具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种调节精度的可调整高频振荡器CMOS电路,如图1所示,包括电流源、比例镜像电流模块1、比例镜像电流模块2、OSC精度调节模块、OSC频率调节模块、数字控制模块、电压比较模块、压控振荡器VCO、逻辑控制模块、开关电容电路模块、VDD输入端口、GND端口、FREQ<4:0>输入端口和CLK逻辑输出端口;FREQ<4:0>指五个输入端口FREQ<4>、FREQ<3>、FREQ<2>、FREQ<1>和FREQ<0>;
所述电流源模块连接比例镜像电流模块1,为比例镜像电流模块1提供输入电流,由比例镜像电流模块1输出不同比例的输出电流;
所述比例镜像电流模块1连接VDD输入端口、OSC频率调节模块、电压比较模块,为OSC频率调节模块和电压比较模块提供比例电流I1,同时为比例镜像电流模块2和OSC精度调节模块提供比例电流I2,其中比例电流I1=I2/4;
所述比例镜像电流模块2连接GND端口、OSC精度调节模块,为OSC精度调节模块提供不同比例电流,有四路精度调节支路,比例电流I2与四条支路电流的比例分别为1:1/2:1/4:1/8:1/8,此不同比例可以依照修调精度改变,也可增加精度调节支路数,并不局限,由OSC精度调节模块提供输出电流给OSC频率调节模块,输出电流由来自比例镜像电流模块1的电流、来自比例镜像电流模块2的电流、OSC精度调节模块一起确定;
所述数字控制模块连接FREQ<4:0>输入端口,并同时连接GND端口,根据所输入数字信号,提供输出控制电压给OSC频率调节模块;
所述OSC频率调节模块与电压比较模块连接,为电压比较模块提供输入比较电压V1,输入比较电压V1由来自OSC精度调节模块的电流、比例镜像电流模块1的电流、数字控制模块的控制电压一起确定;
所述开关电容电路为电压比较模块输入比较电压V2;
所述电压比较模块提供输出电压给压控振荡器VCO,输出电压由输入比较电压V1与输入比较电压V2共同确定;
所述压控振荡器VCO连接VDD输入端口,并提供振荡信号给逻辑控制模块,振荡信号的振荡频率由电压比较模块的输出电压控制;逻辑控制模块将振荡信号经过逻辑处理,输出CLK逻辑输出信号到CLK逻辑输出端口,输出CK1、CK2逻辑控制信号给开关电容电路。
所述OSC精度调节模块的两种不同的实施方式,分别为使用FUSE电阻进行调节和使用MOS开关管进行调节。在使用FUSE电阻调节电路中,如图3,包括多个FUSE电阻,通过改变FUSE电阻FUSE1-FUSE5的通断,形成不同的FUSE电阻的通断状态组合,对OSC精度调节模块的输出电流进行不同调整;FUSE1控制电流的正负,FUSE1导通时输出电流视为正,FUSE1断开时输出电流视为负,FUSE2-FUSE5串联于每个精度调节支路中控制电流的大小,FUSE2-FUSE5具备的控制电流大小能力不同,控制电流大小的能力由所连接比例镜像电流模块2的输出电流决定,根据FUSE1-FUSE5的通断状态组合,OSC精度调节模块的输出电流有不同精度的调整。
在使用MOS开关管进行调节电路中,如图2,包括G<0:4>输入端口(G<0:4>指,G<0>、G<1>、G<2>、G<3>、G<4>五个输入端口)、N沟道增强型MOS管NM11-NM15,外接数字模块对G<0:4>输入数据,每个输入端口经过串联两个反相器后分别连接至MOS管NM11-NM15,输入数据默认为11111(也可为其他组合),数据0经过逻辑转换,形成有效低电压使对应MOS管关断,数据1经过逻辑转换,形成有效高电压使对应MOS管导通,所输入数据对应不同的MOS管NM11-NM15通断状态的组合,对OSC精度调节模块的输出电流进行不同调整;NM11串联于G<0>输入端口控制电流的正负,NM11导通时输出电流视为正,NM11断开时输出电流视为负,NM12-NM15串联于每个精度调节支路中控制电流的大小,NM12-NM15具备的控制电流大小能力不同,控制电流大小的能力由所连接比例镜像电流模块2的输出电流决定,根据对NM11-NM15的通断状态的组合,OSC精度调节模块的输出电流有不同调整。
本发明还提供涉及一种调节精度的可调整高频振荡器CMOS电路的方法,具体步骤为:
当VDD输入端电源供电,GND接地,电流源模块提供恒定电流I,比例镜像电流模块1为OSC频率调节模块、电压比较模块提供比例电流I1,为比例镜像电流模块2、OSC精度调节模块提供比例电流I2,其中比例电流I1=I,I2=I/4,可以根据设计进行改变,并不局限于此,比例镜像电流模块2为OSC精度调节模块提供不同比例电流,本发明中有四路精度调节支路,比例电流I2与四条支路电流的比例为1:1/2:1/4:1/8:1/8,此不同比例可以依照修调精度改变,也可增加精度调节支路数,并不局限。电压比较模块通过比较输入比较电压V1与输入比较电压V2,输出电压给压控振荡器VCO,当输入比较电压V1增大,输出电压减小,VCO内部电流减小,VCO振荡信号频率减小,当输入比较电压V1减小,输出电压会增大,VCO内部电流增大,VCO振荡信号频率增大;输入比较电压V1由来自OSC精度调节模块的电流、比例镜像电流模块1的电流、数字控制模块的控制电压一起确定,输入比较电压V1为流过OSC频率调节模块的电流在模块内部电阻上产生的电压,由于比例镜像电流模块1提供给OSC频率调节模块的电流大于OSC精度调节模块提供给OSC频率调节模块的电流,数字控制模块的控制电压影响OSC频率调节模块的内部电阻值,较大改变输入比较电压V1,来自OSC精度调节模块的电流会略微影响OSC频率调节模块的电流,较小改变输入比较电压V1,进而控制压控振荡器输出频率的大小和精度;逻辑控制模块将压控振荡器VCO的输出进行逻辑转换后输出CLK逻辑输出信号,同时逻辑控制模块产生两个相互反相的CK1、CK2高频开关信号,输出CK1与CK2高频开关信号到开关电容电路,控制电容的充放电,开关电容电路提供输入比较电压V2给电压比较模块;电路外接数字模块对输入端口FREQ<4:0>输入数据,输入数据默认为10000,数据0经过逻辑转换,形成有效低电压,使得MOS开关管关断,数据1经过逻辑转换形成有效高电压,使得MOS开关管导通,所输入数据对应不同的MOS管通断状态的组合,不同程度改变OSC精度调节模块内部阻值,改变输入比较电压V1,进而改变电压比较模块的输出电压,改变VCO内部电流,最终改变输出频率,实现芯片输出频率调整;因此本电路可以获得高精度、高稳定性、高工作频率、输出频率线性可调的开关信号。
实施例1:
