CN111181491B - 一种时钟产生电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时钟产生电路，涉及集成电路技术领域。该时钟产生电路包括低压差线性稳压器、电压转电流模块和压控振荡器，所述低压差线性稳压器为所述电压转电流模块提供稳定的第一电压；所述低压差线性稳压器包括运放模块和电阻阵列模块，所述电阻阵列模块用于调整所述低压差线性稳压器的输出以控制所述第一电压的大小；所述电压转电流模块根据所述第一电压的大小为所述压控振荡器提供不同的驱动，以使所述压控振荡器保持持续翻转振荡，输出时钟信号至后续电路。本发明技术方案通过将低压差线性稳压器和压控振荡器结合到一起，利用低压差线性稳压器良好的电源电压抑制比性能，解决了压控振荡器时钟精度受到电源电压波动影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种时钟产生电路。
背景技术
常见的时钟产生电路一般可以通过以下几种方案实现：环形振荡器、电阻电容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器等。其中，环形振荡器结构简单，但是振荡频率对电压敏感，所以频率精度容易受到电压波动的影响；电阻电容振荡器的时钟精度受制于电阻的温度系数；电感电容振荡器受制于电感很难在电路中集成、成本高，因而很少使用；晶体振荡器虽然精度高，但是同样有不能在电路中集成的问题。由于以上的种种原因，目前片上集成的低功耗、小面积时钟产生电路大多数是电阻电容振荡器电路。但是随着技术的不断进步，传统电阻电容振荡器在功耗、精度、相位噪声等方面逐渐不能满足实际应用的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种时钟产生电路，旨在提高输出时钟的精度和稳定性。
为实现上述目的，本发明提供一种时钟产生电路，包括低压差线性稳压器、电压转电流模块和压控振荡器，所述低压差线性稳压器为所述电压转电流模块提供稳定的第一电压；所述低压差线性稳压器包括运放模块和电阻阵列模块，所述电阻阵列模块用于调整所述低压差线性稳压器的输出以控制所述第一电压的大小；所述电压转电流模块根据所述第一电压的大小为所述压控振荡器提供不同的驱动，以使所述压控振荡器保持持续翻转振荡，输出时钟信号至后续电路。
优选地，所述电阻阵列模块包括固定电阻和并联的至少两组电阻串，每一组所述电阻串包括串联的一开关和一电阻，每一组所述电阻串通过该电阻串中的开关连接于所述运放模块和所述电压转电流模块、通过该电阻串中的电阻连接于所述固定电阻；所述电阻阵列模块接收第一控制信号，以接通/断开所述电阻串中的开关。
优选地，所述低压差线性稳压器还包括开关电容模块，所述开关电容模块包括并联的至少两组电容串，每一组所述电容串包括串联的一开关和一电容，每一组所述电容串通过该电容串中的开关连接于所述运放模块、电阻串中的电阻和固定电阻，通过电容串中的电容接地；所述开关电容模块还通过接收第二控制信号以接通/断开所述电容串中的开关。
优选地，所述电容串中的电容分为大容量电容和小容量电容，所述第二控制信号包括粗调控制信号和细调控制信号，所述粗调控制信号用以控制电容串中大容量电容的接通/关断，所述细调控制信号用以控制电容串中小容量电容的接通/关断。
优选地，所述开关电容模块还连接于所述压控振荡器，以接收所述压控振荡器发送的反馈时钟，所述开关电容模块根据所述反馈时钟的翻转交替对其电容进行充放电。
优选地，所述运放模块包括运算放大器和第一PMOS管，所述运算放大器的输出端连接于所述第一PMOS管的栅极、其第一输入端接收基准电压、其第二输入端分别连接于所述电阻阵列模块和开关电容模块；所述第一PMOS管的源极连接于电源、漏极连接于所述电阻阵列模块和所述电压转电流模块。
优选地，所述电压转电流模块包括栅极相互连接的第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管和第九PMOS管；所述第二PMOS管的栅极还连接于所述低压差线性稳压器、源极连接于所述第三PMOS管的漏极；所述第三PMOS管、所述第四PMOS管、所述第五PMOS管和所述第六PMOS管的源极连接于电源；所述第二PMOS管、所述第七PMOS管、所述第八PMOS管和所述第九PMOS管的漏极相互连接并连接于所述压控振荡器；所述第四PMOS管的漏极连接于所述第七PMOS管的源极；所述第五PMOS管的漏极连接于所述第八PMOS管的源极；所述第六PMOS管的漏极连接于所述第九PMOS管的源极。
