[发明专利]一种高频率稳定性低功耗RC振荡器

说明书

本发明公开了一种高频率稳定性低功耗RC振荡器，包括VAF电路模块和振荡器核心电路模块；VAF电路模块接入振荡器核心电路模块，以通过自身的平均电压反馈电路在振荡器核心电路模块工作中延时发生变化时自动调节控制信号Vc，以消除振荡器核心电路模块工作中延时对频率稳定性的影响；振荡器核心电路模块对内部的电容进行周期性充放电实现高稳定性的振荡频率。本发明利用VAF电路模块的平均电压反馈技术消除RC振荡电路中比较器延时对振荡频率的影响，在宽电源电压和温度范围内实现高频率稳定性和高频率精度的同时，保持低功耗运行，可用于MCU和数模混合信号芯片等低功耗高稳定性的应用环境。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种高频率稳定性低功耗RC振荡器。

背景技术

MCU和数模混合信号芯片内的时序电路需要振荡器提供高精度的参考时钟。

不同的振荡器电路结构在频率稳定性、功耗和面积等方面各有优劣。常用的振荡器电路有晶体振荡器(crystal oscillator)、LC振荡器(LC oscillator)、环形振荡器(ring oscillator)和RC振荡器(RC oscillator)。

伴随着芯片复杂度和集成度的提高，集成化、高精度、低功耗成为选择振荡器种类的重要依据。其中，拥有可操作性强、方便集成和成本低等特点的RC振荡器被广泛应用在MCU和数模混合信号芯片等系统，提供片内参考时钟信号。

传统RC振荡器主体结构如图1所示，通常包含基准电流源、比较器、SR锁存器和充放电电容等模块。传统RC振荡器工作原理是利用恒定电流源对电容进行周期性充放电，再与比较器反相输入端的基准电压进行比较，当低于或高于基准电压时，比较器输出端的状态发生翻转，最终通过SR锁存器打开或关闭充/放电开关，由此往复得到一定频率的时钟信号。但是，在宽的电源电压和工作温度范围里，整个路径中的延时的变化会严重影响振荡频率的稳定性。通常可以增加比较器的电流来减小延时，但会增加电路的整体功耗，不满足低功耗的要求，这是传统RC振荡器结构存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种高频率稳定性低功耗RC振荡器。

本发明的技术方案如下：一种高频率稳定性低功耗RC振荡器，包括VAF电路模块和振荡器核心电路模块；

所述VAF电路模块接入所述振荡器核心电路模块，以通过自身的平均电压反馈电路在振荡器核心电路模块工作中延时发生变化时自动调节控制信号Vc，以消除振荡器核心电路模块工作中延时对频率稳定性的影响；

所述振荡器核心电路模块对内部的电容进行周期性充放电实现高稳定性的振荡频率。

在一些优选的实施方式中，VAF电路模块中设置有滤波器，且该滤波器输出电压Vc。

在一些优选的实施方式中，所述振荡器核心电路模块包括比较器和RC振荡电路，所述滤波器输出电压Vc接入所述比较器，且所述RC振荡电路接入所述比较器，所述RC振荡电路接入所述比较器的电压与所述Vc相比，并根据比较结果，所述比较器输出高电平或者低电平。

在一些优选的实施方式中，所述振荡器核心电路模块还包括反相器、与非门和传输门，所述与非门接入所述比较器的输出端，且所述反相器接入所述与非门和传输门之间，所述传输门接入所述RC振荡电路以通过逻辑控制RC振荡电路的开关。

在一些优选的实施方式中，还包括带隙基准电路模块，所述带隙基准电路模块接入所述VAF电路模块和振荡器核心电路模块，以为所述VAF电路模块和振荡器核心电路模块提供偏置电压和基准电压，为所述振荡器核心电路模块提供基准电流，并给所述振荡器核心电路模块中的电容进行恒定电流充电。

在一些优选的实施方式中，还包括单点修调电路模块，所述单点修调电路模块接入所述振荡器核心电路模块，以保证初始振荡频率的精度和稳定性。