[发明专利]集成电路与自偏压电阻电容振荡器和斜坡产生器电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种电子电路，特别是本发明的实施例是关于用在控制器的集成振荡器电路的领域，此控制器特别是超低功率电池应用的控制器。

背景技术

图1是绘示系统100的简化方块图，其中控制器是用以在频繁的通电与断电操作。在这个例子中，当监视端点GPIO1的状态时，(微)控制器电路是在断电状态。在这个例子中，端点GPIO1是连接至温度驱动开关110，其会在一预设的温度下被触发。基于控制器核心所执行的操作，发光二极管120是用来指示温度驱动开关110什么时候被触发。当温度驱动开关110被触发时，逻辑单元会对控制器通电并且致能振荡器，其中振荡器会提供信号给核心逻辑单元，以计算发光二极管120的驱动器功能。当完成计算时，控制器会回到断电状态，并且关闭振荡器。由于上述的功能需要频繁地对振荡器通电和断电，因此需要快速的通电与断电时间来减少功率消耗。更进一步来说，振荡器电路需要成为一个低功率的电路来节省电力并且延长电池的寿命。

此外，集成电路振荡器也会使用在以脉冲宽度调变(pulse width modulation，PWM)为基础的系统中，用以提供时脉信号与斜坡信号(或锯齿信号)。上述的系统例如是用在切换式电源供应器(Switch Mode Power Supplies，SMPS)与放大器电路中的系统。

一些现有的集成电路振荡器会用环形振荡器(ring oscillator)，并搭配精准的外部参考电压与电流。其他现有的集成电路振荡器则会用电容充电电路，但也会依赖外部的参考电路与控制电路。

发明内容

本发明的发明人已经发现了，对于低功率的电池运作，现有的集成电路振荡器通常不满足低功率电池操作的快速启动与低功耗要求。如上所述，现有的集成电路振荡器通常需要外部的参考电流与电压，连带着有复杂的电路。一些现有的集成电路振荡器可能会利用带隙(bandgap)电路来提供参考电压。这些设计容易导致复杂的电路并且需要高功率消耗。

在本发明的实施例中，精准的自偏压电阻电容(resistor-capacitor，RC)振荡器与斜坡产生器电路具有结合电流与电压参考电路，其具有电路支路。此电路支路包括了单一N型金属氧化物半导体(N-type Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管、单一P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管与电阻。通过将参考电压与参考电流结合为电路支路，该参考电路会被简化。进一步地，在给定的一个时间点，部分的自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路会被禁能。此电路是用以提供低的功率消耗并且能够快速的启动。此外，振荡器频率可以由一个电阻值与一个电容值来精准地决定。

本发明一实施例提出一种集成电路，该集成电路包括自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路，该自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路包括了结合式电流和电压参考电路以提供参考电流、第一参考电压与第二参考电压。此结合式电流和电压参考电路包括一电路支路，此电路支路由彼此串联耦接的第一PMOS晶体管，电阻与第一NMOS晶体管所组成，并且第一PMOS晶体管与第一NMOS晶体管是分别使用二极管接法。自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路也包括一信号产生电路，其包括电容。信号产生电路是用以将上述的电容从第一参考电压充电至第二参考电压，并且将电容从第二参考电压放电至第一参考电压。自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路是用以在电容的节点提供斜坡(或锯齿)信号，并在信号产生电路的输出端提供振荡器输出信号。

在一实施例中，结合式电流和电压参考电路与信号产生电路是实作在单一个集成电路中。

在一实施例中，自偏压RC振荡器和斜坡产生器电路是用以提供1/(2R₀C₀)的振荡频率，其中R₀为上述电阻的电阻值，C₀为上述电容的电容值。

在另一实施例中，在结合式电流和电压参考电路中，第一PMOS晶体管的源极是耦接至电源，第一PMOS晶体管的栅极与漏极是耦接至第一节点，第一节点耦接至电阻的第一端。第一NMOS晶体管的源极是耦接至接地端，第一NMOS晶体管的栅极与漏极是耦接至第二节点，第二节点是耦接至该电阻的第二端。结合式电流和电压参考电路是用以在第一节点提供第一参考电压，在第二节点提供第二参考电压，并且提供参考电流，其中参考电流流经在第一节点与第二节点之间的电阻。