CN111769820A - 温度补偿振荡电路 - Google Patents
温度补偿振荡电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111769820A CN111769820A CN201910410636.6A CN201910410636A CN111769820A CN 111769820 A CN111769820 A CN 111769820A CN 201910410636 A CN201910410636 A CN 201910410636A CN 111769820 A CN111769820 A CN 111769820A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistor
- voltage
- temperature
- coupled
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 55
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 102100040862 Dual specificity protein kinase CLK1 Human genes 0.000 description 10
- 102100040844 Dual specificity protein kinase CLK2 Human genes 0.000 description 10
- 101000749294 Homo sapiens Dual specificity protein kinase CLK1 Proteins 0.000 description 10
- 101000749291 Homo sapiens Dual specificity protein kinase CLK2 Proteins 0.000 description 10
- 101100328957 Caenorhabditis elegans clk-1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100113692 Caenorhabditis elegans clk-2 gene Proteins 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
- H03K3/0231—Astable circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/011—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. voltage, temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
- H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
- H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
- H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
- H03K4/501—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Pulse Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供一种温度补偿振荡电路。温度补偿振荡电路依据第一电阻值产生第一延迟电压及第二延迟电压。第一电阻值的温度变化函数的一阶项被消除。温度补偿振荡电路依据第一参考电阻值以及第二参考电阻值产生参考电压。第一参考电阻值的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值的温度变化函数的一阶项。第二参考电阻值被调整以使参考电压的变化匹配第一电阻值的温度变化函数的二阶项,从而提供不会因为温度的变化而改变的时钟。
Description
技术领域
本发明有关于一种振荡电路,且特别是有关于一种温度补偿振荡电路。
背景技术
一般的电阻电容振荡器(RC Oscillator)所产生的时钟频率会随着温度的飘移而变动。电容值不易随温度而改变,而电阻值对于温度变化较为敏感。文献“An On-Chip CMOSRelaxation Oscillator With Voltage Averaging Feedback”中提到将电阻电容振荡器的电阻,由具有负温度变化函数的多晶硅(polysilicon)电阻串联具有正温度变化函数的扩散(diffusion)电阻,藉以使电阻电容振荡器所产生的时钟频率对温度较不敏感。
然而,温度变化函数可被视为至少具有一阶项(first order term)以及二阶项(second order term)的泰勒展开函数(Taylor expansion)。采取上述的方法,仅仅是消除度变化函数的一阶项。温度变化函数还存在二阶项。因此,时钟频率仍会对温度的变化而改变。温度变化函数的二阶项并无法由多晶硅电阻串联扩散电阻而消除。如图1所示,图1是温度变化函数的二阶项会被保留时,时钟频率的相对变化与温度关系图。关系图F1中的横轴表示为温度。关系图F1中的纵轴表示为时钟频率的相对变化。时钟频率的相对变化以百分比来表示。在图1中,关系曲线CV1呈现为弧形的二阶函数。消除温度变化函数的一次项,温度变化函数还存在着二阶项。由图1可知,在-40℃到100℃的温度区间内,时钟频率还存在着2%的相对变化。因此,温度变化函数还存在着二阶项会导致一般的电阻电容振荡器的时钟频率还会随着温度的变化而变化。
