CN104242820A - 一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器，属于模拟集成电路领域。该低功耗流控环形振荡器包括：补偿电流源电路，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路，其中：所述补偿电流源电路用于产生负温度系数的电流，为振荡器的频率漂移提供温度补偿；所述五级电流饥饿反相器级电路构成五级环形振荡器，用于产生振荡信号；所述由两级反相器级构成的缓冲级电路用于对所述振荡信号整形，产生一个满摆幅的占空比为1:1的方波信号。本发明的振荡器在满足低功耗的前提下具有良好的温度特性。

Description

一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，特别是指一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器。

背景技术

物联网及人体传感器网络的出现和不断发展，对集成电路的低功耗设计提出了新的要求和挑战，集成电路系统芯片需要从模拟、数字、射频三个方面完全解决低功耗的科学问题。时钟源作为系统芯片中必不可少的电路模块，其频率稳定性直接影响系统芯片的性能，所以研究低功耗、高稳定性的集成化时钟源电路已经成为国内外重要的研究课题。

通常数字系统利用片外石英晶体振荡器来得到时钟源信号，石英晶振拥有优越的电压和温度的特性，能够稳定地工作，但是难以集成到芯片内部，且附加了器件成本，阻碍了芯片的高度集成化。在标准CMOS工艺中，振荡器的实现方式主要有环形振荡器，张弛振荡器和LC振荡器，环形振荡器因其结构简单而用于许多集成电路芯片的设计，但其振荡频率受温度和工艺的变化影响很大。2012年A.Shrivastava用0.13μm工艺实现了一种150nW,5ppm/℃的时钟源，但是需要补偿振荡器，非补偿振荡器，锁存电路以及数字校准技术，电路结构复杂。目前的技术方案在电路结构、功耗和稳定性方面不能很好的满足性能要求，特别是在低功耗的要求下实现一个高精度的时钟源还存在很大困难，所以有必要采取一种新的电路结构来实现高精度的时钟源。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器，能够在满足低功耗的前提下具有良好的温度特性。

一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器包括：补偿电流源电路，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路，其中：

所述补偿电流源电路用于产生负温度系数的电流，为振荡器的频率漂移提供温度补偿；

所述五级电流饥饿反相器级电路构成五级环形振荡器，用于产生振荡信号；

所述由两级反相器级构成的缓冲级电路用于对所述振荡信号整形，产生一个满摆幅的占空比为1:1的方波信号。

进一步地，上述方案中，所述补偿电流源电路包括：第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管、第二十NMOS晶体管、第二十一NMOS晶体管、第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第二十PMOS晶体管、第二十一PMOS晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中

所述第一NMOS晶体管的源极和所述第一电阻的负极接地，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第二NMOS晶体管的栅极连接，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第一NMOS晶体管的漏极短接，所述第二NMOS晶体管的源极与第一电阻的正极连接，所述第二NMOS晶体管的漏极与所述第二PMOS晶体管的漏极连接，所述第一PMOS晶体管的源极与所述第二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第一PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第一PMOS晶体管的漏极与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的漏极短接；

所述第三PMOS晶体管的源极与所述第四PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第三PMOS晶体管的栅极、所述第四PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第三PMOS晶体管的漏极与所述第二电阻的正极连接，所述第三NMOS晶体管的源极与所述第四NMOS晶体管的源极接地，所述第三NMOS晶体管的栅极与所述第四NMOS晶体管的栅极连接，所述第三NMOS晶体管的栅极与第三NMOS晶体管的漏极短接，所述第四NMOS晶体管的漏极与所述第四PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的负极与第三NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的负极接地，所述第四PMOS晶体管的漏极与所述第四NMOS晶体管的漏极连接，所述第五NMOS晶体管的源极接地，所述第五NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的漏极短接；

所述第六NMOS晶体管的源极接地，所述第六NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的栅极连接，所述第六NMOS晶体管的漏极与所述第二十NMOS晶体管的源极连接，所述第二十NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十NMOS晶体管的漏极与所述第二十PMOS晶体管的漏极连接，所述第二十PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十PMOS晶体管的源极与第五PMOS晶体管的漏极连接，所述第五PMOS晶体管的源极与所述第六PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第六PMOS晶体管的源极电流I_p作为下一级振荡器的偏置电流，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第五PMOS晶体管的漏极短接，所述第六PMOS晶体管的漏极与第二十一PMOS晶体管的源极连接，所述第二十一PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十一PMOS晶体管的漏极与第二十一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二十一NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十一NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的漏极连接，所述第七NMOS晶体管的源极接地，所述第七NMOS晶体管的栅极与所述第七NMOS晶体管的漏极短接，所述第七NMOS晶体管的漏极电流I_n作为下一级振荡器的偏置电流。