一种MOS开关管调节精度的高精度线性可调整高频振荡器CMOS电路,如图2所示:其主要包括电流源、压控振荡器VCO、逻辑控制模块、P沟道增强型MOS管PM1-PM12,N沟道增强型MOS管NM1-NM36,电容C1-C4,电阻R1-R10,反相器INV1-INV20、VDD输入端口、GND端口、FREQ<4:0>输入端口(FREQ<4:0>指,FREQ<4>、FREQ<3>、FREQ<2>、FREQ<1>、FREQ<0>五个输入端口)、G<0:4>输入端口(G<0:4>指,G<0>、G<1>、G<2>、G<3>、G<4>五个输入端口)、CLK逻辑输出端口。
所述P沟道增强型MOS管PM1源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM2-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM7的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM2源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1、MOS管PM3-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM8的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM3源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1、PM2、PM4-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM9的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM4源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM3、PM5、PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM10的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM5源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM4、PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM11的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM6源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM5的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM12的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM7源极连接MOS管PM1的漏极,栅极连接MOS管PM8-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管PM1-PM6的栅极、电阻R1的上端;
所述P沟道增强型MOS管PM8源极连接MOS管PM2的漏极,栅极连接MOS管PM7、PM9-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM1的漏极、MOS管NM1-NM6的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM9源极连接MOS管PM3的漏极,栅极连接MOS管PM7、PM8、PM10-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM2的漏极、MOS管NM16-NM27的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM10源极连接MOS管PM4的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM9、PM11、PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM3的漏极、MOS管NM8的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM11源极连接MOS管PM5的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM10、PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM4的漏极、MOS管NM7、NM9、NM10的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM12源极连接MOS管PM6的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM11的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM5的漏极、压控振荡器VCO的一个端口;
所述N沟道增强型MOS管NM1漏极栅极连接MOS管PM8的漏极、MOS管NM2-NM6的栅极,源极连接MOS管NM6的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM2漏极连接MOS管PM9的漏极、MOS管NM16-NM27的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1、NM3-NM6的栅极,源极连接MOS管NM7的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM3漏极连接MOS管PM10的漏极、MOS管NM8的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1、NM2、NM4-NM6的栅极,源极连接MOS管NM8的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM4漏极连接MOS管PM11的漏极、MOS管NM7、NM9、NM10的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM3、NM5、NM6的栅极,源极连接MOS管NM9的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM5漏极连