CN103944512A - 具有高频率稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有高频率高稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路；振荡器电路包括：电源RC滤波电路、低压差调整电路、负温系数电流源电路、环形振荡器及电平转换电路，其特征在于：所述电源RC滤波电路对电源滤波，并对负温系数电流源电路和电平转换电路提供工作电压；所述低压差调整电路将所述电源RC滤波电路输出的电压进行调整，为环形振荡器提供电源；所述负温系数电流源电路产生负温系数电流，输入环形振荡器，并且，该输入环形振荡器的负温系数电流受总线控制信号的控制；本发明电路结构简单，振荡器频率稳定度高，可广泛应用于RFID标签芯片中。

Description

具有高频率稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路

技术领域

本发明涉及振荡器，具体涉及具有高频率高稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路。

背景技术

UHF频段的RFID标签芯片包括天线、电源产生电路、信号前端和基带处理器。时钟产生器是信号前端的一个至关重要的单元，它用于下行链路数据的解码、上行链路数据的编码以及给基带命令处理器提供时钟，尤其是上行链路的反射调制信号需要一个较为准确的时钟，用以提供精确的控制副载波频率。UHF频段RFID的EPC C1G2RFID协议要求时钟产生电路的振荡频率精度必须控制在±4%以内，这就需要时钟产生电路的输出频率对电源电压和温度变化的适应性要很强。通过本发明的一种应用于RFID的高频率稳定度振荡器电路，通过分频处理，可以产生满足EPC C1G2RFID协议的时钟频率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供具有高频率稳定度的振荡器电路。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供构成振荡器的负温系数电流源电路。

本发明为了解决上面的技术问题，采用如下的技术方案：

具有高频率高稳定度的振荡器电路，包括：电源RC滤波电路、低压差调整电路、负温系数电流源电路、环形振荡器及电平转换电路，其特征在于：

所述电源RC滤波电路对电源滤波，以减小RFID标签芯片中整流出来的电源抖动对振荡频率的影响，并对负温系数电流源电路和电平转换电路提供工作电压；

所述低压差调整电路将所述电源RC滤波电路输出的电压进行调整，为环形振荡器提供电源；以抑制环形振荡器电源上的抖动，从而减小电源抖动对环形振荡器频率的影响；同时也隔离了环形振荡器对其它单元的影响；

所述负温系数电流源电路产生负温系数电流，输入环形振荡器，以补偿环形振荡器振荡频率随温度变化产生的偏差，提升全温度范围内振荡器振荡频率的稳定度，最终实现宽温度范围内的高振荡频率稳定度；并且，该输入环形振荡器的负温系数电流受总线控制信号的控制，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能得到想要的振荡频率，实现频率的精确覆盖；

所述环形振荡器受所述负温系数电流源电路输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路；

所述电平转换电路将环形振荡器产生的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。

本发明通过电源RC滤波电路进行RC滤波后，可以降低整流后的电压波动，产生较抖动较小的电源。用抖动较小的电源来给负温电流源、低压差调整器、电平转换器供电，这样负温电流源可以更稳定且受电源影响较小的电流源，低压差调整器输出电压也会呈现更低的电压抖动。用干净的低压差输出电压给环形振荡器供电，可以减小电源抖动对振荡频率的影响，同时也隔离了环形振荡器对其它单元的影响。

除在减小电源抖动和隔离电源外，本发明还采用特定负温系数的电流源，补偿振荡器振荡频率随温度的变化，最终实现了高频率稳定度的输出频率。

本发明利用特定温度系数的负温电流来补偿振荡频率随温度的变化，提升全温度范围内振荡器振荡频率的稳定度，最终实现宽温度范围内的高振荡频率稳定度；同时提供频率小步进调节功能，使振荡频率在频率稳定度范围内可调；本发明能减小环形振荡器振荡频率受工艺、电压、温度的影响，提供高频率稳定度的时钟频率。

