專利名稱：內(nèi)置振蕩電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及振蕩電路設(shè)備，尤其涉及一種內(nèi)置振蕩電路。
背景技術(shù)：
科學(xué)技術(shù)的日新月異，使得各種設(shè)備的發(fā)展趨向低功耗，面積小以及低成本，精準(zhǔn)的時(shí)鐘發(fā)生電路也趨向于全片上集成，高精度，高頻率的方向發(fā)展。振蕩器電路通常用于給各種集成電路芯片提供時(shí)鐘信號(hào)。一般給各種電路芯片提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器電路有以下幾種:一種是基于環(huán)形振蕩器的產(chǎn)生電路。環(huán)形振蕩器產(chǎn)生電路使用較為廣泛，但是在CMOS工藝中，由于存在溫度、工藝和電源電壓的不穩(wěn)定性，使得所述片內(nèi)集成時(shí)鐘電路的輸出頻率穩(wěn)定性較差。再一種是RC松弛(Relaxation)振蕩器，由于其頻率精度較高，目前的發(fā)展較為迅速，但由于RC松弛振蕩器的工作頻率較低，因此不適合較高頻率的時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)用。另一種，也是較為常見(jiàn)的是時(shí)鐘信號(hào)是采用石英晶體(Crystal)振蕩器電作為時(shí)
鐘基準(zhǔn)。目前對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，比如27/49M，315/433M頻段的射頻發(fā)射系統(tǒng)，作為產(chǎn)生時(shí)鐘基準(zhǔn)的振蕩器電路一般采用的都是第三種結(jié)構(gòu)，

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，晶振通過(guò)振蕩器產(chǎn)生信號(hào)，并通過(guò)PLL/DLL鎖定來(lái)獲得時(shí)鐘信號(hào)。在芯片內(nèi)部(即片上)需要用鎖相環(huán)(PLL)或延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)來(lái)獲得合適的時(shí)鐘信號(hào)。這種振蕩器電路能實(shí)現(xiàn)很高的精度(I IOOppm)，但是這種方案需要額外增加的外部晶振，不僅極大地提高了產(chǎn)品的成本，且需要占用較大的芯片面積和功耗，并降低了整個(gè)芯片的競(jìng)爭(zhēng)能力，因此影響在一些對(duì)成本比較敏感的消費(fèi)類產(chǎn)品中的應(yīng)用，例如玩具遙控產(chǎn)品、無(wú)線控制產(chǎn)品及紅外遙控產(chǎn)品等。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的內(nèi)置振蕩電路，解決由于工藝、電源電壓和溫度的變化產(chǎn)生的頻率偏移，并且成本低廉，頻率范圍更大的的內(nèi)置振蕩電路。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種內(nèi)置振蕩電路，包括基本電流產(chǎn)生電路、環(huán)形振蕩器、頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路以及差分放大電路；所述基本電流產(chǎn)生電路包括第一運(yùn)算放大器、第一放大管、可修調(diào)電阻和鏡像電路，所述第一運(yùn)算放大器接收一參考電壓，經(jīng)所述可修調(diào)電阻修調(diào)后由第一放大管輸出一中間電流，所述中間電流經(jīng)所述鏡像電路輸出參考電流；所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生頻率信號(hào)；所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路包括開關(guān)管模塊、充放電容和輸出電容，所述開關(guān)管模塊接收所述參考電流和頻率信號(hào)，并在所述頻率信號(hào)的控制下，進(jìn)行使所述參考電流對(duì)所述充放電容進(jìn)行充電、以及在充放電容和輸出電容之間進(jìn)行電荷重新分配和對(duì)所述充放電容進(jìn)行放電的過(guò)程，以使所述輸出電容輸出反饋電壓；所述差分放大電路比較所述反饋電壓和參考電壓并產(chǎn)生控制電壓，所述控制電壓對(duì)所述環(huán)形振蕩器的頻率信號(hào)進(jìn)行反饋校正，直至頻率信號(hào)穩(wěn)定輸出。進(jìn)一步的，所述環(huán)形振蕩器的頻率信號(hào)穩(wěn)定輸出時(shí)，所述頻率信號(hào)的值與修調(diào)電阻的電阻值和充放電容的電容值有關(guān)。進(jìn)一步的，所述內(nèi)置振蕩器的輸出頻率為:
