CN115360979A - 一种低功耗高精度的32.768k振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低功耗高精度的32.768k振荡器，涉及芯片领域。该低功耗高精度的32.768k振荡器，所述32.768k振荡器内部包含的电路结构主要有低压差线性稳压电源、振荡器、逻辑控制模块、温度补偿电阻模块。通过低压差线性稳压电源和温度补偿电阻模块的加入，使得芯片输出频率的精度受电源电压、温度以及工艺影响较小，进而使得本发明的芯片无需外接晶振就能够达到一个较高的精度，在一定程度上降低了芯片成本，并且整颗芯片的功耗较低，芯片面积也很小，在同类振荡器产品中具有较好的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，具体为一种低功耗高精度的32.768k振荡器。
背景技术
振荡器是一种能量转换装置是将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，其构成的电路叫振荡电路，振荡器是用来产生重复电子讯号(通常是正弦波或方波)的电子元件，其构成的电路叫振荡电路，能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。
在数模混合电路系统中，精准的时钟电路是必不可少的，通常采用片外的晶振或者是片内的RC振荡电路作为时钟发生器，但是片外晶振极大的提高了芯片的成本，而传统的RC振荡器的输出频率受器件工艺角、电源电压波动和温度变化的影响，精度较差，也不能满足产生高精度时钟需求，若同时兼顾到上述条件的芯片面积又比较大，功耗也大幅提高，不仅增加芯片的设计成本，在如今低功耗的趋势下，芯片的竞争力也被大大削弱了。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低功耗高精度的32.768k振荡器，解决了统的RC振荡器的输出频率受器件工艺角、电源电压波动和温度变化的影响，精度较差，也不能满足产生高精度时钟需求，若同时兼顾到上述条件的芯片面积又比较大，功耗也大幅提高，不仅增加芯片的设计成本，在如今低功耗的趋势下，芯片的竞争力也被大大削弱了的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低功耗高精度的32.768k振荡器，所述32.768k振荡器内部包含的电路结构主要有低压差线性稳压电源、振荡器、逻辑控制模块、温度补偿电阻模块，使得芯片输出频率的精度受电源电压、温度以及工艺影响较小。
优选的，所述低压差线性稳压电源表面安装有芯片，所述低压差线性稳压电源表面的芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻硬件电路，与一般的线性直流稳压器基本相同，分别在于低压差稳压器输出端的功率由NPN晶体管共集极架构，改为PNP集电极开路架构(以使用双极性晶体管以言)，这种架构下，功率晶体管的控制极只要利用对地的电压差就能让晶体管处于饱和导通状态，因此输入端只需高出输出端多于功率晶体管的饱和电压，稳压器就能运作，稳定输出电压。
进一步，所述振荡器采用弛张振荡器，且内部安装有三极管放大器、正反馈网络、选频网络，弛张振荡器是利用单结晶体管的负阻特性由单结晶体管与电阻、电容组成的自激振荡电路，它具有脉冲重复、频率选择范围广且比较容易，工作温度变化比较稳定等优点，因此应用比较广泛。
更进一步，所述逻辑控制模块采用DAC芯片的微控制器控制隔离式16位输出模块与相关器件连接的可编程逻辑控制器，该模块还集成诊断功能，这在工业环境中很有用，微控制器和DAC之间所需的绝缘电阻可通过ADuM1401 实现，ADuM1401的四个通道用于与AD5422实现SPI连接：三个通道(LATCH、 SCLK和SDIN)传输数据，第四个通道(SDO)接收数据。
更进一步，所述温度补偿电阻模块内部的工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数相同，分别粘贴在构件上和不受力的试件上。
工作原理：传统的RC振荡器在电源上电后芯片开始工作，即CLK端口输出32.768k频率，为下一级MCU提供高精度时钟，而本发明电源电压信号上电后逻辑控制模块控制低压差线性稳压电源和振荡器模块开始工作，由于低压差线性稳压电源以及温度补偿电阻模块的存在使得芯片输出频率的精度受电源电压、温度以及工艺影响较小；
通过trimming电路控制振荡器的输出频率在误差范围内，本芯片无需外接晶振就能够达到一个较高的精度，在一定程度上降低了芯片成本。
(三)有益效果
本发明提供了一种低功耗高精度的32.768k振荡器。具备以下有益效果：由于上述低压差线性稳压电源和温度补偿电阻模块的加入，使得芯片输出频率的精度受电源电压、温度以及工艺影响较小，进而使得本发明的芯片无需外接晶振就能够达到一个较高的精度，在一定程度上降低了芯片成本，并且整颗芯片的功耗较低，芯片面积也很小，在同类振荡器产品中具有较好的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明芯片典型应用电路图；
图2为本发明内部电路总体框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种低功耗高精度的32.768k振荡器，包括32.768k振荡器，32.768k振荡器内部包含的电路结构主要有低压差线性稳压电源、振荡器、逻辑控制模块、温度补偿电阻模块，具体线路连接如图2 所示，传统的RC振荡器由于受到电源电压波动、温度变化以及工艺偏差的影响，频率精度难以达到一个较高的水平，与传统的RC振荡器模块最为不同的地方在于低压差线性稳压电源和温度补偿电阻模块，由于上述两个模块的加入，使得芯片输出频率的精度受电源电压、温度以及工艺影响较小；
低压差线性稳压电源表面安装有芯片，低压差线性稳压电源表面的芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻硬件电路，与一般的线性直流稳压器基本相同，分别在于低压差稳压器输出端的功率由NPN晶体管共集极架构，改为PNP集电极开路架构(以使用双极性晶体管以言)，这种架构下，功率晶体管的控制极只要利用对地的电压差就能让晶体管处于饱和导通状态，因此输入端只需高出输出端多于功率晶体管的饱和电压，稳压器就能运作，稳定输出电压；
温度补偿电阻模块内部的工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数相同，分别粘贴在构件上和不受力的试件上；
振荡器采用弛张振荡器，且内部安装有三极管放大器、正反馈网络、选频网络，弛张振荡器是利用单结晶体管的负阻特性由单结晶体管与电阻、电容组成的自激振荡电路，它具有脉冲重复、频率选择范围广且比较容易，工作温度变化比较稳定等优点，应用广泛；
逻辑控制模块采用DAC芯片的微控制器控制隔离式16位输出模块与相关器件连接的可编程逻辑控制器，该模块还集成诊断功能，这在工业环境中很有用，微控制器和DAC之间所需的绝缘电阻可通过ADuM1401实现，ADuM1401 的四个通道用于与AD5422实现SPI连接：三个通道(LATCH、SCLK和SDIN) 传输数据，第四个通道(SDO)接收数据。
本芯片无需外接晶振就能够达到一个较高的精度，在一定程度上降低了芯片成本，并且整颗芯片的功耗较低，芯片面积也很小，在同类振荡器产品中具有较好的市场竞争力；
本芯片的特性有
S1、无需外接晶振
S2、内建CMOS基准源
S3、内部trimming电路校准输出频率达到高精度要求
S4、功耗低、芯片面积小。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种低功耗高精度的32.768k振荡器，其特征在于：包括32.768k振荡器，所述32.768k振荡器内部包含的电路结构主要有低压差线性稳压电源、振荡器、逻辑控制模块、温度补偿电阻模块。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度的32.768k振荡器，其特征在于：所述低压差线性稳压电源表面安装有芯片，所述低压差线性稳压电源表面的芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻硬件电路。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度的32.768k振荡器，其特征在于：所述振荡器采用弛张振荡器，且内部安装有三极管放大器、正反馈网络、选频网络。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度的32.768k振荡器，其特征在于：所述逻辑控制模块采用DAC芯片的微控制器控制隔离式16位输出模块与相关器件连接的可编程逻辑控制器。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗高精度的32.768k振荡器，其特征在于：所述温度补偿电阻模块内部的工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数相同，分别粘贴在构件上和不受力的试件上。
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| CN115955196A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 成都世源频控技术股份有限公司 | 一种高性能低噪声晶体振荡器电路 |
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