根据本发明所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述负温系数电流源电路包括启动电路、负温电流产生电路、开关电流源和开关电流源控制电路；

所述启动电路使所述负温电流产生电路启动工作；

所述负温电流产生电路产生负温电流输出到所述开关电流源；以补偿环形振荡器振荡频率随温度变化产生的偏差；

所述开关电流源控制电路接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能输出想要的振荡频率；

所述开关电流源接收负温电流产生电路产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器。

因为工艺的偏差，设计值和实际值会有一定偏差，电路中加入开关电流源可以有效的解决这个问题，实现频率的精确覆盖。

根据本发明所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述开关电流源控制电路包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源。

根据本发明所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述负温电流产生电路包括第零、第一、第二NMOS管和限流电阻，第零、第一、第二NMOS管的衬底以及第二NMOS管的源极均与地相接，第二NMOS管的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管的源极相接，第一NMOS管的栅极与第零NMOS管的栅极接在一起，并连接启动电路的输出，第零NMOS管的源极通过限流电阻接地。

所述负温电流产生电路利用MOS管V_GS的负温度特性，产生负温电压，该负温电压加在电阻R1两端，来实现负温电流，设计巧妙。

根据本发明所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述启动电路包括第十九、二十PMOS管和第三至第六NMOS管；其中，第十九、二十PMOS管的衬底接电源RC滤波电路的输出电源，第三至第六NMOS管的衬底接地；第三NMOS管（MN3）的源极接地，第三NMOS管的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管的源极相接，第四NMOS管的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管的漏极接在一起，第十九PMOS管的源极接电源RC滤波电路的输出电源，第十九PMOS管的栅极输出信号到负温电流产生电路；第二十PMOS管和第五NMOS管构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管的漏极相接，第二十PMOS管和第五NMOS管的漏极接在一起并与第六NMOS管的栅极相接，第六NMOS管的漏极与电源RC滤波电路的输出电源相接，MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路。

根据本发明所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路的优选方案，所述环形振荡器包括第一、第二、第三等效NMOS管、第十一、第十二PMOS管和退耦电容；第一等效NMOS管的栅极、漏极均连接负温系数电流源电路的输出，并通过退耦电容接地，还同时与第二等效NMOS管的栅极以及第三等效NMOS管的栅极相接；第一、第二、第三等效NMOS管的源极和衬底同时与地连接；第二等效NMOS管的漏极与第十一PMOS管的漏极连接，第三等效NMOS管的漏极与第十二PMOS管的漏极连接，第十一、第十二PMOS管的源极和衬底均与低压差调整电路的输出相接；第一PMOS管栅极为环形振荡器的输出。

每个等效NMOS管均由多只NMOS管串接构成，即该多只NMOS管的栅极同时连接在一起，作为等效NMOS管的栅极，该多只NMOS管的衬底也同时连接在一起，作为等效NMOS管的衬底；该多只NMOS管中的第一只NMOS管的漏极作为等效NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第一只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第二只NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第二只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第三只NMOS管的漏极，依次类推，该多只NMOS管中的最后一只NMOS管的源极作为等效NMOS管的源极。

本发明的第二个技术方案，构成振荡器的负温系数电流源电路，其特点是：所述负温系数电流源电路包括启动电路、负温电流产生电路、开关电流源和开关电流源控制电路；

所述启动电路使所述负温电流产生电路启动工作；

所述负温电流产生电路产生负温电流输出到所述开关电流源；以补偿环形振荡器振荡频率随温度变化产生的偏差；

所述开关电流源控制电路接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能输出想要的振荡频率；

所述开关电流源接收负温电流产生电路产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器；因为工艺的偏差，设计值和实际值会有一定偏差，电路中加入开关电流源可以有效的解决这个问题，实现频率的精确覆盖。

根据本发明所述的构成振荡器的负温系数电流源电路的优选方案，所述开关电流源控制电路包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源。

