高精度振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度振蕩器，其包括電壓基準(zhǔn)模塊、補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊及環(huán)形振蕩器；所述電壓基準(zhǔn)模塊包括若干被測場效應(yīng)管，并對所述被測場效應(yīng)管進(jìn)行工藝角檢測，用來產(chǎn)生含有被測場效應(yīng)管工藝角信息的基準(zhǔn)電壓，且將所述基準(zhǔn)電壓輸入至所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊；所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并產(chǎn)生同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏?，且所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生的電流輸入至所述環(huán)形振蕩器；所述環(huán)形振蕩器接收補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的電流，并根據(jù)所述電流輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘。本發(fā)明的高精度振蕩器將工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償獨(dú)立設(shè)計(jì)，二者互不影響，便于調(diào)節(jié)；且其輸出時(shí)鐘頻率不受工藝和溫度的影響，提高了輸出時(shí)鐘的精度。
【專利說明】高精度振蕩器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬電路振蕩器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種高精度振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有振蕩器一般具備工藝補(bǔ)償，很少引入溫度補(bǔ)償，故振蕩器在實(shí)際工作中會(huì)隨著溫度的變化，其振蕩器頻率會(huì)發(fā)生改變，一般稱之為溫漂，使得其輸出的時(shí)鐘精度偏低。現(xiàn)有振蕩器一般難以將工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償分開設(shè)計(jì)，因?yàn)楣に囇a(bǔ)償與溫度補(bǔ)償二者具有相互影響的關(guān)系，故很難調(diào)節(jié)，無法同時(shí)滿足工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。
[0003]因此，有必要提供一種改進(jìn)的高精度振蕩器來克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高精度振蕩器，本發(fā)明的高精度振蕩器將工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償獨(dú)立設(shè)計(jì)，二者互不影響，便于調(diào)節(jié)；且其輸出時(shí)鐘頻率不受工藝和溫度的影響，提高了輸出時(shí)鐘的精度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高精度振蕩器，其包括電壓基準(zhǔn)模塊、補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊及環(huán)形振蕩器；所述電壓基準(zhǔn)模塊包括若干被測場效應(yīng)管，并對所述被測場效應(yīng)管進(jìn)行工藝角檢測以產(chǎn)生含有被測場效應(yīng)管工藝角信息的基準(zhǔn)電壓，且將所述基準(zhǔn)電壓輸入至所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊；所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并產(chǎn)生同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳎宜鲅a(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生的電流輸入至所述環(huán)形振蕩器；所述環(huán)形振蕩器接收補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的電流，并根據(jù)所述電流輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘。
[0006]較佳地，所述電壓基準(zhǔn)模塊包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管、第八場效應(yīng)管、第一電阻及第二電阻；所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管及第三場效應(yīng)管的柵極與漏極均接地，所述第一場效應(yīng)管的源極與第七場效應(yīng)管的源極連接，所述第二場效應(yīng)管的源極與第一電阻的一端連接，所述第三場效應(yīng)管的源極與第二電阻的一端連接，且所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管及第三場效應(yīng)管為被測場效應(yīng)管，以提供場效應(yīng)管的工藝角信息；所述第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管及第六場效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，且所述第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管及第六場效應(yīng)管的柵極均與所述第五場效應(yīng)管的漏極連接，所述第四場效應(yīng)管的漏極與第七場效應(yīng)管的漏極連接，所述第五場效應(yīng)管的漏極與第八場效應(yīng)管的漏極連接，所述第六場效應(yīng)管的漏極與第二電阻的另一端連接，且輸出基準(zhǔn)電壓；所述第七場效應(yīng)管的柵極與漏極連接，并與所述第八場效應(yīng)管的柵極連接；所述第八場效應(yīng)管的源極與第一電阻的另一端連接。