接MOS管PM12的漏极、压控振荡器VCO的一个端口,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM4、NM6的栅极,源极连接MOS管NM10的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM6漏极连接MOS管NM1的源极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM5的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM7漏极连接MOS管NM2的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM9、NM10的栅极,源极连接MOS管NM16的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM8漏极连接MOS管NM3的源极,栅极连接MOS管PM10、NM3的漏极,源极连接MOS管NM11的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM9漏极连接MOS管NM4的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM7、NM10的栅极,源极连接MOS管NM11的源极、MOS管NM12-NM15、NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板;
所述N沟道增强型MOS管NM10漏极连接MOS管NM5的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM7、NM9的栅极,源极连接电容C2的上极板、MOS管NM33、NM35的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM11漏极连接MOS管NM8的源极,栅极连接反相器INV2的输出端,源极连接MOS管NM12-NM15、NM21的漏极、MOS管NM9的源极、电阻R2的上端、电容C1的上极板;
所述N沟道增强型MOS管NM12漏极连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM13-NM15、NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板,栅极连接反相器INV4的输出端,源极连接MOS管NM17的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM13漏极连接MOS管NM9、NM11的源极、NM12、NM14、NM15、NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板,栅极连接反相器INV6的输出端,源极连接MOS管NM18的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM14漏极连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM12、NM13、NM15、NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板,栅极连接反相器INV8的输出端,源极连接MOS管NM19的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM15漏极连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM12-NM14、NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板,栅极连接反相器INV10的输出端,源极连接MOS管NM20的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM16漏极连接MOS管NM7的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM17-NM27的栅极,源极连接MOS管NM22的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM17漏极连接MOS管NM12的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16、NM18-NM27的栅极,源极连接MOS管NM23的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM18漏极连接MOS管NM13的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16、NM17、NM19-NM27的栅极,源极连接MOS管NM24的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM19漏极连接MOS管NM14的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM18、NM20-NM27的栅极,源极连接MOS管NM25的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM20漏极连接MOS管NM15的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM19、NM21-NM27的栅极,源极连接MOS管NM26的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM21漏极连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM12-NM15的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM20、NM22-NM27的栅极,源极连接MOS管NM27的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM22漏极连接MOS管NM16的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM21、NM23-NM27的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM23漏极连接MOS管NM17的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM22、NM24-NM27的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM24漏极连接MOS管NM18的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM23、NM25-NM27的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM25漏极连接MOS管NM19的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM24、NM26、NM27的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM26漏极连接MOS管NM20的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM25、NM27的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM27漏极连接MOS管NM21的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM16-NM26的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM28漏极连接电阻R3的下端、电阻R4的上端,栅极连接反相器INV11的输出端,源极连接电阻R4的下端、电阻R5的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM29漏极连接电阻R4的下端、电阻R5的上端,栅极连接反相器INV13的输出端,源极连接电阻R5的下端、电阻R6的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM30漏极连接电阻R5的下端、电阻R6的上端,栅极连接反相器INV15的输出端,源极连接电阻R6的下端、电阻R7的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM31漏极连接电阻R9的右端,栅极连接反相器INV17的输出端,源极连接电阻R7的下端、电阻R8的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM32漏极连接电阻R10的右端,栅极连接反相器INV19的输出端,源极连接电阻R8的下端、GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM33漏极连接MOS管NM10的源极、MOS管NM35的漏极、电容C2的上极板,栅极连接MOS管NM36的栅极、逻辑控制CK1端口,源极连接电容C3的上极板、MOS管NM34的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM34漏极连接电容C3的上极板、MOS管NM33的源极,栅极连接MOS管NM35的栅极、逻辑控制CK2端口,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM35漏极连接MOS管NM10的源极、MOS管NM33的漏极、电容C2的上极板,栅极连接MOS管NM34的栅极、逻辑控制CK2端口,源极连接电容C4的上极板、MOS管NM36的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM36漏极连接电容C4的上极板、NM35的源极,栅极连接NM33的栅极、逻辑控制CK1端口,源极连接GND端口;
所述电容C1上极板连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM12-NM15、NM21的漏极、电阻R2的上端,下极板连接GND端口;
所述电容C2上极板连接MOS管NM10的源极、MOS管NM33、NM35的漏极,下极板连接GND端口;
所述电容C3上极板连接MOS管NM33的源极、MOS管NM34的漏极,下极板连接GND端口;
所述电容C4上极板连接MOS管NM35的源极、MOS管NM36的漏极,下极板连接GND输入端口;
所述电阻R1上端连接MOS管PM7的漏极、MOS管PM1-PM6的栅极,下端连接电流源、MOS管PM7-PM12的栅极;
所述电阻R2上端连接MOS管NM9、NM11的源极、MOS管NM12-NM15、NM21的漏极、电容C1的上极板,下端连接电阻R3的上端;
所述电阻R3上端连接电阻R2的下端,下端连接电阻R4的上端、MOS管NM28的漏极;
所述电阻R4上端连接电阻R3的下端、MOS管NM28的漏极,下端连接电阻R5的上端、MOS管NM29的漏极、MOS管NM28的源极;
所述电阻R5上端连接电阻R4的下端、MOS管NM29的漏极、MOS管NM28的源极,下端连接电阻R6的上端、MOS管NM30的漏极、MOS管NM29的源极;
所述电阻R6上端连接电阻R5的下端、MOS管NM30的漏极、MOS管NM29的源极,下端连接电阻R7的上端、电阻R9的左端、MOS管NM30的源极;
所述电阻R7上端连接电阻R6的下端、电阻R9的左端、MOS管NM30的源极,下端连接电阻R8的上端、电阻R10的左端、MOS管NM31的源极;
所述电阻R8上端连接电阻R7的下端、电阻R10的左端、MOS管NM31的源极,下端连接MOS管NM32的源极、GND端口;
所述电阻R9左端连接电阻R6的下端、电阻R7的上端、MOS管NM30的源极,右端连接MOS管NM31的漏极;
所述电阻R10左端连接电阻R7的下端、电阻R8的上端、MOS管NM31的源极,右端连接MOS管NM32的漏极;
所述反相器INV1输入端连接G<0>输入端口,输出端连接反相器INV2的输入端;
所述反相器INV2输入端连接反相器INV1的输出端,输出端连接MOS管NM11的栅极;
所述反相器INV3输入端连接G<1>输入端口,输出端连接反相器INV4的输入端;
所述反相器INV4输入端连接反相器INV3的输出端,输出端连接MOS管NM12的栅极;
所述反相器INV5输入端连接G<2>输入端口,输出端连接反相器INV6的输入端;
所述反相器INV6输入端连接反相器INV5的输出端,输出端连接MOS管NM13的栅极;
所述反相器INV7输入端连接G<3>输入端口,输出端连接反相器INV8的输入端;