根据本发明所述的构成振荡器的负温系数电流源电路的优选方案，所述负温电流产生电路包括第零、第一、第二NMOS管和限流电阻，第零、第一、第二NMOS管的衬底以及第二NMOS管的源极均与地相接，第二NMOS管的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管的源极相接，第一NMOS管的栅极与第零NMOS管的栅极接在一起，并连接启动电路的输出，第零NMOS管的源极通过限流电阻接地。

所述负温电流产生电路利用MOS管V_GS的负温度特性，产生负温电压，该负温电压加在电阻R1两端，来实现负温电流，设计巧妙。

根据本发明所述的构成振荡器的负温系数电流源电路的优选方案，所述启动电路包括第十九、二十PMOS管和第三至第六NMOS管；其中，第十九、二十PMOS管的衬底接电源RC滤波电路的输出电源，第三至第六NMOS管的衬底接地；第三NMOS管（MN3）的源极接地，第三NMOS管的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管的源极相接，第四NMOS管的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管的漏极接在一起，第十九PMOS管的源极接电源RC滤波电路的输出电源，第十九PMOS管的栅极输出信号到负温电流产生电路；第二十PMOS管和第五NMOS管构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管的漏极相接，第二十PMOS管和第五NMOS管的漏极接在一起并与第六NMOS管的栅极相接，第六NMOS管的漏极与电源RC滤波电路的输出电源相接，MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路。

本发明所述的具有高频率稳定度的振荡器电路及负温系数电流源电路的有益效果是，本发明负温系数电流源电路能产生具有线性特性的负温电流；该负温电流能受电流控制码的控制，使振荡频率在频率稳定度范围内可调，以确保能输出想要的振荡频率；振荡器电路利用特定温度系数的负温电流来补偿振荡频率随温度的变化，提升全温度范围内振荡器振荡频率的稳定度，最终实现宽温度范围内的高振荡频率稳定度；同时提供频率小步进调节功能，使振荡频率在频率稳定度范围内可调；本发明能减小环形振荡器振荡频率受工艺、电压、温度的影响，提供高频率稳定度的时钟频率；本发明电路结构简单，振荡器频率稳定度高，可广泛应用于RFID标签芯片中，具有较大的使用价值。

附图说明

图1是本发明的高频率稳定度振荡器结构框图。

图2是本发明的负温电流源电原理图。

图3是本发明的环形振荡器电原理图。

图4是本发明的电平转换电路电原理图。

图5是本发明的负温电流源温度特性曲线。

图6是本发明的环形振荡器振荡频率温度曲线。

图7是本发明的高频率稳定度振荡器振荡频率温度曲线。

具体实施方式

参见图1至图4，具有高频率高稳定度的振荡器电路，由电源RC滤波电路1、低压差调整电路2、负温系数电流源电路3、环形振荡器4及电平转换电路5和电容C2构成，负温系数电流源电路3的输入接总线，负温系数电流源电路3的输出接环形振荡器4的输入，环形振荡器4的输出接电平转换电路5的输入；电源RC滤波电路1的电源VCC为RFID标签感应输入信号并整流后的输出电压；所述电源RC滤波电路1对电源VCC滤波，并对负温系数电流源电路3和电平转换电路5提供工作电压；所述低压差调整电路2将所述电源RC滤波电路1输出的电压进行调整，为环形振荡器4和电平转换电路5提供工作电压；所述负温系数电流源电路3产生负温系数电流，输入环形振荡器4，并且，该输入环形振荡器4的负温系数电流受总线控制信号的控制；所述环形振荡器4受所述负温系数电流源电路3输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路5；所述电平转换电路5将环形振荡器产生的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。

参见图2，在具体实施例中，所述负温系数电流源电路3包括启动电路6、负温电流产生电路7、开关电流源8和开关电流源控制电路9；所述启动电路6使所述负温电流产生电路7启动；所述负温电流产生电路7产生负温电流输出到所述开关电流源8；所述开关电流源控制电路9接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源8；在具体实施例中，总线控制信号共有6bit控制码；所述开关电流源8接收负温电流产生电路7产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路9输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器4；

