[发明专利]一种振荡器电路

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计技术领域，尤其涉及用于驱动电荷泵电路的时钟产生电路的一种振荡器电路。

背景技术

振荡器可以产生周期性的时钟信号，在模拟集成电路中有着重要的作用。在电荷泵电路中，振荡器作用是提供峰峰值为V_DD的周期性方波，把电荷逐级地‘泵’到输出端储能电容上，从而在电荷泵的输出端储能电容C_L上产生高压信号V_PP，如图1所示，振荡器的峰峰值V_DD(等于电路的电源电压)、振荡器的输出频率f_osc改变时会直接影响电荷泵的输出电压V_PP，三者的关系可以由式(1)近似表示：

V_PP≈k₁V_DD+k₂f_osc+V_PP，0………………(1)

其中k₁、k₂、V_PP，0为大于零的常数。

传统振荡器的输出频率f_osc和电源电压V_DD的关系为：

f_osc≈k₃V_DD+f_osc，0………………(2)

其中k₃、f_osc，0为大于零的常数。

将(2)带入(1)中得：V_PP≈(k₁+k₂k₃)V_DD+V_PP，0′f_osc≈k₃V_DD+f_osc，0………(3)

其中V_PP，0′为大于零的常数。

从(3)可以看出，由于传统的振荡器的输出频率f_osc随着V_DD的增大而增大，故振荡频率f_osc的变化使得V_PP的稳定性更加恶化。为了使电荷泵的输出电压V_PP保持在一个稳定的范围内，需要在电荷泵中引入稳压电路，目前主要有下面两种思路来调节V_PP：

方法一：调节储能电容上的电荷，当V_DD增大时，电荷泵的驱动能力增强，通过稳压电路(如图2)来泄放掉储能电容上过剩的电荷，使得达到平衡时的电荷泵输出的高压信号V_PP保持在稳定的范围内。

方法二：调节振荡时钟信号的峰峰值，如图3所示，当电荷泵核心电路的驱动能力增大时，在输出端对V_PP采样反馈给振荡器峰峰值调节电路一个电压信号，使得振荡时钟信号的峰峰值由V_DD变为V_DD-ΔV_DD，从而达到了稳定V_PP电压值的效果。图4是公开号为CN1591115专利的电路示意图。电荷泵电路16的输出端的采样电压V_s反馈到稳压电路10，比较器14通过比较采用电压V_s和基准电压V_ref的大小来控制晶体管Tr的导通和关断，这样就可以调整电池电压V_bat并作为输入电压V_in提供给电荷泵电路，从而得到稳定的输出电压

以上提到的两种方法尽管都能实现稳定电荷泵输出电压的目的，但主要缺点是稳压电路要消耗掉很大额外的功耗。方法一中通过泄放掉储能电容上的过剩电荷来达到稳压的目的，功耗消耗近似为：

P_loss1＝V_PP·I_regu………………(4)

其中I_regu为稳压电路中的平均电流；

方法二中利用牺牲振荡器的峰峰值大小来达到稳压的目的，功耗消耗近似为：

P_loss2＝□V_DD·I_cap………………(5)

其中I_cap表示电荷泵核心电路的级间电容上总的平均电流。