[发明专利]一种环形振荡器

说明书

本发明公开了一种环形振荡器，包括N级伪CMOS自举反相器，伪CMOS自举反相器由第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管以及自举电容构成；包含四个端口：正相输入端口、反相输入端口、第一输出端口和第二输出端口；第一晶体管和第二晶体管构成第二反相器，第三晶体管和第四晶体管构成第一反相器，伪CMOS自举反相器由于第二反相器的输出电压可关断第一反相器的上拉管从而具有较低功耗，通过添加自举电容以增大输出摆幅。本发明的环形振荡器通过新的互联方式可改善第二反相器上拉管的常开状态，进一步降低第二反相器的功耗，降低环形振荡器的功耗延迟积，实现全摆幅输出。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，具体涉及一种环形振荡器。

背景技术

新型的氧化物薄膜晶体管器件因其优良的性能、简单的制造工艺成为了近年来热门研究对象，但氧化物薄膜晶体管是N型器件，缺乏互补的P型器件，单独由N型管构成的二极管连接负载的反相器，其上拉管处于常开状态，导致功耗高和输出摆幅不足；而且由于氧化物薄膜晶体管迁移率不高，寄生电容较大，导致时钟振荡器的频率较低。

发明内容

为了克服现有氧化物薄膜晶体管构成的环形振荡器性能较差的问题，本发明提供一种由伪CMOS自举反相器构成的低功耗全摆幅环形振荡器。

本发明采用如下技术方案：

一种环形振荡器，包括N级伪CMOS自举反相器，所述伪CMOS自举反相器包括自举电容C1及四个信号端口，所述四个信号端口分别为反相输入口INn、正相输入口INp、第一输出口OUT1及第二输出口OUT2，所述自举电容C1的一端连接第一输出口OUT1，另一端连接第二输出口OUT2。

所述N级伪CMOS自举反相器，N为大于3的奇数，具体连接方式为：

第一级至第N-1级伪CMOS自举反相器的第一输出口OUT1与下一级伪CMOS自举反相器的反向输入口INn连接，最后第N级伪CMOS自举反相器的第一输出口OUT1与第一级伪CMOS自举反相器的反向输入口INn连接，构成环形结构；

第一级至第N-2级伪CMOS自举反相器的第二输出口OUT2与第N+2级伪CMOS自举反相器的正向输入口INp连接，第N级伪CMOS自举反相器的第二输出口OUT2与第二级伪CMOS自举反相器的正向输入口INp连接，所述第N-1级伪CMOS自举反相器的第二输出口OUT2与第一级伪CMOS自举反相器的正向输入口INp连接，构成环形结构。

所述伪CMOS自举反相器还包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3及第四晶体管M4，其中第一晶体管及第二晶体管构成第二反相器，第三晶体管及第四晶体管构成第一反相器；

所述第一晶体管M1的漏极与电源VDD连接，其栅极作为正相输入口INp，其源极与第二晶体管M2的漏极连接，作为第二输出口OUT2，输出电压为第二反相器的输出电压VOUT2；

第二晶体管M2的栅极作为反相输入口INn，其源极与接地端GND连接；

第三晶体管M3的漏极与电源VDD连接，其栅极与第一晶体管M1的源极连接，其源极与第四晶体管M4的漏极连接，同时作为第一输出口OUT1，其输出电压为第一反相器的输出电压VOUT1；

第四晶体管M4的栅极与第二晶体管M2的栅极连接，其源极与接地端GND连接。

晶体管为N型薄膜晶体管。

本发明的有益效果：

(1)本发明环形振荡器的反相器使用了较低功耗的伪CMOS结构，能够使第一反相器构成互补型的工作方式，即在反相器输出为低时关断第一反相器的上拉管，从而降低功耗；

(2)利用自举电容，提高上拉管的栅极电压，提高输出摆幅，只需单电源供电实现了环形振荡器的全摆幅输出；