CN103441760A - 一种高精度环形振荡器及其频率校准电路和频率校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种高精度环形振荡器及其频率校准电路和频率校准方法。该高精度环形振荡器包含带隙基准电路、基准电流电路、电流调节电路、环形振荡电路、输出缓冲电路。频率校准电路包含分频器、计数器、比较器、寄存器、非易失性存储器。频率校准电路快速定位高精度环形振荡器需要的调节电流并将该调整设置存储于非易失性存储器中。本发明通过高精度环形振荡器与频率校准电路的配合，能够补偿温度，电压和工艺偏差对振荡频率的影响来达到振荡频率的高精度。通过高精度环形振荡器与频率校准电路的配合，获得高精度的振荡频率，同时避免了复杂的电路，减小了芯片的面积和功耗，模拟比较电路的非线性、误差和噪声，提高了频率精度，节省了芯片的测试时间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度环形振荡器及其频率校准电路和频率校准方法。
背景技术
数字电路的工作需要时钟。对精确时间的需求如通信需求等使得高精度的时钟成为必需。多年来，使用锁相环电路和参考外部晶振来产生高精度时钟是许多电路的标准配置。然而锁相环电路面积和功耗较大。同时，电路板上的参考外部晶振增加了电路系统的成本。为节省电路系统的成本和功耗，高精度环形振荡器多年来一直是众多电路设计人员的研究方向。
然而，环形振荡器的基本原理是通过奇数个串联的反相器产生振荡信号。反相器的延时受电源电压，温度和工艺偏差的影响很大，导致环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而有很大的偏差。
为了克服环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而漂移。多年来，众多电路设计人员通过很多方法来减轻环形振荡器的频率随芯片工艺、电源电压和温度的漂移而漂移。然而，这些方法如专利“内置振荡电路”申请号201210592614.4均是采用如图1所示的环形振荡器电路，该环形振荡器电路包含电路连接的基准电流电路101、电流比较器102、环形振荡电路103和频率电流转化电路104，利用将环形振荡电路的频率转换为电压/电流信号后与基准电压/基准电流比较，再用比较的结果来控制环形振荡器的频率。然而，频率电压/频率电流转换电路和电压比较器/电流比较器需要额外的面积和功耗。更重要的是，频率电压/频率电流转换电路和电压比较器/电流比较器都是模拟电路，其本身的非线性、误差和噪声都会对电路产生影响从而影响最终的频率精度。
发明内容
本发明提供一种高精度环形振荡器及其频率校准电路和频率校准方法，通过高精度环形振荡器与频率校准电路的配合，获得高精度的振荡频率，同时避免了复杂的电路，减小了芯片的面积和功耗，模拟比较电路的非线性、误差和噪声，提高了频率精度，节省了芯片的测试时间和成本。
为了达到上述目的，本发明提供一种高精度环形振荡器，该高精度环形振荡器包含带隙基准电路、连接该带隙基准电路的基准电流电路、连接该基准电流电路的电流调节电路、连接该电流调节电路的环形振荡电路、连接该环形振荡电路的输出缓冲电路；
带隙基准电路用于产生不受温度和电源电压影响的精准电压Vb，基准电流电路使用带隙基准电路产生的精准电压Vb产生大小为I的精准电流，电流调节电路使用基准电流电路产生的精准电流并根据来自频率校准电路的调整设置来产生调节电流输出给环形振荡电路，以调节环形振荡电路的频率， 输出缓冲电路包含差分转单端电路和逐级增大的反相器串，差分转单端电路将环形振荡电路的差分输出转换为单端输出，逐级增大的反相器串将差分转单端电路的单端输出进一步放大提高驱动能力来输出整个高精度环形振荡器输出的时钟信号。
所述的基准电流电路包含运算放大器、MOS晶体管MP和精准电阻R，运算放大器的反相输入端接带隙基准电路产生的精准电压Vb，运算放大器的输出连接MOS晶体管MP的栅极，MOS晶体管MP的源极连接运算放大器的同相输入端和精准电阻R的一端，精准电阻R的另一端接地，MOS晶体管MP的漏极提供大小为I的精准电流输出。
所述的电流调节电路包含电路连接的第一PMOS晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；
基准电流电路产生的电流大小为I的精准电流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极，第一PMOS晶体管MP1的源极接电源VDD，第一PMOS晶体管MP1的栅极还分别连接电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的栅极，为N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供参考电压，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源极均连接电源VDD，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏极分别对应连接调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的源极，即，PMOS晶体管MP2的源极接PMOS晶体管MP3的漏极，PMOS晶体管MP4的源极接PMOS晶体管MP5的漏极，… ，PMOS晶体管