在具体实施例中，所述开关电流源控制电路9包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源8。开关电流源控制支路的数量由振荡器振荡频率覆盖范围和振荡器频率调节精度确定。

参见图2，在具体实施例中，开关电流源控制电路9由六个开关电流源控制支路构成；所述开关电流源控制支路包括反相器，图中PMOS管MP21和NMOS管MN21构成其中一个开关电流源控制支路的反相器。PMOS管MP21和NMOS管MN21的栅极相连并接总线，PMOS管MP21和NMOS管MN21的漏极相连并接开关电流源8的其中一个控制端；构成其余控制支路的反相器结构与上述相同，在此不累述。

在具体实施例中，开关电流源共计有七个支路，其中一个支路处于常开状态另六个支路电流采用2ⁿ权重来设定，如果单位电流为I，那么这六个支路电流依次为：32I、16I、8I、4I、2I、I。

本发明开关电流源控制电路用来实现高位电流控制码对应高权重电流支路，低位电流控制码对应低权重电流支路控制功能。负温电流源用来补偿环形振荡器振荡频率受温度的影响，确保全温范围内，振荡频率实现高频率稳定度。

由于仅仅实现全温范围的高振荡频率稳定度，还无法确保能输出想要的振荡频率，并且由于工艺的偏差，设计值和实际值会有一定偏差，电路中加入开关电流源可以有效的解决这个问题。

在具体实施例中，所述启动电路6包括第十九、二十PMOS管MP19、MP20和第三至第六NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6；其中，第十九、二十PMOS管MP19、MP20的衬底接电源RC滤波电路1的输出电源VCCH，第三至第六NMOS管MN3、MN4、MN5、MN6的衬底接地；第三NMOS管MN3的源极接地，第三NMOS管MN3的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管MN4的源极相接，第四NMOS管MN4的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管MP19的漏极接在一起，第十九PMOS管MP19的源极接电源RC滤波电路1的输出电源VCCH，第十九PMOS管MP19的栅极输出信号到负温电流产生电路7；第二十PMOS管MP20和第五NMOS管MN5构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管MP19的漏极相接，第二十PMOS管MP20和第五NMOS管MN5的漏极接在一起并与第六NMOS管MN6的栅极相接，第六NMOS管MN6的漏极与电源RC滤波电路1的输出电源VCCH相接，MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路7。

本发明的负温电流产生电路中，NMOS管MN0、MN1、MN2的衬底与地VSS相接，PMOS管MP1、MP2、MP3、MP4的衬底与电源VCCH相接。MN3管的源极与地VSS相接，MN2管的栅极和漏极相接，并与MN1管的源极相接，MN1管的栅极与MN0管的栅极接在一起，并接启动电路6的输出，该节点还与电容C3的一端相接，并与PMOS管MP4的漏极相接。电容C3的另外一端与地相接。MN0管的源极与限流电阻R1的一端相接，MN0管的漏极与电阻R2的一端相接，同时与PMOS管MP2、MP4的栅极相接。限流电阻R1的另外一端与地相接，电阻R2的另外一端与PMOS管MP1、MP3的栅极相接，并接启动电路6的输入，同时与电容C4的一端相接，电容C4的另外一端与电源VCCH相接。MP2管的源极与MP1管的漏极相接。MP1管的源极源电源VCCH相接，MP3管的源极与电源相接，漏极与MP4的源极相接。

