[发明专利]RC振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及数模混合集成电路设计技术领域，具体来说，本发明涉及一种RC振荡电路。

背景技术

在数模混合集成电路系统中，精准的时钟电路是必需的。为了产生精确的时钟信号，常规方法是采用片外的晶振作为时钟发生器。这样，多增加的元器件就极大地提升了芯片的成本。而如果采用片内的RC振荡器作为时钟发生器，由于RC振荡电路中的积分比较器的延迟时间容易受温度的影响，产生的时钟频率随温度的变化而变化，不能满足精确时钟频率的要求。

图1为现有技术中的一个常规RC有源振荡电路的电路结构示意图。为了得到精确的时钟输出，现有技术中一般都是采用这样的方式。

如图所示，其是采用参考电压Vref1、放大器101和片外电阻301生成精准的基准电流对电容302充电，使得电容302上的电压Vcap从0V线性上升，当此电压Vcap超过参考电压Vref2时，积分比较器102和时钟发生器103会产生时钟控制信号Ck1通过控制开关401将电容302上的电荷放光，让电容302上的电压Vcap重新回到0V。这样，通过反馈控制让电容302的电压Vcap维持在0V和参考电压Vref2之间振荡，积分比较器102的输出电压Vcomp再通过时钟发生器103转换成所需要的时钟控制信号Ck1。

另外，放大器101的输出连接到NMOS晶体管201的栅极，NMOS晶体管201的源极连接到片外电阻301。PMOS晶体管202、203和电压源Vdd构成镜像电流源205，产生镜像基准电流。PMOS晶体管202、203的源极接电压源Vdd，栅极彼此对接，PMOS晶体管202的漏极与NMOS晶体管201的漏极相连接，PMOS晶体管203的漏极与积分比较器102的负输入端相连接。PMOS晶体管202的漏极与其栅极短接。放大器101、NMOS晶体管201和镜像电流源205构成基准电流提供模块204，电容302和开关401则构成充放电模块305。

记从PMOS晶体管203流出的电流值为I_s，片外电阻301的电阻值为R₀，参考电压Vref1的电压值为V₁，则有：

I_s＝V₁/R_o    (1)

记电容302的电容值为C₀，参考电压Vref2的电压值为V₂，则电容302的充电时间t_charge为：

t_charge＝C_o·V₂/I_s    (2)

每个时钟周期应该由三部分时间组成：电容302的充电时间t_charge，电容302的放电时间t_discharge和积分比较器102及逻辑电路的延迟时间t_delay，则最终时钟的频率f为：

f=1tdischarge+tdelay+Co·Ro·V2/V1---(3)]]>

可见，用现有技术产生的时钟频率不仅与电容的充放电时间有关，而且还与积分比较器及反馈控制的延时相关，这些延时往往对温度是非常敏感的。当时钟频率较高时，误差则会更大，这些延时的影响会更加突出，所得到的时钟频率受温度影响也就越大，以至无法获得精确的时钟频率信号。

发明内容