權(quán)利要求1.一種內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，包括基本電流產(chǎn)生電路、環(huán)形振蕩器、頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路以及差分放大電路； 所述基本電流產(chǎn)生電路包括第一運(yùn)算放大器、第一放大管、可修調(diào)電阻和鏡像電路，所述第一運(yùn)算放大器接收一參考電壓，經(jīng)所述可修調(diào)電阻修調(diào)后由第一放大管輸出一中間電流，所述中間電流經(jīng)所述鏡像電路輸出參考電流； 所述環(huán)形振蕩器產(chǎn)生頻率信號(hào)； 所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路包括開關(guān)管模塊、充放電容和輸出電容，所述開關(guān)管模塊接收所述參考電流和頻率信號(hào)，并在所述頻率信號(hào)的控制下，進(jìn)行使所述參考電流對(duì)所述充放電容進(jìn)行充電、以及在充放電容和輸出電容之間進(jìn)行電荷重新分配和對(duì)所述充放電容進(jìn)行放電的過(guò)程，以使所述輸出電容輸出反饋電壓； 所述差分放大電路比較所述反饋電壓和參考電壓并產(chǎn)生控制電壓，所述控制電壓對(duì)所述環(huán)形振蕩器的頻率信號(hào)進(jìn)行反饋校正，直至頻率信號(hào)穩(wěn)定輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述環(huán)形振蕩器的頻率信號(hào)穩(wěn)定輸出時(shí)，所述頻率信號(hào)的值與修調(diào)電阻的電阻值和充放電容的電容值有關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述內(nèi)置振蕩器的輸出頻率為:
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，在所述基本電流產(chǎn)生電路中，所述第一運(yùn)算放大器的兩輸入端分別接所述參考電壓和第一放大管的第一連接端、輸出端接所述第一放大管的控制端；所述可修調(diào)電阻一端接地、另一端接所述第一放大管的第一連接端，所述鏡像電路的輸入端接所述第一放大管的第二連接端、輸出端輸出所述參考電流。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述鏡像電路包括第一鏡像輸出管，所述第一鏡像輸出管的控制端接所述第一放大管的控制端、所述第一鏡像輸出管的第一連接端輸出所述參考電流、所述第一鏡像輸出管的第二連接端接所述電源電壓。
6.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述鏡像電路包括第一鏡像輸入管、第二鏡像輸入管、第一鏡像輸出管和第二鏡像輸出管，所述第一鏡像輸入管的控制端接所述第一放大管的第二連接端、所述第一鏡像輸入管的第一連接端接所述第二鏡像輸入管的第二連接端、所述第一鏡像輸入管的第二連接端接一電源電壓，所述第二鏡像輸入管的第二連接端接所述第一放大管的第二連接端，所述第一鏡像輸出管的控制端接所述第一鏡像輸入端的控制端、所述第一鏡像輸出管的第一連接端接所述第二鏡像輸出管的第二連接端，所述第一鏡像輸出管的第二連接端接所述電源電壓，所述第二鏡像輸出管的控制端接所述第二鏡像輸入管的控制端，所述第二鏡像輸出管的第一連接端輸出所述參考電流、所述第二鏡像輸出管的第二連接端與一第一鏡像輸出管的第一連接端連接。
7.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述鏡像電路為多路可修調(diào)鏡像電路，所述可修調(diào)電阻對(duì)所述參考電流實(shí)現(xiàn)低位頻率偏差調(diào)節(jié)，所述多路可修調(diào)鏡像電路實(shí)現(xiàn)高位低位頻率選擇以及所述參考電流實(shí)現(xiàn)高位頻率偏差調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述鏡像電路為多路可修調(diào)鏡像電路，所述可修調(diào)鏡像電路為共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述多路可修調(diào)鏡像電路包括第一鏡像輸入管、第二鏡像輸入管、多個(gè)第一鏡像輸出管和多個(gè)第二鏡像輸出管，所述第一鏡像輸入管的控制端接所述第一放大管的第二連接端、所述第一鏡像輸入管的第一連接端接所述第二鏡像輸入管的第二連接端、所述第一鏡像輸入管的第二連接端接一電源電壓，所述第二鏡像輸入管的第二連接端接所述第一放大管的第二連接端，每一所述第一鏡像輸出管的控制端均接所述第一鏡像輸入管的控制端、每一所述第一鏡像輸出管的第二連接端接所述電源電壓，每一所述第二鏡像輸出管的控制端均接所述第二鏡像輸入管的控制端，所述第二鏡像輸出管的相連后輸出所述參考電流，每一所述第二鏡像輸出管的第二連接端與一第一鏡像輸出管的第一連接端連接。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述內(nèi)置振蕩電路包括M個(gè)第一鏡像輸出管，所述基本電流產(chǎn)生電路接收一多位控制信號(hào)，所述多位控制信號(hào)包括頻率選擇位、鏡像電路調(diào)節(jié)位和電阻調(diào)節(jié)位，所述頻率選擇位控制N個(gè)所述第一鏡像輸出管與所述第一鏡像輸入管的比例值，所述鏡像電路調(diào)節(jié)位控制L個(gè)所述第一鏡像輸出管與所述第一鏡像輸入管的比例值，所述電阻調(diào)節(jié)位控制所述可修調(diào)電阻的電阻值，其中，N、L及M均為正整數(shù)，所述N個(gè)第一鏡像輸出管和L個(gè)第一鏡像輸出管均為不同的第一鏡像輸出管，且N+L=M。