进一步地，上述方案中，所述第二十PMOS晶体管和第二十NMOS晶体管以及第二十一PMOS晶体管和第二十一NMOS晶体管分别作为虚拟的反相器，与下一级电流饥饿反相器级电路结构对称，呈现出相同的特性，实现与下一级流控环形振荡器的负载匹配。进一步地，上述方案中，所述五级电流饥饿反相器级电路包括：第八NMOS晶体管、第九NMOS晶体管、第十NMOS晶体管、第十一NMOS晶体管、第十二NMOS晶体管、第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管、第十七NMOS晶体管、第八PMOS晶体管、第九PMOS晶体管、第十PMOS晶体管、第十一PMOS晶体管、第十二PMOS晶体管、第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管、第十七PMOS晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，其中：

所述第八NMOS晶体管的源极、第九NMOS晶体管的源极、第十NMOS晶体管的源极、第十一NMOS晶体管的源极与第十二NMOS晶体管的源极接地，所述第八NMOS晶体管的栅极、第九NMOS晶体管的栅极、第十NMOS晶体管的栅极、第十一NMOS晶体管的栅极、第十二NMOS晶体管的栅极与补偿电流源中所述第七NMOS晶体管的栅极连接，所述第八NMOS晶体管的漏极与所述第十三NMOS晶体管的源极连接，所述第九NMOS晶体管的漏极与所述第十四NMOS晶体管的源极连接，所述第十NMOS晶体管的漏极与所述第十五NMOS晶体管的源极连接，所述第十一NMOS晶体管的漏极与所述第十六NMOS晶体管的源极连接，所述第十二NMOS晶体管的漏极与所述第十七NMOS晶体管的源极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十三PMOS晶体管的栅极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十四PMOS晶体管的栅极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十五PMOS晶体管的栅极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十六PMOS晶体管的栅极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十七PMOS晶体管的栅极连接，所述第十三NMOS晶体管的漏极与所述第十三PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的漏极与所述第十四PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的漏极与所述第十七PMOS晶体管的漏极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第十三PMOS晶体管的源极与所述第八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四PMOS晶体管的源极与所述第九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五PMOS晶体管的源极与所述第十PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六PMOS晶体管的源极与所述第十一PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七PMOS晶体管的源极与所述第十二PMOS晶体管的漏极连接，所述第八PMOS晶体管的源极、第九PMOS晶体管的源极、第十PMOS晶体管的源极、第十一PMOS晶体管的源极与第十二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第八PMOS晶体管的栅极、第九PMOS晶体管的栅极、第十PMOS晶体管的栅极、第十一PMOS晶体管的栅极、第十二PMOS晶体管的栅极与补偿电流源电路中所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第一电容的负极、第二电容的负极、第三电容的负极、第四电容的负极与第五电容的负极接地，所述第一电容的正极与第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第二电容的正极与第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电容的正极与第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第四电容的正极与第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第五电容的正极与第十七NMOS晶体管的漏极连接。

进一步地，上述方案中，所述第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管和第十七PMOS晶体管的宽长比是所述第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管和第十七NMOS晶体管的两倍。

进一步地，上述方案中，所述缓冲级电路包括：第十八NMOS晶体管、第十九NMOS晶体管、第十八PMOS晶体管、第十九PMOS晶体管，其中：

所述第十八NMOS晶体管的源极与所述第十九NMOS晶体管的源极接地，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述第十八PMOS晶体管的栅极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十九PMOS晶体管的栅极连接，所述第十八NMOS晶体管的漏极与所述第十八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的漏极与所述第十九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述五级电流饥饿反相器级电路中的第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十八NMOS晶体管的漏极连接，所述第十八PMOS晶体管的源极与所述第十九PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第十九NMOS晶体管的漏极作为所述低功耗流控环形振荡器的输出端。

进一步地，上述方案中，其特征在于，所述第十八PMOS晶体管和第十九PMOS晶体管的宽长比是第十八NMOS晶体管和第十九NMOS晶体管的两倍。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，低功耗流控环形振荡器能够在满足低功耗的前提下具有良好的温度特性。

附图说明

图1为本发明实施例具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器的结构示意图；

图2为本发明实施例补偿电流源电路的电路示意图；

图3为本发明实施例具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供了一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器，能够在满足低功耗的前提下具有良好的温度特性。

本发明实施例的具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器包括：补偿电流源电路，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路，其中：

所述补偿电流源电路用于产生负温度系数的电流，为振荡器的频率漂移提供温度补偿；

所述五级电流饥饿反相器级电路构成五级环形振荡器，用于产生振荡信号；

所述由两级反相器级构成的缓冲级电路用于对所述振荡信号整形，产生一个满摆幅的占空比为1:1的方波信号。

进一步地，上述方案中，所述补偿电流源电路包括：第一NMOS（N-channelMetal Oxide Semiconductor FET，N沟道金属氧化物半导体场效应）晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管、第二十NMOS晶体管、第二十一NMOS晶体管、第一PMOS（P-channel Metal Oxide SemiconductorFET，P沟道金属氧化物半导体场效应）晶体管、第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第二十PMOS晶体管、第二十一PMOS晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中

所述第一NMOS晶体管的源极和所述第一电阻的负极接地，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第二NMOS晶体管的栅极连接，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第一NMOS晶体管的漏极短接，所述第二NMOS晶体管的源极与第一电阻的正极连接，所述第二NMOS晶体管的漏极与所述第二PMOS晶体管的漏极连接，所述第一PMOS晶体管的源极与所述第二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第一PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第一PMOS晶体管的漏极与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的漏极短接；

