器的端子電壓初始化為接地電壓的初始化動(dòng)作和使基準(zhǔn)電流流過電容器的放電動(dòng)作進(jìn)行切換，上述檢測電路對(duì)電容器的端子的電壓進(jìn)行檢測并輸出時(shí)鐘；和控制電路，其對(duì)上述切換電路進(jìn)行控制，以使按照上述時(shí)鐘上述充放電電路開始初始化動(dòng)作，在初始化動(dòng)作結(jié)束后開始充電動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，上述控制電路具備延遲電路和RS觸發(fā)器，向RS觸發(fā)器的第一輸入端子輸入上述時(shí)鐘，RS觸發(fā)器的輸出通過上述延遲電路后被輸入到第二輸入端子，將上述RS觸發(fā)器的輸出施加到上述切換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩電路，其特征在于，將反轉(zhuǎn)觸發(fā)器與上述RS觸發(fā)器的輸出連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，基準(zhǔn)電流電路具備串聯(lián)連接在電源端子和接地端子之間的電阻以及MOS晶體管，該MOS晶體管的柵極和漏極被公共連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振蕩電路，其特征在于，將檢測電路的閾值設(shè)定為與MOS晶體管的柵極電壓相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，檢測電路由反相器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種振蕩電路，充放電電路(10)為可對(duì)設(shè)定放電的初始電壓的初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作進(jìn)行切換的電路，在放電結(jié)束時(shí)輸出時(shí)鐘CLK。時(shí)鐘CLK被輸入到RS觸發(fā)器(RSFF)的置位端子。在RS觸發(fā)器(RSFF)的復(fù)位端子，被輸入將RS觸發(fā)器(RSFF)的輸出信號(hào)(/EN)通過延遲電路(20)延遲后的信號(hào)。RS觸發(fā)器(RSFF)的輸出信號(hào)(/EN)通過反相器(INV1)被反轉(zhuǎn)而成為放電使能信號(hào)(EN)，該放電使能信號(hào)(EN)被輸入到充放電電路(10)的切換電路(SW)。由此，充放電電路(10)交替地重復(fù)初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作，放電動(dòng)作通過初始化始終從電源電壓(Vdd)開始進(jìn)行。從而能夠抑制振蕩頻率的電源電壓依賴性。
文檔編號(hào)H03K3/00GK101075802SQ20071010320
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者西山好信 申請人:三洋電機(jī)株式會(huì)社