[0007]較佳地，所述第五場效應(yīng)管的寬長比與第六場效應(yīng)管的寬長比相同。
[0008]較佳地，所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊包括第九場效應(yīng)管、第十場效應(yīng)管、第十一場效應(yīng)管、第十二場效應(yīng)管及運(yùn)算放大器；所述第九場效應(yīng)管的柵極與漏極接地，其源極與所述運(yùn)算放大器的反相輸入端及第十場效應(yīng)管的源極連接；所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述電壓基準(zhǔn)模塊的輸出端連接，其輸出端與所述第十場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十場效應(yīng)管的漏極與所述第十一場效應(yīng)管的漏極及柵極共同連接，并與所述第十二場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十一場效應(yīng)管及第十二場效應(yīng)管的源極均與外部電源連接；所述第十二場效應(yīng)管的漏極輸出同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳌?br> [0009]較佳地，所述第十一場效應(yīng)管的寬長比與第十二場效應(yīng)管的寬長比相同。
[0010]較佳地，所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管及第九場效應(yīng)管均為P型場效應(yīng)管。
[0011]較佳地，所述環(huán)形振蕩器包括第十三場效應(yīng)管、第十四場效應(yīng)管、第十五場效應(yīng)管、比較器及多個(gè)振蕩單元；所述第十三場效應(yīng)管的漏極、柵極及第十四場效應(yīng)管的柵極共同連接，并與所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊的輸出端連接，所述第十三場效應(yīng)管與第十四場效應(yīng)管的源極均接地；所述第十四場效應(yīng)管的漏極與第十五場效應(yīng)管的漏極連接；所述第十五場效應(yīng)管的漏極與柵極共同連接，并與各個(gè)所述振蕩單元連接，其源極與外部電源連接；各個(gè)所述振蕩單元依次相互串連，最后一個(gè)振蕩單元的輸出端與第一個(gè)振蕩單元的輸入端連接，且最后一個(gè)振蕩單元的兩輸出端對應(yīng)與所述比較器的兩輸入端連接，所述比較器的輸出端輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘。
[0012]本發(fā)明的高精度振蕩器，由于所述電壓基準(zhǔn)模塊包括若干被測場效應(yīng)管，并對所述被測場效應(yīng)管進(jìn)行工藝角檢測而產(chǎn)生含有被測場效應(yīng)管工藝角信息的基準(zhǔn)電壓，且將所述基準(zhǔn)電壓輸入至所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊；所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并產(chǎn)生同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏?，且所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生的電流輸入至所述環(huán)形振蕩器；從而將工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償獨(dú)立設(shè)計(jì)，二者互不影響，便于調(diào)節(jié)；而且同時(shí)對輸出的時(shí)鐘進(jìn)行了工藝補(bǔ)償與溫度補(bǔ)償，使得輸出時(shí)鐘頻率不受工藝和溫度的影響，提高了輸出時(shí)鐘的精度。
[0013]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明。【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明高精度振蕩器的系統(tǒng)框圖。
[0015]圖2為圖1所示電壓基準(zhǔn)模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3為圖1所示補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4為圖3所示補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊輸出電流隨場效應(yīng)管的工藝和溫度變化的特性圖
[0018]圖5為圖1所示環(huán)形振蕩器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖6為本發(fā)明一個(gè)振蕩單元的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。如上所述，本發(fā)明提供了一種高精度振蕩器，本發(fā)明的高精度振蕩器將工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償獨(dú)立設(shè)計(jì)，二者互不影響，便于調(diào)節(jié)；且其輸出時(shí)鐘頻率不受工藝和溫度的影響，提高了輸出時(shí)鐘的精度。[0021]請參考圖1，圖1為本發(fā)明高精度振蕩器的系統(tǒng)框圖。