发明内容
本发明提供一种温度补偿振荡电路,用以产生具有不随温度变化的时钟频率的时钟。
本发明的温度补偿振荡电路包括第一延迟电压产生器、第二延迟电压产生器、参考电压产生器以及时钟产生电路。第一延迟电压产生器经配置以依据第一时钟、第一电阻值以及第一电容值产生第一延迟电压,第一电阻值的温度变化函数的一阶项被消除。第二延迟电压产生器经配置以依据第二时钟、第一电阻值以及第二电容值产生第二延迟电压。参考电压产生器经配置以接收外部电源。参考电压产生器依据第一参考电阻值以及第二参考电阻值将外部电源进行分压以产生参考电压。第一参考电阻值的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值的温度变化函数的一阶项。第二参考电阻值被调整以使参考电压的变化匹配第一电阻值的温度变化函数的二阶项。时钟产生电路经配置以依据第一延迟电压以及参考电压产生第一时钟,并依据第二延迟电压以及参考电压产生第二时钟。
基于上述,在第一延迟电压产生器以及第二延迟电压产生器中,第一电阻值的温度变化函数的一阶项被消除。在参考电压产生器中,第一参考电阻值的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值的温度变化函数的一阶项。此外,第二参考电阻值被调整,藉以使参考电压的变化能够匹配第一电阻值的温度变化函数的二阶项。第一延迟电压以及第二延迟电压的变化是追随第一电阻值的温度变化函数的二阶项,因此参考电压的变化会等于第一延迟电压以及第二延迟电压的变化。如此一来,第一时钟以及第二时钟的频率不会因为温度的变化而改变。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是温度变化函数的二阶项被保留时时钟频率的相对变化与温度关系图。
图2是依据本发明第一实施例所示出的温度补偿振荡电路的示意图。
图3是依据本发明第二实施例所示出的温度补偿振荡电路的示意图。
图4A是依据本发明一实施例所示出的第二参考电路的示意图。
图4B是依据本发明另一实施例所示出的第二参考电路的示意图。
图5是依据本发明一实施例所示出的改善结果。
具体实施方式
请参考图2,图2是依据本发明第一实施例所示出的温度补偿振荡电路的示意图。在本实施例中,温度补偿振荡电路100包括第一延迟电压产生器110、第二延迟电压产生器120、参考电压产生器130以及时钟产生电路140。第一延迟电压产生器110依据第一时钟CLK1、第一电阻值rd1以及第一电容值cd1产生第一延迟电压VD1。第一电阻值rd1具有温度变化函数。温度变化函数被表示为至少具有一阶项(first order term)以及二阶项(second order term)的泰勒展开函数(Taylor expansion)。第一延迟电压产生器110还消除温度变化函数的一阶项。第二延迟电压产生器120经配置以依据第二时钟CLK2、第一电阻值rd1以及第二电容值cd2产生第二延迟电压VD2。同样地,在第二延迟电压产生器120中,温度变化函数的一阶项也被消除。在温度变化函数的一阶项被消除后,温度变化函数的二阶项会被保留。
在本实施例中,参考电压产生器130接收外部电源VEXT。参考电压产生器130会依据第一参考电阻值rf1以及第二参考电阻值rf2将外部电源VEXT转换为参考电压VREF。第一参考电阻值rf1具有温度变化函数。第二参考电阻值rf2具有温度变化函数。与第一电阻值rd1的温度变化函数相似,第一参考电阻值rf1的温度变化函数以及第二参考电阻值rf2的温度变化函数被表示为至少具有一阶项以及二阶项的泰勒展开函数。在参考电压产生器130中,第一参考电阻值rf1的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值rf2的温度变化函数的一阶项。除此之外,第二参考电阻值rf2被调整,藉以使参考电压VREF的变化能够匹配第一电阻值rd1的温度变化函数的二阶项。时钟产生电路140依据第一延迟电压VD1以及参考电压VREF产生第一时钟CLK1,并依据第二延迟电压VD2以及参考电压VREF产生第二时钟CLK2。
在此值得一提的是,在第一延迟电压产生器110以及第二延迟电压产生器120中,第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项被消除。在参考电压产生器130中,第一参考电阻值rf1的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值rf2的温度变化函数的一阶项。此外,第二参考电阻值rf2被调整,藉以使参考电压VREF的变化能够匹配第一电阻值rd1的温度变化函数的二阶项。第一延迟电压VD1以及第二延迟电压VD2的变化是追随第一电阻值rd1的温度变化函数的二阶项(如图1所示的关系曲线CV1)。因此参考电压VREF的变化会等于第一延迟电压VD1以及第二延迟电压VD2的变化。如此一来,第一时钟CLK1以及第二时钟CLK2的频率不会因为温度的变化而改变。
进一步来说明,请参考图3,图3是依据本发明第二实施例所示出的温度补偿振荡电路的示意图。在本实施例中,温度补偿振荡电路200包括第一延迟电压产生器210、第二延迟电压产生器220、参考电压产生器230以及时钟产生电路240。第一延迟电压产生器210、第二延迟电压产生器220、参考电压产生器230以及时钟产生电路240。第一延迟电压产生器210、第二延迟电压产生器220、参考电压产生器230以及时钟产生电路240之间的耦接关系能够在第一实施例获得足够的教导,因此恕不在此重述。
