[发明专利]超低功耗弛张振荡器及控制方法

说明书

本发明提供了一种超低功耗弛张振荡器及其控制方法，所述的超低功耗弛张振荡器包括零静态电流比较器和低占空比的复位电路，所述的低占空比的复位电路包括接收复位波形检测电路输出并产生控制信号的波形缓冲电路和受控制让VRST产生下降沿和低电平的锁存器电路。本发明与传统的弛张振荡器相比，由于没有偏置电压和偏置电流等参考电路，只消耗动态功率来实现比较，而且可实现低能耗运行，具有电路新颖、简单，设计的电路面积小、效率高，功耗极低，容易实现等优点。

技术领域

本发明涉及弛张振荡器技术领域，尤其是涉及一种超低功耗弛张振荡器及控制方法。

背景技术

晶体振荡器需要片外器件提供辅助，并且LC电路消耗的电流比RC振荡器高一个量级。弛张振荡器由于其成本低、精度高，在高集成度、低功耗的设计中得到了广泛的应用。此外，它的振荡频率是由电阻和电容组合的时间常数决定的，因此对电源和温度的变化具有较强的鲁棒性。因此，弛豫振荡器是低功耗系统的主要候选对象，如电池供电设备、能量采集系统、可穿戴和可植入技术、无线传感器节点。

首先，现有的用于弛张振荡器的比较器需要偏置在足够高的电流水平，以满足所需的噪声和匹配性能。

其次，比较器的基准电压或电容器的斜坡阈值应产生足够的精度。例如，可能需要一个带隙电压基准。这会增加电路的成本与功耗。

第三，为了控制斜坡电容的过冲，比较器的偏置电流要足够大，以便比较速度快。

第四，现有的技术为了进一步提高温度和供电电压的精度，还可以增加额外的电路，如伺服回路，温度校准电路，或数字校正电路，增加整个电路的功耗。作为一个重要的衡量性能的依据，功耗带来的影响在电路设计中的不容忽视，如何实现低功耗则成为继续解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超低功耗弛张振荡器，可实现低能耗运行，减少振荡器的功耗，以改善系统性能，如更长的电池寿命、更高的能量收集灵敏度和更少的热量产生。

为实现上述目的，本申请的方案为：

一种超低功耗弛张振荡器，包括零静态电流比较器和低占空比的复位电路，

所述的比较器包括在VRST为高电平时产生偏执电压和偏置电流的动态偏置电路、受PORB或VRST控制进行充放电的电容电阻振荡电路、用以将电容电阻振荡电路中上升电压转化为数字电压电平的斜升波形缓冲电路，以及用以将电容电阻振荡电路中复位波形转化为数字电压电平的复位波形检测电路；

所述的低占空比的复位电路包括接收复位波形检测电路输出并产生控制信号的波形缓冲电路和受控制让VRST产生下降沿和低电平的锁存器电路。

优选地，所述的电容电阻振荡电路包括源极分别与AVDD连接的CMOS管M11和CMOS管M12，其漏极分别经电容C₂和电容C₃后接AVSS，CMOS管M11的栅极接VRST,CMOS管M12的栅极接PORB，同时CMOS管M11和CMOS管M12的漏极经电阻RR₄连通，电容C₂的正极板电压为VR1，电容C₃的正极板电压为VR2。

优选地，所述的动态偏置电路包括CMOS管M9、电流镜、CMOS管M10、CMOS管M6、CMOS管M7和CMOS管M8，

CMOS管M9的栅极经电阻R₁与VRST连通，所述的CMOS管M9的漏极与电流镜的一个支路连接，所述的CMOS管M9的源极经电阻R₃接AVSS同时接入CMOS管M10的栅极，所述的CMOS管M10的漏极接CMOS管M9栅极，源极接AVSS；

CMOS管M6的漏极接AVDD，栅极接CMOS管M9的漏极，源极接CMOS管M8的漏极，CMOS管M8栅极接CMOS管M9的栅极，源极经电阻R₂接AVSS;