11.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路還包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路和寄生電容消除電路，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路根據(jù)所述頻率信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)控制開關(guān)模塊的脈沖信號(hào)，所述寄生消除電路包括第一寄生消除電路和第二寄生消除電路，所述充放電容包括第一充放電容和第二充放電容，所述開關(guān)管模塊包括第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管、第二開關(guān)管、第二充電管、第二放電管、第一防串?dāng)_管和第二防串?dāng)_管； 所述第一開關(guān)管的控制端接所述頻率信號(hào)、第一連接端接所述參考電流、第二連接端接第一節(jié)點(diǎn)，所述第二開關(guān)管的控`制端接所述頻率信號(hào)的反相信號(hào)、第一連接端接所述參考電流、第二連接端接第二節(jié)點(diǎn)， 所述第一充放電容一端接所述第一節(jié)點(diǎn)、另一端接地，所述第二充放電容一端接所述第二節(jié)點(diǎn)、另一端接地， 所述第一充電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接第一節(jié)點(diǎn)和輸出電容之間，所述第二充電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接第二節(jié)點(diǎn)和輸出電容之間，所述第一放電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接地和第一節(jié)點(diǎn)，所述第二放電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接地和第二節(jié)點(diǎn)， 所述第一寄生電容消除電路輸入端接所述脈沖信號(hào)、輸出端接所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第二寄生消除電路輸入端接所述脈沖信號(hào)、輸出端接所述第二節(jié)點(diǎn)； 所述第一防串?dāng)_管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端連接于所述第一充電管和輸出電容之間，所述第二防串?dāng)_管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端連接于第二充電管和輸出電容之間。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述開關(guān)模塊還包括第三放電管和第四放電管，所述第三放電管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端接所述第一充放電容和地之間，所述第四放電管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端接所述第二充放電容之間。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管、第二開關(guān)管、第二充電管、第二放電管、第一防串?dāng)_管、第二防串?dāng)_管、第三放電管和第四放電管接收不同的脈沖信號(hào)，所述第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管、第二開關(guān)管、第二充電管、第二放電管、第一防串?dāng)_管、第二防串?dāng)_管、第三放電管和第四放電管均為MOS管。
14.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述第一寄生消除電路和所述第二寄生消除電路的結(jié)構(gòu)相同。
15.如權(quán)利要求14所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述第一寄生消除電路具有第三節(jié)點(diǎn)，所述第三節(jié)點(diǎn)的寄生電容與所述第一節(jié)點(diǎn)的寄生電容相等。所述第一寄生消除電路包括第十一 MOS管至第十七M(jìn)OS管，所述第十一 MOS管的源極和柵極相接、漏極接所述第三節(jié)點(diǎn)，所述第十三MOS管的柵極接脈沖信號(hào)、漏極接所述第三節(jié)點(diǎn)、源極接所述第十二MOS管的源極，所述第十二 MOS管的柵極接脈沖信號(hào)、源極和漏極相接并接所述參考電壓，所述第十四MOS管和第十五MOS管的漏極均接所述第三節(jié)點(diǎn)、柵極和源極均接地，所述第十六MOS管的漏極接所述第三節(jié)點(diǎn)、柵極接脈沖信號(hào)、源極接所述第十七M(jìn)OS管的源極，所述第十七M(jìn)OS管的柵極接所述脈沖信號(hào)、源極和漏極相接并接所述第二節(jié)點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求14所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，在所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路中，所述第二寄生消除電路具有第四節(jié)點(diǎn)，所述第四節(jié)點(diǎn)的寄生電容與所述第二節(jié)點(diǎn)的寄生電容相等。