專利名稱：一種消除溫度和電壓影響的rc振蕩器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著集成電路設(shè)計和制造技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)開始將振蕩器集成進所需的芯片 之中。但是，無論是環(huán)形振蕩器或是RC振蕩器，其常用的MOS器件和電阻都受電壓溫度影 響較大，產(chǎn)生的頻率往往不夠精確，在一些需要高精度時序信號的芯片中就不適用了。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種消除溫度和電壓影響的RC振蕩器電路。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種消除溫度和電壓影響的 RC振蕩器電路，包括RC振蕩模塊，RC振蕩模塊包括電流輸入端、電壓輸入端和信號輸出端， 其特征在于它還包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、 第一電阻、第二電阻、第三電阻和運算放大器；第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三PMOS管、第 四PMOS管和第五PMOS管的源極接工作電壓；第一 PMOS管、第二 PMOS管和第三PMOS管的 柵極連接成一個節(jié)點，第一 PMOS管的柵極與第一 PMOS管的漏極連接；第一 PMOS管的漏極 輸入一路電流源后接地，第二 PMOS管的漏極經(jīng)第一電阻后接地，第三PMOS管的漏極經(jīng)第二 電阻后接地；第三PMOS管的漏極與運算放大器的正輸入端連接，運算放大器的輸出端與第 四PMOS管和第五PMOS管的柵極連接，第四PMOS管的漏極分為兩路，一路與運算放大器的 負(fù)輸入端連接，另一路經(jīng)第三電阻后接地；所述的第二PMOS管漏極與所述的RC振蕩模塊的 電壓輸入端連接，所述的第五PMOS管的漏極與所述的RC振蕩模塊的電流輸入端連接。
按上述方案，所述的RC振蕩模塊還包括第六PMOS管、第七PMOS管、第一 NMOS管、 第二 NMOS管、第一比較器、第二比較器、第一電容、第二電容、第一與非門和第二與非門；第 六PMOS管的柵極與第二 NMOS管的柵極連接后與第二與非門的輸出端連接，第二 NMOS管的 源極接地，第六PMOS管的漏極與第二 NMOS管的漏極連接后分為兩路，一路接第二電容的 正極，第二電容的負(fù)極接地，另一路接第一比較器的負(fù)輸入端；第七PMOS管的柵極與第一 匪OS管的柵極連接后與第一與非門的輸出端連接，第一 NMOS管的源極接地，第七PMOS管 的漏極與第一 NMOS管的漏極連接后分為兩路，一路接第一電容的正極，第一電容的負(fù)極接 地，另一路接第二比較器的負(fù)輸入端；第二與非門的一個輸入端與第一比較器的輸出端連 接，另一個輸入端與第一與非門的輸出端連接；第一與非門的一個輸入端與第二比較器的 輸出端連接，另一個輸入端與第二與非門的輸出端連接；所述的第六PMOS管和第七PMOS管 的源極為所述的RC振蕩模塊的電流輸入端，所述的第一比較器和第二比較器的正輸入端 為所述的RC振蕩模塊的電壓輸入端，所述的第二與非門的輸出端為所述的RC振蕩模塊的 信號輸出端。
本發(fā)明的工作原理為提供成比例輸出的翻轉(zhuǎn)電壓U和充電電流I給RC振蕩模 塊，使輸出頻率僅與電容C和若干電阻R有關(guān)，并通過調(diào)節(jié)幾個R的比值，減小溫度影響，電源電壓只需維持電路正常工作即可，與頻率無關(guān)。
本發(fā)明的有益效果為
1、結(jié)構(gòu)簡單，所用器件少；精度高，在一般低壓電路中，電壓和溫度造成的頻偏都 可控制在以內(nèi)；
2、容易調(diào)節(jié)，在保證電路正常工作前提下，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻即可提高精度。


圖1為RC振蕩模塊的電路圖
圖2為形成RC振蕩模塊輸入電流和輸入電壓的電路圖具體實施方式
圖1為RC振蕩模塊的電路圖，圖中電壓U和電流I為輸入電壓和輸入電流，輸出 方波為CLKout。第一與非門NDO和第二與非門NDl構(gòu)成一個RS觸發(fā)器。第六PMOS管P6 的柵極與第二 NMOS管附的柵極連接后與第二與非門NDl的輸出端連接，第二 NMOS管NO 的源極接地，第六PMOS管P6的漏極與第二 NMOS管附的漏極連接后分為兩路，一路接第二 電容Cl的正極，第二電容Cl的負(fù)極接地，另一路接第一比較器CPl的負(fù)輸入端；第七PMOS 管P7的柵極與第一 NMOS管NO的柵極連接后與第一與非門NDO的輸出端連接，第一 NMOS 管NO的源極接地，第七PMOS管P7的漏極與第一 NMOS管NO的漏極連接后分為兩路，一路 接第一電容CO的正極，第一電容CO的負(fù)極接地，另一路接第二比較器CP2的負(fù)輸入端。
電路正常工作時，NDl和NDO輸出為10或01狀態(tài)，第二電容Cl或第一電容CO其 中之一由電流I對其進行充電，另一對地放電并保持為0。當(dāng)電流I對電容充電使其電壓 到達電壓U時，第一比較器CPl和和第二比較器CP2輸出翻轉(zhuǎn)，NDl和NDO的輸出也隨之翻 轉(zhuǎn)，C1、CO中原充電電容放電，原放電電容進行充電，如此反復(fù)，CLKout不間斷的輸出1，0狀 態(tài)。