所述第三PMOS晶体管的源极与所述第四PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第三PMOS晶体管的栅极、所述第四PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第三PMOS晶体管的漏极与所述第二电阻的正极连接，所述第三NMOS晶体管的源极与所述第四NMOS晶体管的源极接地，所述第三NMOS晶体管的栅极与所述第四NMOS晶体管的栅极连接，所述第三NMOS晶体管的栅极与第三NMOS晶体管的漏极短接，所述第四NMOS晶体管的漏极与所述第四PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的负极与第三NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的负极接地，所述第四PMOS晶体管的漏极与所述第四NMOS晶体管的漏极连接，所述第五NMOS晶体管的源极接地，所述第五NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的漏极短接；

所述第六NMOS晶体管的源极接地，所述第六NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的栅极连接，所述第六NMOS晶体管的漏极与所述第二十NMOS晶体管的源极连接，所述第二十NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十NMOS晶体管的漏极与所述第二十PMOS晶体管的漏极连接，所述第二十PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十PMOS晶体管的源极与第五PMOS晶体管的漏极连接，所述第五PMOS晶体管的源极与所述第六PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第六PMOS晶体管的源极电流I_p作为下一级振荡器的偏置电流，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第五PMOS晶体管的漏极短接，所述第六PMOS晶体管的漏极与第二十一PMOS晶体管的源极连接，所述第二十一PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十一PMOS晶体管的漏极与第二十一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二十一NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十一NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的漏极连接，所述第七NMOS晶体管的源极接地，所述第七NMOS晶体管的栅极与所述第七NMOS晶体管的漏极短接，所述第七NMOS晶体管的漏极电流I_n作为下一级振荡器的偏置电流。

进一步地，由于下一级电流饥饿反相器级电路包括电流源，PMOS和NMOS构成的反相器以及电流沉，第二十PMOS晶体管和第二十NMOS晶体管以及第二十一PMOS晶体管和第二十一NMOS晶体管分别作为虚拟的反相器，与下一级电流饥饿反相器级电路结构对称，呈现出相同的特性，实现与下一级流控环形振荡器的负载匹配。

进一步地，上述方案中，所述五级电流饥饿反相器级电路包括：第八NMOS晶体管、第九NMOS晶体管、第十NMOS晶体管、第十一NMOS晶体管、第十二NMOS晶体管、第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管、第十七NMOS晶体管、第八PMOS晶体管、第九PMOS晶体管、第十PMOS晶体管、第十一PMOS晶体管、第十二PMOS晶体管、第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管、第十七PMOS晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，其中：

所述第八NMOS晶体管的源极、第九NMOS晶体管的源极、第十NMOS晶体管的源极、第十一NMOS晶体管的源极与第十二NMOS晶体管的源极接地，所述第八NMOS晶体管的栅极、第九NMOS晶体管的栅极、第十NMOS晶体管的栅极、第十一NMOS晶体管的栅极、第十二NMOS晶体管的栅极与补偿电流源中所述第七NMOS晶体管的栅极连接，所述第八NMOS晶体管的漏极与所述第十三NMOS晶体管的源极连接，所述第九NMOS晶体管的漏极与所述第十四NMOS晶体管的源极连接，所述第十NMOS晶体管的漏极与所述第十五NMOS晶体管的源极连接，所述第十一NMOS晶体管的漏极与所述第十六NMOS晶体管的源极连接，所述第十二NMOS晶体管的漏极与所述第十七NMOS晶体管的源极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十三PMOS晶体管的栅极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十四PMOS晶体管的栅极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十五PMOS晶体管的栅极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十六PMOS晶体管的栅极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十七PMOS晶体管的栅极连接，所述第十三NMOS晶体管的漏极与所述第十三PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的漏极与所述第十四PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的漏极与所述第十七PMOS晶体管的漏极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第十三PMOS晶体管的源极与所述第八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四PMOS晶体管的源极与所述第九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五PMOS晶体管的源极与所述第十PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六PMOS晶体管的源极与所述第十一PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七PMOS晶体管的源极与所述第十二PMOS晶体管的漏极连接，所述第八PMOS晶体管的源极、第九PMOS晶体管的源极、第十PMOS晶体管的源极、第十一PMOS晶体管的源极与第十二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第八PMOS晶体管的栅极、第九PMOS晶体管的栅极、第十PMOS晶体管的栅极、第十一PMOS晶体管的栅极、第十二PMOS晶体管的栅极与补偿电流源电路中所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第一电容的负极、第二电容的负极、第三电容的负极、第四电容的负极与第五电容的负极接地，所述第一电容的正极与第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第二电容的正极与第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电容的正极与第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第四电容的正极与第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第五电容的正极与第十七NMOS晶体管的漏极连接。

进一步地，上述方案中，所述第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管和第十七PMOS晶体管的宽长比是所述第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管和第十七NMOS晶体管的两倍。