在本实施例中,第一延迟电压产生器210包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第一开关SW1。第一电阻R1的第一端经配置以接收输入电压VIN。第二电阻R2的第一端耦接于第一电阻R1的第二端。也就是说,第一电阻R1与第二电阻R2是串联连接。第一电阻R1以及第二电阻R2共同提供第一电阻值rd1。第一电阻R1以及第二电阻R2中的一个的温度系数是负温度系数。第一电阻R1以及第二电阻R2中的另一个的温度系数是正温度系数。上述的负温度系数表示温度变化函数的一阶项的常数是小于0的实数。正温度系数表示温度变化函数的一阶项的常数是大于0的实数。举例来说,第一电阻R1的温度系数是负温度系数。第二电阻R2的温度系数是正温度系数。因此,在获知第一电阻R1的电阻值的温度变化函数以及第二电阻R2的电阻值的温度变化函数后(温度变化函数可以由供应商提供),依据一阶项的常数调整第一电阻R1的长度以及第二电阻R2的长度,藉以消除第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项。举例来说,第一电阻R1的温度系数是负温度系数。第一电阻R1的电阻值的温度变化函数如公式(1)所示:
FR1(T)=-0.8×T+0.01×T2 公式(1)
其中FR1(T)是表示第一电阻R1的电阻值的温度变化函数,T是表示温度。第二电阻R2的温度系数是正温度系数。第二电阻R2的电阻值的温度变化函数如公式(2)所示:
FR2(T)=2.4×T+0.08×T2 公式(2)
其中FR2(T)是表示第二电阻R2的电阻值的温度变化函数。由公式(1)以及公式(2)可得知,第一电阻R1的长度可以被设定为第二电阻R2的长度的三倍,如此一来,第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项被消除,并且第一电阻值rd1的温度变化函数的二阶项会被保留(即,3×FR1(T)+FR2(T)=0.11×T2)。
第一电容C1的第一端耦接于第二电阻R2的第二端。第一电容C1的第二端耦接于参考低电压(例如是接地)。第一电容C1提供第一电容值cd1。第一延迟电压产生器210经由第二电阻R2、第一电容C1的连接节点提供第一延迟电压VD1。
第一开关SW1的第一端耦接于第二电阻R2的第二端以及第一电容C1的第一端。第一开关SW1的第二端耦接于参考低电压。第一开关SW1的控制端接收第一时钟CLK1。在本实施例中,第一开关SW1可例如是由N型金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)场效应晶体管来实现。第一开关SW1在基于第一时钟CLK1的控制下进行切换。当第一开关SW1被断开时,输入电压VIN会经由第一电阻R1、第二电阻R2对第一电容C1进行充电,藉以在第二电阻R2与第一电容C1的连接节点形成第一延迟电压VD1。当第一开关SW1被导通时,第一延迟电压VD1的电压值则被下拉到参考低电压的电平(例如是0伏)。
在本实施例中,第二延迟电压产生器220包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2以及第二开关SW2。第三电阻R3的第一端经配置以接收输入电压VIN。第四电阻R4的第一端耦接于第三电阻R3的第二端。也就是说,第三电阻R3与第四电阻R4是串联连接。第三电阻R3以及第四电阻R4共同提供第一电阻值rd1。第三电阻R3以及第四电阻R4中的一个的温度系数是负温度系数。第三电阻R3以及第四电阻R4中的另一个的温度系数是正温度系数。第二延迟电压产生器220藉由第三电阻R3以及第四电阻R4消除第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项。关于藉由第三电阻R3以及第四电阻R4消除第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项的实施细节,可以在上述关于藉由第一电阻R1以及第二电阻R2消除第一电阻值rd1的温度变化函数的一阶项的实施细节中获得足够的教导,因此恕不在此重述。在本实施例中,第三电阻R3的材料可相同于第一电阻R1的材料。第四电阻R4的材料可相同于第二电阻R2的材料。如此一来,可降低第一延迟电压产生器210以及第二延迟电压产生器220的设计复杂度。
第二电容C2的第一端耦接于第四电阻R4的第二端。第二电容C2的第二端耦接于参考低电压,第二电容C2经配置以提供第二电容值cd2。第二延迟电压产生器220经由第四电阻R4、第二电容C2的连接节点提供第二延迟电压VD2。在本实施例中,第一电容值cd1不等于第二电容值cd2。
第二开关SW2的第一端耦接于第四电阻R4的第二端以及第二电容C2的第一端。第二开关SW2的第二端耦接于参考低电压。第二开关SW2的控制端经配置以接收第二时钟CLK2。在本实施例中,第二开关SW2的实现方式与第一开关SW1相同。第二开关SW2可例如是由NMOS来实现。第二开关SW2在基于第二时钟CLK2的控制下进行切换。当第二开关SW2被断开时,输入电压VIN会经由第三电阻R3、第四电阻R4对第二电容C2进行充电,藉以在第四电阻R4与第二电容C2的连接节点形成第二延迟电压VD2。当第二开关SW2被导通时,第二延迟电压VD2的电压值则被下拉到参考低电压的电平(例如是0伏)。本发明的第一开关以及第二开关可以是任何相同形式的晶体管开关的元件来实现。本发明的第一开关以及第二开关的实现方式并不以本实施例为限。
