[发明专利]RC振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种RC振荡器(oscillator)。

背景技术

在许多系统芯片(system on chip，SOC)应用中，振荡器是一个非常重要的模块。振荡器分为阻容振荡器即RC振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等。RC振荡器是通过对电容进行充电和放电实现振荡信号的输出，通过调节电阻或电容的值能够调节振荡信号的频率。相对于于其它各种类型的振荡器，RC振荡器具有结构简单，精度较高的优点，所以在一些SOC芯片中，例如单片机(Micro Control Unit，MCU)中,RC振荡器非常常见。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RC振荡器，电路结构简单且输出频率精度高。

为解决上述技术问题，本发明提供的RC振荡器包括：基准电压产生电路、电压电流产生电路、电压斜坡保持电路、比较器、电荷泵、压控振荡器和分频逻辑电路；

所述基准电压产生电路输出基准电压，所述电压电流产生电路将所述基准电压转化为第一电流源提供给所述电压斜坡保持电路。

所述电压斜坡保持电路的控制端连接保持控制频率信号和初始化频率信号，所述保持控制频率信号为所述分频逻辑电路对所述压控振荡器输出的输出振荡信号进行分频的4×n分频信号，其中n大于等于1；所述初始化频率信号为所述输出振荡信号的8×n分频信号；所述第一电容的第一端连接所述电压斜坡保持电路、所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出保持电压，通过所述初始化频率信号控制所述第一电容的放电以及通过所述保持控制频率信号控制所述第一电容的充电来调节所述保持电压的大小，所述第一电容的充电电流和所述第一电流源成比例。

所述比较器对所述保持电压和所述基准电压进行比较并输出第一输出信号到所述电荷泵的控制端。

所述电荷泵的控制端还连接所述输出振荡信号的分频信号逻辑组合形成的泵控制信号，所述泵控制信号为所述输出振荡信号的2×n分频信号、所述保持控制频率信号和所述初始化频率信号做逻辑或运算后的信号。

在所述电荷泵的输出端和地之间连接有第二电容，在所述泵控制信号的脉冲电平处，通过所述第一输出信号控制所述第二电容的充放电并调节所述电荷泵的输出端输出的泵电压大小，所述第二电容的充放电电流和所述第一电流源成比例。

所述压控振荡器在所述泵电压的控制下形成所述输出振荡信号。

当RC振荡器开始工作时所述保持电压小于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容放电使所述泵电压降低并降低所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间增加从而增加所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。

当RC振荡器开始工作时所述保持电压大于所述基准电压，则所述第一输出信号控制所述第二电容充电使所述泵电压升高并升高所述输出振荡信号的频率，所述输出振荡信号的所述保持控制频率信号反馈到所述电压斜坡保持电路并使所述第一电容的充电时间减少从而降低所述保持电压的值直到所述保持电压等于所述基准电压并使所述输出振荡信号的频率稳定。

进一步的改进是，所述电压电流产生电路包括运算放大器、第一NMOS管和第一电阻，所述运算放大器的正相输入端连接所述基准电压，所述运算放大器的反相输入端连接所述第一NMOS管的源极，所述运算放大器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的漏极连接所述电压斜坡保持电路，所述第一电阻连接在所述第一NMOS管的源极和地之间，所述第一电流源的大小为所述基准电压除以所述第一电阻的电阻值。

进一步的改进是，通过调节所述第一电流源和所述第一电容的大小调节所述输出振荡信号的频率稳定值。

进一步的改进是，所述电压斜坡保持电路包括第一PMOS管、第二PMOS管和第二NMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极都连接第二电流源，所述第二电流源为所述第一电流源的镜像电流，所述第一PMOS管的漏极接地，所述第一PMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的4分频信号的反相信号；所述第二PMOS管的漏极连接所述第一电容的第一端以及所述第二NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的保持控制频率信号；所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的栅极连接所述输出振荡信号的初始化频率信号。