[实用新型]CMOS电流自动控制晶体振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种CMOS工艺的电流自动控制Colpittis晶体振荡器。

背景技术

振荡器是众多电子产品的必要部分，而晶体振荡器凭借其高精度和高频率稳定度这一特点，在电子技术领域中占有重要的地位。尤其是信息技术(IT)产业的高速发展，更使晶体振荡器焕发出勃勃生机。晶体振荡器在通信系统、移动电话系统、全球定位系统(GPS)、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子产品中，作为标准频率源或脉冲信号源，提供频率基准，是目前其它类型的振荡器所不能替代的。晶体振荡器是在没有外加输入信号的条件下，依靠晶体的压电特性、有源激励和无源电抗网络产生振荡。在CMOS工艺条件下，常用的振荡器形式有两种，Pierce振荡器和Colpittis振荡器，二者依据的都是三点式振荡原理，Pierce振荡器需要接晶体的两端，但是在许多电路应用中要求晶体单端连接，Colpittis振荡器就体现出了应用优势，而且Colpittis振荡器的谐波特性好过Pierce振荡器。然而在振荡建立方面，Colpittis振荡器相对于Pierce振荡器不容易起振，起振时间长，功耗也较大。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种CMOS电流自动控制Colpittis晶体振荡器，使CMOS振荡电路启动时快速建立振荡，振荡产生后又很快调整偏置，使振荡电路稳定在维持振荡的最小电流状态。

实现本实用新型发明目的的技术方案：

一种CMOS电流自动控制Colpittis晶体振荡器，其特征在于：包括振荡电路(1)、幅度检测电路(2)、自动增益控制电路(3)、电流源(4)和电平检测单元(5)；其中电流源(4)接振荡电路(1)，振荡电路(1)信号输出端接幅度检测电路(2)，幅度检测电路(2)信号输出端接自动增益控制电路(3)，自动增益控制电路(3)的反馈信号输出端接电流源(4)用以控制偏置电流；振荡电路(1)的信号输出端还接电平检测单元(5)，电平检测单元(5)的关断信号输出端接电流源(4)和自动增益控制电路(3)。

有益效果：

本实用新型通过采用幅度检测和自动增益控制的方法，调整电流源的偏置，从而保证CMOS振荡电路启动时快速建立振荡，振荡产生后又很快调整偏置，使振荡电路稳定在维持振荡的最小电流状态，有效地提高了起振速度，降低了功耗。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型的振荡和电平检测功能框图；

图3为本实用新型各模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，电流源4接振荡电路1，为振荡电路提供偏置电流，振荡电路1信号输出端接幅度检测电路2，幅度检测电路2信号输出端接自动增益控制电路3，自动增益控制电路3的反馈信号输出端接电流源4用以控制偏置电流。

如图2所示，振荡电路1的信号输出端还接电平检测单元5，电平检测单元5的关断信号输出端接电流源4和自动增益控制电路3。

如图3所示，振荡电路由NMOS主振管M1与电阻R1、R2、R3组成；主振管M1栅极同时与电阻R3和幅度检测电路的信号输入端连接，主振管M1源极接振荡电容Co1、Co2和电平检测单元的信号输入端；振荡电容Co1、Co2串联后与晶体并联，电阻R1和R2串联在电源和地之间，串联点连接电阻R3。

幅度检测电路由NMOS管M3、电容C1、电阻R4组成，电容C1与电阻R4串联，串联点接NMOS管M3的栅极，电容C1接主振管M1的栅极。

自动增益控制电路由PMOS管M4、两个电容C2、C3和一个电阻R5组成，PMOS管M4的漏极接电容C2和电阻R5，PMOS管M4的漏极还与NMOS管M3的漏极相接，电阻R5和电容C3串接，电容C3接NMOS管M3的源极并且连接到地。

电平检测单元由两个PMOS管M5、M7、两个NMOS管M6、M8、一个反相器组成，PMOS管M5的源极与NMOS管M6的漏极并联，连接至主振管M1的源极，M5的漏极与M6的源极并联，连接至PMOS管M7、NMOS管M8的栅极；PMOS管M5的栅极与NMOS管M6的栅极相连，PMOS管M7的漏极和NMOS管M8的漏极相连，接至反相器INV的信号输入端。NMOS管M2为电流源中的NMOS管。