[发明专利]超低功耗振荡器

说明书

【技术领域】

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种超低功耗振荡器。

【背景技术】

于2008年5月26日申请的中国专利200810112605.4公开了一种低压低功耗振荡器，其具有工作电源电压低，功耗低，精度高的优点。但仅适用于较低功耗的设计中，例如200nA以上电流消耗。但随着技术发展，更低功耗需求越来越强烈。例如蓝牙4.0、医疗等领域，需要更换电池一次后的使用时间越长越好，一些产生甚至希望能在整个产品生命周期内都无需更换电池,或者一些能量收集电路中没有电池，靠吸收环境中微弱的能量而产生微弱的电能支持工作。而这些系统中，通常都依赖于低功耗振荡器技术，以使振荡器的计时周期间歇式工作。振荡器工作频率越低且功耗越低越好。普通基于RC（电阻电容）的振荡器，如果振荡频率太低，所需的电阻和电容的值就太大，这样芯片面积就会太大，芯片成本就会太高。例如产生100mS周期的振荡器需要100pF电容和1000M欧姆的电阻。100p的电容对于一般工艺来说已经很大了。而1000M欧姆电阻需要方块数L/W=1000000的电阻(方块电阻为1K欧姆/方块）。如果电阻最小宽度L=1u，间距为1um，则需要2umX1000000um=1.4mmX1.4mm的面积，这样的代价太大。

因此，有必要提出一种改进的超低功耗振荡器来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种超低功耗振荡器，其具有非常低的静态功耗。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种振荡器，其包括电容、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、第四场效应晶体管、反相器。所述电容的一端与第一电源端相连，另一端作为信号振荡端与第二场效应晶体管的衬体相连，第二场效应晶体管的栅极、漏极和源极与第二电源端相连。第一场效应晶体管的源极和衬体与第一电源端相连，漏极与信号振荡端相连。第四场效应晶体管的源极和衬体与第一电源端相连，栅极与信号振荡端相连，漏极与反相器的输入端和第三场效应晶体管的衬体相连，第三场效应晶体管的栅极、漏极和源极与第二电源端相连。反相器的输出端与第一场效应晶体管的栅极相连。

根据本发明的另一个方面，本发明提还供一种振荡器，其包括电容、第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第三场效应晶体管、第四场效应晶体管、反相器。所述电容的一端作为信号振荡端，所述电容的另一端与第二电源端相连。第二场效应晶体管的衬体与信号振荡端相连，其栅极、漏极和源极与第二电源端相连。第一场效应晶体管的源极和衬体与第一电源端相连，漏极与信号振荡端相连。第四场效应晶体管的源极和衬体与第一电源端相连，其栅极与信号振荡端相连，其漏极与反相器的输入端和第三场效应晶体管的衬体相连，第三场效应晶体管的栅极、漏极和源极与第二电源端相连。反相器的输出端与第一场效应晶体管的栅极相连。

进一步的，第一、第二、第三和第四场效应晶体管均为PMOS场效应晶体管，所述第一电源端为输入电压端，所述第二电源为接地端，第二和第三PMOS场效应晶体管的基底连接第二电源端。

进一步的，第二场效应晶体管的衬体与其源极之间的寄生二极管、衬体与其漏极之间的寄生二极管、衬体与其基底之间的寄生二极管的PN结面积大于第一场效应晶体管的漏极和衬体之间的二极管的PN结面积，第三场效应晶体管的衬体与其源极之间的寄生二极管、衬体与其漏极之间的寄生二极管、衬体与其基底之间的寄生二极管的PN结面积大于第四场效应晶体管的漏极和衬体之间的二极管的PN结面积。

进一步的，第一、第二、第三和第四场效应晶体管均为NMOS场效应晶体管，所述第一电源端为接地端，所述第二电源为输入电压端，第二和第三NMOS场效应晶体管为隔离型NMOS晶体管，第二和第三NMOS场效应晶体管的隔离阱连接第二电源端。

进一步的，第二场效应晶体管的衬体与其源极之间的寄生二极管、衬体与其漏极之间的寄生二极管、衬体与其隔离阱之间的寄生二极管的PN结面积大于第一场效应晶体管的漏极和衬体之间的二极管的PN结面积，第三场效应晶体管的衬体与其源极之间的寄生二极管、衬体与其漏极之间的寄生二极管、衬体与其隔离阱之间的寄生二极管的PN结面积大于第四场效应晶体管的漏极和衬体之间的二极管的PN结面积。

进一步的，所述电容为以绝缘层做电介质的电容。所述电容为PIP电容、MOS电容、MIM电容、MOM电容。