进一步地，上述方案中，所述缓冲级电路包括：第十八NMOS晶体管、第十九NMOS晶体管、第十八PMOS晶体管、第十九PMOS晶体管，其中：

所述第十八NMOS晶体管的源极与所述第十九NMOS晶体管的源极接地，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述第十八PMOS晶体管的栅极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十九PMOS晶体管的栅极连接，所述第十八NMOS晶体管的漏极与所述第十八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的漏极与所述第十九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述五级电流饥饿反相器级电路中的第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十八NMOS晶体管的漏极连接，所述第十八PMOS晶体管的源极与所述第十九PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第十九NMOS晶体管的漏极作为所述低功耗流控环形振荡器的输出端。

进一步地，上述方案中，其特征在于，所述第十八PMOS晶体管和第十九PMOS晶体管的宽长比是第十八NMOS晶体管和第十九NMOS晶体管的两倍。

下面结合附图对本发明的具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器进行详细介绍：

如图1所示为本发明具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器的示意图，由图1可知，该流控环形振荡器包括：补偿电流源电路，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路，其中补偿电流源电路用于产生负温度系数的电流，为振荡器的频率漂移提供温度补偿；五级电流饥饿反相器级电路构成五级环形振荡器，用于产生振荡信号；由两级反相器级构成的缓冲级电路用于对振荡信号整形，产生一个满摆幅的占空比为1:1的方波信号。

图2为图1中补偿电流源电路的电路示意图，该补偿电流源电路包括：NMOS晶体管（NM₀）、NMOS晶体管（NM₁）、NMOS晶体管（NM₂）、NMOS晶体管（NM₃）、NMOS晶体管（NM₄）、NMOS晶体管（NM₅）、NMOS晶体管（NM₆）、NMOS晶体管（NM_dm1）、NMOS晶体管（NM_dm2）、PMOS晶体管（PM₀）、PMOS晶体管（PM₁）、PMOS晶体管（PM₂）、PMOS晶体管（PM₃）、PMOS晶体管（PM₄）、PMOS晶体管（PM₅）、PMOS晶体管（PM_dm1）、PMOS晶体管（PM_dm2）、电阻（R₀）、电阻（R₁）、电阻（R₂），其中

NMOS晶体管（NM₀）的源极和电阻（R₀）的负极接地，NMOS晶体管（NM₀）的栅极和NMOS晶体管（NM₁）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₀）的栅极和NMOS晶体管（NM₀）的漏极短接，NMOS晶体管（NM₁）的源极与电阻（R₀）的正极连接，NMOS晶体管（NM₁）的漏极与PMOS晶体管（PM₁）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₀）的源极与PMOS晶体管（PM₁）的源极接电源电压，PMOS晶体管（PM₀）的栅极与PMOS晶体管（PM₁）的栅极连接，PMOS晶体管（PM₀）的漏极与NMOS晶体管（NM₀）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁）的栅极与PMOS晶体管（PM₁）的漏极短接。

PMOS晶体管（PM₂）的源极与PMOS晶体管（PM₃）的源极接电源电压，PMOS晶体管（PM₂）的栅极、PMOS晶体管（PM₃）的栅极与PMOS晶体管（PM₁）的栅极连接，PMOS晶体管（PM₂）的漏极与电阻（R₁）的正极连接，NMOS晶体管（NM₂）的源极与NMOS晶体管（NM₃）的源极接地，NMOS晶体管（NM₂）的栅极与NMOS晶体管（NM₃）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₂）的栅极与NMOS晶体管（NM₂）的漏极短接，NMOS晶体管（NM₃）的漏极与PMOS晶体管（PM₃）的漏极连接，电阻（R₁）的正极与PMOS晶体管（PM₂）的漏极连接，电阻（R₁）的负极与NMOS晶体管（NM₂）的漏极连接，电阻（R₂）的正极与PMOS晶体管（PM₂）的漏极连接，电阻（R₂）的负极接地，PMOS晶体管（PM₃）的漏极与NMOS晶体管（NM₃）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₄）的源极接地，NMOS晶体管（NM₄）的栅极与NMOS晶体管（NM₄）的漏极短接，PMOS晶体管（PM₂）的漏电流是一个与绝对温度成正比的电流I_PTAT，PMOS晶体管（PM₂）的漏极产生基准电压V_ref，流经电阻（R₂）的电流是一个零温度系数的电流I_ZTC，流经电阻（R₁）的电流是一个正温度系数的电流I_ZTC。

