[发明专利]一种低功耗RC张弛振荡器

说明书

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种低功耗RC张弛振荡器。包括自偏置电流源、充放电电路、正阈值迟滞比较器以及两级限流反相器，自偏置电流源产生与电源电压无关的电流，充放电电路镜像自偏置电流源电流，受输出信号QA和输出信号QB的控制，对电容进行充放电，该电容两端的电压分别为正阈值迟滞比较器的输出电压，在电容的充放电过程中受输出信号QA的控制，通过改变输入对管的个数实现翻转阈值的改变。两级限流反相器产生输出信号QA和输出信号QB，并通过镜像自偏置电流源的电流来限制反相器在对负载电容充放电的过程中直接通路消耗的平均电流。低功耗RC张弛振荡器输出频率为30KHz，占空比为50％，平均功耗为149nA，频率表达式仅与电阻和电容有关。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种低功耗RC张弛振荡器。

背景技术

随着半导体工艺水平的不断进步，各类系统由分立器件向单片集成发展，对片上可集成时钟源的需求也越来约迫切。因此，相比于外部时钟源，振荡器作为可集成的片上时钟源，得到业界设计人员的青睐。目前，可用于片上集成的振荡器主要有三种：LC振荡器、环形振荡器和RC张弛振荡器。LC振荡器主要应用于射频电路中，工作频率在GHz级别，相位噪声性能最好，但是其需要用到片上电感，将会大大增加芯片的面积；环形振荡器不需要使用无源器件，面积最小，由环形振荡器的级数和单级延迟时间决定其工作频率，一般在MHz级别，但在CMOS技术下晶体管延时对工艺、电源电压和温度(PVT)等因素非常敏感，这使得环形振荡器的工作频率精度受到很大的限制。而对于KHz级别的工作频率，业内普遍选用RC张弛振荡器，一个优异的电路结构理论上其工作频率仅由RC决定。

但是传统的RC张弛振荡器结构需要两个比较器和两个电容实现电路的振荡，无法满足低功耗需求，且版图面积较大。

发明内容

针对上述传统的RC张弛振荡器在功耗和版图面积方面存在的问题，本发明提出了一种应用于片内SOC系统的低功耗RC张弛振荡器。

本发明的技术方案为：

一种低功耗RC张弛振荡器，包括自偏置电流源、充放电电路、正阈值迟滞比较器以及两级限流反相器。

所述自偏置电流源包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4，第五PMOS管MP5，第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3，第一电阻R1。

第一PMOS管MP1栅极、第一PMOS管MP1漏极、第二PMOS管MP2栅极、第三PMOS管MP3栅极、第三PMOS管MP3源极共同连接到第一NMOS管MN1栅极，第一PMOS管MP1源极、第二PMOS管MP2源极、第三PMOS管MP3源极、第四PMOS管MP4源极共同连接到电源AVDD上，第二PMOS管MP2漏极、第五PMOS管MP5漏极、第三NMOS管MN3栅极、第三NMOS管MN3漏极共同连接到第二NMOS管MN2栅极，第三PMOS管MP3漏极、第一NMOS管MN1源极、第一NMOS管MN1漏极、第三NMOS管MN3源极、第一电阻R1的一端共同连接到参考地AGND，第四PMOS管MP4栅极、第四PMOS管MP4漏极、第五PMOS管MP5栅极共同连接到第二NMOS管MN2漏极，第二NMOS管源极与第一电阻R1的另一端相连。第四PMOS管MP4的栅极电压命名为电压Vbp，第三NMOS管MN3的栅极电压命名为电压Vbn。

所述充放电电路包括第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8，第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2。