本发明启动电路6的工作原理为：当负温电流产生电路7尚未启动时，MP19的栅极电压VBP1为高电平，PMOS管MP19工作在截止区，MN6的源极电压VBN1为低电平，NMOS管MN0和MN1工作在截止区。由于VBP1电平为高电平，MP19的漏极无电流流过，NMOS管MN3、MN4的栅极必然为低电平，即VBN4为低电平，VBN4的低电平通过MP20和MN5构成的反相器后，反相器的输出电平会变为高电平，此时，NMOS管MN6的栅极为高电平，源极电压VBN为低电平，漏极接电源VCCH，衬底为地VSS，MN6管导通，电源VCCH通过MN6管的漏源端对电容C3充电，电压VBN1会逐渐升高，当该电压升高到一定值后，MN0管和MN1管导通，会使得MN0管的漏极电压被拉低，即电压VBP1会被拉低，当电压VBP1被拉低到一定值时，MP1管和MP2管导通，同时MP2、MP4管也会导通，在这个过程中，电压VBP1由高到低变化，这会使得MP19管漏极电压VBN4由低升到高，当电压VBN4升高到某个值后，MP120和MN5构成反相器的输出会由高电平变为低电平，MN6管关断，MN6管停止对MN0和MN1管栅极进行充电，启动电路关闭，负温电流产生电路7完成启动。

本发明负温电流产生电路的工作原理为：利用MOS管V_GS的负温度特性，产生负温电压，该负温电压加在限流电阻R1两端，来实现负温电流。根据基尔霍夫电压定律，NMOS管MN0、MN1、MN2管和限流电阻R1存在如下表达式：

V_GS2+V_GS1＝V_GS0+I_D0×R₁      (1)

其中，V_GS2为MN2管的栅源电压，V_GS1为MN1管的栅源电压，V_GS0为MN0管的栅源电压，I_D0为流过电阻R1和MN0管的电流。由于MOS管的栅源电压具有负温特性，为理解方便，这里将MN2管的栅源电压等效于一个负温电压V_nT2，这样，等式（1）的相同表达式为：

V_nT2+V_GS1＝V_GS0+I_D0×R₁         (2)

对等式（2）做如下的变换：

$I_{D0}=\frac{V_{\mathrm{nT}2}+V_{\mathrm{GS}1}-V_{\mathrm{GS}0}}{R_1}---\left(3\right)$

对于工作在亚阈值区的NMOS管MN1和MN0而言，栅源电压和电流之间有如下的关系：

$V_{\mathrm{GS}0}=\mathrm{\η}{V}_T\×\ln \frac{I_{D0}}{I_{\mathrm{0,0}}\×{\left(\frac{W}{L}\right)}_0}---\left(4\right)$

其中η为亚阈值斜率因子，V_T＝k_BT/q为热电压，k_B为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电荷；

$V_{\mathrm{GS}1}=\mathrm{\η}{V}_T\×\ln \frac{I_{D1}}{I_{\mathrm{0,1}}\×{\left(\frac{W}{L}\right)}_1}---\left(5\right)$

其中V_GS0为MN0管的栅源电压，V_GS1为MN1管的栅源电压，I_D0、I_D1分别为流过MN0管和MN1管的电流，I_0,0、I_0,1分别为MN0管和MN1管的工艺参数，分别为MN0管和MN1管的宽长比。

将等式（4）、等式（5）带入到等式（3）中，有：

$I_{D0}=\frac{V_{\mathrm{nT}2}}{R_1}+\frac{{\mathrm{\ηV}}_T\×\ln \frac{I_{D1}}{I_{D0}}\×\frac{I_{\mathrm{0,0}}\×{\left(\frac{W}{L}\right)}_0}{I_{\mathrm{0,1}}{\left(\frac{W}{L}\right)}_1}}{R_1}---\left(6\right)$

由于I_D1、I_D0电流之间为电流拷贝，存在固定比例关系，其比值为确定值；I_0,0、I_0,1、也为确定值。

所以，可以假定 $\frac{I_{D1}}{I_{D0}}\×\frac{I_{\mathrm{0,0}}\×{\left(\frac{W}{L}\right)}_0}{I_{\mathrm{0,1}}\×{\left(\frac{W}{L}\right)}_1}=M,$ M为一常数值，那么等式（6）简化为等式（7）。