在本实施例中,参考电压产生器230包括用以提供第一参考电阻值rf1的第一参考电路232以及用以提供第二参考电阻值rf2的第二参考电路234。第一参考电路232的第一端经配置以接收外部电源VEXT。第一参考电路232的第二端耦接于时钟产生电路240。第一参考电路232包括第一参考电阻R5以及第二参考电阻R6。第一参考电阻R5的第一端作为第一参考电路232的第一端,并且经配置以接收外部电源VEXT。第二参考电阻R6的第一端耦接于第一参考电阻R5的第二端。第二参考电阻R6的第二端耦接于第二参考电路234。第二参考电阻R6的第二端作为第一参考电路232的第二端。在本实施例中,第一参考电阻R5以及第二参考电阻R6中的一个的温度系数是负温度系数。第一参考电阻R5以及第二参考电阻R6中的另一个的温度系数是正温度系数。举例来说,第一参考电阻R5的温度系数是负温度系数。第二参考电阻R6的温度系数是正温度系数。第一参考电阻R5与第二参考电阻R6串联连接以提供第一参考电阻值rf1。第一参考电阻值rf1的温度变化函数包括一阶项以及二阶项。
在本实施例中,第二参考电路234耦接于第一参考电路232与参考低电压之间。第二参考电阻值rf2的温度变化函数包括一阶项以及二阶项。第一参考电阻R5以及第二参考电阻R6被设计为使第一参考电阻值rf1的温度变化函数的一阶项等于第二参考电阻值rf2的温度变化函数的一阶项。如此一来,参考电压产生器230依据将外部电源VEXT进行分压所产生的参考电压VREF不会随着第一参考电阻值rf1的温度变化函数的一阶项以及第二参考电阻值rf2的温度变化函数的一阶项而改变。参考电压产生器230所产生的参考电压VREF则会随着第一参考电阻值rf1的温度变化函数的二阶项以及第二参考电阻值rf2的温度变化函数的二阶项而改变。
在本实施例中,第二参考电阻值rf2被调整,藉以使参考电压VREF的变化能够匹配第一电阻值rd1的温度变化函数的二阶项。
详细来说明调整第二参考电阻值的实施细节,请参考图4A,图4A是依据本发明一实施例所示出的第二参考电路的示意图。在本实施例中,第二参考电路334包括第三参考电阻R71~R7m以及调整开关QA1~QA3。第三参考电阻R71~R7m串联连接并耦接于第一参考电路(如图3的第一参考电路232)与参考低电压之间。调整开关QA1~QA3分别并联连接于第三参考电阻R71~R7m中的至少一个。第二参考电路334可依据调整信号AS控制调整开关QA1~QA3,藉以调整第二参考电阻值rf2。举例来说,调整开关QA1的第一端耦接于第三参考电阻R71的第一端。调整开关QA1的第二端耦接于参考低电压。调整开关QA2的第一端耦接于第三参考电阻R72的第一端。调整开关QA2的第二端耦接于参考低电压。调整开关QA3的第一端耦接于第三参考电阻R73的第一端。调整开关QA3的第二端耦接于参考低电压。举例来说,第二参考电路334可依据三个比特数的调整信号AS导通调整开关QA2并断开调整开关QA3以旁路第三参考电阻R71、R72,藉以调整第二参考电阻值rf2。为了便于说明,本实施例的调整开关的数量以3个为例。本发明的调整开关的数量可以是多个,并不以本实施例为限。
请参考图4B,图4B是依据本发明另一实施例所示出的第二参考电路的示意图。在本实施例中,第二参考电路434包括第三参考电阻R81~R8m以及调整开关QC1~QC3。第三参考电阻R81~R8m串联连接并耦接于第一参考电路(如图3的第一参考电路232)与参考低电压之间。调整开关QC1~QC3分别并联连接于第三参考电阻R81~R8m中的一个。第二参考电路434可依据调整信号AS控制调整开关QC1~QC3,藉以调整第二参考电阻值rf2。举例来说,调整开关QC1的第一端耦接于第三参考电阻R81的第一端。调整开关QC1的第二端耦接于第三参考电阻R81的第二端。调整开关QC2的第一端耦接于第三参考电阻R82的第一端。调整开关QC2的第二端耦接于第三参考电阻R82的第二端。调整开关QC3的第一端耦接于第三参考电阻R83的第一端。调整开关QC3的第二端耦接于第三参考电阻R83的第二端。举例来说,第二参考电路可依据三个比特数的调整信号AS导通调整开关QC1、QC2并断开调整开关QC3以旁路第三参考电阻R81、R82,藉以调整第二参考电阻值rf2。
请回到图3,在图3的实施例中,时钟产生电路240可依据参考电压VREF与第一延迟电压VD1的比较来产生第一时钟CLK1,并且依据参考电压VREF与第二延迟电压VD2的比较来产生第二时钟CLK2。详细来说,时钟产生电路240包括第一比较器242、第二比较器244以及逻辑电路246。第一比较器242的反相输入端耦接于参考电压产生器230以接收参考电压VREF。第一比较器242的非反相输入端耦接于第一延迟电压产生器210以接收第一延迟电压VD1。也就是说,第一比较器242的反相输入端耦接于第一参考电路232的第二端以接收参考电压VREF。第一比较器242的非反相输入端耦接于第二电阻R2与第一电容C1的连接节点以接收第一延迟电压VD1。第一比较器242比较参考电压VREF的电压值以及第一延迟电压VD1的电压值以产生第一比较结果。第一比较器242经由输出端将第一比较结果提供到逻辑电路246。
第二比较器244的反相输入端耦接于参考电压产生器230以接收参考电压VREF。第二比较器244的非反相输入端耦接于第二延迟电压产生器220以接收第二延迟电压VD2。也就是说,第二比较器244的反相输入端耦接于第一参考电路232的第二端以接收参考电压VREF。第二比较器244的非反相输入端耦接于第四电阻R4与第二电容C2的连接节点以接收第二延迟电压VD2。第二比较器244比较参考电压VREF的电压值以及第二延迟电压VD2的电压值以产生第二比较结果。
