[发明专利]环形振荡器

说明书

本发明公开了一种环形振荡器，包括：振荡模块，包括由G个反相器环形串接后形成的反馈环形回路，以及尾电流源控制单元，所述尾电流源控制单元为所述反馈环形回路提供尾电流源电流，使得所述振荡模块的振荡频率与所述尾电流源电流呈正比例关系，且所述G个反相器参数设置成使得振荡模块的振荡频率与温度负相关；温度补偿模块，用于利用温度敏感器件产生第一补偿电压和第二补偿电压，所述第一补偿电压和第二补偿电压的电压差与温度正相关；工艺补偿模块，用于利用工艺敏感器件产生随工艺角不同而不同的第三补偿电压；以及补偿电流产生模块，用于根据第一至第三补偿电压产生补偿电流，并通过所述补偿电流对所述尾电流源电流进行调节。

技术领域

本发明涉及电子电路领域，更具体地，涉及一种具有温度和工艺补偿性的环形振荡器。

背景技术

在许多电子电路应用的场合中，为了正确的操作，需要提供电路的一部分对于另一部分的准确的定时或同步。利用其频率准确到满足被定时或被同步电路的需要的本机振荡器可方便地提供这种定时。根据所要求的准确程度的不同，在频率范围可以较宽的场合，振荡器可以非常简单和廉价，而在要求较高的频率准确度(小于百分之几的误差)的场合可能相对较复杂和昂贵。因此，需要振荡器能够提供既简单和廉价又准确的频率操作。互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)制造技术已充分发展，对于许多应用，该技术是设计与实现大规模集成电路的精选技术。

特别适合于用CMOS技术来实现的一种振荡器是环形振荡器。在这种振荡器中没有在其它振荡器中被用来准确地设定操作频率的电感-电容调谐电路。环形振荡器不使用调谐电路而是使用奇数个串联的反相级，各级反相器的输出与下一级反相器的输入相连，最后一级反相器的输出与第一级反相器输入相连。

环形振荡器因其结构简单、使用方便、可调节范围大而应用在许多集成电路芯片中。但其振荡频率受温度和工艺参数的漂移的影响很大，对电路的稳定性造成很大影响。

环形振荡器的性能受到温度、工艺参数漂移的影响，主要源于MOS管的性能随温度、工艺参数而改变。当温度、工艺参数变化时，载流子的迁移率和阈值电压会随之改变，从而影响了环形振荡器的性能。因此，研究一种电路结构简单、温度漂移低以及工艺离散小的环形振荡器意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明的提供一种环形振荡器，其可以实现宽温度范围下的频率稳定，且受工艺影响很小。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种环形振荡器，包括：振荡模块，包括由G个反相器环形串接后形成的反馈环形回路，以及尾电流源控制单元，所述尾电流源控制单元为所述反馈环形回路提供尾电流源电流，使得所述振荡模块的振荡频率与所述尾电流源电流呈正比例关系，且所述奇数个反相器参数设置成使得振荡模块的振荡频率与温度负相关；温度补偿模块，用于利用温度敏感器件产生第一补偿电压和第二补偿电压，所述第一补偿电压和第二补偿电压的电压差与温度正相关；工艺补偿模块，用于利用工艺敏感器件产生随工艺角不同而不同的第三补偿电压；以及补偿电流产生模块，用于根据第一至第三补偿电压产生补偿电流，并通过所述补偿电流对所述尾电流源电流进行调节。

优选地，所述温度补偿模块包括第一电流源、第二电流源、第一双极型晶体管以及第二双极型晶体管，所述第一电流源的第一端和第二电流源的第一端分别接收供电电压，所述第一双极型晶体管以及第二双极型晶体管的发射极分别与第一电流源的第二端和第二电流源的第二端电连接，所述第一双极型晶体管和第二双极型晶体管的基极分别与各自的集电极电连接，同时彼此相连并接地，其中，所述第一双极型晶体管和第二双极型晶体管的发射极分别对应为第一补偿电压和第二补偿电压输出端。