第一電容CO和第二電容Cl的充放電同時進行，且放電時間比充電時間快許多，因 而CLKout維持1和0的時間由CO和Cl電壓從0沖到電壓U的時間決定，假設(shè)Cl和CO的 電容量總和為C，由公式Q = IT = CU, Q為電量，CU
得出CLKout輸出一個周期所需時間:T = 了
輸出CLKout 的頻率/ = + = ^7
通常電容的溫度和電壓系數(shù)相對較小，對頻率影響也小，只要電流I和電壓U的比 例固定，輸出也會穩(wěn)定，為此我們設(shè)計了如圖2的電路為其提供電壓和電流。
圖2中電壓U、電流I即輸出到RC振蕩模塊的電壓、電流，電流源i可以是鏡像來 的電流，也可以是一簡單電流源。
設(shè)圖2中第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2構(gòu)成的電流鏡和第一 PMOS管P1、第三 PMOS管P3構(gòu)成的電流鏡都是1 1輸出，則通過第一電阻R1、第二電阻R2的電流都是i， U = iRl，U+ = iR2，運算放大器CPO接成負(fù)反饋，U- = U+ = iR2，第四PMOS管P4和第五 PMOS管P5的柵源電壓都相同，I等于流過第三電阻R3的電流，即I = U-/R3 = iR2/R3。
將U，I帶入頻率公式得到
權(quán)利要求
1.一種消除溫度和電壓影響的RC振蕩器電路，包括RC振蕩模塊，RC振蕩模塊包括電 流輸入端、電壓輸入端和信號輸出端，其特征在于它還包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第 三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和運算放大器；第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管和第五PMOS管的源極接工作電壓；第一 PMOS管、第二 PMOS管和第三PMOS管的柵極連接成一個節(jié)點，第一 PMOS管的柵極與第一 PMOS管的漏極連接；第一 PMOS管的漏極輸入一路電流源后接地，第二 PMOS管的漏極經(jīng)第 一電阻后接地，第三PMOS管的漏極經(jīng)第二電阻后接地；第三PMOS管的漏極與運算放大器的 正輸入端連接，運算放大器的輸出端與第四PMOS管和第五PMOS管的柵極連接，第四PMOS 管的漏極分為兩路，一路與運算放大器的負(fù)輸入端連接，另一路經(jīng)第三電阻后接地；所述的 第二 PMOS管漏極與所述的RC振蕩模塊的電壓輸入端連接，所述的第五PMOS管的漏極與所 述的RC振蕩模塊的電流輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RC振蕩器電路，其特征在于所述的RC振蕩模塊還包括第 六PMOS管、第七PMOS管、第一匪OS管、第二匪OS管、第一比較器、第二比較器、第一電容、 第二電容、第一與非門和第二與非門；第六PMOS管的柵極與第二NMOS管的柵極連接后與第 二與非門的輸出端連接，第二 NMOS管的源極接地，第六PMOS管的漏極與第二 NMOS管的漏 極連接后分為兩路，一路接第二電容的正極，第二電容的負(fù)極接地，另一路接第一比較器的 負(fù)輸入端；第七PMOS管的柵極與第一 NMOS管的柵極連接后與第一與非門的輸出端連接， 第一 NMOS管的源極接地，第七PMOS管的漏極與第一 NMOS管的漏極連接后分為兩路，一路 接第一電容的正極，第一電容的負(fù)極接地，另一路接第二比較器的負(fù)輸入端；第二與非門的 一個輸入端與第一比較器的輸出端連接，另一個輸入端與第一與非門的輸出端連接；第一 與非門的一個輸入端與第二比較器的輸出端連接，另一個輸入端與第二與非門的輸出端連 接；所述的第六PMOS管和第七PMOS管的源極為所述的RC振蕩模塊的電流輸入端，所述的 第一比較器和第二比較器的正輸入端為所述的RC振蕩模塊的電壓輸入端，所述的第二與 非門的輸出端為所述的RC振蕩模塊的信號輸出端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消除溫度和電壓影響的RC振蕩器電路，提供成比例輸出的翻轉(zhuǎn)電壓U和充電電流I給RC振蕩模塊，使輸出頻率僅與電容C和若干電阻R有關(guān)，并通過調(diào)節(jié)幾個R的比值，減小溫度影響，電源電壓只需維持電路正常工作即可，與頻率無關(guān)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，所用器件少；精度高，在一般低壓電路中，電壓和溫度造成的頻偏都可控制在1％以內(nèi)；容易調(diào)節(jié)，在保證電路正常工作前提下，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻即可提高精度。
文檔編號H03H1/02GK102035489SQ20101061567
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者徐挺, 江石根, 雷紅軍 申請人:蘇州華芯微電子股份有限公司