[发明专利]具有温度补偿的高频时钟振荡器及包括振荡器的微处理器

说明书

本申请涉及集成电路技术领域，公开了一种具有温度补偿的高频时钟振荡器及包括振荡器的微处理器。该振荡器包括：第一和第二比较器、电阻网络及触发器，第一和第二比较器连接正温度系数的电流源，其正输入端均连接参考电流源，第一比较器的负输入端通过第一控制开关连接镜像电流源并连接第一电容的一端，第二比较器的负输入端通过第二控制开关连接镜像电流源并连接第二电容的一端，第一和第二电容的两端分别并联第二和第一控制开关；电阻网络连接参考电流源以及第一和第二比较器的正输入端，并提供参考电压到第一和第二比较器；触发器分别连接第一和第二比较器的输出端并控制第一和第二控制开关。本申请可以在全温度范围内获得正负1.5％的精度。

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及具有温度补偿的高频时钟振荡器及包括振荡器的微处理器。

背景技术

通常MCU的时钟系统会集成两种类型的晶体。一种是由片外OSC晶体振荡器来提供一个高精度的时钟，但是采用片外高精度的OSC晶体，不但需要晶体及外部的电容负载网络，还会占用两个管脚，且晶体的起振时间也比较长，晶体起振电路的功耗也比较大。另外一种就是集成在芯片中的RC振荡电路，此类电路时钟的精度虽然比片外OSC晶体振荡器精度低，但是其具有功耗小，起振时间短，成本低的优势。在某些对时钟质量要求不高的系统中得到了广泛的应用。

目前随着工业MCU芯片的发展，对于内部RC振荡器的要求也随之提高，通常我们采用校准方法可以得到常温下非常高的时钟精度，但是全温度范围内获得高精度的时钟仍然是个挑战。如果不进行温度补偿的考虑，内部RC振荡器的温度特性是非常差的，很难满足系统应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种具有温度补偿的高频时钟振荡器及包括振荡器的微处理器，提出一种带温度补偿的RC晶体振荡器，可以在全温度范围内获得正负1.5％的精度。

本申请公开了一种具有温度补偿的高频时钟振荡器，包括：

第一和第二比较器，所述第一和第二比较器连接正温度系数的电流源，所述第一和第二比较器的正输入端均连接参考电流源，所述第一比较器的负输入端通过第一控制开关连接镜像电流源并连接第一电容的一端，所述第二比较器的负输入端通过第二控制开关连接镜像电流源并连接第二电容的一端，所述第一和第二电容的另一端均连接地端，所述第一和第二电容的两端分别并联所述第二和第一控制开关；

电阻网络，所述电阻网络连接所述参考电流源以及所述第一和第二比较器的正输入端，并提供参考电压到所述第一和第二比较器；以及

触发器，所述触发器分别连接所述第一和第二比较器的输出端并根据所述第一和第二比较器的输出控制所述第一和第二控制开关。

在一个优选例中，所述电阻网络包括正温度系数电阻、第一负温度系数电阻以及第二负温度系数电阻，其中，所述正温度系数电阻和负温度系数电阻相并联后再与所述第二负温度系数电阻串联，其中所述第二负温度系数电阻的阻值小于所述第一负温度系数电阻的阻值。

在一个优选例中，所述第二负温度系数电阻与所述第一负温度系数电阻之间的比率范围为小于0.5。

在一个优选例中，当所述第一比较器翻转时，所述触发器控制所述第一控制开关断开且所述第二控制开关闭合，使得所述第一电容放电、所述第二电容充电；当所述第二比较器翻转时，所述触发器控制所述第二控制开关断开且所述第一控制开关闭合，使得所述第二电容放电、所述第一电容充电。

在一个优选例中，所述参考电流源已经过温度补偿。

在一个优选例中，所述触发器为RS触发器。

本申请还公开了一种微处理器，包括：如前文描述的具有温度补偿的高频时钟振荡器。

相对于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：