CN202077010U - 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路 - Google Patents

一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN202077010U
CN202077010U CN2011200230503U CN201120023050U CN202077010U CN 202077010 U CN202077010 U CN 202077010U CN 2011200230503 U CN2011200230503 U CN 2011200230503U CN 201120023050 U CN201120023050 U CN 201120023050U CN 202077010 U CN202077010 U CN 202077010U
Authority
CN
China
Prior art keywords
current source
pipe
nmos
biasing
grid
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.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2011200230503U
Other languages
English (en)
Inventor
廖红伟
宁骏
张宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHAN ESHINE-IC TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
WUHAN ESHINE-IC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHAN ESHINE-IC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical WUHAN ESHINE-IC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2011200230503U priority Critical patent/CN202077010U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202077010U publication Critical patent/CN202077010U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路，包括包括偏置电路、驱动放大器、比较器、输出缓冲器，偏置电路产生的第一个直流电压点Vref_1和驱动放大器的振荡信号通过偏置电路的耦合电容耦合到第二个直流电压点Vref_2分别与比较器CMP相连，比较器CMP的输出端与输出缓冲器BUF相连，最终输出时钟。本实用新型偏置电路根据初始工作点建立的状态调整驱动放大器尾电流的大小，使尾电流开始工作阶段较大，然后慢慢减小达到稳定，加快了晶体振荡电路稳定的过程，减少了稳定时间。反馈电阻有工作于亚阈值区的晶体管构成，减小了芯片面积。振荡器的信号与参考信号通过比较器比较产生时钟信号，在经过缓冲器输出形成需要的时钟。