所述反相器INV8输入端连接反相器INV7的输出端,输出端连接MOS管NM14的栅极;
所述反相器INV9输入端连接G<4>输入端口,输出端连接反相器INV10的输入端;
所述反相器INV10输入端连接反相器INV9的输出端,输出端连接MOS管NM15的栅极;
所述反相器INV11输入端连接反相器INV12的输出端,输出端连接MOS管NM28的栅极;
所述反相器INV12输入端连接FREQ<4>输入端口,输出端连接反相器INV11的输入端;
所述反相器INV13输入端连接反相器INV14的输出端,输出端连接MOS管NM29的栅极;
所述反相器INV14输入端连接FREQ<3>输入端口,输出端连接反相器INV13的输入端;
所述反相器INV15输入端连接反相器INV16的输出端,输出端连接MOS管NM30的栅极;
所述反相器INV16输入端连接FREQ<2>输入端口,输出端连接反相器INV15的输入端;
所述反相器INV17输入端连接反相器INV18的输出端,输出端连接MOS管NM31的栅极;
所述反相器INV18输入端连接FREQ<1>输入端口,输出端连接反相器INV17的输入端;
所述反相器INV19输入端连接反相器INV20的输出端,输出端连接MOS管NM32的栅极;
所述反相器INV20输入端连接FREQ<0>输入端口,输出端连接反相器INV19的输入端。
整体电路的工作原理:当VDD输入端电源供电,GND接地,电流源模块提供恒定电流,MOS管PM1-PM12、MOS管NM16-NM27构成了电流镜部分电流镜按一定比例镜像产生电流为各自所在支路提供电流。MOS管NM10作为源极比较器,对栅极和源极电压进行比较,漏极输出一个电压到压控振荡器VCO。逻辑控制模块将压控振荡器VCO的输出进行逻辑转换后输出CLK逻辑输出信号,同时产生两个相互反相的CK1、CK2高频开关信号,其中CK1控制所连接MOS管NM33、NM36的通断,CK2控制所连接MOS管NM34、NM35的通断,对电容C3、C4进行充放电,形成负反馈,提高电路稳定性。MOS管NM10栅极电压受电阻R2所在支路电阻串阻值及电阻R2所在支路电阻串上的电流大小影响,外接数字模块对G<0:4>输入数据,输入数据默认为11111,数据0经过逻辑转换,形成有效低电压使对应MOS管关断,数据1经过逻辑转换,形成有效高电压使对应MOS管导通,所输入数据对应不同的MOS管NM11-NM15通断状态的组合,对电阻R2所在支路电阻串上的电流大小进行不同调整;NM11控制修调的增减,NM12-NM15控制修调幅度的大小,NM12-NM15具备的修调幅度不同,根据对NM12-NM15的通断状态的组合,不同修调幅度的叠加,可以改变整体修调幅度;当NM11导通,NM12-NM15断开时视作具备修调幅度,根据NM12-NM15的通断状态,R2所在电阻串的电流会有不同幅度的增大,输出频率将受到修调而有不同幅度降低;当NM11关断,NM12-NM15导通时视作具备修调幅度,根据NM12-NM15的通断状态,R2所在电阻串的电流会有不同幅度的减小,输出频率将受到修调而有不同幅度增高,实现对输出频率的细微修调,进而实现高精度输出。通过外接数字模块对输入端口FREQ<4:0>输入数据,输入数据默认为10000,数据0经过逻辑转换,形成有效低电压使对应MOS管关断,数据1经过逻辑转换,形成有效高电压使对应MOS管导通,所输入数据对应不同的MOS管NM28-NM32通断状态的组合,不同程度改变电阻R2所在支路电阻串阻值,进而改变输出频率,实现芯片输出频率调整。最终获得高精度、高稳定性、高工作频率、输出频率线性可调的开关信号。
本实施例提出了一种MOS开关管调节精度的高精度线性可调整高频振荡器CMOS电路,电路结构设计简单,尺寸小巧,成本低,可以使芯片有效地产生高精度、高稳定性、高工作频率、输出频率线性可调的开关信号,并保证电路的安全可靠。相对于传统的LC振荡器、环形振荡器电路,这种技术方案可以使芯片产生稳定精确的高频开关信号,并且可以根据实际需求进行输出频率的线性调节,且设计简单、功耗较低、面积较小。
实施例2
一种FUSE电阻调节精度的高精度线性可调整高频振荡器CMOS电路,如图3所示:其主要包括电流源、压控振荡器VCO、逻辑控制模块、P沟道增强型MOS管PM1-PM12,N沟道增强型MOS管NM1-NM31,电容C1-C4,电阻R1-R10,FUSE电阻FUSE1-FUSE5,反相器INV1-INV10、VDD输入端口、GND端口、FREQ<4:0>输入端口(FREQ<4:0>指,FREQ<4>、FREQ<3>、FREQ<2>、FREQ<1>、FREQ<0>五个输入端口)、CLK逻辑输出端口。
所述P沟道增强型MOS管PM1源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM2-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM7的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM2源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1、PM3-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM8的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM3源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1、PM2、PM4-PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM9的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM4源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM3、PM5、PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM10的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM5源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM4、PM6的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM11的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM6源极连接VDD输入端口,栅极连接MOS管PM1-PM5的栅极、MOS管PM7的漏极、电阻R1的上端,漏极连接MOS管PM12的源极;