逻辑电路246耦接于第一比较器242、第二比较器244、第一延迟电压产生器210以及第二延迟电压产生器220,经配置以依据第一比较结果以及第二比较结果产生第一时钟CLK1以及第二时钟CLK2。在本实施例中,逻辑电路246是由设定重置锁存器(SR latch)来实现。逻辑电路246的设定输入端S耦接于第一比较器242的输出端以接收第一比较结果。逻辑电路246的重置输入端R耦接于第二比较器244的输出端以接收第二比较结果。逻辑电路246经由输出端Q将第一时钟CLK1提供到第一开关SW1。逻辑电路246经由反相输出端QB将第二时钟CLK2提供到第二开关SW2。
举例来说,在第一延迟电压VD1的电压值大于参考电压VREF的电压值时并且第二延迟电压VD2的电压值小于参考电压VREF的电压值时,第一比较器242会提供高逻辑电平的第一比较结果,并且第二比较器244会提供低逻辑电平的第二比较结果。逻辑电路246依据第一比较结果以及第二比较结果提供高逻辑电平的第一时钟CLK1以及低逻辑电平的第二时钟CLK2。此时,第一延迟电压产生器210会依据第一时钟CLK1将第一延迟电压VD1的电压值下拉到参考低电压的电平。第二延迟电压产生器220则会依据第二时钟CLK2继续提供第二延迟电压VD2。接下来,在第二延迟电压VD2的电压值大于参考电压VREF的电压值时,逻辑电路246提供低逻辑电平的第一时钟CLK1以及高逻辑电平的第二时钟CLK2。如此一来,逻辑电路246开始提供具有不随温度变化的时钟频率的第一时钟CLK1以及第二时钟CLK2。
依据图3的实施例的教导,温度补偿振荡电路200还可以被进行修改。在一些实施例中,第一比较器242的非反相输入端耦接于参考电压产生器230以接收参考电压VREF。第一比较器242的反相输入端耦接于第一延迟电压产生器210以接收第一延迟电压VD1。第二比较器244的非反相输入端耦接于参考电压产生器230以接收参考电压VREF。第二比较器244的反相输入端耦接于第二延迟电压产生器220以接收第二延迟电压VD2。在一些实施例中,逻辑电路246的重置输入端R耦接于第一比较器242的输出端以接收第一比较结果。逻辑电路246的设定输入端S耦接于第二比较器244的输出端以接收第二比较结果。本发明的温度补偿振荡电路的耦接方式并不以本实施例为限。
请同时参考图1以及图5,图5是依据本发明一实施例所示出的改善结果。关系图F2中的横轴表示为温度。关系图F2中的纵轴表示为时钟频率的相对变化。时钟频率的相对变化以百分比来表示。由关系曲线CV2可知,在-40℃到100℃的温度区间内,时钟频率几乎不变。这意味着在参考电压VREF的变化等于第一延迟电压VD1以及第二延迟电压VD2的变化时。第一时钟CLK1以及第二时钟CLK2的频率不会因为温度的变化而改变。
综上所述,在本发明的温度补偿振荡电路中,第一延迟电压产生器以及第二延迟电压产生器的第一电阻值的温度变化函数的一阶项被消除。在参考电压产生器的第一参考电阻值的温度变化函数的一阶项被设定为等于第二参考电阻值的温度变化函数的一阶项。除此之外,第二参考电阻值被调整,藉以使参考电压的变化能够匹配第一电阻值的温度变化函数的二阶项。第一延迟电压以及第二延迟电压的变化是追随第一电阻值的温度变化函数的二阶项。因此,参考电压的变化会等于第一延迟电压以及第二延迟电压的变化。如此一来,第一时钟以及第二时钟的频率不会因为温度的变化而改变。
虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视所附的权利要求保护范围所界定者为准。
【符号说明】
100、200:温度补偿振荡电路
110、210:第一延迟电压产生器
120、220:第二延迟电压产生器
130、230:参考电压产生器
140、240:时钟产生电路
232:第一参考电路
234、334、434:第二参考电路
242:第一比较器
244:第二比较器
246:逻辑电路
AS:调整信号
C1:第一电容
C2:第二电容
cd1:第一电容值
cd2:第二电容值
CLK1:第一时钟
CLK2:第二时钟
CV1、CV2:关系曲线
F1、F2:关系图
R:重置输入端
R1:第一电阻
R2:第二电阻
R3:第三电阻
R4:第四电阻
R5:第一参考电阻
R6:第二参考电阻
R71~R7m、R81~R8m:第三参考电阻
rd1:第一电阻值
rf1:第一参考电阻值
rf2:第二参考电阻值
S:设定输入端
SW1:第一开关
SW2:第二开关
Q:输出端
QA1~QA3、QC1~QC3:调整开关
QB:反相输出端
VD1:第一延迟电压
VD2:第二延迟电压
VEXT:外部电源
VIN:输入电压
VREF:参考电压
Claims (10)
1.一种温度补偿振荡电路,其特征在于,包括:
第一延迟电压产生器,经配置以依据第一时钟、第一电阻值以及第一电容值产生第一延迟电压,其中该第一电阻值的温度变化函数的一阶项被消除;
第二延迟电压产生器,经配置以依据第二时钟、该第一电阻值以及第二电容值产生第二延迟电压;
参考电压产生器,经配置以接收外部电源,依据第一参考电阻值以及第二参考电阻值将该外部电源进行分压以产生参考电压,其中该第一参考电阻值的温度变化函数的一阶项被设定为等于该第二参考电阻值的温度变化函数的一阶项,其中该第二参考电阻值被调整以使该参考电压的变化匹配该第一电阻值的温度变化函数的二阶项;以及