MP(2N)的源极接PMOS晶体管MP(2N+1)的漏极，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的栅极分别连接N个控制信号K1，K2，…，KN，这N个控制信号K1，K2，…，KN来自频率校准电路，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的漏极连接在一起提供调节电流；电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5， … ，MP(2N+1)的尺寸均与第一PMOS晶体管MP1相同，电流源电路中MP3，MP5， … ，MP(2N+1)共N个晶体管作为N个电流源，均能提供与第一PMOS晶体管MP1提供的一样的大小为I的电流，调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)为相应的电流源电路中的N个电流源提供导通控制，随着N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的导通的电流源数目的线性增加，输出的调节电流也线性增加。
N为2的指数，即，N=2m；N和m由调节电流的大小和所要求的精度决定：设N=1，m=0时调节电流的大小为I，此时有无调节电流即电流调节电路的开关K1导通与否对环形振荡电路频率的影响为X%，若对高精度环形振荡器输出频率的精度要求为Y%， 如果X≤Y，则N=1，m=0，电流调节电路K1控制的电流源的大小为I；如果X>Y，则N和m的取值由2m-1<X/Y≤2m， N=2m决定， 此时由N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的电流源的电流大小为I/N。
本发明还提供一种用于高精度环形振荡器的电流调节电路，该电流调节电路包含电路连接的第一PMOS晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；
基准电流电路产生的电流大小为I的精准电流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极，第一PMOS晶体管MP1的源极接电源VDD，第一PMOS晶体管MP1的栅极还分别连接电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的栅极，为N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供参考电压，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源极均连接电源VDD，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏极分别对应连接调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的源极，即，PMOS晶体管MP2的源极接PMOS晶体管MP3的漏极，PMOS晶体管MP4的源极接PMOS晶体管MP5的漏极，… ，PMOS晶体管MP(2N)的源极接PMOS晶体管MP(2N+1)的漏极，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的栅极分别连接N个控制信号K1，K2，…，KN，这N个控制信号K1，K2，…，KN来自频率校准电路，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的漏极连接在一起提供调节电流；电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5， … ，MP(2N+1)的尺寸均与第一PMOS晶体管MP1相同，电流源电路中MP3，MP5， … ，MP(2N+1)共N个晶体管作为N个电流源，均能提供与第一PMOS晶体管MP1提供的一样的大小为I的电流，调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)为相应的电流源电路中的N个电流源提供导通控制，随着N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的导通的电流源数目的线性增加，输出的调节电流也线性增加。
N为2的指数，即，N=2m；N和m由调节电流的大小和所要求的精度决定：设N=1，m=0时调节电流的大小为I，此时有无调节电流即电流调节电路的开关K1导通与否对环形振荡电路频率的影响为X%，若对高精度环形振荡器输出频率的精度要求为Y%， 如果X≤Y，则N=1，m=0，电流调节电路K1控制的电流源的大小为I；如果X>Y，则N和m的取值由2m-1<X/Y≤2m， N=2m决定， 此时由N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的电流源的电流大小为I/N。
本发明还提供一种用于高精度环形振荡器的频率校准电路，该频率校准电路包含连接高精度环形振荡器的分频器、连接外部晶振和分频器的计数器、连接计数器的比较器、连接比较器和高精度环形振荡器的寄存器、以及连接寄存器的非易失性存储器。
本发明还提供一种用于频率校准电路的频率校准方法，使用频率校准电路对高精度环形振荡器进行频率校准，该频率校准方法包含以下步骤：
