[发明专利]一种降低振荡器功耗的电路

说明书

本发明公开了一种降低振荡器功耗的电路，该电路包括有电流源、控制开关，所述电流镜包括有M4、M5、M7，所述电流镜中另外设置一个电流镜M6，M6通过开关S3接到M5的漏极，为电阻提供偏置电流。由于放电期间开关S3断开，使得M6处处于断开状态，从而降低动态功耗。

技术领域

本发明属于振荡器的技术领域，特别涉及片内RC振荡器技术。

背景技术

随着物联网时代的兴起，智慧家居，智慧健康MCU的市场越来越大，对于现在人们追求的健康的生活方式，体脂秤、厨房秤成了人们生活中不可或缺的部分。时钟产生电路在SoC、MCU领域是不可或缺的模块，其性能对MCU、SoC芯片起着至关重要的作用。由于芯片耗电时间长功耗大会发热，影响芯片使用寿命，所以降低功耗显得尤为重要。

如专利申请201710110975.3公开了一种高稳定度低功耗片上OSC电路，所述充放电电路，由电流源对电容进行充放电，开关管控制电容的充放电；所述控制电路，将所述充放电电路输出的电平状态进行转换，产生振荡器最终的输出信号，所述振荡器输出信号又控制所述充放电电路中开关管的开关；本发明电路结构简单，功耗低，能够实现输出振荡功能；所述电流源由共源共栅电流镜来镜像电流，因此产生的电流I1、I2稳定度高，从而使得OSC电路的振荡频率稳定；所述NMOS管M13为去耦电容，可以稳定电源电压，使得产生的电流稳定，同时提高OSC电路的振荡频率稳定性，噪声低；本发明省去了原有技术中的比较器和控制部分，而采用反相器、二输入或非门和RS触发器，占用芯片面积小。该申请通过对电流源进行充放电控制实现保存振荡频率，从而降低功耗，但是其实现电路复杂，且仅仅是通过稳压实现振荡器频率稳定输出，放电周期功耗并没减小，而时间使用过程中，对电源的电压稳定很难做到，并不能满足人们对振荡器的改进需求。

简化的CMOS接地电容电流控制振荡器如图1所示，一个定时电容C交替连接在充电、放电电流源之间。控制电流IC被镜像到M3来提供放电电流，或者被镜像到M5提供充电电流。假设初始情况下开关S1闭合，电容被充电，电流源M5通过开关S1对电容C充电，直到电容C上极版的电压超过一个上限阈值电压V_TH，然后控制电路断开开关S1，闭合开关S2，电容开始放电，电容通过开关S2和电流源M3对地放电，当电容上极板的电压低于一个下限阈值电压V_TL时，放电过程结束这是一个完整的时钟周期，重复这样的工作。

根据标准CMOS relaxation振荡器搭建的振荡器结构如图2所示，偏置电路提供偏置电流被镜像到PMOS管提供充电电流，被镜像到NMOS提供放电电流，电容连接在充电和放电电流源之间，假设初始时刻是充电模式，那么电流源对电容充电，当充电电压超过阈值电压VH时，放电开关S2打开，电容开始放电，直到电容上的电压低于一个阈值电压VL时，电容又开始充电，这是一个完整的时钟周期，重复这样的工作。充电放电期间M5一直处于打开状态，此处动态功耗为(2I+2I)/2＝2I，由此可见，充电和放电期间电流源始终处于工作状态，使得动态功耗增大。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种降低振荡器功耗的电路，该电路通过在放电电流源之路增加开关，使放电周期功耗减小，从而降低振荡器的动态功耗。

本发明的另一个目地在于提供一种降低振荡器功耗的电路，该电路实现简便，成本低廉，且其正常工作的情况下功耗降低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种降低振荡器功耗的电路，该电路包括有电流源、控制开关，所述电流镜包括有M4、M5、M7，其特征在于所述电流镜中另外设置一个电流镜M6，M6通过开关S3接到M5的漏极，为电阻提供偏置电流。由于放电期间开关S3断开，使得M6处处于断开状态，从而降低动态功耗。

进一步，M5漏极连接的电阻下面连接M8的源级，所述M8的栅漏短接，提供参考电压VREF的一部分，充电时VREF＝2I*2R+VDS8，放电时VREF＝I*2R+VDS8。