时钟产生电路,耦接于该第一延迟电压产生器、该第二延迟电压产生器以及该参考电压产生器,经配置以依据该第一延迟电压以及该参考电压产生该第一时钟,并依据该第二延迟电压以及该参考电压产生该第二时钟。
2.如权利要求1所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第一延迟电压产生器包括:
第一电阻,该第一电阻的第一端经配置以接收输入电压;
第二电阻,该第二电阻的第一端耦接于该第一电阻的第二端,其中该第一电阻以及该第二电阻共同提供该第一电阻值;
第一电容,该第一电容的第一端耦接于该第二电阻的第二端,该第一电容的第二端耦接于该参考低电压,经配置以提供该第一电容值;以及
第一开关,该第一开关的第一端耦接于该第二电阻的第二端以及该第一电容的第一端,该第一开关的第二端耦接于该参考低电压,该第一开关的控制端经配置以接收该第一时钟,
其中该第一延迟电压产生器藉由该第一电阻以及该第二电阻消除该第一电阻值的温度变化函数的一阶项,并且经由该第二电阻、该第一电容的连接节点提供该第一延迟电压。
3.如权利要求1所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第一电阻以及该第二电阻中的一个的温度系数是负温度系数,其中该第一电阻以及该第二电阻中的另一个的温度系数是正温度系数。
4.如权利要求2所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第二延迟电压产生器包括:
第三电阻,该第三电阻的第一端经配置以接收该输入电压;
第四电阻,该第四电阻的第一端耦接于该第三电阻的第二端,其中该第三电阻以及该第四电阻共同提供该第一电阻值;
第二电容,该第二电容的第一端耦接于该第四电阻的第二端,该第二电容的第二端耦接于该参考低电压,经配置以提供该第二电容值;以及
第二开关,该第二开关的第一端耦接于该第四电阻的第二端以及该第二电容的第一端,该第二开关的第二端耦接于该参考低电压,该第二开关的控制端经配置以接收该第二时钟,
其中该第二延迟电压产生器藉由该第三电阻以及该第四电阻消除该第一电阻值的温度变化函数的一阶项,并且经由该第四电阻、该第二电容的连接节点提供该第一延迟电压。
5.如权利要求4所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第三电阻以及该第四电阻中的一个的温度系数是负温度系数,其中该第三电阻以及该第四电阻中的另一个的温度系数是正温度系数。
6.如权利要求1所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该参考电压产生器包括:
第一参考电路,该第一参考电路的第一端经配置以接收该外部电源,该第一参考电路的第二端耦接于该时钟产生电路,该第一参考电路经配置以提供该第一参考电阻值;以及
第二参考电路,耦接于该第一参考电路与参考低电压之间,该第二参考电路经配置以提供该第二参考电阻值。
7.如权利要求6所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第一参考电路包括:
第一参考电阻,该第一参考电阻的第一端经配置以接收外部电源;以及
第二参考电阻,该第二参考电阻的第一端耦接于该第一参考电阻的第二端,该第二参考电阻的第二端耦接于该第二参考电路。
8.如权利要求7所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第一参考电阻以及该第二参考电阻中的一个的温度系数是负温度系数,其中该第一参考电阻以及该第二参考电阻中的另一个的温度系数是正温度系数。
9.如权利要求6所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该第二参考电路包括:
多个第三参考电阻,耦接于该第一参考电路与该参考低电压之间,所述第三参考电阻串联连接;以及
多个调整开关,分别并联连接于所述第三参考电阻中的至少一个,
其中该第二参考电路依据调整信号控制所述调整开关,藉以调整该第二参考电阻值。
10.如权利要求1所述的温度补偿振荡电路,其特征在于,该时钟产生电路包括:
第一比较器,该第一比较器的反相输入端耦接于该参考电压产生器以接收该参考电压,该第一比较器的非反相输入端耦接于该第一延迟电压产生器以接收该第一延迟电压,该第一比较器经配置以比较该参考电压的电压值以及该第一延迟电压的电压值以产生第一比较结果;
第二比较器,该第二比较器的反相输入端耦接于该参考电压产生器以接收该参考电压,该第二比较器的非反相输入端耦接于该第二延迟电压产生器以接收该第二延迟电压,该第二比较器经配置以比较该参考电压的电压值以及该第二延迟电压的电压值以产生第二比较结果;以及
逻辑电路,耦接于该第一比较器、该第二比较器、该第一延迟电压产生器以及该第二延迟电压产生器,经配置以依据该第一比较结果以及该第二比较结果产生该第一时钟以及该第二时钟。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW108111594A TWI682623B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 溫度補償振盪電路 |
TW108111594 | 2019-04-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111769820A true CN111769820A (zh) | 2020-10-13 |
Family
