[发明专利]环形振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形振荡电路，且特别涉及一种低功耗高精度且振荡频率不随电源电压变化有关的环形振荡电路。

背景技术

众所周知，在集成电路中经常用到RC环形振荡电路结构产生周期性脉冲，该结构由奇数个反相器首尾相连形成一个环。

图1所示为环形振荡电路的基本形式。

5个反相器INV1～INV5首尾相连，形成一个环。VDD为该环形振荡电路的电源电压。

由于电路没有稳定的工作点，因此形成振荡。反相器的传输延时为t_p，输出由低到高的传输延迟为t_pLH，输出由高到低的传输延迟为t_pHL，上升时间为t_r，下降时间为t_f。振荡成立的条件是2Nt_p＞＞t_r+t_f，若此条件不能满足，前一波形将与紧接着的后一波形相重叠，最终衰减振荡。

振荡周期由信号穿过整个环路的传输延时决定，振荡周期为T＝2×t_p×N，其中N为环路内反相器的个数。反相器的传输延时t_p可以表示为：

t_p≈1/2×(t_pLH+t_pHL)＝C_L/V_DD×(1/k_p+1/k_n)；    (式1)

其中

t_pLH≈C_L/(k_pV_DD)；

t_pLH≈C_L/(k_nV_DD)；

k_n＝μ_nC_oxW_n/L_n；

k_p＝μ_pC_oxW_p/L_p；

V_DD为电源电压，μ_n、μ_p为载流子迁移率，C_ox为栅氧电容，W_n/L_n为反相器的NMOS宽长比，W_p/L_p为反相器的PMOS宽长比，C_L为反相器的负载电容，包括反相器本身的寄生电容，连线电容和扇出负载电容。

振荡频率可以通过改变反相器的个数和反相器延迟时间的大小来控制。从式1可知，调节C_L、V_DD、k_n和k_p都可以改变延迟时间，因此，要振荡器的振荡频率不随电源电压VDD变化的，这种结构是无法达到的。

图2所示为先前技术中利用电源稳压模块实现振荡频率不随电源电压变化的振荡器。要实现振荡器的振荡频率不随电源电压VDD变化，简单的方法是增加电源稳压模块201。电源稳压模块201连接至电源电压VDD，电源稳压模块201内部包括稳压电路。电源稳压模块201输出稳压电源V_IN驱动图1所示的振荡器结构。

然而，由于增加电源稳压模块，虽然达到了振荡频率不随电源电压VDD变化的目的，但带来多余的功耗，因此，此种结构不适合应用于低功耗要求较高的产品。

发明内容

本发明提出一种环形振荡电路，具有高精度，低功耗，而且振荡频率不随电源电压VDD变化的特点。

为了达到上述目的，本发明提出一种环形振荡电路，包括奇数个反相器、电容和第一电容放电电路。奇数个反相器串联，上述这些反相器均耦接电源电压。电容的第一端耦接上述这些反相器的首尾，第二端接地。第一电容放电电路耦接上述电容的上述第一端，用以控制上述电容的放电时间。

可选的，其中上述第一电容放电电路包括耗尽型MOS管。

可选的，其中上述耗尽型MOS管为耗尽型PMOS管或者耗尽型NMOS管。

可选的，其中上述第一电容放电电路还包括正温度系数的电阻，其一端耦合上述耗尽型MOS管，另一端接地，用于控制上述电容的放电电流的稳定。

可选的，环形振荡电路还包括第二电容放电电路，其耦接上述电容和接地端。

可选的，其中第二电容放电电路包括耗尽型MOS管。