[发明专利]一种低功耗快速起振晶振电路

说明书

本发明属于集成电路设计领域，特别涉及一种低功耗快速起振晶振电路。本发明的低功耗快速起振晶振电路包括跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路、占空比检测电路，跨导倍增电路连接振荡器，启动电路连接振荡器，外部石英晶振输入至振荡器，振荡器输出端分别连接滤波电路和波形转换电路，滤波电路连接波形转换电路，波形转换电路输出时钟输出信号，同时该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路。使用跨导倍增电路在晶振开始启动时增大跨导值实现快速启动，输出频率较为稳定之后降低跨导值以降低功耗，并限制输出振幅，实现了晶振电路快速启动和低功耗的有益效果。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，特别涉及一种低功耗快速起振晶振电路。

背景技术

石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，由于石英晶体具有非常高的品质因数，因此石英晶体振荡器能够产生频率准确而稳定的振荡波形，而广泛用于对振荡频率要求较高的钟表、军工、通信等领域。

晶振电路有很多种，例如皮尔斯(Pierce)结构、科尔皮兹(Colpitts)结构、桑托斯(Santos)结构。图1和图2是两种典型的皮尔斯结构，如图1所示，该晶振电路使用反相器作为跨导发生器，通过调节反相器的宽长比获得所需的跨导，这种电路启动速度快但是功耗很大；如图2所示，该晶振电路采用电流源供电的NMOS管，通过调节电流的大小和NMOS管的宽长比获得所需跨导，这种电路功耗低但是启动速度极慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种低功耗快速起振晶振电路，实现了晶振电路的快速启动和低功耗。

本发明提供了一种低功耗快速起振晶振电路，如图3所示，其包括:跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路和占空比检测电路；其中，跨导倍增电路与振荡器的第一输入端连接，启动电路与振荡器的第二输入端连接，外部石英晶振输入与振荡器的第三输入端连接，振荡器的输出端分别与滤波电路和波形转换电路连接，滤波电路的输出端与波形转换电路连接，波形转换电路用于将振荡器输出的正弦波输出信号与滤波电路的输出信号相比较，并把输入的正弦波输出信号转化为方波信号，作为时钟输出信号输出，同时，该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路，以判断时钟输出信号是否稳定。

本发明的有益效果：使用跨导倍增电路在晶振开始启动时增大跨导值实现快速启动，输出频率较为稳定之后降低跨导值以降低功耗，并限制输出振幅，实现了快速启动和低功耗的结合，同时也降低了输出的非线性；同时通过跨导倍增电路和滤波电路能够获得不随电源电压变化的跨导；通过波形转换电路，使得晶振输入的幅度不用达到电源电压即可输出稳定的时钟，进一步加快了起振速度，并降低了最终的功耗；通过占空比检测电路实现监控输出时钟是否稳定的作用。

附图说明

图1和图2是典型的皮尔斯晶振电路结构图；

图3是本发明的低功耗快速起振晶振电路结构示意图；

图4是本发明的低功耗快速起振晶振电路原理图；

图5是本发明的占空比检测电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种低功耗快速起振晶振电路进行详细的说明。

图4是本发明的低功耗快速起振晶振电路原理图，如图4所示，其包括:跨导倍增电路、振荡器、启动电路、滤波电路、波形转换电路和占空比检测电路；其中，跨导倍增电路与振荡器的第一输入端连接，启动电路与振荡器的第二输入端连接，外部石英晶振输入与振荡器的第三输入端连接，振荡器的输出端分别与滤波电路和波形转换电路连接，滤波电路的输出端与波形转换电路连接，波形转换电路用于将振荡器输出的正弦波输出信号与滤波电路的输出信号相比较，并把输入的正弦波输出信号转化为方波信号，作为时钟输出信号输出，同时，该时钟输出信号通过占空比检测电路后输出使能控制信号至跨导倍增电路，以判断时钟输出信号是否稳定。