ID=69942476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910410636.6A Pending CN111769820A (zh) | 2019-04-02 | 2019-05-17 | 温度补偿振荡电路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10666235B1 (zh) |
CN (1) | CN111769820A (zh) |
TW (1) | TWI682623B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11437981B1 (en) | 2021-03-31 | 2022-09-06 | Nxp B.V. | Temperature compensated auto tunable frequency locked loop oscillator |
US11796606B2 (en) | 2021-04-20 | 2023-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Pin-leakage compensation scheme for external resistor-based oscillators |
US11848645B2 (en) * | 2021-04-22 | 2023-12-19 | Texas Instruments Incorporated | Enabling an external resistor for an oscillator |
US11437955B1 (en) | 2021-08-05 | 2022-09-06 | Texas Instruments Incorporated | Switchover schemes for transition of oscillator from internal-resistor to external-resistor mode |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101753115A (zh) * | 2008-10-09 | 2010-06-23 | 盛群半导体股份有限公司 | 具有温度补偿的电路及方法 |
CN103795344A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-05-14 | 深圳市芯海科技有限公司 | 带有温度补偿的振荡器电路 |
US20180131299A1 (en) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | Johnson Electric S.A. | Rc oscillator, motor-driven integrated circuit, and motor device |
US20180351538A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Ablic Inc. | Relaxation oscillator and wireless device including relaxation oscillator |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6078208A (en) * | 1998-05-28 | 2000-06-20 | Microchip Technology Incorporated | Precision temperature sensor integrated circuit |
US7385453B2 (en) * | 2006-03-31 | 2008-06-10 | Silicon Laboratories Inc. | Precision oscillator having improved temperature coefficient control |
EP2161837B1 (fr) * | 2008-09-05 | 2011-11-09 | EM Microelectronic-Marin SA | Oscillateur de relaxation basse puissance |
JP2013038744A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Renesas Electronics Corp | 発振回路及びそれを備えた半導体集積回路 |
EP2887545B1 (en) * | 2013-12-17 | 2020-10-21 | ams AG | Oscillator circuit |
TWI484148B (zh) * | 2013-12-27 | 2015-05-11 | Univ Nat Kaohsiung Normal | 溫度感測電路 |
US9356554B2 (en) * | 2014-07-12 | 2016-05-31 | Texas Instruments Incorporated | Relaxation oscillator with current and voltage offset cancellation |
TWI539755B (zh) * | 2014-12-19 | 2016-06-21 | 國立交通大學 | 讀出系統 |