Description

一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路
技术领域
本实用新型涉及大规模模拟集成电路设计领域中的晶体振荡电路，特别是一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路。
背景技术
图1是传统常用的晶体振荡器电路。随着现在全球消费电子需求的热涨，各种手持设备的广泛应用，对低电压低功耗的要求越来越严格，同时对产品性质的要求越来越高。无疑对时钟产生部分的要求也随之增加，需要一种低电压、低功耗、快速启动的晶体振荡器。
然而，对某一种工艺来讲，电压越低、功耗越小，晶体振荡的稳定时间就越长。其次，由于通常反馈电阻是兆级的高阻，高阻值的方阻形成的面积也比较大。这就要求新的电路结构和方法，能够解决这个问题。
发明内容
本实用新型专利所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的问题，提供低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路。
本实用新型的技术方案为：
一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路，包括包括偏置电路、驱动放大器、比较器、输出缓冲器，偏置电路产生的第一个直流电压点Vref_1和驱动放大器的振荡信号通过偏置电路的耦合电容耦合到第二个直流电压点Vref_2分别与比较器CMP相连，比较器CMP的输出端与输出缓冲器BUF相连，最终输出时钟，其特征在于：所述的偏置电路由三个直流电流源(I1，I2，I3)、耦合电容、二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)、N+1个NMOS晶体对管M3和镜像电流源PMOS晶体管M2组成，由N个NMOS晶体对管M3并联形成的组合晶体管N_M3，N为不等于0的自然数，且M3与N_M3形成差分对输入晶体管，二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)的栅极由一个偏置电压Vbias_1控制，第一个偏置NMOS晶体管M1的漏端与第一个电流源I1负端相连并同时也连接差分对输入晶体管中一个NMOS管M3的栅极，M1源端接地，第一个电流源I1正端接电源，使M3的栅极电压为一稳定的第一个直流电压点Vref_1；同理，第二个偏置NMOS晶体管M4的源端接地，M4的漏端连接第二个电流源I2的负端同时连接差分对输入晶体管中另一个NMOS管N_M3的栅极，第二个电流源I2的正端接电源；M3的源极与N_M3的源极连接同时再连接第三个电流源I3的正端，第三个电流源I3负端接地，这样M3管与N_M3管形成差分对输入晶体管；M3的漏极连接M2的栅极和漏极，M2的源极接地，形成二极管连接，产生偏置电压输出到驱动放大器的第一PMOS晶体管M5的栅极做偏置电压，且M3和M5形成镜像电流源。驱动放大器由四个PMOS晶体管(M5、M6、M7、M8)组成，第一PMOS晶体管M5的源极连接电源，M5的漏端连接第二PMOS晶体管M6的源端；M6的漏端接第三PMOS晶体管M7的漏端记为XTO端口，M6的栅极连接M7的栅极记为XTI端口，M7的源极连接电源地，M6、M7的栅极连接偏置电路的耦合电容的一个极板，同时电容的另一个极板连接M4的漏端，使驱动运算放大器的振荡信号能耦合到第二个直流电压点Vref_2；另一个偏置电压Vbias_2控制第四PMOS晶体管M8的栅端，使其工作在亚阈值区，M8的源端连接XTI，M8的漏端连接XTO，最终形成反馈电阻。
第一个直流电压点Vref_1和第二个直流电压点Vref_2通过比较器CMP，输出缓冲器BUF最终形成输出时钟。
本实用新型偏置电路中，一个偏置电压Vbias_1提供第一个偏置NMOS晶体管M1栅电压，M1漏极连接电流源I1形成第一个直流电压点Vref_1；同理Vbias_1提供第二个偏置NMOS晶体管M4栅电压，M4的漏极连接电流源I2形成第二个直流电压点Vref_2。差分输入对NMOS晶体管M3、N个M3并联形成的组合晶体管N_M3共同构成输入对管。由于第三个直流电流源I3的作用，在电路工作初始时间内，由于Vref_2的初始工作点建立过程比Vref_1缓慢，会使第三个直流电流源I3的电流大部分流过M3，导致镜像电流源PMOS晶体管M2的栅漏电压降低，最终增加了驱动放大器中第一PMOS晶体管M5的漏极电流，加速电路稳定速度，减少稳定时间。当电路稳定工作时，N_M3中的漏极电流是M3中漏极电流的N倍，会使M2的栅端电压增加，同时也使M5的漏电流减小，最终使电路处于一个稳定的状态。
本实用新型偏置电路根据初始工作点建立的状态调整驱动放大器尾电流的大小，使尾电流开始工作阶段较大，然后慢慢减小达到稳定，加快了晶体振荡电路稳定的过程，减少了稳定时间。反馈电阻有工作于亚阈值区的晶体管构成，减小了芯片面积。振荡器的信号与参考信号通过比较器比较产生时钟信号，在经过缓冲器输出形成需要的时钟。
附图说明
图1是传统常用的晶体振荡器电路；
图2是本实用新型一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的说明：
参照图2，本实用新型包括包括偏置电路、驱动放大器、比较器、输出缓冲器，偏置电路产生的第一个直流电压点Vref_1和驱动放大器的振荡信号通过偏置电路的耦合电容耦合到第二个直流电压点Vref_2分别与比较器CMP相连，比较器CMP的输出端与输出缓冲器BUF相连，最终输出时钟，其特征在于：所述的偏置电路由三个直流电流源(I1，I2，I3)、耦合电容、二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)、N+1个NMOS晶体对管M3和镜像电流源PMOS晶体管M2组成，由N个NMOS晶体对管M3并联形成的组合晶体管N_M3，N为不等于0的自然数，且M3与N_M3形成差分对输入晶体管，二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)的栅极由一个偏置电压Vbias_1控制，第一个偏置NMOS晶体管M1的漏端与第一个电流源I1负端相连并同时也连接差分对输入晶体管中一个NMOS管M3的栅极，M1源端接地，第一个电流源I1正端接电源，使M3的栅极电压为一稳定的第一个直流电压点Vref_1；同理，第二个偏置NMOS晶体管M4的源端接地，M4的漏端连接第二个电流源I2的负端同时连接差分对输入晶体管中另一个NMOS管N_M3的栅极，第二个电流源I2的正端接电源；M3的源极与N_M3的源极连接同时再连接第三个电流源I3的正端，第三个电流源I3负端接地，这样M3管与N_M3管形成差分对输入晶体管；M3的漏极连接M2的栅极和漏极，M2的源极接地，形成二极管连接，产生偏置电压输出到驱动放大器的第一PMOS晶体管M5的栅极做偏置电压，且M3和M5形成镜像电流源。驱动放大器由四个PMOS晶体管(M5、M6、M7、M8)组成，第一PMOS晶体管M5的源极连接电源，M5的漏端连接第二PMOS晶体管M6的源端；M6的漏端接第三PMOS晶体管M7的漏端记为XTO端口，M6的栅极连接M7的栅极记为XTI端口，M7的源极连接电源地，M6、M7的栅极连接偏置电路的耦合电容的一个极板，同时电容的另一个极板连接M4的漏端，使驱动运算放大器的振荡信号能耦合到第二个直流电压点Vref_2；另一个偏置电压Vbias_2控制第四PMOS晶体管M8的栅端，使其工作在亚阈值区，M8的源端连接XTI，M8的漏端连接XTO，最终形成反馈电阻。
第一个直流电压点Vref_1和第二个直流电压点Vref_2通过比较器CMP，输出缓冲器BUF最终形成输出时钟。
以下对本实用新型的工作原理做简要叙述：
本实用新型偏置电路中，一个偏置电压Vbias_1提供第一个偏置NMOS晶体管M1栅电压，M1漏极连接电流源I1形成第一个直流电压点Vref_1；同理Vbias_1提供第二个偏置NMOS晶体管M4栅电压，M4的漏极连接电流源I2形成第二个直流电压点Vref_2。差分输入对NMOS晶体管M3、N个M3并联形成的组合晶体管N_M3共同构成输入对管。由于第三个直流电流源I3的作用，在电路工作初始时间内，由于Vref_2的初始工作点建立过程比Vref_1缓慢，会使第三个直流电流源I3的电流大部分流过M3，导致镜像电流源PMOS晶体管M2的栅漏电压降低，最终增加了驱动放大器中第一PMOS晶体管M5的漏极电流，加速电路稳定速度，减少稳定时间。当电路稳定工作时，N_M3中的漏极电流是M3中漏极电流的N倍，会使M2的栅端电压增加，同时也使M5的漏电流减小，最终使电路处于一个稳定的状态。

