[发明专利]高精度环形振荡电路及微控制系统

说明书

本发明提供一种高精度环形振荡电路及微控制系统，包括：偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；滤波模块，连接偏置电流产生模块，对偏置电流进行滤波；振荡模块，连接偏置电流产生模块及滤波模块，以滤波后的偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。以及微控制器，高精度环形振荡电路连接于微控制器的输入端，为微控制器提供时钟信号。本发明利用偏置电流作为振荡环路的工作电流，使振荡环路在温度特性和初始值上可以通过控制偏置电流进行控制；采用斩波形式产生偏置电流，基于斩波结果可以消除生产工艺离散性，使振荡时钟更集中；偏置电流通过电容和振荡环路形成等效的RC滤波，从而使振荡器工作时钟稳定，不随电源变化。

技术领域

本发明涉及微控制领域，特别是涉及一种高精度环形振荡电路及微控制系统。

背景技术

随着微控制系统(MCU，Microcontroller Unit)的广泛应用，各行业对MCU时钟的要求越来越高，大量应用的MCU需要在芯片内产生高精度的片上时钟信号。片上时钟信号产生电路，可以使系统省去外接时钟，节省系统成本，提高系统稳定性，给系统开发者带来更多的设计便利。

目前在微控制器芯片中，大多采用环形振荡电路产生时钟信号。公开号CN101409541的专利公开了一种环形振荡电路，如图1所示，包括奇数个反向器、电容和第一电容放点电路。该电路采用典型的奇数级反向器产生振荡信号，利用耗尽型NMOS管D1和电阻R1对第一电容C1进行放电，使得放电时间可以更少的受到电源VDD的影响。该电路的优点是利用耗尽型NMOS管减少振荡环路中来自电源VDD的影响，缺点是工艺偏差对电路影响非常大，PMOS器件、NMOS器件、电阻R和电容C等会造成环路振荡频率在生产中出现很大的偏差。

现有技术中还存在一些电源影响小、具有温度补偿且工艺偏差对电路影响小的片上时钟信号产生电路，但是普遍存在电路处理的级数多，离散性大，从而导致输出时钟有偏差的问题。

因此，如何抑制工艺离散度、提高输出信号的初始精度、同时实现温度补偿已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度环形振荡电路及微控制系统，用于解决现有技术中时钟信号偏差大、精度低、工艺离散度大等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高精度环形振荡电路，所述高精度环形振荡电路至少包括：

偏置电流产生模块，用于产生一个与绝对温度成正比的偏置电流；

滤波模块，连接所述偏置电流产生模块，对所述偏置电流进行滤波；

振荡模块，连接所述偏置电流产生模块及所述滤波模块，以滤波后的所述偏置电流作为工作电流，产生振荡信号。

可选地，所述偏置电流产生模块包括正温度系数电流产生单元及电流镜像单元，所述正温度系数电流产生单元产生一与绝对温度成正比的电流；所述电流镜像单元连接所述正温度系数电流产生单元，镜像输出所述偏置电流。

可选地，所述正温度系数电流产生单元采用斩波结构。

更可选地，所述正温度系数电流产生单元包括第一PNP晶体管、第二PNP晶体管、电阻、第一斩波子单元、第一PMOS管、第二PMOS管、第二斩波子单元及放大器；所述第一PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极连接所述电阻的第一端；所述电阻的第二端经由所述第一斩波子单元连接所述第一PMOS管的漏极；所述第一PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接电源电压；所述第二PNP晶体管的集电极和基极接地，发射极经由所述第一斩波子单元连接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极连接所述放大器的输出端，源极连接所述电源电压；所述电阻的第一端及所述第二PNP晶体管的发射极分别经由所述第二斩波子单元连接所述放大器的第一输入端及第二输入端。