[实用新型]一种电阻电容型环形振荡器

说明书

技术领域

本实用新型属于模拟集成电路技术，具体涉及一种电阻电容型(RC)环形振荡器，该电路能在宽工作电压范围内提供高稳定度的振荡频率。

背景技术

振荡器在集成电路应用中非常广泛，是许多电子系统的主要部分，从微处理器的时钟到蜂窝电话中的载波合成，而锁相环(PLL)中，振荡器更是不可或缺的部分。LC振荡器因为其占用面积大的原因，在某些微型电路中的应用受到了很大的限制，因此面积相对较小、稳定度较高的，特别是宽工作电压范围的RC振荡器的设计，就成为现在模拟集成电路中的一个热点。

因为振荡频率跟尾电流源密切相关，电路中我们考虑一种理想的电流源，实际上只需使电流源与电源电压弱相关，便可实现宽工作电压范围，高稳定度的振荡电路。

当一个电路环路增益在其相移为360°时大于0dB，电路便会产生振荡，这便是巴克豪森准则。一般的RC环形振荡器由多级相同的电路组成，比如说，常用的单端环形振荡器为三级，五级，双端可为三四五级，因为每一级最多可产生90°的相位平移，对三级环形振荡器来说，每一级产生60°的相移，只需要总的增益足够，便可以产生振荡，但是一般的这种环形振荡器要使得振荡频率稳定，往往会需要较为复杂的电路。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电阻电容型环形振荡器，该振荡器可以在宽工作电源电压范围下提供高稳定度的振荡频率。

本实用新型提供的电阻电容型环形振荡器，其结构为：

第一PMOS管为二极管连接，并与第一NMOS管串联，第一PMOS管的源极接外接电源，第一NMOS管的源极接地；

第二PMOS管栅极与第一PMOS管栅极相连，第二PMOS管的源极接外接电源，第二PMOS管的漏极与电流源的正端相接，电流源的负端接地；

第三PMOS管与第三NMOS管串联，电容C1接在第三PMOS管的栅极和外接电源之间，电阻R1接在第三NMOS管的栅极和漏极之间，第三PMOS管的源极接外接电源，第三NMOS管的源极接地；

第四PMOS管栅极与第二PMOS管漏极相连，第四NMOS管栅极与第三NMOS管漏极相连，第四PMOS管的源极接外接电源，第四NMOS管源极接地。

本实用新型的特征是环路的传输函数在第一增益相位调制支路产生一个低频左半平面的零点的同时，通过第二增益相位调制支路，向第二电流通路耦合了一个右半平面的零点，以至于总的电路传输函数中，在0dB附近，增益忽然上升，而相移继续下降，以在相移360°下的系统增益能在0dB以上，从而满足巴克豪森准则以达到振荡的目的。该振荡器结构简单，实现成本低，能够在2.7-5V的工作范围内产生频率为1.544M的振荡，其稳定度可以达到407ppm。

附图说明

图1为本实用新型电阻电容型环形振荡器的结构示意图；

图2为开环状态下图1中第一电流通路I的交流小信号等效电路图；

图3为开环状态下图1中第二电流通路II的交流小信号等效电路图；

图4为开环状态下图1中第一增益相位调制支路III的交流小信号等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型电阻电容型环形振荡器包括第一电流通路I、第二电流通路II、第一增益相位调制支路III和第二增益相位调制支路IV。

第一电流通路I包括第一NMOS管M1和第一PMOS管M2，第一PMOS管M2为二极管连接，并与第一NMOS管M1串联，第一PMOS管M2的源极接外接电源Vcc，第一NMOS管M1的源极接地gnd。

第二电流通路II由第二PMOS管M3与电流源Iss串联构成，其中，第二PMOS管M3栅极与第一PMOS管M2栅极相连，第二PMOS管M3的源极接外接电源Vcc，第二PMOS管M3的漏极与电流源Iss的正端相接，电流源Iss的负端接地gnd。

第一增益相位调制支路III包括电容C1，电阻R1，第三PMOS管M5与第三NMOS管M6，其中，第三PMOS管M5与第三NMOS管M6串联，电容C1接在第三PMOS管M5的栅极和外接电源Vcc之间，电阻R1接在第三NMOS管M6的栅极和漏极之间，第三PMOS管M5的源极接外接电源Vcc，第三NMOS管M6的源极接地gnd。

第二增益相位调制支路IV由第四PMOS管M7与第四NMOS管M8串联构成，其中第四PMOS管M7栅极与第二PMOS管M3漏极相连，第四NMOS管M8栅极与第三NMOS管M6漏极相连，第四PMOS管M7的源极接外接电源Vcc，第四NMOS管M8源极接地gnd。