[发明专利]一种高频低温漂RC振荡器

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及高频的低温漂RC振荡器。

背景技术

物联网时代的到来、智能家居及便携式设备的普及很大程度上带动了单片机(MCU)技术的发展。振荡器作为MCU芯片中不可或缺的组成部分，给内部CPU提供主时钟。振荡器性能的好坏对整个MCU芯片的性能起着至关重要的作用。

随着MCU技术的发展，目前主流的32位MCU，内部RC振荡器产生48MHz时钟信号，甚至更高频率达到64MHz时钟信号。对时钟频率的精确度提出更高的要求。

传统的RC振荡器如图1所示，RC振荡器通常通过对电容的充电放电来产生振荡时钟信号。对于传统的RC振荡器的振荡频率往往容易受到工艺变化、温度变化及电压变化的影响而造成误差，不易获得精确的振荡频率。目前RC振荡器电路最主要的瓶颈在于振荡频率受温度变化影响很大，特别振荡频率在高频(几十MHz)情况下，其随温度变化偏差达到10％。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种高频低温漂RC振荡器，该RC振荡器针对几十MHz振荡频率实现低温漂，适用于主流MCU应用。

本发明的另一个目地在于提供一种高频低温漂RC振荡器，该RC振荡器结构简单，易于实现。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高频低温漂RC振荡器，其特征在于其中包括一个8MHz高精度RC振荡器电路和一个锁相环(PLL)电路，所述8MHz高精度RC振荡器电路连接于PLL电路，8MHz高精度RC振荡器电路产生一个精准时钟输出到PLL电路倍频，然后输出一个高频时钟信号。

所述8MHz高精度RC振荡器电路包括有LDO稳压器、8位配置位、充放电电容、NMOS管，所述LDO稳压器集成于RC振荡器电路内壁，充放电电容下方接入NMOS管，配置位接入NMOS的沟道电阻。8MHz高精度RC振荡器电路内部集成一个LDO稳压器给振荡器核心电路供电，消除电源电压对振荡频率的影响；通过8位配置位对充放电流修调，进而对振荡频率校准，保证振荡频率的精准性；通过在充放电电容下方接入NMOS管对频率温度补偿，NMOS管沟道电阻随温度变化，变化的沟道电阻会使电容充放电区间发生变化从而充电时间变化来补偿因温度变化而导致的逻辑门延迟时间。防止工艺参数偏差导致频率的温度特性变差，通过配置位调整接入NMOS的沟道电阻来修调频率的温度特性。

进一步，所述8MHz高精度RC振荡器电路中，电流I给电容C1、C2充电/放电，电容C1、C2分别连接比较器的负端，与参考电压比较；对电容C1/C2充电放电通过两路反相器进行，反相器由两路反相信号控制一开一关，该控制信号由RS锁存器根据比较器输出产生。

更进一步，M7～M24构成电流镜对电流I进行修调，进而校准振荡频率，消除了振荡频率由工艺变化引起的偏差。

更进一步，在电容C1、C2的下方接入温度修调电路TRIM，TRIM电路的TC_<7:4>将频率往负的方向调整，TC_<3:0>将频率往正的方向调整，根据实际频率的温度特性进行调整，从而消除了温度变化对频率的影响。

PLL电路包括：PFD单元、CP单元、LPF单元、VCO单元及÷n单元，其中，PFD单元连接参考频率fin和÷n单元的倍频产生脉冲信号，CP单元接PFD单元的脉冲信号产生充放电电流，LPF单元接PFD单元的充放电电流产生电压信号，VCO单元接LPF单元的电压信号产生对应的频率，÷n单元接VCO单元的输出频率产生倍频信号。

本发明基于上述技术方案，使8MHz高精度RC振荡器电路在-40～85deg范围内振荡频率变化0.5％，通过PLL电路倍频，并不影响其温度特性，通过PLL电路6倍频或8倍频，就可以得到了48MHz或64MHz的振荡频率，振荡频率的随温度变化0.5％，从而实现高频低温漂的RC振荡器。

附图说明

图1是传统的RC振荡器电路图。

图2是本发明所实现高频低温漂RC振荡器的结构原理图。

图3是本发明所实现8MHz高精度RC振荡器的电路图。

图4是本发明所实现8MHz高精度RC振荡器中TRIM电路的电路图。

图5是本发明所实现PLL电路结构原理图。

具体实施方式