所述P沟道增强型MOS管PM7源极连接MOS管PM1的漏极,栅极连接MOS管PM8-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管PM1-PM6的栅极、电阻R1的上端;
所述P沟道增强型MOS管PM8源极连接MOS管PM2的漏极,栅极连接MOS管PM7、PM9-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM1的漏极、MOS管NM1-NM6的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM9源极连接MOS管PM3的漏极,栅极连接MOS管PM7、PM8、PM10-PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM2的漏极、MOS管NM11-NM22的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM10源极连接MOS管PM4的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM9、PM11、PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM3的漏极、MOS管NM8的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM11源极连接MOS管PM5的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM10、PM12的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM4的漏极、NM7、NM9、NM10的栅极;
所述P沟道增强型MOS管PM12源极连接MOS管PM6的漏极,栅极连接MOS管PM7-PM11的栅极、电阻R1的下端、电流源,漏极连接MOS管NM5的漏极、压控振荡器VCO的一个端口;
所述N沟道增强型MOS管NM1漏极栅极连接MOS管PM8的漏极、MOS管NM2-NM6的栅极,源极连接MOS管NM6的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM2漏极连接MOS管PM9的漏极、MOS管NM11-NM22的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1、NM3-NM6的栅极,源极连接MOS管NM7的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM3漏极连接MOS管PM10的漏极、MOS管NM8的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1、NM2、NM4-NM6的栅极,源极连接MOS管NM8的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM4漏极连接MOS管PM11的漏极、MOS管NM7、NM9、NM10的栅极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM3、NM5、NM6的栅极,源极连接MOS管NM9的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM5漏极连接MOS管PM12的漏极、压控振荡器VCO的一个端口,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM4、NM6的栅极,源极连接MOS管NM10的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM6漏极连接MOS管NM1的源极,栅极连接MOS管PM8、NM1的漏极、MOS管NM1-NM5的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM7漏极连接MOS管NM2的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM9、NM10的栅极,源极连接MOS管NM11的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM8漏极连接MOS管NM3的源极,栅极连接MOS管PM10、NM3的漏极,源极连接FUSE电阻FUSE1的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM9漏极连接MOS管NM4的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM7、NM10的栅极,源极连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2-FUSE5的上端、MOS管NM21的漏极、电阻R2的上端、电容C1的上极板;
所述N沟道增强型MOS管NM10漏极连接MOS管NM5的源极,栅极连接MOS管PM11、NM4的漏极、MOS管NM7、NM9的栅极,源极连接电容C2的上极板、MOS管NM28、NM30的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM11漏极连接MOS管NM7的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM12-NM22的栅极,源极连接MOS管NM17的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM12漏极连接FUSE电阻FUSE2的下端,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11、NM13-NM22的栅极,源极连接MOS管NM18的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM13漏极连接FUSE电阻FUSE3的下端,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11、NM12、NM14-NM22的栅极,源极连接MOS管NM19的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM14漏极连接FUSE电阻FUSE4的下端,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM13、NM15-NM22的栅极,源极连接MOS管NM20的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM15漏极连接FUSE电阻FUSE5的下端,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM14、NM16-NM22的栅极,源极连接MOS管NM21的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM16漏极连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2-FUSE5的上端、电阻R2的上端、电容C1的上极板、MOS管NM9的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM15、NM17-NM22的栅极,源极连接MOS管NM22的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM17漏极连接MOS管NM11的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM16、NM18-NM22的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM18漏极连接MOS管NM12的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM17、NM19-NM22的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM19漏极连接MOS管NM13的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM18、NM20-NM22的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM20漏极连接MOS管NM14的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM19、NM21、NM22的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM21漏极连接MOS管NM15的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM20、NM22的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM22漏极连接MOS管NM16的源极,栅极连接MOS管PM9、NM2的漏极、MOS管NM11-NM21的栅极,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM23漏极连接电阻R3的下端、R4的上端,栅极连接反相器INV1的输出端,源极连接电阻R4的下端、R5的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM24漏极连接电阻R4的下端、R5的上端,栅极连接反相器INV3的输出端,源极连接电阻R5的下端、R6的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM25漏极连接电阻R5的下端、R6的上端,栅极连接反相器INV5的输出端,源极连接电阻R6的下端、R7的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM26漏极连接电阻R9的右端,栅极连接反相器INV7的输出端,源极连接电阻R7的下端、R8的上端;
所述N沟道增强型MOS管NM27漏极连接电阻R10的右端,栅极连接反相器INV9的输出端,源极连接电阻R8的下端、GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM28漏极连接MOS管NM10的源极、MOS管NM30的漏极、电容C2的上极板,栅极连接MOS管NM31的栅极、逻辑控制CK1端口,源极连接电容C3的上极板、MOS管NM29的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM29漏极连接电容C3的上极板、MOS管NM28的源极,栅极连接MOS管NM30的栅极、逻辑控制CK2端口,源极连接GND端口;
所述N沟道增强型MOS管NM30漏极连接MOS管NM10的源极、MOS管NM28的漏极、电容C2的上极板,栅极连接MOS管NM29的栅极、逻辑控制CK2端口,源极连接电容C4的上极板、MOS管NM31的漏极;
所述N沟道增强型MOS管NM31漏极连接电容C4的上极板、MOS管NM30的源极,栅极连接MOS管NM28的栅极、逻辑控制CK1端口,源极连接GND端口;
所述FUSE电阻FUSE1上端连接MOS管NM8的源极,下端连接FUSE电阻FUSE2-FUSE5的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,电阻R2的上端、电容C1的上极板;
所述FUSE电阻FUSE2上端连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE3-FUSE5的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,电阻R2的上端、电容C1的上极板,下端连接MOS管NM12的漏极;
所述FUSE电阻FUSE3上端连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2、FUSE4、FUSE5的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,电阻R2的上端、电容C1的上极板,下端连接MOS管NM13的漏极;
所述FUSE电阻FUSE4上端连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2、FUSE3、FUSE5的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,电阻R2的上端、电容C1的上极板,下端连接MOS管NM14的漏极;
