[发明专利]一种对电源电压和温度变化不敏感的环形振荡电路

说明书

本发明公开了一种对电源电压和温度变化不敏感的环形振荡电路，包括：CTAT基准电流源，用于根据控制信号生成第一偏置电流和具有负温度系数的第二偏置电流；环形振荡器，连接CTAT基准电流源，用于根据第二偏置电流补偿环形振荡器由于温度变化引起的正温度系数输出振荡电压；钳位保护电路，连接CTAT基准电流源，用于根据第一偏置电流生成用于保护CTAT基准电流源、时钟整形电路的钳位电压；时钟整形电路，连接环形振荡器和钳位保护电路，用于在钳位电压的保护下，对振荡电压进行整形输出时钟信号；CTAT基准电流源，还连接钳位保护电路，还用于在钳位电压的保护下，根据控制信号自适应更新第一偏置电流和第二偏置电流。本发明提高了集成电路系统的性能。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计技术领域，具体涉及一种对电源电压和温度变化不敏感的环形振荡电路。

背景技术

如今，可植入芯片与物联网传感器芯片一般通过环境能量收集器利用环境中的热能和机械能等能量来产生集成电路系统所需的电能，以克服需要常年更换电池的弊端。但是，能量收集器的使用也给集成电路系统内的振荡器等核心电路的设计带来了困难。

由于环境能量的有限性，能量收集器只能给集成电路系统提供微瓦量级的功耗预算，因此要求振荡器电路的功耗极低。同时，环境能量也是不稳定的，因此能量收集器所提供的电源电压具有很大范围的跨度，这要求振荡器电路对电源电压不敏感。为了满足精准定时或者同步，振荡器的振荡频率也需要对温度变化不敏感。可植入芯片与物联网传感器芯片的集成度越来越高，这要求振荡器电路的面积也要足够小。环形振荡器相对于LC振荡器具有面积小、功耗低、与数字电路兼容等优势，可用于给集成电路系统提供一个稳定、精确的时钟信号，起到定时、唤醒或者同步系统的作用。

但是，传统的环形振荡电路对电源电压与温度变化很敏感，导致其输出时钟信号的频率不稳定，进而影响集成电路系统的性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种对电源电压和温度变化不敏感的环形振荡电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种对电源电压和温度变化不敏感的环形振荡电路，包括CTAT基准电流源、环形振荡器、钳位保护电路和时钟整形电路，其中，

所述CTAT基准电流源，用于根据控制信号生成第一偏置电流和具有负温度系数的第二偏置电流；

所述环形振荡器，连接所述CTAT基准电流源，用于根据所述第二偏置电流补偿所述环形振荡器由于温度变化引起的正温度系数输出振荡电压；

所述钳位保护电路，连接所述CTAT基准电流源，用于根据所述第一偏置电流生成用于保护所述CTAT基准电流源、所述时钟整形电路的钳位电压；

所述时钟整形电路，连接所述环形振荡器和所述钳位保护电路，用于在所述钳位电压的保护下，对所述振荡电压进行整形输出时钟信号；

所述CTAT基准电流源，还连接所述钳位保护电路，还用于在所述钳位电压的保护下，根据所述控制信号自适应更新第一偏置电流和第二偏置电流。

在本发明的一个实施例中，所述CTAT基准电流源包括晶体管M_p1～晶体管M_p9、晶体管M_n1～晶体管M_n7、电阻R₁和电阻R₂，其中，