[发明专利]一种基于漏电流延时单元的振荡器

说明书

一种基于漏电流延时单元的振荡器，包括漏电流延时单元、反相器INV1、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4、传输门TG1和传输门TG2；所述漏电流延时单元包括漏电流延时单元LDU1和漏电流延时单元LDU2，且漏电流延时单元LDU1和漏电流延时单元LDU2都包括有同相输入端VIN、反相输入端VINB、同相输出端VOUT和反相输出端VOUTB；漏电流延时单元LDU1的同相输入端VIN和漏电流延时单元LDU2的反相输入端VINB分别连接于反相器INV3的输出端与反相器INV4的输入端之间，反相器INV3的输出端与反相器INV4的输入端之间通过导线向外输出电压CLK以作为所述振荡器的输出时钟信号。消除了漏电流延时单元不完全重置的情况，简化了振荡器的前端设计，漏电流延时单元削弱了电源电压对输出时钟信号占空比的影响。

技术领域

本发明涉及智能物联网领域的振荡器，尤其是一种基于漏电流延时单元的振荡器。

背景技术

物联网是“物物相连的互联网”，它的一种形式是以智能节点为基础，实现任何物品之间的互联互通。智能节点通常被实现为片上系统，可以采用光伏、压电、热电和射频作为能量源，内部包含电荷泵能量采集器和负载。

电荷泵能量采集器由电荷泵、振荡器等模块构成，电荷泵的功能是能量采集，振荡器的功能是为电荷泵及其他模块提供时钟信号。出于高效能量采集的考虑，应当尽可能降低振荡器的功耗，此外，电荷泵时钟信号的占空比需要稳定在50％，偏离过度会减小电荷泵的输入功率。负载包括传感器、信号处理器和无线收发器等。

现有文献(X.Liu and E.Sanchez-Sinencio.A switched capacitor energyharvester based on a single-cycle criterion for MPPT to eliminate storagecapacitor[J].IEEE Trans.Circuits Systems I,2018,69(2):793-803)中提出了一种基于漏电流延时单元的振荡器，其电路如图1所示，LDU1、LDU2为漏电流延时单元，符号中VIN为同相输入端，VINB为反相输入端，VOUT为同相输出端，VOUTB为反相输出端，INV1、INV2为反相器，符号左侧为输入端，右侧为输出端，VIN1为LDU1同相输入电压，VIN1B为LDU1反相输入电压，CLK为同相时钟信号，同时也作为现有文献振荡器输出时钟信号，CLKB为反相时钟信号，VOUT2为LDU2同相输电压，VOUT2B为LDU2反相输出电压。漏电流延时单元电路如图2所示，NM1、NM2、NM3、NM4、NM5为N沟道场效应晶体管，PM1、PM2、PM3为P沟道场效应晶体管，VDD为电源端。

现有文献中振荡器工作时，LDU分为重置和放电两个状态，振荡器的工作步骤如下：

步骤1：当VIN1、VIN1B变为高电平、低电平，LDU1进入重置状态，CLKB、CLK变为高电平、低电平；

步骤2：LDU2进入重置状态，VOUT2B、VOUT2变为高电平、低电平；

步骤3：VIN1、VIN1B变为低电平、高电平，LDU1进入放电状态；

步骤4：当LDU1中PM3栅源电压下降至开启LDU1中PM3，CLKB、CLK变为低电平、高电平，LDU2进入放电状态；

步骤5：当LDU2中PM3栅源电压下降至开启LDU2中PM3，VOUT2B、VOUT2变为低电平、高电平，振荡器重返步骤1。

由于采用漏电流延时单元，现有文献中振荡器具有低功耗的特性，但LDU1的重置状态是瞬间的，LDU1存在不完全重置的情况，导致振荡器前端设计过程时钟信号占空比难以控制。另外，LDU中PM3的源极接电源端VDD，导致电源电压的波动对输出时钟信号占空比产生较大影响。

发明内容