所述FUSE电阻FUSE5上端连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2-FUSE4的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,电阻R2的上端、电容C1的上极板,下端连接MOS管NM21的漏极;
所述电容C1上极板连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2-FUSE5的上端、电阻R2的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极,下极板连接GND端口;
所述电容C2上极板连接MOS管NM10的源极、MOS管NM28、NM30的漏极,下极板连接GND端口;
所述电容C3上极板连接MOS管NM28的源极、MOS管NM29的漏极,下极板连接GND端口;
所述电容C4上极板连接MOS管NM30的源极、MOS管NM31的漏极,下极板连接GND输入端口;
所述电阻R1上端连接MOS管PM7的漏极、MOS管PM1-PM6的栅极,下端连接电流源、MOS管PM7-PM12的栅极;
所述电阻R2上端连接FUSE电阻FUSE1的下端、FUSE2-FUSE5的上端、MOS管NM16的漏极、MOS管NM9的源极、电容C1的上极板,下端连接电阻R3的上端;
所述电阻R3上端连接电阻R2的下端,下端连接电阻R4的上端、MOS管NM23的漏极;
所述电阻R4上端连接电阻R3的下端、MOS管NM23的漏极,下端连接电阻R5的上端、MOS管NM24的漏极、MOS管NM23的源极;
所述电阻R5上端连接电阻R4的下端、MOS管NM24的漏极、MOS管NM23的源极,下端连接电阻R6的上端、MOS管NM25的漏极、MOS管NM24的源极;
所述电阻R6上端连接电阻R5的下端、MOS管NM25的漏极、MOS管NM24的源极,下端连接电阻R7的上端、电阻R9的左端、MOS管NM25的源极;
所述电阻R7上端连接电阻R6的下端、电阻R9的左端、MOS管NM25的源极,下端连接电阻R8的上端、电阻R10的左端、MOS管NM26的源极;
所述电阻R8上端连接电阻R7的下端、电阻R10的左端、MOS管NM26的源极,下端连接MOS管NM27的源极、GND端口;
所述电阻R9左端连接电阻R6的下端、电阻R7的上端、MOS管NM25的源极,右端连接MOS管NM26的漏极;
所述电阻R10左端连接电阻R7的下端、电阻R8的上端、MOS管NM26的源极,右端连接MOS管NM27的漏极;
所述反相器INV1输入端连接反相器INV2的输出端,输出端连接MOS管NM23的栅极;
所述反相器INV2输入端连接FREQ<4>输入端口,输出端连接反相器INV1的输入端;
所述反相器INV3输入端连接反相器INV4的输出端,输出端连接MOS管NM24的栅极;
所述反相器INV4输入端连接FREQ<3>输入端口,输出端连接反相器INV3的输入端;
所述反相器INV5输入端连接反相器INV6的输出端,输出端连接MOS管NM25的栅极;
所述反相器INV6输入端连接FREQ<2>输入端口,输出端连接反相器INV5的输入端;
所述反相器INV7输入端连接反相器INV8的输出端,输出端连接MOS管NM26的栅极;
所述反相器INV8输入端连接FREQ<1>输入端口,输出端连接反相器INV7的输入端;
所述反相器INV9输入端连接反相器INV10的输出端,输出端连接MOS管NM27的栅极;
所述反相器INV10输入端连接FREQ<0>输入端口,输出端连接反相器INV9的输入端。
整体电路的工作原理:当VDD输入端电源供电,GND接地,电流源模块提供恒定电流,MOS管PM1-PM12、MOS管NM11-NM22构成了电流镜部分,电流镜按一定比例镜像产生电流为各自所在支路提供电流。MOS管NM10作为源极比较器,对栅极和源极电压进行比较,漏极输出一个电压到压控振荡器VCO。逻辑控制模块将压控振荡器VCO的输出进行逻辑转换后输出CLK逻辑输出信号,同时产生两个相互反相的CK1、CK2高频开关信号,其中CK1控制所连接MOS管NM28、NM31的通断,CK2控制所连接MOS管NM29、NM30的通断,对电容C3、C4进行充放电,形成负反馈,提高电路稳定性。MOS管NM10栅极电压受电阻R2所在支路电阻串阻值及电阻R2所在支路电阻串上的电流大小影响,通过改变FUSE电阻FUSE1-FUSE5的通断,形成不同的FUSE电阻的通断状态组合,对流过电阻R2所在支路的电流进行不同调整;FUSE1控制修调的增减,FUSE2-FUSE5控制修调幅度的大小,FUSE2-FUSE5具备的修调幅度不同,根据对FUSE2-FUSE5的通断状态的组合,不同修调幅度的叠加,可以改变整体修调幅度;当FUSE1连通,FUSE2-FUSE5断开时视作具备修调幅度,根据FUSE2-FUSE5的通断状态组合,电阻R2所在电阻串的电流会有不同幅度的增大,芯片输出频率将受到修调而有不同幅度降低;当FUSE1断开,FUSE2-FUSE5连通时视作具备修调幅度,根据FUSE2-FUSE5的通断状态组合,电阻R2所在支路电阻串的电流会有不同幅度的减小,芯片输出频率将受到修调而有不同幅度增高,实现对芯片输出频率的细微修调,进而实现高精度输出。通过外接数字模块对输入端口FREQ<4:0>输入数据,输入数据默认为10000,数据0经过逻辑转换,形成有效低电压使对应MOS管关断,数据1经过逻辑转换,形成有效高电压使对应MOS管导通,所输入数据对应不同的MOS管通断状态的组合,改变电阻R2所在支路电阻串阻值,进而改变输出频率,实现芯片输出频率调整。最终获得高精度、高稳定性、高工作频率、输出频率线性可调的开关信号。
综上,本实施例提出了一种FUSE电阻调节精度的高精度线性可调整高频振荡器CMOS电路,电路结构设计简单,尺寸小巧,成本低,可以使芯片有效地产生高精度、高稳定性、高工作频率、输出频率线性可调的开关信号,并保证电路的安全可靠。相对于传统的LC振荡器、环形振荡器电路,这种技术方案可以使芯片产生稳定精确的高频开关信号,并且可以根据实际需求进行输出频率的线性调节,且设计简单、功耗较低、面积较小。
上述解释说明仅为本发明的较佳实施例,和其中技术原理的基本阐述。工作于本技术领域的工程人员应理解,本发明中所涉及的技术范围,并不限制于以上技术的解释说明方案,同时也包括在所述本发明的技术范围内,由上述发明技术方案或等同方案进行任意组合而形成的其它发明方案,例如与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术进行替换、变型、改动而形成的技术方案。