NMOS晶体管（NM₅）的源极接地，NMOS晶体管（NM₅）的栅极与NMOS晶体管（NM₄）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₅）的漏极与NMOS晶体管（NM_dm1）的源极连接，NMOS晶体管（NM_dm1）的栅极接电源电压，NMOS晶体管（NM_dm1）的漏极与PMOS晶体管（PM_dm1）的漏极连接，PMOS晶体管（PM_dm1）的栅极接地，PMOS晶体管（PM_dm1）的源极与PMOS晶体管（PM₄）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₄）的源极与PMOS晶体管（PM₅）的源极接电源电压，PMOS晶体管（PM₅）的源极电流I_p作为下一级振荡器的偏置电流，PMOS晶体管（PM₄）的栅极与PMOS晶体管（PM₅）的栅极连接，PMOS晶体管（PM₄）的栅极与PMOS晶体管（PM₄）的漏极短接，PMOS晶体管（PM₅）的漏极与PMOS晶体管（PM_dm2）的源极连接，PMOS晶体管（PM_dm2）的栅极接地，PMOS晶体管（PM_dm2）的漏极与NMOS晶体管（NM_dm2）的漏极连接，NMOS晶体管（NM_dm2）的栅极接电源电压，NMOS晶体管（NM_dm2）的源极与NMOS晶体管（NM₆）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₆）的源极接地，NMOS晶体管（NM₆）的栅极与NMOS晶体管（NM₆）的漏极短接，NMOS晶体管（NM₆）的漏极电流I_n作为下一级振荡器的偏置电流，NMOS晶体管（NM₅）的漏电流是一个零温度系数的电流I_ref。

在本实施例中，补偿电流源电路利用MOS晶体管工作在亚阈值区来实现一个低功耗的流控振荡器。

当NMOS晶体管工作在亚阈值区时，NMOS晶体管的漏源电流为：

$I_D=I_{D0}{\mathrm{Se}}^{q(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}})/\mathrm{nkT}}$         公式（1）

其中，其中I_D0是注入电流，S是晶体管的宽长比，q是电子的电荷量，n是斜率因子，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度，V_GS是栅源电压，V_TH是晶体管的阈值电压。从公式（1）可以看出，对于一个给定的漏电流，晶体管的栅源电压可以表示成：

$V_{\mathrm{GS}}={\mathrm{nV}}_T\ln \frac{I_D}{{\mathrm{SI}}_{D0}}+V_{\mathrm{TH}}$        公式（2）

其中V_T是热电压，大小等于kT/q。在这个等式中，晶体管的阈值电压可以表示为：

$V_{\mathrm{TH}}=-\frac{\mathrm{kT}}{q}\ln \frac{N_{D,\mathrm{poly}}}{N_A}+\frac{\sqrt[2]{{\mathrm{kTN}}_A{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{si}}\ln \frac{N_A}{n_i}-{Q^{\′}}_{\mathrm{ss}}}}{{C^{\′}}_{\mathrm{ox}}}$        公式（3）

其中N_D,poly是n⁺多晶硅栅中施主原子的掺杂浓度，N_A是衬底受主原子的掺杂浓度，n_i是本征载流子浓度，ε_si是硅的相对介电常数，Q'_ss是表面态电荷，C'_ox是单位面积的氧化层电容。将公式（3）带入到公式（2）中并且求V_GS对T的微分，V_GS的温度系数可以写为：

$\frac{{\∂V}_{\mathrm{GS}}}{\∂T}\≈n\frac{k}{q}\ln \frac{I_D}{{\mathrm{SI}}_{D0}}-\frac{k}{q}\ln \frac{N_{D,\mathrm{poly}}}{N_A}$

$=-\frac{k}{q}\ln \frac{N_{D,\mathrm{poly}}{\left({\mathrm{SI}}_{D0}\right)}^n}{N_A{\left(I_D\right)}^n}$        公式（4）

从公式（4）中可以看出V_GS的温度系数是负值。

从图2可以看出，补偿电流源电路包括：一个与温度成正比的电流（PTAT）产生器，一个带隙基准，一个低温度系数的电流复制电路和一个电流镜电路。PTAT电流产生器产生一个正比于温度的电流，电流的大小可由下式给出：

$I_{\mathrm{PTAT}}=\frac{{\mathrm{nV}}_T}{R_0}\ln K$        公式（5）

其中K是晶体管PM₃与PM₀的尺寸比。V_ref可以写为：

V_ref＝V_GS,NM2+I_PTCR₁        公式（6）

NM₂的栅源电压和R₁上的电压降通过工作在弱反型区的n沟道MOS晶体管来减小。R₁上的电压降会随着正温度系数的电流而增大，因此实现了V_ref的温度补偿。电流I_ZTC可以写为：

$I_{\mathrm{ZTC}}=\frac{V_{\mathrm{ref}}}{R_2}$        公式（7）

由NM₄和NM₅组成的电流镜实现了输出端电流对I_ZTC的复制。该电流源的输出参考电流（I_ref）可由下式给出：

$I_{\mathrm{ref}}=I_{\mathrm{ZTC}}\frac{{(W/L)}_{\mathrm{NM}5}}{{(W/L)}_{{\mathrm{NM}}_4}}$

$=\frac{1}{R_1+R_2}(V_{\mathrm{GS},{\mathrm{NM}}_2}+I_{\mathrm{PTAT}}{R}_2)\frac{{(W/L)}_{{\mathrm{NM}}_5}}{{(W/L)}_{{\mathrm{NM}}_4}}$        公式（8）

通过调整NM₅管的尺寸，就可以得到低温度系数的不同电流值。由于环形振荡器的频率随着温度的变化呈正相关，所以将电流源设计成与温度呈负相关来补偿环形振荡器频率的变化。

电流镜电路中，PM_dm1和PM_dm2，NM_dm1和NM_dm2是虚拟电路来实现与环形振荡器的匹配。为了实现低功耗，通过电流镜结构，合理调整晶体管的尺寸，来满足低功耗的要求。

