[发明专利]电阻电容RC振荡电路

说明书

本申请公开了一种RC振荡电路，用于提高RC振荡电路的振荡频率稳定性。该电路包括：输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；输入模块，用于为振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；振荡模块，用于在两路充电电流以及偏置电流的控制下输出第一高电平或第一低电平至翻转模块；振荡模块还用于提高振荡电路的调频精度；翻转模块，用于将第一高电平翻转为第二低电平或将第一低电平翻转为第二高电平，并将第二低电平或第二高电平输出至输出模块；输出模块，用于输出第二高电平以及第二低电平；第一补偿模块以及第二补偿模块，用于提高振荡电路的振荡频率的稳定性。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种电阻电容RC振荡电路。

背景技术

在低功耗通信应用中，如IoT(Internet of Things，物联网)、BLE(蓝牙低功耗，Bluetooth Low Energy)等，通常采用电阻电容RC振荡器代替晶体振荡器作为系统休眠状态下的时钟源。为了保证系统休眠计时的准确性，并减少由系统同步保护时间(guardtime)引入的额外功耗，此类应用通常对RC振荡器的频率准确度有较高要求。例如，BLE要求休眠计时器的频率偏差为+/-500ppm以内。

首先介绍RC张弛振荡器的基本工作原理：使用固定电流对电容进行充电，并用比较器将电容两端电压与参考电压进行比较，当电容两端电压大于参考电压时，比较器输出翻转，对电容进行放电操作，之后再次进入充电循环，从而获得特定频率的时钟输出信号。该时钟信号的频率与振荡器中的电阻、电容值相关，通常成反比。

请参阅图1，图1为现有技术提供的一种张弛振荡电路，该电路通过周期性切换比较器的正负输入端，实现了对比较器失配电压的补偿。当输出时钟为低电平时，S1、S4、S6打开，C2两端电压为0，电流源对电容C1充电，V1为电容两端电压，V2为参考电压；当充电至V1大于V2时，比较器输出翻转，输出时钟变为高电平，此时S2、S3、S5打开，将C1两端电压放电至0，电流源对电容C2充电，V2为电容两端电压，V1为参考电压，当充电至V2大于V1时，输出时钟翻转为低电平。以此类推，产生周期性时钟输出。

该方案通过采用较低温度系数的电阻器件来降低频率与温度的相关性，通常有三种方式：1)由正负两种温度系数的电阻器件组合形成所需的低温度系数电阻；2)采用特殊工艺中的超低温度系数电阻器件；3)使用片外低温度系数电阻器件。

现有技术能够有效消除比较器失配带来的频率误差，并降低振荡器频率与温度的相关性，在温度变化后保持较好的频率稳定性，但存在以下缺点：

1)在许多通用集成电路制造工艺中，尤其是28nm及以下的先进工艺中，没有负温度系数或零温度系数电阻器件。因此若采用现有方案，需要使用片外电阻元件、或采用特殊制造工艺并增加相应电阻掩模版及制造流程，这些都增加了产品的生产成本，并限制了制造工艺的选择范围。

2)采用较低温度系数的电阻器件仅能补偿无源器件随温度变化造成的一阶线性频率误差，无法补偿电路中其他有源晶体管器件随温度变化引入的高阶非线性误差，例如晶体管的漏电流随温度升高呈指数形式增大。

3)通过简单的串并联电阻/电容所实现的振荡器频率调节精度有限，难以满足高精度应用的需求。

发明内容

本申请实施例提供了一种RC振荡电路，用于降低RC振荡电路的振荡频率与温度的相关性，提高RC振荡电路的振荡频率稳定性。

本申请实施例第一方面提供了一种电阻电容RC振荡电路，具体包括：

输入模块、振荡模块、翻转模块、第一补偿模块、第二补偿模块以及输出模块；

所述输入模块与所述振荡模块连接，用于为所述振荡模块提供两路充电电流以及偏置电流；