[发明专利]一种电阻工艺偏差的补偿方法、装置、电阻及RC振荡器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种电阻工艺偏差的补偿方法、装置、零温度系数的电阻及具有温度补偿特性的RC振荡器。

背景技术

数模混合信号芯片中的数字电路通常需要频率精准的时钟信号，时钟信号在芯片内部由振荡器产生。RC振荡器结构简单，集成度高，性能良好，从而得到了广泛的研究和应用。

在常规的RC振荡器中，通过经由电阻控制的电流系统对电容进行充电或者放电来操作。当电容上的电压达到上限(或者高于某个阈值)时，切换装置开始对电容进行放电；当电容上的电压达到下限(或者低于某个阈值)时，切换装置开始对电容进行充电，于是电容上的电压在上限电压和下限电压间产生来回摆动，形成振荡信号。对电容的充电和放电速率经由电阻的电流来控制。

但是，CMOS工艺上MOS器件、电容、电阻都存在较大的工艺分散性，且都带有温度系数，导致RC振荡器产生的频率往往不够精确，在一些需要高精度时序信号的芯片中就不适用了，尤其是电阻的温度系数对时钟的影响通常是难以被忽略的。

现有技术通常采用具有相反温度系数的电阻R1和电阻R2串联(或者并联)组成电阻R，通过合理设置电阻R1与电阻R2的阻值之比，从而实现零温度系数电阻的目的。

假设电阻R1为正温度系数，电阻R2为负温度系数，那么：

R1＝R1₀(1+α1(T-T₀))，R2＝R2₀(1-α2(T-T₀))(1)

其中，T₀为额定温度(通常选取25℃)，R1₀、R2₀分别为电阻R1、电阻R2在额定温度T₀(通常选取25℃)下的阻值，称为额定阻值，电阻R1的温度系数为正温度系数α1，电阻R2的温度系数为负温度系数-α2。

设计目标是，对于任意温度T，R1与R2之和为常数R0(与温度无关)，即：R1+R2＝R₀。根据这个约束条件，对等式(1)进行变换，得到：

可见电阻R1与电阻R2完全按照温度系数的比值分配总电阻R₀(R₀＝R1+R2)，因此必须保证额定阻值R2₀与额定阻值R1₀的比值必须在任何情况下都等于α1α2，才能保证总电阻为零温度系数。

然而由于电阻R1和电阻R2是由不同类型材料制作的，其工艺偏差往往彼此独立，因此其比值系数在工艺偏差下并不能保证一直不变，在最严重的情况下，甚至可以达到±40％的偏差，严重影响了电阻以及应用电路的性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电阻工艺偏差的补偿方法，旨在解决目前由于集成电路中的工艺分散性导致的电阻偏差，从而影响其应用电路的性能，尤其是影响时钟精度的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电阻工艺偏差的补偿方法，所述方法包括下述步骤：

生成第一RC振荡信号和第二RC振荡信号；

根据所述第一RC振荡信号和所述第二RC振荡信号生成计数值，所述计数值包含电阻工艺偏差信息；

根据所述计数值计算出电阻工艺偏差值；

根据所述电阻工艺偏差值对电阻进行补偿，使电阻具有零温度系数。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电阻工艺偏差的补偿装置，所述装置包括：

第一RC振荡器，用于生成第一RC振荡信号；

第二RC振荡器，用于生成第二RC振荡信号；

计数器，所述计数器的第一输入端与所述第一RC振荡器的输出端连接，所述计数器的第二输入端与所述第二RC振荡器的输出端连接，所述计数器用于根据所述第一RC振荡信号和所述第二RC振荡信号生成计数值，所述计数值包含电阻工艺偏差信息；

计算单元，所述计算单元的输入端与所述计数器的输出端连接，用于根据所述计数值计算电阻工艺偏差值；

第三RC振荡器，所述第三RC振荡器的输入端与所述计算单元的输出端连接，用于根据所述电阻工艺偏差值对电阻进行补偿，使其电阻具有零温度系数；

所述第一RC振荡器与所述第二RC振荡器结构相同，且分别具有一互为相反温度系数的电阻。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述电阻工艺偏差的补偿方法的零温度系数的电阻，以及采用该零温度系数的电阻的具有温度补偿特性的RC振荡器。