[发明专利]振荡电路及时钟电路

说明书

本申请公开了一种振荡电路及时钟电路，包括：控制电流生成模块，提供控制电流，并根据偏置电压和限流电阻值之间的比值限定控制电流；多个反相器，多个反相器依次级联成环形回路，最后一级反相器的输出端输出具有设定频率的振荡信号；以及多个电容，分别连接在相应的反相器的输出端与参考地之间，其中，每个反相器的供电端接收控制电流，偏置电压与反相器的翻转阈值电压正相关，因此得到的环形振荡模块的振荡周期仅与限流电阻的阻值和其内部电容的电容值相关，与电源电压无关，产生的振荡信号的频率精度更高，适应于高精度系统的应用。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体地涉及一种振荡电路及时钟电路。

背景技术

在集成电路领域，需要时钟电路给数字电路提供时钟。传统的时钟电路使用石英振荡器以提供一正确的参考时钟信号，但是高精度及低噪声的石英振荡器非常昂贵。此外，基于石英晶体的时钟电路需要外接一个石英晶体，外接引脚易受干扰，且不利于系统的集成。出于功耗和成本的考虑，越来越多的集成电路中采用片内集成的环形振荡器为数字电路提供时钟。

图1示出根据现有技术的时钟电路的结构示意图。如图1所示，时钟电路100包括环形振荡器110和整形电路120。环形振荡器110由奇数个(图示为3个)首尾相连的反相器构成，环形振荡器110用于根据电源电压VDD输出具有设定频率的振荡信号，整形电路120通过对该振荡信号进行整形以得到时钟信号。

由于现有技术的环形振荡器的振荡信号的频率受电源电压、温度、工艺漂移等因素的影响很大，且电路功耗较大，因此无法达到高精度和低功耗的应用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种振荡电路及时钟电路，振荡信号的频率不随电源电压和温度的变化而变化，频率精度更高，适应于高精度系统的应用。

根据本发明的一方面，提供了一种振荡电路，包括：控制电流生成模块，根据偏置电压和限流电阻之间的比值产生一控制电流；以及环形振荡模块，与所述控制电流生成模块连接，根据所述控制电流生成具有设定频率的振荡信号，所述环形振荡模块包括：多个反相器，所述多个反相器依次级联成环形回路，最后一级所述反相器的输出端输出所述振荡信号；以及多个电容，分别连接在相应的所述反相器的输出端与参考地之间，其中，所述偏置电压与所述反相器的翻转阈值电压温漂特性一致。

优选地，所述控制电流生成模块包括：放大器，包括第一输入端、第二输入端以及输出端；第一晶体管，所述第一晶体管的第一端和控制端短接，并与所述放大器的第一输入端连接于第一节点，第二端接地；限流电阻，所述限流电阻的第一端与所述放大器的第二输入端连接于第二节点，第二端接地；以及电流镜电路，包括第一至第三输出端以及控制端，所述第一输出端与所述第一节点连接，第二输出端与所述第二节点连接，所述第三输出端输出所述控制电流，所述控制端与所述放大器的输出端连接。

优选地，所述电流镜电路包括第二至第四晶体管，其中，所述第二至第四晶体管的第一端均与电源电压连接，所述第二至第四晶体管的控制端彼此连接以作为所述电流镜电路的控制端，所述第二晶体管的第二端作为所述第一输出端以连接至所述第一节点，所述第三晶体管的第二端作为所述第二输出端以连接至所述第二节点，所述第四晶体管的第二端作为所述第三输出端以输出所述控制电流。

优选地，每个所述反相器都包括：依次串联连接于所述第三输出端与地之间的第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管和所述第六晶体管的控制端彼此连接以作为所述反相器的输入端，所述第五晶体管和所述第六晶体管的中间节点作为所述反相器的输出端。

优选地，所述第一晶体管和所述第六晶体管为NMOS管，所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第五晶体管为PMOS管。

优选地，所述振荡信号的振荡周期为：

T＝n×R0×C0×(Vt/Vb)