步骤1、高精度环形振荡器输出的时钟信号CKosc经过分频器产生一个频率很低的时钟信号CKdiv；
步骤2、计数器使用外部晶振提供的参考时钟CKcry对时钟信号CKdiv为高电平的时间进行计数，获得计数值CNT_E，计数器具有期望值M，设分频器的值为N，且分频后的信号占空比是百分之五十，参考时钟CKcry的频率为fcry，期望高精度环形振荡器输出时钟的频率为fE，则其关系为fE/N=fcry/2M，故计数器期望值M= N fcry/2fE；
步骤3、比较器对计数值CNT_E和期望值M进行比较，并根据比较结果采用二分查找法调整用于控制高精度环形振荡器的调节电流大小的寄存器的值；
当计数值CNT_E低于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器输出的时钟信号CKosc过快，需要降低调节电流，当计数值CNT_E高于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器输出的时钟信号CKosc过慢，需要增加调节电流；
步骤4、将寄存器的数值写入非易失性存储器中；
步骤5、上电后，从非易失性存储器中读取调整设置数值到寄存器中，来控制高精度环形振荡器产生精准的振荡频率。
步骤3中，使用二分查找法调整调节电流的方法包含以下步骤：
步骤3.1、使用中间值N/2，N为高精度环形振荡器中的电流调节电路中的电流源的数量，使N/2个电流源导通，N/2个电流源关闭；
步骤3.2、当发现需要减小电流时，则使用N/4值，即仅有N/4个电流源导通来进行进一步测试，当发现需要增加电流时，则使用3N/4值，即有3N/4个电流源导通来进行进一步测试，以此类推，直到找到合适的寄存器的数值。
本发明通过高精度环形振荡器与频率校准电路的配合，该高精度环形振荡器能够补偿温度，电压和工艺偏差对振荡频率的影响来达到振荡频率的高精度。该高精度环形振荡器的电流调节电路相对简单，避免了复杂的调节电路从而节省了芯片的面积和功耗。另外，高精度环形振荡器的电流调节电路为线性电路，频率校准电路为数字电路，使得比较和反馈电路在数字电路中实现，减小了芯片的面积和功耗，避免了模拟比较电路的非线性、误差和噪声，提高了频率精度。该高精度环形振荡器通过与频率校准电路的配合避免了非线性模拟电路的噪声和误差。同时，二分查找定位法能快速产生调整配置，节省了芯片的测试时间和成本。
附图说明
图1是背景技术中的环形振荡器电路的电路框图；
图2是本发明提供的高精度环形振荡器的电路框图；
图3是本发明提供的高精度环形振荡器的基准电流电路的电路图；
图4是本发明提供的高精度环形振荡器的电流调节电路的电路图；
图5是用于本发明提供的高精度环形振荡器的频率校准电路的电路框图。
具体实施方式
以下根据图2～图5，具体说明本发明的较佳实施例。
如图2所示，本发明提供一种高精度环形振荡器，该振荡器包含带隙基准电路201、连接该带隙基准电路201的基准电流电路202、连接该基准电流电路202的电流调节电路203、连接该电流调节电路203的环形振荡电路204、连接该环形振荡电路204的输出缓冲电路205。
带隙基准电路201用于产生不受温度和电源电压影响的精准电压Vb，基准电流电路202使用带隙基准电路201产生的精准电压Vb产生大小为I的精准电流，电流调节电路203使用基准电流电路202产生的精准电流并根据来自频率校准电路的调整设置来产生调节电流输出给环形振荡电路204，以调节环形振荡电路204的频率，输出缓冲电路205包含差分转单端电路和逐级增大的反相器串，差分转单端电路将环形振荡电路204的差分输出转换为单端输出，逐级增大的反相器串将差分转单端电路的单端输出进一步放大提高驱动能力来输出整个高精度环形振荡器输出的时钟信号。
如图3所示，所述的基准电流电路202包含运算放大器2011、MOS（metal oxide semiconductor 金属氧化物半导体）晶体管MP和精准电阻R，运算放大器2011的反相输入端接带隙基准电路201产生的精准电压Vb，运算放大器2011的输出连接MOS晶体管MP的栅极，MOS晶体管MP的源极连接运算放大器2011的同相输入端和精准电阻R的一端，精准电阻R的另一端接地，MOS晶体管MP的漏极提供大小为I的精准电流输出。
如图4所示，所述的电流调节电路203包含电路连接的第一PMOS（P沟道金属氧化物半导体P-channel Metal Oxide Semiconductor）晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；
基准电流电路202产生的电流大小为I的精准电流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极，第一PMOS晶体管MP1的源极接电源VDD，第一PMOS晶体管MP1的栅极还分别连接电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的栅极，为N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供参考电压，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源极均连接电源VDD，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏极分别对应连接调