[发明专利]高精度数字可调RC振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字集成电路，特别是涉及一种高精度数字可调RC振荡器。

背景技术

在很多超大规模集成电路的设计中，时钟信号是必不可少的，产生时钟信号的电路一般是振荡器电路，RC振荡器是振荡器里面应用最广的，它的成本较低、结构简单、另外电路的功耗也相对较小，但电路的工作电压和工作温度极大得影响了它的输出频率，工艺相关性比较差，精度较低。

图1是一种普通的RC振荡器电路结构，它包括两个COMP比较器，一个RS触发器，一个电容，和一个三态开关管组成，它的工作原理如下：用RS触发器的输出信号来控制电容C的充放电开关，当电容未充电时，RS触发输出低电平，此时开关连接至上面的Ic电流源，电容开始充电，Vc增加，直到Vc值超过V_H时，比较器比较后输送给S端一个高电平，使RS触发器翻转输出高电平，开关受高电平影响马上调到下面的Ic电流源，电容开始放电，Vc降低，直到Vc值少于V_L时，比较器比较后输送R端一个高电平，使RS触发器翻转输出低电平，则开关又会自动调到上面的Ic电流源。这样通过反馈调节开关对电容C进行自动充放电，在输出端Q产生周期性的方波信号，同时在电容的上极板产生一个锯齿波信号。

设电容充电电流I1，放电电流I2，则电容C的振荡周期为：

在理想情况下，这种常见的RC振荡器频率与电容大小成反比，而与电容电流值成正比，（即与固定时间常数RC成线性关系），而在实际情况下，考虑到比较器的传输延时，实际的周期将会增加，频率将会减少。常见RC振荡器的输出波形如图2所以，电容电压Vc在超过V_H后仍需充电td时间才能使RS触发器翻转，即其周期至少增加了td的时间，另外电源电压的波动，温度的增加，工艺的偏差都会影响到电路的门级延时，进而影响电路精度。

发明内容

本发明的目的在于针对常见RC振荡器精度不高的缺点，提供一种高精度数字可调RC振荡器。其电路结构简单，适用于各种含电容的普通RC振荡器电路。

为达上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高精度数字可调RC振荡器，包括比较器COMP1、比较器COMP2和一个RS触发器。其特征在于，所述比较器COMP1的正输入端接一个电容C1的上极板，负输入端接一个基准电压信号Vref，输出端接所述RS触发器的S端；所述比较器CMOP2的正输入端接一个电容C2的上极板，负输入端接基准电压信号Vref，输出端接所述RS触发器的R端；所述RS触发器的输出端Q接一个反相器INV1的输入端；该反相器INV1的输出端接一个反相器INV2的输入端；该反相器INV2的输出端信号为Vq，接一个与非门NAND的一个输入端；该与非门NAND的另一个输入端接Ven信号，输出端信号为VqN，接一个反相器INV3；该反相器INV3的输出端信号为Vout；两个所述电容C1、C2的下极板接地；一个NMOS开关管M1的漏极接电容C1的上极板，源极接地，栅极接Vq信号；一个NMOS开关管M2的漏极接电容C2的上极板，源极接地，栅极接VqN信号；一个NMOS开关管M3的漏极接偏置电流信号Ibias1，源极接电容C1的上极板，栅极接VqN信号；一个NMOS开关管M4的漏极接偏置电流信号Ibias2，源极接电容C2的上极板，栅极接Vq信号；一个NMOS开关管M5的漏极接偏置电流信号Ibias1，源极接地，栅极接Vq信号；一个NMOS开关管M6的漏极接偏置电流信号Ibias2，源极接地，栅极接VqN信号；一个电容数字微调模块Cap triming的A1端接所述电容C1的上极板，A2端接所述电容C2的上极板。

上述的比较器COMP1、COMP2采用共源差分对结构。