US10879844B2 (en) * | 2016-11-29 | 2020-12-29 | Mediatek Inc. | Oscillation device |
-
2019
- 2019-04-02 TW TW108111594A patent/TWI682623B/zh active
- 2019-05-17 CN CN201910410636.6A patent/CN111769820A/zh active Pending
- 2019-07-10 US US16/507,059 patent/US10666235B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101753115A (zh) * | 2008-10-09 | 2010-06-23 | 盛群半导体股份有限公司 | 具有温度补偿的电路及方法 |
CN103795344A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-05-14 | 深圳市芯海科技有限公司 | 带有温度补偿的振荡器电路 |
US20180131299A1 (en) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | Johnson Electric S.A. | Rc oscillator, motor-driven integrated circuit, and motor device |
US20180351538A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Ablic Inc. | Relaxation oscillator and wireless device including relaxation oscillator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI682623B (zh) | 2020-01-11 |
US10666235B1 (en) | 2020-05-26 |
TW202038554A (zh) | 2020-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111769820A (zh) | 温度补偿振荡电路 | |
US9785176B2 (en) | Small-circuit-scale reference voltage generating circuit | |
US8508307B2 (en) | Oscillation circuit | |
US7724551B2 (en) | Step-up circuit and portable device using it | |
US9287823B1 (en) | Method and apparatus of a self-biased RC oscillator and ramp generator | |
US8098057B2 (en) | Constant voltage circuit including supply unit having plural current sources | |
US7800419B2 (en) | Differential amplitude controlled sawtooth generator | |
US20080007232A1 (en) | DC-DC converting method and apparatus | |
US8878621B2 (en) | Temperature-compensated semiconductor resistor device | |
WO2010016167A1 (ja) | 基準周波数生成回路、半導体集積回路、電子機器 | |
KR20060134235A (ko) | 튜닝 회로. | |
KR100633361B1 (ko) | 튜닝 회로. | |
US7671642B2 (en) | Amplitude controlled sawtooth generator | |
JP2008079274A (ja) | 周波数比較器、周波数合成器及び関連方法 | |
US10312887B2 (en) | Self-biasing integrated oscillator without bandgap reference | |
US10757504B2 (en) | Methods and apparatus for controlling a bias voltage | |
JP2012130138A (ja) | スイッチング制御回路 | |
JP2010081749A (ja) | Dc−dcコンバータの制御回路、およびdc−dcコンバータの制御方法 | |
CN115549675A (zh) | 振荡器电路 | |
JP2007507137A (ja) | Rc発振回路 | |
CN106330142B (zh) | 时钟相移电路 | |
CN113437954A (zh) | 抖频调节电路、方法及芯片 | |
KR20150080102A (ko) | 반도체 장치 | |
KR100343470B1 (ko) | 이득 제어용 필터의 튜닝회로 | |
JP6498481B2 (ja) | 発振回路および発振方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |