[发明专利]一种自适应阈值的低功耗张弛振荡电路

说明书

一种自适应阈值的低功耗张弛振荡电路，包括自适应阈值产生电路、充放电延时电路、电压比较电路、环形振荡电路及整形电路；自适应阈值产生电路的输入端接电源电压和电路使能信号，输出端输出高、低阈值电压；充放电延时电路的输入端接自适应阈值产生电路的两路输出端和环形振荡电路输出的反相时钟信号；充放电延时电路的输出端与电压比较电路输入端相连，产生积分比较电压；电压比较电路的阈值电压输入端接自适应阈值产生电路的两路输出端和环形振荡器的两路正反相时钟输出端；环形振荡电路的输入端接电压比较电路的输出端；环形振荡电路的时钟输出端与电压比较电路和整形电路的输入端相连，反相时钟输出端与充放电延时电路和电压比较电路相连。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种自适应阈值的低功耗张弛振荡电路。

背景技术

时钟产生电路是集成电路系统中必不可少的组成部分，被用在延时、开关和计数等方面，在对时钟信号要求不是很高的应用下，主要采用片内振荡电路。张弛振荡电路器是一种通过给电容充放电，并与特定阈值比较的一种振荡结构，由于其频率稳定、起振可靠而获得广泛应用。但由于传统张弛振荡器需要用到精准的偏置电流、基准电压和比较器电路，使得其电路结构复杂，功耗也很大，在大于1MHz的时钟频率下，且缺点也愈发明显，原因在于对于高频时钟，张弛振荡器需要高带宽的比较器，因而导致功耗急剧增大。

图1所示为传统张弛振荡器电路，包括充放电延时结构，一个RS锁存器和两个比较器（用于高、低阈值限比较），为保证频率不随电源电压、温度等因素改变，充放电延时结构中的充电电流(Icharge)和放电电流(Idischarge)常使用无温漂电流源，其上、下比较阈值Vref_H、Vref_L也会使用基准电压，这需要使用额外基准、偏置电路，增加了电路的复杂性和功耗，而且由于使用两个比较器COMP1、COMP2，功耗大大增加。

发明内容

本发明提出了一种自适应阈值的低功耗张弛振荡电路；发明目的是为了克服现有的张弛振荡电路结构复杂（需要使用额外基准、偏置电路），功耗随频率大大增加（高带宽比较器）的问题，提供了改良该问题的技术方案及电路。

本发明通过以下技术方案实现：

一种自适应阈值的低功耗张弛振荡电路，所述的电路包括：自适应阈值产生电路、充放电延时电路、电压比较电路、环形振荡电路及整形电路；

所述自适应阈值产生电路的输入端分别接电源电压和电路使能信号；电源电压和电路使能信号经过自适应阈值产生电路后，自适应阈值产生电路的输出端输出高、低阈值电压，与所述充放电延时电路和电压比较电路的输入端相连，用于自适应产生合适阈值电压输出；

所述充放电延时电路的偏置电压输入端分别接：自适应阈值产生电路的两路输出端，和环形振荡电路输出的反相时钟信号；充放电延时电路的输出端与电压比较电路输入端相连，用于产生积分比较电压；

所述电压比较电路的阈值电压输入端分别接：自适应阈值产生电路的两路输出端，和环形振荡器的两路正反相时钟输出端；电压比较电路的输出端输出预振荡信号接环形振荡电路的输入端；

所述环形振荡电路的输入端接电压比较电路的输出端；环形振荡电路的输出端分别输出时钟输出端和反相时钟输出端，所述的时钟输出端与电压比较电路和整形电路的输入端相连，所述的反相时钟输出端与充放电延时电路和电压比较电路相连；

所述整形电路的输入端接环形振荡电路的时钟信号输出端。

优选地，所述的自适应阈值产生电路包括：第一偏置NMOS管、第一偏置PMOS管、第一偏置电阻和第二偏置电阻；所述第一偏置NMOS管和第一偏置PMOS管分别采用二极管连接：第一偏置NMOS管的栅、漏极短接，源极接地；第一偏置PMOS管的栅、漏极短接，源极接电源电位；所述的第一偏置电阻和第二偏置电阻串联，串联后电阻的正极接第一偏置PMOS管的栅、漏极，输出张弛比较器的自适应上阈值，串联后电阻的负极接第一偏置NMOS管的栅、漏极，输出张弛比较器的自适应下阈值。