图3所示的电路图包括电流源示意图，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路。

由图中可知，该五级电流饥饿反相器级电路包括：NMOS晶体管（NM₇）、NMOS晶体管（NM₈）、NMOS晶体管（NM₉）、NMOS晶体管（NM₁₀）、NMOS晶体管（NM₁₁）、NMOS晶体管（NM₁₂）、NMOS晶体管（NM₁₃）、NMOS晶体管（NM₁₄）、NMOS晶体管（NM₁₅）、NMOS晶体管（NM₁₆）、PMOS晶体管（PM₇）、PMOS晶体管（PM₈）、PMOS晶体管（PM₉）、PMOS晶体管（PM₁₀）、PMOS晶体管（PM₁₁）、PMOS晶体管（PM₁₂）、PMOS晶体管（PM₁₃）、PMOS晶体管（PM₁₄）、PMOS晶体管（PM₁₅）、PMOS晶体管（PM₁₆）、电容（C₀）、电容（C₁）、电容（C₂）、电容（C₃）、电容（C₄），其中

NMOS晶体管（NM₇）的源极、NMOS晶体管（NM₈）的源极、NMOS晶体管（NM₉）的源极、NMOS晶体管（NM₁₀）的源极与NMOS晶体管（NM-₁₁）的源极接地，NMOS晶体管（NM₇）的栅极、NMOS晶体管（NM₈）的栅极、NMOS晶体管（NM₉）的栅极、NMOS晶体管（NM₁₀）的栅极、NMOS晶体管（NM₁₁）的栅极与补偿电流源中NMOS晶体管（NM₆）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₇）的漏极与NMOS晶体管（NM₁₂）的源极连接，NMOS晶体管（NM₈）的漏极与NMOS晶体管（NM₁₃）的源极连接，NMOS晶体管（NM₉）的漏极与NMOS晶体管（NM₁₄）的源极连接，NMOS晶体管（NM₁₀）的漏极与NMOS晶体管（NM₁₅）的源极连接，NMOS晶体管（NM₁₁）的漏极与NMOS晶体管（NM₁₆）的源极连接，NMOS晶体管（NM₁₂）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₂）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₃）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₃）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₄）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₄）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₅）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₅）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₆）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₆）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₂）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₂）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₃）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₃）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₄）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₅）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₅）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₅）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₆）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₆）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₂）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₆）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₃）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₂）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₄）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₃）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₅）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₄）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₆）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₅）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₂）的源极与PMOS晶体管（PM₇）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₃）的源极与PMOS晶体管（PM₈）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₄）的源极与PMOS晶体管（PM₉）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₅）的源极与PMOS晶体管（PM₁₀）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₆）的源极与PMOS晶体管（PM₁₁）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₇）的源极、PMOS晶体管（PM₈）的源极、PMOS晶体管（PM₉）的源极、PMOS晶体管（PM₁₀）的源极与PMOS晶体管（PM₁₁）的源极接电源电压，PMOS晶体管（PM₇）的栅极、PMOS晶体管（PM₈）的栅极、PMOS晶体管（PM₉）的栅极、PMOS晶体管（PM₁₀）的栅极、PMOS晶体管（PM₁₁）的栅极与补偿电流源中PMOS晶体管（PM₅）的栅极连接，电容（C₀）的负极、电容（C₁）的负极、电容（C₂）的负极、电容（C₃）的负极与电容（C₄）的负极接地，电容（C₀）的正极与NMOS晶体管（NM₁₂）的漏极连接，电容（C₁）的正极与NMOS晶体管（NM₁₃）的漏极连接，电容（C₂）的正极与NMOS晶体管（NM₁₄）的漏极连接，电容（C₃）的正极与NMOS晶体管（NM₁₅）的漏极连接，电容（C₄）的正极与NMOS晶体管（NM₁₆）的漏极连接。

振荡器的上升和下降延时是由反相器级的偏置电流源I_source，跳闸电压V_trp和负载电容C_load决定，即

$t_{\mathrm{PD}\_\mathrm{rise}}=\frac{C_{\mathrm{load}}{V}_{\mathrm{trp}}}{I_{\mathrm{source}}}$        公式（9）

$t_{\mathrm{PD}\_\mathrm{fall}}=\frac{C_{\mathrm{load}}(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{trp}})}{I_{\mathrm{source}}}$        公式（10）

由N级电流饥饿级构成的环形振荡器的频率可以表示成：

$f_{\mathrm{osc}}=\frac{1}{N(t_{\mathrm{PD}\_\mathrm{rise}}+t_{\mathrm{PD}\_\mathrm{fall}})}$

$=\frac{I_{\mathrm{source}}}{{\mathrm{NC}}_{\mathrm{load}}{V}_{\mathrm{DD}}}$        公式（11）