$I_{D0}=\frac{V_{\mathrm{nT}2}}{R_1}+\frac{{\mathrm{\ηV}}_T\×\ln M}{R_1}---\left(7\right)$

从等式（7）中，可以发现，如果使得M≤1，那么lnM必定为负数，也必定可以得到一个负温电流I_D0，而且具有线性特性，本发明产生的特定斜率的负温电流源温度特性曲线如图5所示。

在具体实施例中，参见图3，所述环形振荡器4包括第一、第二、第三等效NMOS管MNS1、MNS2、MNS3、第十一、第十二、第十三PMOS管MP01、MP02、MP03、第十三NMOS管MN013和退耦电容C01；第一等效NMOS管MNS1的栅极、漏极均连接负温系数电流源电路3的输出，并通过退耦电容C01接地，还同时与第二等效NMOS管MNS2的栅极以及第三等效NMOS管MNS3的栅极相接；第一、第二、第三等效NMOS管MNS1、MNS2、MNS3的源极和衬底同时与地连接；第二等效NMOS管MNS2的漏极与第十一PMOS管MP01的漏极连接，第三等效NMOS管MNS3的漏极与第十二PMOS管MP02的漏极连接，第十一、第十二PMOS管MP01、MP02的源极和衬底均与低压差调整电路2的输出相接；第十一PMOS管MP01栅极为环形振荡器4的输出；第十三PMOS管MP03与第十三NMOS管MN013构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十二PMOS管MP02的漏极相接，它们的漏极接在一起，并与第十一PMOS管MP01的栅极相接，第十三PMOS管MP03的源极和衬底与低压差调整电路2的输出相接，第十三NMOS管MN013的源极和衬底接地。

每个等效NMOS管均由多只NMOS管串接构成，即该多只NMOS管的栅极同时连接在一起，作为等效NMOS管的栅极，该多只NMOS管的衬底也同时连接在一起，作为等效NMOS管的衬底；该多只NMOS管中的第一只NMOS管的漏极作为等效NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第一只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第二只NMOS管的漏极，该多只NMOS管中的第二只NMOS管的源极连接该多只NMOS管中的第三只NMOS管的漏极，依次类推，该多只NMOS管中的最后一只NMOS管的源极作为等效NMOS管的源极。等效NMOS管中所选取的NMOS管数量根据电流拷贝的精度确定。

在具体实施例中，第一等效NMOS管MNS1由四只NMOS管MN01～MN04串接构成，即该四只NMOS管的栅极同时连接在一起，作为第一等效NMOS管MNS1的栅极，该四只NMOS管的衬底也同时连接在一起，作为第一等效NMOS管MNS1的衬底；NMOS管MN01的漏极作为第一等效NMOS管MNS1的漏极，NMOS管MN01源极连接NMOS管MN02的漏极，NMOS管MN02的源极连接NMOS管MN03的漏极，NMOS管MN03的源极连接NMOS管MN04的漏极，NMOS管MN04的源极作为第一等效NMOS管MNS1的源极;第二等效NMOS管MNS2由四只NMOS管MN05～MN08串接构成,第三等效NMOS管MNS3由四只NMOS管MN09～MN012串接构成,具体连接关系同第一等效NMOS管相同，在此不累述。

本发明的环形振荡器由三级反相构成，前面两级为CML逻辑，最后一级输出为CMOS电平，环形振荡器的振荡频率直接受流过串接管MNS2、MNS3的控制。当流过串接管的电流为恒温电流时，环形振荡器输出频率为体现正温特性，如图6所示，为了补偿温度对环形振荡频率的影响，本发明的负温电流源产生特定斜率的负温电流来补偿图6中振荡频率随温度的变化，在全温范围内，实现高频率稳定度的振荡频率。图7为补偿后的环形振荡器振荡频率随温度变化的曲线。