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的源极，即，PMOS晶体管MP2的源极接PMOS晶体管MP3的漏极，PMOS晶体管MP4的源极接PMOS晶体管MP5的漏极，… ，PMOS晶体管MP(2N)的源极接PMOS晶体管MP(2N+1)的漏极，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的栅极分别连接N个控制信号K1，K2，…，KN，这N个控制信号K1，K2，…，KN来自频率校准电路，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的漏极连接在一起提供调节电流；电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5， … ，MP(2N+1)的尺寸均与第一PMOS晶体管MP1相同，电流源电路中MP3，MP5， … ，MP(2N+1)共N个晶体管作为N个电流源，均能提供与第一PMOS晶体管MP1提供的一样的大小为I的电流，调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)为相应的电流源电路中的N个电流源提供导通控制，随着N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的导通的电流源数目的线性增加，输出的调节电流也线性增加，为方便控制，一般建议N为2的指数，即，N=2m。N和m由调节电流的大小和所要求的精度决定。具体为，设N=1，m=0时调节电流的大小为I，此时有无调节电流即电流调节电路的开关K1导通与否对环形振荡电路频率的影响为X%，若对高精度环形振荡器输出频率的精度要求为Y%， 如果X≤Y，则N=1，m=0，电流调节电路K1控制的电流源的大小为I；如果X>Y，则N和m的取值由2m-1<X/Y≤2m， N=2m决定， 此时由N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的电流源的电流大小为I/N。
如图5所示，本发明还提供一种用于高精度环形振荡器的频率校准电路，该频率校准电路包含连接高精度环形振荡器406的分频器402、连接外部晶振401和分频器402的计数器403、连接计数器403的比较器404、连接比较器404和高精度环形振荡器406的寄存器405、以及连接寄存器405的非易失性存储器407。
在使用高精度环形振荡器的芯片进行出厂测试时，频率校准电路对高精度环形振荡器进行频率校准，该频率校准方法包含以下步骤：
步骤1、高精度环形振荡器406输出的时钟信号CKosc经过分频器402产生一个频率很低的时钟信号CKdiv；
步骤2、计数器403使用外部晶振401提供的参考时钟CKcry对时钟信号CKdiv为高电平的时间进行计数，获得计数值CNT_E，计数器403具有期望值M，设分频器402的值为N，且分频后的信号占空比是百分之五十，参考时钟CKcry的频率为fcry，期望高精度环形振荡器406输出时钟的频率为fE，则其关系为fE/N=fcry/2M，故计数器期望值M= N fcry/2fE；
步骤3、比较器404对计数值CNT_E和期望值M进行比较，并根据比较结果采用二分查找法调整用于控制高精度环形振荡器406的调节电流大小的寄存器405的值；
当计数值CNT_E低于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器406输出的时钟信号CKosc过快，需要降低调节电流，当计数值CNT_E高于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器406输出的时钟信号CKosc过慢，需要增加调节电流；
使用二分查找法调整调节电流的方法包含以下步骤：
步骤3.1、使用中间值N/2，N为高精度环形振荡器406中的电流调节电路203中的电流源的数量，使N/2个电流源导通，N/2个电流源关闭；
步骤3.2、当发现需要减小电流时，则使用N/4值，即仅有N/4个电流源导通来进行进一步测试，当发现需要增加电流时，则使用3N/4值，即有3N/4个电流源导通来进行进一步测试，以此类推，直到找到合适的寄存器405的数值；
步骤4、将寄存器405的数值写入非易失性存储器407中；
步骤5、上电后，从非易失性存储器407中读取调整设置数值到寄存器405中，来控制高精度环形振荡器406中电流调节电路203和环形振荡电路204产生精准的振荡频率。
所述的计数器403可通过超高速集成电路硬件描述语言如VHDL或Verilog代码实现。
比较器404和二分查找法在有CPU的芯片中可以通过软件来实现。
采用频率校准电路对高精度环形振荡器进行频率校准后，电源电压、温度和芯片工艺的偏差均被克服。当调节电流源的数目足够多时，高精度环形振荡器输出的频率将极其接近期望的频率从而达到不受电源电压、温度、和芯片工艺影响的高精度。
相比已有电路，本电路使用的频率校准电路为数字电路，使得比较和反馈电路在数字电路中实现，减小了芯片的面积和功耗；避免了模拟比较电路的非线性、误差和噪声，提高了频率精度。而且数字电路随工艺的进步能进一步减小面积和功耗。同时，计数器的期望值和分频器的分频值可以通过软件改变，芯片出厂测试时使用的外部晶振也可以改变，这增加了输出不同频率的灵活性。外部晶振仅在芯片进行出厂测试时的测试电路板上使用，不会带来系统应用时的成本，而使用外部晶振的精准频率作为参考频率提高了频率校准测试后的频率精度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种高精度环形振荡器，其特征在于，该高精度环形振荡器包含带隙基准电路（201）、连接该带隙基准电路（201）的基准电流电路（202）、连接该基准电流电路（202）的电流调节电路（203）、连接该电流调节电路（203）的环形振荡电路（204）、连接该环形振荡电路（204）的输出缓冲电路（205）；
