[发明专利]一种低功耗、低抖动、宽工作范围的晶体振荡器电路

说明书

技术领域

本发明涉及晶体振荡器，具体地说涉及具有峰值检测器幅度控制的晶体振荡器，以适应较宽的动态频率范围和较宽的晶体指标范围。

背景技术

振荡器是现代电子设备性能至关重要的部件。数字时计、计算机、摄像机、电视、手机、平板电脑、通信设备等均使用晶体振荡器产生所需时钟信号。

图1示意了一种常规的晶体振荡器电路。该振荡器电路包括由PMOS晶体管M2、电阻R13和NMOS晶体管M1构成的反相放大器部分和由例如石英晶体、电容Cp、电阻Re等构成的反馈网络。反馈网络向反相放大器的输入端输出反馈信号，由此构成一个闭环反馈系统。

图2示意了一种具有峰值检测器的振荡器电路。该振荡器电路包括一个峰值检测器，用于比较振荡器的输出信号的峰值和参考电压。当振荡器电路启动时，振荡器的输出信号的幅值较低，峰值检测器输出较高的电压信号，该电压信号将晶体管M12导通，并且通过M11和M3构成的电流镜电路向反相放大器部分施加较大的偏置电流，促进振荡器的工作。当振荡器电路较为稳定时，峰值检测器检测到变高的振荡器输出电压信号，从而施加较小的偏置电流，使得稳定后的振荡器输出电压维持在较低的水平。该电路具有快速启动以及避免在稳定后消耗过多能量的优点。但是，该电路存在着噪声大和抖动大的缺点。

发明内容

本发明提供一种晶体振荡器电路，包括：晶体谐振器电路，产生有预定振荡频率的振荡信号；反相放大器，具有第一放大器输入端，第二放大器输入端和反相放大器输出端，第一放大器输入端耦合到晶体谐振器电路并且接收振荡信号；其中，反相放大器输出反相放大输出信号；偏置电路，具有偏置电路输入端和偏置电路输出端，偏置电路输出端产生由偏置电路输入端控制的偏置电路输出信号，并且偏置电路输出信号耦合到第二放大器输入端；峰值检测器，比较反相放大输出信号和一个参考信号并且调节峰值检测器输出信号，并且将峰值检测器输出信号送入偏置电路的输入端；其中所述偏置电路包括自调整电路，用于隔离电源和反相放大器的第二输入端。

优选地，峰值检测器包括第一电阻和第一电容构成的低通滤波器。

优选地，反相放大器电路包括第一NMOS晶体管，第二PMOS晶体管和第二电阻，其中第一NMOS晶体管的栅极、第二PMOS晶体管的栅极和第二电阻的一端连接在反相放大器电路的输出端，第一NMOS晶体管的漏极、第二PMOS晶体管的源极和第二电阻的另一端相连，第二PMOS晶体管的漏极连接在反相放大器的第二输入端；第一NMOS晶体管的源极接地。

优选地，第二电阻由NMOS晶体管构成。

优选地，偏置电路包括：自调整电路；该自调整电路包括NMOS晶体管(M3)、NMOS晶体管M8、NMOS晶体管(M10)和PMOS晶体管(M9)，NMOS晶体管(M8)和NMOS晶体管(M3)构成第二电流镜；NMOS晶体管(M10)和PMOS晶体管(M9)复制NMOS晶体管(M1)和NMOS晶体管(M2)。

优选地，第一电流源和/或第二电流源由晶体管构成。

优选地，第二电流源的第一支路是第二电流镜的第二支路的镜像，由此构成自调整电路。

优选地，偏置电路包括连接在偏置电路输入端和输出端之间的窄带滤波器，在低于振荡器振荡频率的第一频率下进行低通滤波；偏置电路还包括频率检测器，在振荡器频率未达稳定的时候旁路开关电容滤波器。优选地，窄带滤波器采用开关电容滤波器。进一步优选地，晶体振荡器电路包括第三电阻和第三电容组成的低通滤波器。

优选地，晶体振荡器电路包括分频器，产生所述低于振荡器振荡频率的第一频率。

在上述实施例中，自调整器隔离了电源噪声，因此，晶体振荡器电路有着非常良好的电源噪声抑制能力。

附图说明

图1示意了一种常规的晶体振荡器电路；

图2示意了一种具有峰值检测器的振荡器电路；

图3示意了根据本发明实施例的晶体振荡器电路；

图4是本发明又一实施例的晶体振荡器电路示意图；

图5示意了一种开关电容滤波器40的结构示意图；

图6(a)和图6(b)示意了晶体振荡器的模拟结果。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图3示意了根据本发明实施例的晶体振荡器电路。如图3所示，晶体振荡器电路包括反相放大电路310，晶体谐振器电路320、峰值检测电路330、偏置电路340。偏置电路还包括自调整电路350。