[实用新型]低温漂低功耗32.768KHz晶体振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种晶体振荡器的改进，具体地说是一种低温漂低功耗32.768KHz晶体振荡器。

背景技术

随着集成电路的发展，越来越多领域的的芯片内部需要一个稳定的时钟信号，如时钟、监控类消费电子产品，军工和通讯类领域等。产生时钟信号的方法有很多种，晶体振荡器由于具有高精确度和高稳定性，成为产生时钟信号最常用的实现方法。

   降低集成芯片的功耗是现在集成电路发展的必然趋势，降低功耗不仅节约能源，还能在电池供电的领域增加产品的使用寿命。石英晶体振荡器电路较大的功率消耗会使得石英晶体的老化速度加快，从而影响振荡器的频率特性或物理参数，降低频率稳定度。因此实现一种低功耗晶体振荡电路能够有效降低芯片的功耗。常用的降低功耗的方法是精简电路减少工作器件数量，如piece电路，电路简单，通过一个反相器实现放大电路，但是由于反相器自身结构限制，很难实现极低的功耗，尤其是300nA以下。另一种方法是减小振荡信号振幅降低功耗，这种方法需要振幅检测电路，增加了电路复杂度。或者采用降低工作电压的方法，但是在消费类电子产品中供电电压为常规工作电压，为了实现低电压需要一个电压转换电路，而且对电压转换电路要求很高，这不仅增加了电路复杂度，并且增加了电路的额外功耗。

应用环境因素中温度是重要的因素，温度变化会导致电路静态工作点的转移，引起电压和电流偏离设计的值，甚至会导致电路工作异常，因此，提高电路的温度特性是保证电路稳定工作的必要条件。常见的方式是温度补偿晶体振荡器，温度补偿晶体振荡器需要温度检测系统及庞大的数字调整系统。这种方式具有很高的精确度，但是同时会带来芯片的大功耗、大面积及高复杂度和高成本。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种通过工作在亚阈值区域的MOS晶体管的基准产生电路，实现电路的低工作电流，从而降低振荡器整体电路的功耗；通过正负温度系数电阻实现温度系数抵消和简易的温度补偿，得到低温漂的振荡器电路，并且结构简单、易于实现、成本低的低温漂低功耗32.768KHz晶体振荡器。

为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该低温漂低功耗32.768KHz晶体振荡器，包括石英晶体、放大电路、反馈电阻、整形电路及负载电容C1、C2，所述放大电路、反馈电阻及负载电容C1、C2分别与石英晶体相连，形成振荡环路，输出振荡信号；所述振荡信号经过整形电路输出性能良好的32.768KHz时钟信号；所述放大电路包括NMOS晶体管MN1、电流源电路、基准产生电路、启动电路及两个保护电路，其特征在于：所述的电流源电路与NMOS晶体管MN1的漏极相连，为NMOS晶体管MN1提供放大电流；基准产生电路通过镜像与电流源电路相连，给电流源电路提供电流源；启动电路与基准产生电路相连，在基准产生电路进入零状态时启动基准产生电路，基准产生电路进入工作模式；两个保护电路分别与NMOS晶体管MN1的栅极和漏极相连，提供管脚的静电保护功能；

所述的基准产生电路，包括PMOS晶体管MP11、MP12和NMOS晶体管MN11、MN12及电阻串R11，构成β倍增基准电路；PMOS晶体管MP11的栅极和MP12的栅极相连，构成镜像电路；MP11的漏极和栅极相连；NMOS晶体管MN11的栅极和MN12的栅极相连；MN12的漏极和栅极相连；MP11的漏极和MN11的漏极相连，MP12的漏极和MN12的漏极相连；MN11的源极和电阻串R11相连；电阻串R11由20个电阻串联，包括两种电阻类型的电阻，一种为正温度系数的电阻，一种为负温度系数的电阻，各为10个，间隔串联成串。  

本实用新型还通过如下措施实施：所述的基准产生电路产生的基准电流IR11为20nA；所述PMOS晶体管MP11、MP12和NMOS晶体管MN11、MN12工作在亚阈值区域。

所述的启动电路，包括PMOS晶体管MP13、MP14、MP15、MP16和NMOS晶体管MN13，MP13、MP14、MP15的栅极相连后与基准产生电路中的MP11的栅极与漏极连接；MP13的漏极与MP14的源极相连；MP14的漏极与MP15的源极相连；MP15的漏极与MN13的栅极和MP16的栅极相连；MN13的漏极和源极相连后与地连接；MN13的栅极和MP16的栅极相连；MP16的漏极同时和基准产生电路中的MN12的栅极和漏极、MN11的栅极以及MP12的漏极相连。