上面的实现结果表明：本发明通过产生特定负温系数的电流源来补偿环形振荡器振荡频率随温度变化的正温特性，实现了高频率稳定度的振荡频率。本发明可以应用到UHF频段的RFID标签芯片中。

Claims (10)

1.具有高频率高稳定度的振荡器电路，包括：电源RC滤波电路（1）、低压差调整电路（2）、负温系数电流源电路（3）、环形振荡器（4）及电平转换电路（5），其特征在于：

所述电源RC滤波电路（1）对电源（VCC）滤波，并对负温系数电流源电路（3）和电平转换电路（5）提供工作电压；

所述低压差调整电路（2）将所述电源RC滤波电路（1）输出的电压进行调整，为环形振荡器（4）提供电源；

所述负温系数电流源电路（3）产生负温系数电流，输入环形振荡器（4），并且，该输入环形振荡器（4）的负温系数电流受总线控制信号的控制；

所述环形振荡器（4）受所述负温系数电流源电路（3）输出的负温系数电流控制，产生振荡电源电压输出到所述电平转换电路（5）；所述电平转换电路（5）将环形振荡器的振荡电源电压进行转换，并进行阻抗匹配后输出。

2.根据权利要求1所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述负温系数电流源电路（3）包括启动电路（6）、负温电流产生电路（7）、开关电流源（8）和开关电流源控制电路（9）；

所述启动电路（6）使所述负温电流产生电路（7）启动；

所述负温电流产生电路（7）产生负温电流输出到所述开关电流源（8）；

所述开关电流源控制电路（9）接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源（8）；

所述开关电流源（8）接收负温电流产生电路（7）产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路（9）输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器（4）。

3.根据权利要求2所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述开关电流源控制电路（9）包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源（8）。

4.根据权利要求3所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述负温电流产生电路（7）包括第零、第一、第二NMOS管（MN0、MN1、MN2）和限流电阻（R1），第零、第一、第二NMOS管（MN0、MN1、MN2）的衬底以及第二NMOS管（MN2）的源极均与地（VSS）相接，第二NMOS管（MN2）的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管（MN1）的源极相接，第一NMOS管（MN1）的栅极与第零NMOS管（MN0）的栅极接在一起，并连接启动电路（6）的输出，第零NMOS管（MN0）的源极通过限流电阻（R1）接地（VSS）。

5.根据权利要求3所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述启动电路（6）包括第十九、二十PMOS管（MP19、MP20）和第三至第六NMOS管（MN3、MN4、MN5、MN6）；其中，第十九、二十PMOS管（MP19、MP20）的衬底及源极接电源RC滤波电路（1）的输出电源（VCCH），第三至第六NMOS管（MN3、MN4、MN5、MN6）的衬底接地；第三NMOS管（MN3）的源极接地，第三NMOS管（MN3）的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管（MN4）的源极相接，第四NMOS管（MN4）的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管（MP19）的漏极连接，第十九PMOS管（MP19）的栅极接收负温电流产生电路（7）的信号；第二十PMOS管（MP20）和第五NMOS管（MN5）构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管（MP19）的漏极相接，第二十PMOS管（MP20）和第五NMOS管（MN5）的漏极接在一起并与第六NMOS管（MN6）的栅极相接，第六NMOS管（MN6）的漏极与电源RC滤波电路（1）的输出电源（VCCH）相接，第六MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路（7）。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：

