[发明专利]开关电容时钟发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种时钟发生器，具体地说，涉及一种基于CMOS工艺的开关电容时钟发生器。

背景技术

在各种电子系统中，时钟信号为一不可或缺的参考信号，从微处理器中的时钟产生到蜂窝电话中的载波合成，以及测量、遥控和自动控制等领域都有着广泛的应用。通常，电子系统中的时钟信号通过设置于电子系统外部的石英晶体振荡器产生一参考时钟信号，再由系统中的锁相回路依据该参考时钟信号，输出一个较高频的时钟信号供内部电路使用。然而，通过石英晶体振荡器产生时钟信号的方法，虽然可以产生一较精准的时钟信号，但该方法需要引脚来接收参考时钟信号，这将花费较高的引脚成本。

随着技术的发展，出现了一种利用CMOS工艺可片内实现的时钟电路，其在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生周期性输出信号。上述能够产生自激振荡的一般是RC振荡器或者是环形振荡器。RC振荡器的结构简单，易于实现，但精度较差，其随温度和电源电压的变化很大，一般应用在对时钟精度要求不高的场合中。为了获得较好的精度，振荡器采用环形结构，其通常由若干个具有一定增益的延迟电路以闭环形式组成，但该类振荡器的缺点是电路较为复杂，而且温度特性、工艺稳定性和电源抑制能力也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、结构简单、性能较好的开关电容时钟发生器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种开关电容时钟发生器，其包括可调电压产生电路、开关电容电路、积分器、采样保持电路、压控振荡器、分频器、偏置产生电路；

所述的可调电压产生电路和所述的开关电容电路分别与所述的积分器的两个输入端相连接，所述的可调电压产生电路产生控制所述的压控振荡器的中心频率的电压，所述的开关电容电路产生不连续的电流，所述的积分器产生锯齿波输出电压；

所述的积分器的输出端与所述的采样保持电路相连接，所述的采样保持电路的输出端与所述的压控振荡器相连接，所述的采样保持电路为所述的压控振荡器提供控制信号；

所述的压控振荡器产生受电压控制的频率信号，所述的压控振荡器的输出端与所述的分频器相连接，所述的分频器产生分频信号；

所述的偏置产生电路与所述的开关电容时钟发生器的其余各部分相连接并产生所述的其余各部分所需的偏置电压和偏置电流。

优选的，所述的可调电压产生电路包括第一P型MOS管、与所述的第一P型MOS管的漏极相连接的电阻、与所述的第一P型MOS管的源极相连接的第一恒流源；所述的第一P型MOS管的栅极与所述的偏置产生电路所产生的第七偏置电压相连接，所述的可调电压产生电路的输出由所述的第一P型MOS管的漏极引出。

优选的，所述的开关电容电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第二恒流源、第二电容；

所述的第一开关的一端与所述的第二恒流源相连接，所述的第一开关的另一端与所述的第二开关的一端相串联，所述的第二开关的另一端为所述的开关电容电路的输出；

所述的第三开关的一端与所述的第二恒流源相连接，所述的第三开关的另一端与所述的第四开关的一端相串联，所述的第四开关的另一端与所述的偏置产生电路所产生的第六偏置电压相连接；

所述的第二电容的一端与所述的第一开关和所述的第二开关的连接端相连接，所述的第二电容的另一端与所述的第三开关和所述的第四开关的连接端相连接。

优选的，所述的采样保持电路包括第五开关、连接于所述的第五开关与地之间的第三电容；所述的第五开关的一端为所述的采样保持电路的输入端，所述的第五开关的另一端为所述的采样保持电路的输出端。

优选的，所述的压控振荡器包括第二P型MOS管、第三P型MOS管、第一N型MOS管、第二N型MOS管、第一倒相器、第二倒相器；

所述的第二P型MOS管的源极与所述的第一N型MOS管的源极相连接，所述的第三P型MOS管的源极与所述的第二N型MOS管的源极相连接；所述的第二P型MOS管的栅极与所述的偏置产生电路所产生的第四偏置电压相连接，所述的第三P型MOS管的栅极与所述的偏置产生电路所产生的第五偏置电压相连接；所述的第一N型MOS管的栅极与所述的第三P型MOS管的源极相连接，所述的第二N型MOS管的栅极与所述的第二P型MOS管的源极相连接；