[实用新型]宽电源、高稳定性的石英晶体振荡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是可集成到芯片内部的一种宽电源、高稳定性的石英晶体振荡电路。 

背景技术

随着大规模集成电路的高速发展，特别是在全球定位系统、计量、通信、时间和频率计量等领域，对基准频率源的通用度、精确度、稳定度提出了越来越高的要求。因而，对宽电源、高稳定性石英晶体震荡电路的设计和研究具有非常重要的意义。 

参看图1，现有技术中，集成电路里常用的皮尔斯晶体振荡器电路包括反馈放大器电路、选频网络电路和缓冲级。反馈放大器电路：限流电阻（或者是有源电阻、电流源）一端接电源VDD，另一端接MP1晶体管的源极，MP1晶体管的漏极接MN1晶体管的漏极，并作为反馈放大器的输出端Vout，MN1晶体管的源极接限流电阻（或者是有源电阻、电流源）一端,另一端接VSS，MN1晶体管的栅极和MP1晶体管的栅极相连接，并作为反馈放大器的输入端Vin。反馈电阻为反馈放大器提供直流偏置，Vin和Vout之间增加的反馈电阻使放大器在Vout＝Vin时产生偏置，迫使反相器工作在线性区域，但反馈电阻直接作为负载功耗太大, 且电阻占用的版图面积大, 不利于芯片集成。选频网络电路：电容器的一端接地VSS，另一端接石英晶体的一端，电容器的一端接地 VSS，另一端接石英晶体的另一端。 

传统的皮尔斯晶体振荡器电路由于反馈电阻 提供直流偏置，使得反相器的输入端（Vin）等于输出端（Vout），也就是Vout＝Vin=VDD/2，此时反相器的跨导为： 

                                      （1）

                        （2）

                        （3）

  （4）

当电源电压VDD很低时，反相器工作区会脱离了线性区，即使在线性区，反相器的增益也很小，振荡电路也很难起振，并且但反馈电阻直接作为负载功耗太大, 且电阻占用的版图面积大, 不利于芯片集成。

传统的皮尔斯晶体振荡器电路很难抑制低频干扰噪声，造成输出频率的不稳定。 

综上所述，现有技术中的晶体振荡电路低电压下很难工作，电路的干扰噪声对输出频率的稳定性影响很大，这些都不能很好满足现在集成电路对宽电源、高稳定性输出频率的要求。 

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种宽电源、高稳定的石英晶体振荡电路。它是一种具备低电源电压、输出频率稳定的晶体振荡电路，能充分保证振荡电路工作的可靠性。 

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现： 

宽电源、高稳定性的石英晶体振荡电路，其结构特点是，它包括选频网络电路、偏置电路一、偏置电路二、放大器电路和输出电路。

选频网络电路包括：第一电容器、第二电容器和第一晶体振荡器。第一电容器的一端和第二电容器的一端相连接并接地VSS，第一电容器的另一端接第一晶体振荡器的XTAL_OUT端并作为选频网络的输出端，第二电容器的另一端接第一晶体振荡器的XTAL_IN端并作为选频网络的输入端。 

偏置电路一包括：第五PMOS晶体管、第四PMOS晶体管和第三PMOS晶体管。第五PMOS晶体管的源极接电源VDD，第五PMOS晶体管的漏极接其栅极并作为偏置电路的输入端Iin，第五PMOS晶体管的栅极还连接到第四PMOS晶体管的栅极，第四PMOS晶体管的源极接电源VDD，第四PMOS晶体管的漏极接第四NMOS晶体管的漏极，第四PMOS晶体管的栅极接第三PMOS晶体管的栅极，第三PMOS晶体管的源极接电源VDD，第三PMOS晶体管的漏极作为偏置电路的第一输出端Iout1。 

偏置电路二包括：第四NMOS晶体管和第三NMOS晶体管。第四NMOS晶体管的源极接地VSS，第四NMOS晶体管的栅极接其漏极，并接第三NMOS晶体管的栅极，第三NMOS晶体管的漏极作为偏置电路的第二输出端Iout2。