所述环形振荡器（4）包括第一、第二、第三等效NMOS管（MNS1、MNS2、MNS3）、第十一、第十二PMOS管（MP01、MP02）和退藕电容（C01）；第一等效NMOS管（MNS1）的栅极、漏极均连接负温系数电流源电路（3）的输出，还同时与第二等效NMOS管（MNS2）的栅极以及第三等效NMOS管（MNS3）的栅极相接，并通过退藕电容（C01）接地；第一、第二、第三等效NMOS管（MNS1、MNS2、MNS3）的源极和衬底同时与地连接；第二等效NMOS管（MNS2）的漏极与第十一PMOS管（MP01）的漏极连接，第三等效NMOS管（MNS3）的漏极与第十二PMOS管（MP02）的漏极连接，第十一、第十二PMOS管（MP01、MP02）的源极和衬底均与低压差调整电路（2）的输出相接；第十一PMOS管（MP01）栅极为环形振荡器（4）的输出；每个等效NNOS管均由多只NNOS管串接构成，即该多只NNOS管的栅极同时连接在一起，作为等效NNOS管的栅极，该多只NNOS管的衬底也同时连接在一起，作为等效NNOS管的衬底；该多只NNOS管中的第一只NNOS管的漏极作为等效NNOS管的漏极，该多只NNOS管中的第一只NNOS管的源极连接该多只NNOS管中的第二只NNOS管的漏极，该多只NNOS管中的第二只NNOS管的源极连接该多只NNOS管中的第三只NNOS管的漏极，依次类推，该多只NNOS管中的最后一只NNOS管的源极作为等效NNOS管的源极。

7.构成振荡器的负温系数电流源电路，其特征在于：包括启动电路（6）、负温电流产生电路（7）、开关电流源（8）和开关电流源控制电路（9）；

所述启动电路（6）使所述负温电流产生电路（7）启动；

所述负温电流产生电路（7）产生负温电流输出到所述开关电流源（8）；

所述开关电流源控制电路（9）接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源（8）；

所述开关电流源（8）接收负温电流产生电路（7）产生的负温电流，并受所述开关电流源控制电路（9）输出的电流控制码的控制，输出负温系数电流到环形振荡器（4）。

8.根据权利要求7所述的构成振荡器的负温系数电流源电路，其特征在于：所述开关电流源控制电路（9）包括多个开关电流源控制支路，每个开关电流源控制支路的输入均接收总线控制信号，产生电流控制码输出到开关电流源（8）。

9.根据权利要求7或8所述的构成振荡器的负温系数电流源电路，其特征在于：所述负温电流产生电路（7）包括第零、第一、第二NMOS管（MN0、MN1、MN2）和限流电阻（R1），第零、第一、第二NMOS管（MN0、MN1、MN2）的衬底以及第二NMOS管（MN2）的源极均与地（VSS）相接，第二NMOS管（MN2）的栅极和漏极相接，并与第一NMOS管（MN1）的源极相接，第一NMOS管（MN1）的栅极与第零NMOS管（MN0）的栅极接在一起，并连接启动电路（6）的输出，第零NMOS管（MN0）的源极通过限流电阻（R1）接地（VSS）。

10.根据权利要求9所述的具有高频率高稳定度的振荡器电路，其特征在于：所述启动电路（6）包括第十九、二十PMOS管（MP19、MP20）和第三至第六NMOS管（MN3、MN4、MN5、MN6）；其中，第十九、二十PMOS管（MP19、MP20）的衬底及源极接电源RC滤波电路（1）的输出电源（VCCH），第三至第六NMOS管（MN3、MN4、MN5、MN6）的衬底接地；第三NMOS管（MN3）的源极接地，第三NMOS管（MN3）的栅极和漏极接在一起，并与第四NMOS管（MN4）的源极相接，第四NMOS管（MN4）的栅极和漏极接在一起并与第十九PMOS管（MP19）的漏极连接，第十九PMOS管（MP19）的栅极接收负温电流产生电路（7）的信号；第二十PMOS管（MP20）和第五NMOS管（MN5）构成反相器，它们的栅极接在一起，并与第十九PMOS管（MP19）的漏极相接，第二十PMOS管（MP20）和第五NMOS管（MN5）的漏极接在一起并与第六NMOS管（MN6）的栅极相接，第六NMOS管（MN6）的漏极与电源RC滤波电路（1）的输出电源（VCCH）相接，第六MN6管的源极输出信号到负温电流产生电路（7）。