[发明专利]基于电流模比较器的低压低功耗CMOS张弛振荡器及方法

摘要

本发明公开了一种基于电流模比较器的低压低功耗CMOS张弛振荡器及方法。该振荡器包括电流基准源、电流模比较器、电流源负载RS触发器。与现有技术基于电流模比较器的张弛振荡器相比，本发明提出的张弛振荡器采用电流源负载RS触发器降低了RS触发器的翻转电平随电源电压变化的敏感性，同时双电容结构给输出方波信号占空比的设计提供了更大的灵活性。其优点在于电路结构简单，输出振荡方波信号可以被设计成任意的占空比，同时克服了传统张弛振荡器无法在低电源电压下工作、功耗较大、输出频率随电源电压和温度变化敏感等缺点，特别适合于植入医疗器件、无线传感网络节点等要求低电源电压、低功耗的应用领域。

主权项

一种基于电流模比较器的低压低功耗CMOS张弛振荡器，其特征在于，包括：电流基准源，用于产生偏置参考电流；启动电路，产生启动信号，用于上电后启动所述的电流基准源；电流模比较器，具有电容C1和C2，用于电容充放电和充电电压上限的设置；电流源负载RS触发器，反复复位与置位，所述电容C1和C2根据RS触发器的状态交替充电和放电，实现一定频率振荡方波信号的输出；所述的电流基准源为输出电流随温度成正比的CMOS亚阈值基准源；所述的电流模比较器包括第一比较器、第二比较器、电阻RC、所述电容C1和C2，以及用于对所述电容放电的NMOS管M19和M20；所述的第一比较器由PMOS管M7、M8，NMOS管M9、M10构成；所述的第二比较器由PMOS管M11、所述PMOS管M7，NMOS管M12、所述的NMOS管M9构成；第一比较器和第二比较器的反相输入端共享，且为M9的源端，M9栅漏短接，并连接到PMOS管M7的漏端，第一比较器和第二比较器的正相输入端分别是M10和M12的源端，M10和M12的栅端均连接到M9的栅端，M10和M12的漏端分别连接到M8和M11的漏端，M7、M8和M11的栅端短接在一起，并连接到所述电流基准源的偏置，电容C1和C2分别接第一比较器和第二比较器的正相输入端，电阻RC的一端接两个比较器共享的反相输入端，电容C1、C2和电阻RC的另一端接地，用于电容C1和C2放电的NMOS管M19和M20的漏端分别连接到第一比较器和第二比较器的正相输入端，M19和M20的源端均接地，栅端受所述RS触发器控制；所述的电流源负载RS触发器为交叉耦合的或非门以及两个电流源负载反相器构成；所述或非门为NMOS下拉网络和电流源负载构成有比逻辑门。