带隙基准电路（201）用于产生不受温度和电源电压影响的精准电压Vb，基准电流电路（202）使用带隙基准电路（201）产生的精准电压Vb产生大小为I的精准电流，电流调节电路（203）使用基准电流电路（202）产生的精准电流并根据来自频率校准电路的调整设置来产生调节电流输出给环形振荡电路（204），以调节环形振荡电路（204）的频率，输出缓冲电路（205）包含差分转单端电路和逐级增大的反相器串，差分转单端电路将环形振荡电路（204）的差分输出转换为单端输出，逐级增大的反相器串将差分转单端电路的单端输出进一步放大提高驱动能力来输出整个高精度环形振荡器输出的时钟信号。
2.如权利要求1所述的高精度环形振荡器，其特征在于，所述的基准电流电路（202）包含运算放大器（2011）、MOS晶体管MP和精准电阻R，运算放大器（2011）的反相输入端接带隙基准电路（201）产生的精准电压Vb，运算放大器（2011）的输出连接MOS晶体管MP的栅极，MOS晶体管MP的源极连接运算放大器（2011）的同相输入端和精准电阻R的一端，精准电阻R的另一端接地，MOS晶体管MP的漏极提供大小为I的精准电流输出。
3.如权利要求2所述的高精度环形振荡器，其特征在于，所述的电流调节电路（203）包含电路连接的第一PMOS晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；
基准电流电路（202）产生的电流大小为I的精准电流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极，第一PMOS晶体管MP1的源极接电源VDD，第一PMOS晶体管MP1的栅极还分别连接电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的栅极，为N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供参考电压，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源极均连接电源VDD，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏极分别对应连接调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的源极，即，PMOS晶体管MP2的源极接PMOS晶体管MP3的漏极，PMOS晶体管MP4的源极接PMOS晶体管MP5的漏极，… ，PMOS晶体管MP(2N)的源极接PMOS晶体管MP(2N+1)的漏极，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的栅极分别连接N个控制信号K1，K2，…，KN，这N个控制信号K1，K2，…，KN来自频率校准电路，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的漏极连接在一起提供调节电流；电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5， … ，MP(2N+1)的尺寸均与第一PMOS晶体管MP1相同，电流源电路中MP3，MP5， … ，MP(2N+1)共N个晶体管作为N个电流源，均能提供与第一PMOS晶体管MP1提供的一样的大小为I的电流，调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)为相应的电流源电路中的N个电流源提供导通控制，随着N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的导通的电流源数目的线性增加，输出的调节电流也线性增加。
4.如权利要求3所述的高精度环形振荡器，其特征在于，N为2的指数，即，N=2m；N和m由调节电流的大小和所要求的精度决定：设N=1，m=0时调节电流的大小为I，此时有无调节电流即电流调节电路的开关K1导通与否对环形振荡电路频率的影响为X%，若对高精度环形振荡器输出频率的精度要求为Y%， 如果X≤Y，则N=1，m=0，电流调节电路K1控制的电流源的大小为I；如果X>Y，则N和m的取值由2m-1<X/Y≤2m， N=2m决定， 此时由N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的电流源的电流大小为I/N。
5.一种用于权利要求2所述的高精度环形振荡器的电流调节电路（203），其特征在于，该电流调节电路（203）包含电路连接的第一PMOS晶体管MP1，以及电流源电路和调节电流控制电路；所述的电流源电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)，所述的调节电流控制电路包含电路连接的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)；
