[发明专利]消除比较器失调电压的振荡器

说明书

本发明公开了一种消除比较器失调电压的振荡器，包括：包括：两个电容和一个比较器和一个数字模块，通过开关控制电容的充放电，第一电流源为两个电容的充电电流源，第一电流源为第二电流路径和第三电流路的镜像电流，比较电压由第二电流路径的第一MOS晶体管的栅源电压确定，比较电压通过开关分别在前后周期中连接到比较器的正反相输入端；由第一MOS晶体管和第三电流路的第二MOS晶体管的栅源电压差除以第三电流路的第一电阻的值确定第三电流源的大小进而确定第一电流源的电流大小。本发明的比较电压直接采用电流源路径中的MOS晶体管的栅源电压，能够使功耗和面积都得到降低。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种消除比较器失调电压的振荡器。

背景技术

片上低功耗低频RC振荡器在智能卡(smart card),微控制器(MCU)等产品中用于LCD驱动，待机时钟，上电计数等。典型低功耗低频振荡器频率为32KHz，功耗为1μA以下。低功耗低频振荡器不依赖外部信号输入，模拟基准都为IP(知识产权核)内部产生，往往因为使用了兆欧姆的电阻而面积都很大。

极少数应用要求低功耗振荡器具有较高的稳定度，需要对振荡器中比较器的失调电压(OFFSET)进行周期上的消除,降低周期的不确定性。如图1所示，是现有消除比较器失调电压的振荡器的电路图，图1所示的振荡器为应用于低功耗低频的振荡器，振荡器主要包括：由电容C101和C102，电阻R102，6个开关S101、S102、S103、S104、S105和S106，一个比较器(comparator)101以及数字模块(Digital)102组成的振荡产生部分。PMOS管P103为电容C101提供充电电流，PMOS管P104为电容C102提供充电电流，PMOS管P103和P104还通过开关S102和S103选择流入到电阻R102从而产生作为比较基准电压的电压VR102。对开关的控制为，当开关S101导通时，电容C101通过PMOS管P103的电流充电形成电压VC101，电压VC101连接到比较器101的正相输入端即作为正相输入端电压V101，此时开关S102、S105都断开，开关S103导通，PMOS管P104的电流流过电阻R102并形成电压VR102并将电压VR102连接到比较器101的反相输入端即作为反相输入端电压V102；此时，开关S104断开，开关S106导通，使电容C102的对地放电。另一种模式下，开关S101断开，开关S102和S105导通，使得电容C101对地放电，PMOS管P103的电流流过电阻R102并形成电压VR102并将电压VR102连接到比较器101的正相输入端；同时，开关S103和S106断开，开关S104导通，电容C102通过PMOS管P104的电流充电形成电压VC102，电压VC102连接到比较器101的反相输入端。比较器101对正反相输入端电压V101和V102进行比较后输出到数字模块102，形成多个振荡信号即时钟信号，包括时钟输出信号CLKOUT，互为反相的第一控制信号C和第二控制信号CB，第一控制信号C和第二控制信号CB用于控制开关S101至S106的切换。

由PMOS管P101和P102，NMOS管N101和N102形成镜像电流源，其中PMOS管P101、P102、P103和P104呈镜像电流关系；NMOS管N101和N102的栅源电压差除以电阻R101的值确定PMOS管P102和NMOS管N102的路径的电流的大小从而确定各镜像电流路径中的镜像电流大小。

比较基准电压VR102由PMOS管P103或P104路径的电流乘以电阻R102的值确定。

图1所示的振荡器OFFSET消除原理为:比较器101的两个输入端电压V101,V102在前半个周期内为VC101,VR102；在后半个周期内VR102，VC102。VR102在一个周期内依次出现在比较器101的正相输入端和反相输入端，比较器101的OFFSET得到消除。