上述的等式表明流控环形振荡器的振荡频率与偏置电流是线性关系。因此，如果I_source不随温度发生漂移，显然会减小振荡器频率的变化。

本发明实施例中，PMOS晶体管（PM₁₂）、PMOS晶体管（PM₁₃）、PMOS晶体管（PM₁₄）、PMOS晶体管（PM₁₅）、PMOS晶体管（PM₁₆）的宽长比是NMOS晶体管（NM₁₂）、NMOS晶体管（NM₁₃）、NMOS晶体管（NM₁₄）、NMOS晶体管（NM₁₅）、NMOS晶体管（NM₁₆）的两倍，这样可以保证反相器的上升延时与下降延时相等。

由图3可知，该两级反相器级构成的缓冲级电路包括：NMOS晶体管（NM₁₇）、NMOS晶体管（NM₁₈）、PMOS晶体管（PM₁₇）、PMOS晶体管（PM₁₈），其中：

NMOS晶体管（NM₁₇）的源极与NMOS晶体管（NM₁₈）的源极接地，NMOS晶体管（NM₁₇）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₇）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₈）的栅极与PMOS晶体管（PM₁₈）的栅极连接，NMOS晶体管（NM₁₇）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₇）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₈）的漏极与PMOS晶体管（PM₁₈）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₇）的栅极与五级电流饥饿反相器级电路中NMOS晶体管（NM₁₆）的漏极连接，NMOS晶体管（NM₁₈）的栅极与NMOS晶体管（NM₁₇）的漏极连接，PMOS晶体管（PM₁₇）的源极与PMOS晶体管（PM₁₈）的源极接电源电压，NMOS晶体管（NM₁₈）的漏极作为所述流控环形振荡器的输出端（V_out）。

本发明实施例中PMOS晶体管（PM₁₇）、PMOS晶体管（PM₁₈）的宽长比是NMOS晶体管（NM₁₇）、NMOS晶体管（NM₁₈）的两倍，以保证振荡器的输出是占空比为1:1的方波信号。

本发明提供的流控环形振荡器具有良好的温度特性，并且该振荡器的功耗很低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有温度补偿的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，包括：补偿电流源电路，五级电流饥饿反相器级电路和由两级反相器级构成的缓冲级电路，其中：

所述补偿电流源电路用于产生负温度系数的电流，为振荡器的频率漂移提供温度补偿；

所述五级电流饥饿反相器级电路构成五级环形振荡器，用于产生振荡信号；

所述由两级反相器级构成的缓冲级电路用于对所述振荡信号整形，产生一个满摆幅的占空比为1:1的方波信号。

2.根据权利要求1所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，所述补偿电流源电路包括：第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管、第二十NMOS晶体管、第二十一NMOS晶体管、第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第二十PMOS晶体管、第二十一PMOS晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中

所述第一NMOS晶体管的源极和所述第一电阻的负极接地，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第二NMOS晶体管的栅极连接，所述第一NMOS晶体管的栅极和所述第一NMOS晶体管的漏极短接，所述第二NMOS晶体管的源极与第一电阻的正极连接，所述第二NMOS晶体管的漏极与所述第二PMOS晶体管的漏极连接，所述第一PMOS晶体管的源极与所述第二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第一PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第一PMOS晶体管的漏极与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的漏极短接；

所述第三PMOS晶体管的源极与所述第四PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第三PMOS晶体管的栅极、所述第四PMOS晶体管的栅极与所述第二PMOS晶体管的栅极连接，所述第三PMOS晶体管的漏极与所述第二电阻的正极连接，所述第三NMOS晶体管的源极与所述第四NMOS晶体管的源极接地，所述第三NMOS晶体管的栅极与所述第四NMOS晶体管的栅极连接，所述第三NMOS晶体管的栅极与第三NMOS晶体管的漏极短接，所述第四NMOS晶体管的漏极与所述第四PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第二电阻的负极与第三NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的正极与第三PMOS晶体管的漏极连接，所述第三电阻的负极接地，所述第四PMOS晶体管的漏极与所述第四NMOS晶体管的漏极连接，所述第五NMOS晶体管的源极接地，所述第五NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的漏极短接；

所述第六NMOS晶体管的源极接地，所述第六NMOS晶体管的栅极与所述第五NMOS晶体管的栅极连接，所述第六NMOS晶体管的漏极与所述第二十NMOS晶体管的源极连接，所述第二十NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十NMOS晶体管的漏极与所述第二十PMOS晶体管的漏极连接，所述第二十PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十PMOS晶体管的源极与第五PMOS晶体管的漏极连接，所述第五PMOS晶体管的源极与所述第六PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第六PMOS晶体管的源极电流I_p作为下一级振荡器的偏置电流，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第五PMOS晶体管的栅极与所述第五PMOS晶体管的漏极短接，所述第六PMOS晶体管的漏极与第二十一PMOS晶体管的源极连接，所述第二十一PMOS晶体管的栅极接地，所述第二十一PMOS晶体管的漏极与第二十一NMOS晶体管的漏极连接，所述第二十一NMOS晶体管的栅极接电源电压，所述第二十一NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的漏极连接，所述第七NMOS晶体管的源极接地，所述第七NMOS晶体管的栅极与所述第七NMOS晶体管的漏极短接，所述第七NMOS晶体管的漏极电流I_n作为下一级振荡器的偏置电流。