基准电流电路（202）产生的电流大小为I的精准电流I1的一端接地，另一端接第一PMOS晶体管MP1的栅极和漏极，第一PMOS晶体管MP1的源极接电源VDD，第一PMOS晶体管MP1的栅极还分别连接电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的栅极，为N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)提供参考电压，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的源极均连接电源VDD，N个PMOS晶体管MP3，MP5，…，MP(2N+1)的漏极分别对应连接调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的源极，即，PMOS晶体管MP2的源极接PMOS晶体管MP3的漏极，PMOS晶体管MP4的源极接PMOS晶体管MP5的漏极，… ，PMOS晶体管MP(2N)的源极接PMOS晶体管MP(2N+1)的漏极，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的栅极分别连接N个控制信号K1，K2，…，KN，这N个控制信号K1，K2，…，KN来自频率校准电路，N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)的漏极连接在一起提供调节电流；电流源电路中的N个PMOS晶体管MP3，MP5， … ，MP(2N+1)的尺寸均与第一PMOS晶体管MP1相同，电流源电路中MP3，MP5， … ，MP(2N+1)共N个晶体管作为N个电流源，均能提供与第一PMOS晶体管MP1提供的一样的大小为I的电流，调节电流控制电路中的N个PMOS晶体管MP2，MP4， … ，MP(2N)为相应的电流源电路中的N个电流源提供导通控制，随着N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的导通的电流源数目的线性增加，输出的调节电流也线性增加。
6.如权利要求5所述的高精度环形振荡器，其特征在于，N为2的指数，即，N=2m；N和m由调节电流的大小和所要求的精度决定：设N=1，m=0时调节电流的大小为I，此时有无调节电流即电流调节电路的开关K1导通与否对环形振荡电路频率的影响为X%，若对高精度环形振荡器输出频率的精度要求为Y%， 如果X≤Y，则N=1，m=0，电流调节电路K1控制的电流源的大小为I；如果X>Y，则N和m的取值由2m-1<X/Y≤2m， N=2m决定， 此时由N个控制信号K1，K2， …，KN所控制的电流源的电流大小为I/N。
7.一种用于权利要求1-4中任意一个所述的高精度环形振荡器的频率校准电路，其特征在于，该频率校准电路包含连接高精度环形振荡器（406）的分频器（402）、连接外部晶振（401）和分频器（402）的计数器（403）、连接计数器（403）的比较器（404）、连接比较器（404）和高精度环形振荡器（406）的寄存器（405）、以及连接寄存器（405）的非易失性存储器（407）。
8.一种用于权利要求7所述的频率校准电路的频率校准方法，使用频率校准电路对高精度环形振荡器进行频率校准，其特征在于，该频率校准方法包含以下步骤：
步骤1、高精度环形振荡器（406）输出的时钟信号CKosc经过分频器（402）产生一个频率很低的时钟信号CKdiv；
步骤2、计数器（403）使用外部晶振（401）提供的参考时钟CKcry对时钟信号CKdiv为高电平的时间进行计数，获得计数值CNT_E，计数器（403）具有期望值M，设分频器（402）的值为N，且分频后的信号占空比是百分之五十，参考时钟CKcry的频率为fcry，期望高精度环形振荡器（406）输出时钟的频率为fE，则其关系为fE/N=fcry/2M，故计数器期望值M= N fcry/2fE；
步骤3、比较器（404）对计数值CNT_E和期望值M进行比较，并根据比较结果采用二分查找法调整用于控制高精度环形振荡器（406）的调节电流大小的寄存器（405）的值；
当计数值CNT_E低于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器（406）输出的时钟信号CKosc过快，需要降低调节电流，当计数值CNT_E高于预设的期望值M时，表明高精度环形振荡器（406）输出的时钟信号CKosc过慢，需要增加调节电流；
步骤4、将寄存器（405）的数值写入非易失性存储器（407）中；
步骤5、上电后，从非易失性存储器（407）中读取调整设置数值到寄存器（405）中，来控制高精度环形振荡器（406）产生精准的振荡频率。
9.如权利要求8所述的频率校准方法，其特征在于，步骤3中，使用二分查找法调整调节电流的方法包含以下步骤：
步骤3.1、使用中间值N/2，N为高精度环形振荡器（406）中的电流调节电路（203）中的电流源的数量，使N/2个电流源导通，N/2个电流源关闭；
步骤3.2、当发现需要减小电流时，则使用N/4值，即仅有N/4个电流源导通来进行进一步测试，当发现需要增加电流时，则使用3N/4值，即有3N/4个电流源导通来进行进一步测试，以此类推，直到找到合适的寄存器（405）的数值。
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