[发明专利]频率反馈环形振荡器

说明书

发明领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及在各种温度电压条件下提供频率稳定的环形振荡器。

背景技术

一般的电流控制型环形振荡器需要一个恒流偏压技术来对电流控制的延迟级进行充电或放电，并在反馈环形回路形成延迟单元以产生振荡。图1为此种电流控制型环形振荡器的电路图。如该图所示，该环形振荡器100由奇数个（≥3个）延迟单元101环形串接后形成反馈环形回路。每个延迟单元101由充当电流源的晶体管P102和晶体管N103、以及晶体管P104和晶体管N105所构成。该电路还包括与环形振荡器100连接的一个电流源控制单元106，用于提供合适电流源。此环形振荡器受到温度和电源电压的影响而会产生较大的频率偏移，即使通过调节电流源到一定的温度系数来补偿延迟单元101中晶体管P104、N105阈值的温度系数，此电路仍然会因为电源电压的偏移而产生较大的频率偏移。在一些精度要求较高的电路中难以满足设计要求。

发明概述

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种不会随温度电压偏移而产生频率偏移的环形振荡器。

为达到上述目的，本发明频率反馈环形振荡器包含一输出时钟信号频率反馈的电流源控制单元，其连接输出时钟信号CLK，并将其振荡频率转换成电压信号，与一基准电压比较产生至少一个电流源控制信号；以及多组环形串联的延迟单元，每个延迟单元连接前一级的输出信号并延迟一定时间后输出一延迟信号，其中每级延迟单元连接电流源控制信号，并由该电流源控制信号来控制延迟单元的电流，来决定每个单元的延迟时间。

通过上述频率反馈机制，输出时钟信号的频率将由反馈电路的特性决定，不再受到环形串联延迟单元温度系数以及所连接电源电压的影响。而频率反馈电路将输出频率稳定在内部电流源对电容的充电时间，这两者具有很小的温度系数和电源电压影响，从而能产生频率非常稳定的振荡信号。

附图说明

图1为传统电流控制型环形振荡器的电路图；

图2为本发明的电路结构框图；

图3为本发明的频率转电压时序控制电路图；

图4为本发明的频率转电压时序控制电路输出信号时序关系图；

图5为本发明的频率转电压发生电路图；

图6为本发明的恒流偏置发生电路图；

图7为本发明的电流控制型环形振荡器电路图。

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明频率反馈环形振荡器。

图2为本发明的频率反馈环形振荡器的方框图。图2由所示的恒流控制单元1和电流限制型环形振荡电路2组成，其中恒流控制单元1包括频率转电压时序控制电路3、频率转电压发生电路4和恒流偏置发生电路5。

图3表示频率转电压时序控制电路3，电流限制型环形振荡器2的振荡器输出被输入D触发器I302的时钟端和反相器I301，D触发器I302的反相输出-Q1与其数据输入端D1相连，其正向输出端Q1经过缓冲器I304输出控制信号SW1，缓冲器I304的输出经过反相器I306输出控制信号SW0。反相器I301的输出被输入到D触发器I303的时钟端，其反相输出-Q2与其数据输入端D2相连，其正向输出端Q2经过缓冲器I305输出控制信号SW3，缓冲器I305的输出经过反相器I307输出控制信号SW2。D触发器I302和I303的正向输出端Q1和Q2经过四条支路进行输出，一为Q1经过缓冲器I308的输出和Q2经过反相器I312的输出被输入到NAND门I316，NAND门I316的输出经过反相器I320输出控制信号SW4。一为Q2经过缓冲器I309的输出和Q1被输入到NAND门I317，NAND门I317的输出经过反相器I321输出控制信号SW5。一为Q1经过缓冲器I310和反相器I313的输出和Q2被输入到NAND门I318，NAND门I318的输出经过反相器I322输出控制信号SW6。一为Q2经过缓冲器I311和反相器I315的输出和Q2经过反相器I314的输出被输入到NAND门I319，NAND门I319的输出经过反相器I323输出控制信号SW7。

图4所示为频率转电压时序控制电路输出信号的时序关系。