[发明专利]一种具有温度和工艺自补偿特性的CMOS松弛振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，具体地，涉及一种具有温度和工艺自补偿特性的CMOS松弛振荡器。

背景技术

振荡器是许多电子系统的主要模块，应用范围从微处理器中的时钟产生到无线通信系统中的载波合成。最通用的振荡器是石英晶体振荡器，晶体振荡器的性能很稳定，精度很高，但是由于采用了石英晶体，使得它不能与标准的集成电路工艺兼容，成本较高。利用标准CMOS工艺实现的片上振荡器来取代片外的晶振，对于降低系统成本，提高系统的集成度将有很大帮助。

对于标准的CMOS集成电路工艺，当环境为温度变化时，MOS晶体管的许多参数都都随之发生变化，导致振荡器的频率也随温度变化；而且在芯片加工制造过程中，批次与批次之间、芯片与芯片之间，晶体管的参数具有一定的离散性，导致了振荡器频率较大的工艺偏差。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在成本高、可靠性低和工艺偏差大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种具有温度和工艺自补偿特性的CMOS松弛振荡器，以实现成本低、可靠性高和工艺偏差小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有温度和工艺自补偿特性的CMOS松弛振荡器，包括基准源、电容充放电电路、第一比较器、第二比较器和SR锁存器；

所述基准源的基准电流I_ref与电容充放电电路连接_，基准源的基准电压V_ref分别与第一比较器的同相输入端和第二比较器的同相输入端连接；第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端，分别与电容充放电电路连接；第一比较器的输出端与SR锁存器的R端连接，第二比较器的输出端与SR锁存器的S端连接。

进一步地，所述电容充放电电路，包括对称设置、且分别与基准源的基准电流I_ref连接的第一充放电支路和第二充放电支路；

所述第一充放电支路与第一比较器的反相输入端连接，第二充放电支路与第二比较器的反相输入端连接。

进一步地，所述第一充放电支路，包括第一开关Q1、第二开关Q2和第一电容C1，其中：

所述第一开关Q1的第一端与基准源的基准电流I_ref连接，第一开关Q1的第二端分别与第二开关Q2的第一端、第一电容C1的上极板和第一比较器的反相输入端连接；第二开关Q2的第二端和第一电容C1的下极板连接、并接地。

进一步地，所述第一开关Q1包括PMOS管M13，第二开关Q2包括NMOS管M15，第一电容C1由NMOS管构成；

所述PMOS管M13和NMOS管M15构成反相器，反相器的输入端接SR锁存器的输出端QB，反相器的输出端接第一电容C1的上极板。需要说明的是，PMOS和NMOS是构成开关的一种形式，用其他形式构成的开关应该也在专利保护的范围之内。

进一步地，所述第二充放电支路，包括第三开关Q3、第四开关Q4和第二电容C2，其中：

所述第三开关Q3的第一端与基准源的基准电流I_ref连接，第三开关Q3的第二端分别与第四开关Q4的第一端、第二电容C2的上极板和第二比较器的反相输入端连接；第四开关Q4的第二端和第二电容C2的下极板连接、并接地。

进一步地，所述第三开关Q3包括PMOS管M14，第四开关Q4包括NMOS管M16，第二电容C2由NMOS管构成；

所述PMOS管M14和NMOS管M16构成反相器，反相器的输入端接SR锁存器的输出端Q，反相器的输出端接第二电容C2的上极板。需要说明的是，PMOS和NMOS是构成开关的一种形式，用其他形式构成的开关应该也在专利保护的范围之内。

进一步地，所述基准源，包括NMOS管M1-M7和PMOS管M8-M12，所有NMOS管的衬底均接地，所有PMOS管的衬底和源级连接在一起，并接至电源VDD，所有PMOS管的栅极连接在一起并与PMOS管M9的漏极相连；