所述第二寄生消除電路包括第十八MOS管至第二十四MOS管，所述第十八MOS管的源極和柵極相接、漏極接所述第四節(jié)點(diǎn)，所述第二十MOS管的柵極接脈沖信號(hào)、漏極接所述第四節(jié)點(diǎn)、源極接所述第十九MOS管的源極，所述第十九MOS管的柵極接脈沖信號(hào)、源極和漏極相接并接所述參考電壓，所述第二十一 MOS管和第二十二 MOS管的漏極均接所述第四節(jié)點(diǎn)、柵極和源極均接地，所述第二十三MOS管的漏極接所述第四節(jié)點(diǎn)、柵極接脈沖信號(hào)、源極接所述第二十四MOS管的源極，所述第二十四MOS管的柵極接所述脈沖信號(hào)、源極和漏極相接并接所述第二節(jié)點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路還包括脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路根據(jù)所述頻率信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)控制開關(guān)模塊的脈沖信號(hào)，所述開關(guān)管模塊包括第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管和第一防串?dāng)_管； 所述第一開關(guān)管的控制端接所述頻率信號(hào)、第一連接端接所述參考電流、第二連接端接第一節(jié)點(diǎn)，所述充放電容一端接所述第一節(jié)點(diǎn)、另一端接地，所述第一充電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接第一節(jié)點(diǎn)和輸出電容之間，所述第一放電管的控制端接脈沖信號(hào)，兩連接端分別接地和第一節(jié)點(diǎn)，所述第一防串?dāng)_管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端連接于所述第一充電管和輸出電容之間。
18.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述開關(guān)模塊還包括第三放電管，所述第三放電管的控制端接脈沖信號(hào)、兩連接端接所述充放電容之間以對(duì)所述充電電容進(jìn)行進(jìn)一步放電。
19.如權(quán)利要求18所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管、第一防串?dāng)_管和第三放電管接收不同的脈沖信號(hào)，所述第一開關(guān)管、第一充電管、第一放電管、第一防串?dāng)_管和第三放電管均為MOS管。
20.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述內(nèi)置振蕩電路還包括多倍分頻器，所述多倍分頻器設(shè)置于所述環(huán)形振蕩器和頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路之間，所述多倍分頻器對(duì)所述頻率信號(hào)進(jìn)行分頻后，輸出至所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路，以使所述頻率-電壓轉(zhuǎn)化電路穩(wěn)定工作。
21.如權(quán)利要求20所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，當(dāng)所述頻率信號(hào)穩(wěn)定輸出時(shí)，所述頻率信號(hào)為:
22.如權(quán)利要求20所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述多倍分頻器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的兩倍分頻器。
23.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述差分放大電路包括第二運(yùn)算放大器、電阻和電容，所述第二運(yùn)算放大器的一輸入端分別接所述參考電壓、另一輸入端通過(guò)所述電阻接所述反饋電壓之間、輸出端接所述環(huán)形振蕩器，所述電容一端連接于所述第一運(yùn)算放大器和所述電阻之間，另一端連接于所述第一運(yùn)算放大器和所述環(huán)形振蕩器之間。
24.如權(quán)利要求1至23中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，所述內(nèi)置振蕩電路設(shè)置于頻率范圍在27MHZ 49MHZ的玩具遙控設(shè)備。
25.如權(quán)利要求1至23中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，頻率范圍315MHz或433MHZ的無(wú)線控制設(shè)備。
26.如權(quán)利要求1至23中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)置振蕩電路，其特征在于，頻率范圍在38KHz的紅外遙控設(shè)備中。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種內(nèi)置振蕩電路，本實(shí)用新型所述內(nèi)置振蕩電路采用負(fù)反饋閉環(huán)路形式，利用頻率-電壓轉(zhuǎn)化方式，使內(nèi)置振蕩電路能夠在芯片中全部集成，省略了需要外部額外設(shè)置的晶振，節(jié)約了工藝成本，并且通過(guò)將環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率轉(zhuǎn)化為反饋電壓，并與參考電壓進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果反饋到環(huán)形振蕩器的控制端，改變環(huán)形振蕩器的頻率，從而通過(guò)對(duì)輸出頻率的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，從而使環(huán)路穩(wěn)定輸出低溫漂的工作頻率，產(chǎn)生高精度的輸出頻率。
文檔編號(hào)H03L7/099GK203039669SQ201220748799
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者褚云飛, 蔡康康, 胡鐵剛 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司