如圖所示，本發(fā)明的高精度振蕩器包括電壓基準(zhǔn)模塊、補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊及環(huán)形振蕩器；所述電壓基準(zhǔn)模塊產(chǎn)生含有場效應(yīng)管工藝角信息的基準(zhǔn)電壓VERF，且將所述基準(zhǔn)電壓VREF輸入至所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊；所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊對基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并產(chǎn)生同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償電流Icps，且所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Icps輸入至所述環(huán)形振蕩器；所述環(huán)形振蕩器接收補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Icps，并輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘Fout。
[0022]請?jiān)俳Y(jié)合參考圖2，圖2為圖1所示電壓基準(zhǔn)模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，所述電壓基準(zhǔn)模塊包括第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2、第三場效應(yīng)管M3、第四場效應(yīng)管M4、第五場效應(yīng)管M5、第六場效應(yīng)管M6、第七場效應(yīng)管M7、第八場效應(yīng)管M8、第一電阻Rl及第二電阻R2 ;所述第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3的柵極與漏極均接地，所述第一場效應(yīng)管Ml的源極與第七場效應(yīng)管M7的源極連接，所述第二場效應(yīng)管M2的源極與第一電阻Rl的一端連接，所述第三場效應(yīng)管M3的源極與第二電阻R2的一端連接，且所述第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3為被測場效應(yīng)管，以提供場效應(yīng)管的工藝角信息；所述第四場效應(yīng)管M4、第五場效應(yīng)管M5及第六場效應(yīng)管M6的源極均與外部電源VCC連接，且其柵極均共同連接并與第五場效應(yīng)管M5的漏極連接，所述第四場效應(yīng)管M4的漏極與第七場效應(yīng)管M7的漏極連接，所述第五場效應(yīng)管M5的漏極與第八場效應(yīng)管M8的漏極連接，所述第六場效應(yīng)管M6的漏極與第二電阻R2的另一端連接，且輸出基準(zhǔn)電壓VREF ;所述第七場效應(yīng)管M7的柵極與漏極連接，并與所述第八場效應(yīng)管M8的柵極連接；所述第八場效應(yīng)管M8的源極與第一電阻Rl的另一端連接。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第五場效應(yīng)管M5的寬長比與第六場效應(yīng)管M6的寬長比相同。
[0023]所述電壓基準(zhǔn)模塊通過比較第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3的柵極電壓，其比較結(jié)果中含有工藝角的信息，從而實(shí)現(xiàn)對第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3的工藝角檢測。且第四場效應(yīng)管M4、第五場效應(yīng)管M5、第七場效應(yīng)管M7及第八場效應(yīng)管M8組成一個(gè)運(yùn)算放大器，以使電壓V1、V3相等；同時(shí)使流過第五場效應(yīng)管M5的電流鏡像至第六場效應(yīng)管M6，且設(shè)定流過第五場效應(yīng)管M5的電流為I。所述第一電阻Rl使其兩端的電壓差`VR (即電壓V2、V3的電壓差)轉(zhuǎn)換為電流I，且明顯地，所述電流I中含有第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2工藝角信息；第二電阻R2和第三場效應(yīng)管M3接收流過第六場效應(yīng)管M6的電流，并將該電流轉(zhuǎn)換為基準(zhǔn)電壓VREF，由于基準(zhǔn)電壓VREF是由含有第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2工藝角信息的電流I和第三場效應(yīng)管M3的柵極電壓共同組成，故所述基準(zhǔn)電壓VREF含有第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3的工藝角信息。具體地:
[0024]第一場效應(yīng)管Ml、第二場效應(yīng)管M2的柵源電壓V1、V2分別為:
I Ti
[0025]Vl = Vth +^ 1-----

]j Cox11-1zpl1-(IVZL)1
[0026]Vl = Vlh+ \-~~———-——

\Cox*up*(W ! L)z
[0027]由于V1=V3，則第一電阻Rl兩端的電壓差VR為:
【權(quán)利要求】
1.一種高精度振蕩器，其特征在于，包括電壓基準(zhǔn)模塊、補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊及環(huán)形振蕩器；所述電壓基準(zhǔn)模塊包括若干被測場效應(yīng)管，并對所述被測場效應(yīng)管進(jìn)行工藝角檢測而產(chǎn)生含有被測場效應(yīng)管工藝角信息的基準(zhǔn)電壓，且將所述基準(zhǔn)電壓輸入至所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊；所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊對基準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并產(chǎn)生同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償電流，且所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊將產(chǎn)生的補(bǔ)償