3.根据权利要求2所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，所述第二十PMOS晶体管和第二十NMOS晶体管以及第二十一PMOS晶体管和第二十一NMOS晶体管分别作为虚拟的反相器，与下一级电流饥饿反相器级电路结构对称，呈现出相同的特性，实现与下一级流控环形振荡器的负载匹配。

4.根据权利要求1所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，所述五级电流饥饿反相器级电路包括：第八NMOS晶体管、第九NMOS晶体管、第十NMOS晶体管、第十一NMOS晶体管、第十二NMOS晶体管、第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管、第十七NMOS晶体管、第八PMOS晶体管、第九PMOS晶体管、第十PMOS晶体管、第十一PMOS晶体管、第十二PMOS晶体管、第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管、第十七PMOS晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，其中：

所述第八NMOS晶体管的源极、第九NMOS晶体管的源极、第十NMOS晶体管的源极、第十一NMOS晶体管的源极与第十二NMOS晶体管的源极接地，所述第八NMOS晶体管的栅极、第九NMOS晶体管的栅极、第十NMOS晶体管的栅极、第十一NMOS晶体管的栅极、第十二NMOS晶体管的栅极与补偿电流源中所述第七NMOS晶体管的栅极连接，所述第八NMOS晶体管的漏极与所述第十三NMOS晶体管的源极连接，所述第九NMOS晶体管的漏极与所述第十四NMOS晶体管的源极连接，所述第十NMOS晶体管的漏极与所述第十五NMOS晶体管的源极连接，所述第十一NMOS晶体管的漏极与所述第十六NMOS晶体管的源极连接，所述第十二NMOS晶体管的漏极与所述第十七NMOS晶体管的源极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十三PMOS晶体管的栅极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十四PMOS晶体管的栅极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十五PMOS晶体管的栅极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十六PMOS晶体管的栅极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十七PMOS晶体管的栅极连接，所述第十三NMOS晶体管的漏极与所述第十三PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的漏极与所述第十四PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的漏极与所述第十六PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的漏极与所述第十七PMOS晶体管的漏极连接，所述第十三NMOS晶体管的栅极与所述第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十四NMOS晶体管的栅极与所述第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第十五NMOS晶体管的栅极与所述第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第十六NMOS晶体管的栅极与所述第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第十七NMOS晶体管的栅极与所述第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第十三PMOS晶体管的源极与所述第八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十四PMOS晶体管的源极与所述第九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十五PMOS晶体管的源极与所述第十PMOS晶体管的漏极连接，所述第十六PMOS晶体管的源极与所述第十一PMOS晶体管的漏极连接，所述第十七PMOS晶体管的源极与所述第十二PMOS晶体管的漏极连接，所述第八PMOS晶体管的源极、第九PMOS晶体管的源极、第十PMOS晶体管的源极、第十一PMOS晶体管的源极与第十二PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第八PMOS晶体管的栅极、第九PMOS晶体管的栅极、第十PMOS晶体管的栅极、第十一PMOS晶体管的栅极、第十二PMOS晶体管的栅极与补偿电流源电路中所述第六PMOS晶体管的栅极连接，所述第一电容的负极、第二电容的负极、第三电容的负极、第四电容的负极与第五电容的负极接地，所述第一电容的正极与第十三NMOS晶体管的漏极连接，所述第二电容的正极与第十四NMOS晶体管的漏极连接，所述第三电容的正极与第十五NMOS晶体管的漏极连接，所述第四电容的正极与第十六NMOS晶体管的漏极连接，所述第五电容的正极与第十七NMOS晶体管的漏极连接。

5.根据权利要求4所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，所述第十三PMOS晶体管、第十四PMOS晶体管、第十五PMOS晶体管、第十六PMOS晶体管和第十七PMOS晶体管的宽长比是所述第十三NMOS晶体管、第十四NMOS晶体管、第十五NMOS晶体管、第十六NMOS晶体管和第十七NMOS晶体管的两倍。

6.根据权利要求1所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，所述缓冲级电路包括：第十八NMOS晶体管、第十九NMOS晶体管、第十八PMOS晶体管、第十九PMOS晶体管，其中：

所述第十八NMOS晶体管的源极与所述第十九NMOS晶体管的源极接地，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述第十八PMOS晶体管的栅极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十九PMOS晶体管的栅极连接，所述第十八NMOS晶体管的漏极与所述第十八PMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的漏极与所述第十九PMOS晶体管的漏极连接，所述第十八NMOS晶体管的栅极与所述五级电流饥饿反相器级电路中的第十七NMOS晶体管的漏极连接，所述第十九NMOS晶体管的栅极与所述第十八NMOS晶体管的漏极连接，所述第十八PMOS晶体管的源极与所述第十九PMOS晶体管的源极接电源电压，所述第十九NMOS晶体管的漏极作为所述低功耗流控环形振荡器的输出端。

7.根据权利要求6所述的低功耗流控环形振荡器，其特征在于，其特征在于，所述第十八PMOS晶体管和第十九PMOS晶体管的宽长比是第十八NMOS晶体管和第十九NMOS晶体管的两倍。