本发明技术方案通过将低压差线性稳压器和压控振荡器结合到一起，利用低压差线性稳压器良好的电源电压抑制比性能，解决了压控振荡器时钟精度受到电源电压波动影响的问题；同时电阻阵列模块可调整低压差线性稳压器的输出电压，使得压控振荡器输出的时钟信号可以实现宽频率范围的覆盖。
附图说明
图1为本发明时钟产生电路的电路原理示意图；
图2为本发明时钟产生电路中电压转电流模块的电路原理示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种时钟产生电路，如图1所示，包括低压差线性稳压器、电压转电流模块和压控振荡器，所述低压差线性稳压器为所述电压转电流模块提供稳定的第一电压V1；所述低压差线性稳压器包括运放模块和电阻阵列模块，所述电阻阵列模块用于调整所述低压差线性稳压器的输出以控制所述第一电压V1的大小；所述电压转电流模块根据所述第一电压V1的大小为所述压控振荡器提供不同的驱动，以使所述压控振荡器保持持续翻转振荡，输出时钟信号CLK_OUT至后续电路。
在一些实施例中，如图1所示，所述电阻阵列模块包括固定电阻R_d和并联的至少两组电阻串R_S，每一组所述电阻串R_S包括串联的一开关和一电阻，每一组所述电阻串R_S通过该电阻串R_S中的开关连接于所述运放模块和所述电压转电流模块、通过该电阻串R_S中的电阻连接于所述固定电阻R_d；所述电阻阵列模块接收第一控制信号F_SEL，以接通/断开所述电阻串R_S中的开关。
具体地，电阻阵列模块分为上下两个部分，下半部分的固定电阻R_d的阻值不变，上半部分的电阻串R_S通过第一控制信号F_SEL控制其接通情况来控制总的阻值大小，以改变输出到电压转电流模块的第一电压V1的大小，从而控制电压转电流模块提供给压控振荡器的驱动能力的大小，从而控制压控振荡器在不同频率下振荡，以实现本发明实施例的时钟产生电路产生的时钟信号CLK_OUT的宽频率范围的覆盖。
在一些实施例中，如图1所示，所述低压差线性稳压器还包括开关电容模块，所述开关电容模块包括并联的至少两组电容串，每一组所述电容串包括串联的一开关和一电容，每一组所述电容串通过该电容串中的开关连接于所述运放模块、电阻串R_S中的电阻和固定电阻R_d，通过电容串中的电容接地；所述开关电容模块还通过接收第二控制信号以接通/断开所述电容串中的开关。所述开关电容模块还连接于所述压控振荡器，以接收所述压控振荡器发送的反馈时钟CLK_FB，所述开关电容模块根据所述反馈时钟CLK_FB的翻转交替对其电容进行充放电。于是开关电容阵列可等效为一个电阻，进而对输出时钟及所述第一电压形成负反馈。在一些实施例中，当反馈时钟处于高电平时，对电容进行充电，反馈时钟处于低电平时，对电容进行放电。在另一些实施例中，也可以在反馈时钟的低电平时对电容进行充电、高电平时对电容进行放电。
将压控振荡器产生的反馈时钟CLK_FB通过开关电容模块反馈到低压差线性稳压器中，构成负反馈电路：当压控振荡器的振荡频率由于某种外界影响突然变高时，那么反馈时钟CLK_FB会使得开关电容模块的等效电阻减小，即开关电容模块与固定电阻R_d共同构成的电阻阻值会减小，使得第一电压V1增大，则电压转电流模块提供给压控振荡器的驱动电流减小，进而使得压控振荡器的振荡频率降下来。该负反馈结构使得本发明实施例时钟产生电路形成一个闭环系统，有更好地稳定性。
在具体实施例中，所述电容串中的电容分为大容量电容和小容量电容，所述第二控制信号包括粗调控制信号CT和细调控制信号FT，所述粗调控制信号CT用以控制电容串中大容量电容的接通/关断，所述细调控制信号FT用以控制电容串中小容量电容的接通/关断。
具体地，电容串中的多个电容由大容量电容和小容量电容构成，当需要调整开关电容模块的电容量时，先通过接通/关断大容量电容来进行粗调，再通过接通/关断小容量电容来进行细调，以达到需要的电容量。
在具体实施例中，如图1所示，所述运放模块包括运算放大器A和第一PMOS管M1，所述运算放大器A的输出端连接于所述第一PMOS管M1的栅极、其第一输入端接收基准电压Vref、其第二输入端分别连接于所述电阻阵列模块和开关电容模块；所述第一PMOS管M1的源极连接于电源、漏极连接于所述电阻阵列模块和所述电压转电流模块。