電流輸入至所述環(huán)形振蕩器；所述環(huán)形振蕩器接收補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的補(bǔ)償電流，并根據(jù)所述電流輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述電壓基準(zhǔn)模塊包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管、第六場效應(yīng)管、第七場效應(yīng)管、第八場效應(yīng)管、第一電阻及第二電阻；所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管及第三場效應(yīng)管的柵極與漏極均接地，所述第一場效應(yīng)管的源極與第七場效應(yīng)管的源極連接，所述第二場效應(yīng)管的源極與第一電阻的一端連接，所述第三場效應(yīng)管的源極與第二電阻的一端連接，且所述第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管及第三場效應(yīng)管為被測場效應(yīng)管，以提供場效應(yīng)管的工藝角信息；所述第四場效應(yīng)管、第五場效應(yīng)管及第六場效應(yīng)管的源極均與外部電源連接，且其柵極均共同連接并與第五場效應(yīng)管的漏極連接，所述第四場效應(yīng)管的漏極與第七場效應(yīng)管的漏極連接，所述第五場效應(yīng)管的漏極與第八場效應(yīng)管的漏極連接，所述第六場效應(yīng)管的漏極與第二電阻的另一端連接，且輸出基準(zhǔn)電壓；所述第七場效應(yīng)管的柵極與漏極連接，并與所述第八場效應(yīng)管的柵極連接；所述第八場效應(yīng)管的源極與第一電阻的另一端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述第五場效應(yīng)管的寬長比與第六場效應(yīng)管的寬長比相同。
4.如權(quán)利要求1所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊包括第九場效應(yīng)管、第十場效應(yīng)管 、第十一場效應(yīng)管、第十二場效應(yīng)管及運(yùn)算放大器；所述第九場效應(yīng)管的柵極與漏極接地，其源極與所述運(yùn)算放大器的反相輸入端及第十場效應(yīng)管的源極連接；所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述電壓基準(zhǔn)模塊的輸出端連接，其輸出端與所述第十場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十場效應(yīng)管的漏極與所述第十一場效應(yīng)管的漏極及柵極共同連接，并與所述第十二場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十一場效應(yīng)管及第十二場效應(yīng)管的源極均與外部電源連接；所述第十二場效應(yīng)管的漏極輸出同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳌?br> 5.如權(quán)利要求4所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述第十一場效應(yīng)管的寬長比與第十二場效應(yīng)管的寬長比相同。
6.如權(quán)利要求2所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊包括九場效應(yīng)管、第十場效應(yīng)管、第十一場效應(yīng)管、第十二場效應(yīng)管及運(yùn)算放大器；所述第九場效應(yīng)管的柵極與漏極接地，其源極與所述運(yùn)算放大器的反相輸入端及第十場效應(yīng)管的源極連接；所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述電壓基準(zhǔn)模塊的輸出端連接，其輸出端與所述第十場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十場效應(yīng)管的漏極與所述第十一場效應(yīng)管的漏極及柵極共同連接，并與所述第十二場效應(yīng)管的柵極連接；所述第十一場效應(yīng)管及第十二場效應(yīng)管的源極均與外部電源連接；所述第十二場效應(yīng)管的漏極輸出同時(shí)具備工藝補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償?shù)碾娏鳎磺宜龅诰艌鲂?yīng)管、第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管及第三場效應(yīng)管均為P型場效應(yīng)管。
7.如權(quán)利要求1所述的高精度振蕩器，其特征在于，所述環(huán)形振蕩器包括第十三場效應(yīng)管、第十四場效應(yīng)管、第十五場效應(yīng)管、比較器及多個(gè)振蕩單元；所述第十三場效應(yīng)管的漏極、柵極及第十四場效應(yīng)管的柵極共同連接，并與所述補(bǔ)償電流產(chǎn)生模塊的輸出端連接，所述第十三場效應(yīng)管與第十四場效應(yīng)管的源極均接地；所述第十四場效應(yīng)管的漏極與第十五場效應(yīng)管的漏極連接；所述第十五場效應(yīng)管的漏極與柵極共同連接，并與各個(gè)所述振蕩單元連接，其源極與外部電源連接；各個(gè)所述振蕩單元依次相互串連，最后一個(gè)振蕩單元的輸出端與第一個(gè)振蕩單元的輸入端連接，且最后一個(gè)振蕩單元的兩輸出端對應(yīng)與所述比較器的兩輸入端連 接，所述比較器的輸出端輸出頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘。
【文檔編號】H03L1/02GK103595402SQ201310576652
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】鄒錚賢, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:四川和芯微電子股份有限公司