[发明专利]一种基于阻容阵列的可配置弛张振荡器

说明书

本发明公开一种基于阻容阵列的可配置弛张振荡器，包括起振电路和控制电路；所述起振电路包括带隙基准源、电容阵列、比较器组、启动与隔离电路、振荡输出逻辑电路，带隙基准源的输出信号经电容阵列与比较器相连接，比较器组的输出信号经由启动与隔离电路与振荡输出逻辑电路相连；控制电路包括专用寄存器组、数字逻辑控制电路和缓冲与调相电路；数字逻辑控制电路通过专用寄存器组与起振电路连接；缓冲与调相电路与数字逻辑控制电路及振荡输出逻辑电路相连接。本发明能提供具有高频率稳定性的时钟信号，能够保持多频点振荡频率的补偿校准能力。

技术领域

本发明涉及集成电路芯片技术领域，特别是涉及一种基于阻容阵列的可配置弛张振荡器。

背景技术

随着集成电路技术的发展和信息系统的智能化，集成电路目前已广泛应用于各类电子产品与工业装备中，发挥着不可或缺的作用。近年来，物联网技术的发展使得无线传感器网络以及便携式个人电子设备等小型化、智能化终端逐渐成熟，基于各类专用集成电路芯片的板级系统集成度不断提高，对系统功耗分配提出了更为严苛的要求。例如，在无线传感器节点终端中，往往需要利用电池供电，甚至从环境中获取能量来保证系统的能量供给。此外，数字信号处理技术已经成为目前电子系统的必备功能，为保证电子系统中绝大部分的信息可靠传输和智能化处理，需要在时序信号控制下完成模拟信号数字化和信息收发等功能。在此过程中，时钟信号则是集成电路芯片以及板级系统的必备信号，时钟信号的质量关乎电子系统的功能是否正确以及性能优劣，获得低相位噪声、抗温度漂移、抗电源电压变化的时钟信号成为了研究热点。

目前，为集成电路芯片和板级系统提供时钟的主要有晶体振荡器，环形振荡器和弛张振荡器等几类主要方式。晶体振荡器是采用石英晶体产生高度稳定的振荡信号，通过与外围电路配合实现振荡信号调理，然而，由于需要采用晶体结构完成起振，难以完成单片集成且功耗较高；环形振荡器则是采用相同电路结构级联产生相位延迟，遵从巴克豪森稳定性判据的电路结构，主要是应用于低频电路；弛张振荡器是利用基于晶体管构成的逻辑结构与电阻、电容组成的具有自行起振的电路结构，弛张振荡器相较于前述振荡器具有频率范围广，面积小易于集成且成本低等优势，成为了低功耗应用场景下的主流解决方案。其中，弛张振荡器一般采用恒流源对电容充电，电容极板电压与参考电压输入比较器等电路模块，完成电平翻转，输出周期性信号。实际设计中，一般通过改进比较器、电容积分器反馈环路等电路模块的方法，来获得某个频点下的高质量振荡信号。此外，弛张振荡器往往需要参考电流和参考电压作为振荡器核心电路的关键输入信号，在大部分应用中为保证振荡频率的稳定性会选择牺牲系统功耗和面积，采用外供参考电流和参考电压。

近年来，可穿戴电子产品走进千家万户，基于物联网技术的无线传感器也得到了重要应用。因此，集成化、低功耗和功能可配置成为了通用集成电路芯片设计的核心目标。现有技术中，有人提出在集成电路中设计具有可修调功能或者具备温度补偿能力的弛张振荡器，通过改变电阻阻值、调整比较器偏置电流等手段来提高弛张振荡器的频率稳定性。这种检测方法能够有效改善温度对比较器失调和传播延时的影响，但是无法对电流镜失配和工艺参数漂移进行补偿。此外，为实现不同工作模式下的振荡频率可调，往往需要改变比较器输入端的参考电压，难以对某个振荡频率进行精调与校准。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种适用于低成本、低功耗的基于阻容阵列的可配置弛张振荡器，为集成电路芯片提供具有高频率稳定性的时钟信号，能够保持多频点振荡频率的补偿校准能力。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于阻容阵列的可配置弛张振荡器，包括：