在一些实施例中，如图2所示，所述电压转电流模块包括栅极相互连接的第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5、第六PMOS管M6、第七PMOS管M7、第八PMOS管M8和第九PMOS管M9；所述第二PMOS管M2的栅极还连接于所述低压差线性稳压器、源极连接于所述第三PMOS管M3的漏极；所述第三PMOS管M3、所述第四PMOS管M4、所述第五PMOS管M5和所述第六PMOS管M6的源极连接于电源；所述第二PMOS管M2、所述第七PMOS管M7、所述第八PMOS管M8和所述第九PMOS管M9的漏极相互连接并连接于所述压控振荡器；所述第四PMOS管M4的漏极连接于所述第七PMOS管M7的源极；所述第五PMOS管M5的漏极连接于所述第八PMOS管M8的源极；所述第六PMOS管M6的漏极连接于所述第九PMOS管M9的源极。
具体的，电压转电流模块接收低压差线性稳压器发送的第一电压V1、产生第二电压V2至压控振荡器，并同时提供驱动电流以保证压控振荡器能够持续的翻转振荡。
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种时钟产生电路，其特征在于，包括低压差线性稳压器、电压转电流模块和压控振荡器，所述低压差线性稳压器为所述电压转电流模块提供稳定的第一电压；所述低压差线性稳压器包括运放模块和电阻阵列模块，所述电阻阵列模块用于调整所述低压差线性稳压器的输出以控制所述第一电压的大小；所述电压转电流模块根据所述第一电压的大小为所述压控振荡器提供不同的驱动，以使所述压控振荡器保持持续翻转振荡，输出时钟信号至后续电路；
所述电阻阵列模块包括固定电阻和并联的至少两组电阻串，每一组所述电阻串包括串联的一开关和一电阻，每一组所述电阻串通过该电阻串中的开关连接于所述运放模块和所述电压转电流模块、通过该电阻串中的电阻连接于所述固定电阻；所述电阻阵列模块接收第一控制信号，以接通/断开所述电阻串中的开关；
所述低压差线性稳压器还包括开关电容模块，所述开关电容模块包括并联的至少两组电容串，每一组所述电容串包括串联的一开关和一电容，每一组所述电容串通过该电容串中的开关连接于所述运放模块、电阻串中的电阻和固定电阻，通过电容串中的电容接地；所述开关电容模块还通过接收第二控制信号以接通/断开所述电容串中的开关。
2.根据权利要求1所述的时钟产生电路，其特征在于，所述电容串中的电容分为大容量电容和小容量电容，所述第二控制信号包括粗调控制信号和细调控制信号，所述粗调控制信号用以控制电容串中大容量电容的接通/关断，所述细调控制信号用以控制电容串中小容量电容的接通/关断。
3.根据权利要求1所述的时钟产生电路，其特征在于，所述开关电容模块还连接于所述压控振荡器，以接收所述压控振荡器发送的反馈时钟，所述开关电容模块根据所述反馈时钟的翻转交替对其电容进行充放电。
4.根据权利要求1所述的时钟产生电路，其特征在于，所述运放模块包括运算放大器和第一PMOS管，所述运算放大器的输出端连接于所述第一PMOS管的栅极、其第一输入端接收基准电压、其第二输入端分别连接于所述电阻阵列模块和所述开关电容模块；所述第一PMOS管的源极连接于电源、漏极连接于所述电阻阵列模块和所述电压转电流模块。
5.根据权利要求1所述的时钟产生电路，其特征在于，所述电压转电流模块包括栅极相互连接的第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管和第九PMOS管；
所述第二PMOS管的栅极还连接于所述低压差线性稳压器、源极连接于所述第三PMOS管的漏极；
所述第三PMOS管、所述第四PMOS管、所述第五PMOS管和所述第六PMOS管的源极连接于电源；所述第二PMOS管、所述第七PMOS管、所述第八PMOS管和所述第九PMOS管的漏极相互连接并连接于所述压控振荡器；
所述第四PMOS管的漏极连接于所述第七PMOS管的源极；所述第五PMOS管的漏极连接于所述第八PMOS管的源极；所述第六PMOS管的漏极连接于所述第九PMOS管的源极。
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