[实用新型]一种高精度环形振荡器及其频率校准电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高精度环形振荡器及其频率校准电路。

背景技术

数字电路的工作需要时钟。对精确时间的需求如通信需求等使得高精度的时钟成为必需。多年来，使用锁相环电路和参考外部晶振来产生高精度时钟是许多电路的标准配置。然而锁相环电路面积和功耗较大。同时，电路板上的参考外部晶振增加了电路系统的成本。为节省电路系统的成本和功耗，高精度环形振荡器多年来一直是众多电路设计人员的研究方向。

然而，环形振荡器的基本原理是通过奇数个串联的反相器产生振荡信号。反相器的延时受电源电压，温度和工艺偏差的影响很大，导致环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而有很大的偏差。

为了克服环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而漂移。多年来，众多电路设计人员通过很多方法来减轻环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而漂移。然而，这些方法如专利“内置振荡电路”申请号201210592614.4均是采用如图1所示的环形振荡器电路，该环形振荡器电路包含电路连接的基准电流电路101、电流比较器102、环形振荡电路103和频率电流转化电路104，利用将环形振荡电路的频率转换为电压/电流信号后与基准电压/基准电流比较，再用比较的结果来控制环形振荡器的频率。然而，频率电压/频率电流转换电路和电压比较器/电流比较器需要额外的面积和功耗。更重要的是，频率电压/频率电流转换电路和电压比较器/电流比较器都是模拟电路，其本身的非线性、误差和噪声都会对电路产生影响从而影响最终的频率精度。

实用新型内容

本实用新型提供一种高精度环形振荡器及其频率校准电路，通过高精度环形振荡器与频率校准电路的配合，获得高精度的振荡频率，同时避免了复杂的电路，减小了芯片的面积和功耗，模拟比较电路的非线性、误差和噪声，提高了频率精度，节省了芯片的测试时间和成本。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种高精度环形振荡器，该高精度环形振荡器包含带隙基准电路、连接该带隙基准电路的基准电流电路、连接该基准电流电路的电流调节电路、连接该电流调节电路的环形振荡电路、连接该环形振荡电路的输出缓冲电路；

带隙基准电路用于产生不受温度和电源电压影响的精准电压V_b，基准电流电路使用带隙基准电路产生的精准电压V_b产生大小为I的精准电流，电流调节电路使用基准电流电路产生的精准电流并根据来自频率校准电路的调整设置来产生调节电流输出给环形振荡电路，以调节环形振荡电路的频率， 输出缓冲电路包含差分转单端电路和逐级增大的反相器串，差分转单端电路将环形振荡电路的差分输出转换为单端输出，逐级增大的反相器串将差分转单端电路的单端输出进一步放大提高驱动能力来输出整个高精度环形振荡器输出的时钟信号。

所述的基准电流电路包含运算放大器、MOS晶体管MP和精准电阻R，运算放大器的反相输入端接带隙基准电路产生的精准电压V_b，运算放大器的输出连接MOS晶体管MP的栅极，MOS晶体管MP的源极连接运算放大器的同相输入端和精准电阻R的一端，精准电阻R的另一端接地，MOS晶体管MP的漏极提供大小为I的精准电流输出。

所述的电流调节电路包含电路连接的第一PMOS晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；