Claims (1)

1.一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路，包括包括偏置电路、驱动放大器、比较器、输出缓冲器，偏置电路产生的第一个直流电压点Vref_1和驱动放大器的振荡信号通过偏置电路的耦合电容耦合到第二个直流电压点Vref_2分别与比较器CMP相连，比较器CMP的输出端与输出缓冲器BUF相连，最终输出时钟，其特征在于：所述的偏置电路由三个直流电流源(I1，I2，I3)、耦合电容、二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)、N+1个NMOS晶体对管(M3)和镜像电流源PMOS晶体管(M2)组成，由N个NMOS晶体对管(M3)并联形成的组合晶体管(N_M3)，N为不等于0的自然数，且NMOS晶体对管(M3)与组合晶体管(N_M3)形成差分对输入晶体管，二个偏置NMOS晶体管(M1，M4)的栅极由一个偏置电压Vbias_1控制，第一个偏置NMOS晶体管(M1)的漏端与第一个电流源(I1)负端相连并同时也连接差分对输入晶体管中一个NMOS管(M3)的栅极，第一个偏置NMOS晶体管(M1)源端接地，第一个电流源(I1)正端接电源，使差分对输入晶体管中一个NMOS管(M3)的栅极电压为一稳定的第一个直流电压点Vref_1；同理，第二个偏置NMOS晶体管(M4)的源端接地，第二个偏置NMOS晶体管(M4)的漏端连接第二个电流源(I2)的负端同时连接差分对输入晶体管中另一个NMOS管(N_M3)的栅极，第二个电流源(I2)的正端接电源；差分对输入晶体管中一个NMOS管(M3)的源极与差分对输入晶体管中另一个NMOS管(N_M3)的源极连接同时再连接第三个电流源(I3)的正端，第三个电流源(I3)负端接地；差分对输入晶体管中一个NMOS管(M3)的漏极连接镜像电流源PMOS晶体管(M2)的栅极和漏极，镜像电流源PMOS晶体管(M2)的源极接地，形成二极管连接，产生偏置电压输出到驱动放大器的第一PMOS晶体管(M5)的栅极做偏置电压，且差分对输入晶体管中一个NMOS管(M3)和驱动放大器的第一PMOS晶体管(M5)形成镜像电流源。
CN2011200230503U 2011-01-25 2011-01-25 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路 Expired - Lifetime CN202077010U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200230503U CN202077010U (zh) 2011-01-25 2011-01-25 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011200230503U CN202077010U (zh) 2011-01-25 2011-01-25 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202077010U true CN202077010U (zh) 2011-12-14

Family

ID=45115086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011200230503U Expired - Lifetime CN202077010U (zh) 2011-01-25 2011-01-25 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202077010U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103095253A (zh) * 2013-01-30 2013-05-08 湘潭芯力特电子科技有限公司 低功耗晶振电路
CN103152032A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 北京空间飞行器总体设计部 一种晶体振荡电路
CN110061736A (zh) * 2018-01-17 2019-07-26 恩智浦美国有限公司 具有起动电路的电流控制振荡器
CN110224689A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 比亚迪股份有限公司 起振电路
CN110880914A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 无锡华润上华科技有限公司 起振电路及芯片
CN115309218A (zh) * 2021-05-07 2022-11-08 浙江驰拓科技有限公司 一种电流基准电路和电源系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103095253A (zh) * 2013-01-30 2013-05-08 湘潭芯力特电子科技有限公司 低功耗晶振电路
CN103095253B (zh) * 2013-01-30 2016-06-01 湘潭芯力特电子科技有限公司 低功耗晶振电路
CN103152032A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 北京空间飞行器总体设计部 一种晶体振荡电路
CN103152032B (zh) * 2013-02-28 2015-09-23 北京空间飞行器总体设计部 一种晶体振荡电路
CN110061736A (zh) * 2018-01-17 2019-07-26 恩智浦美国有限公司 具有起动电路的电流控制振荡器
CN110061736B (zh) * 2018-01-17 2024-09-17 恩智浦美国有限公司 具有起动电路的电流控制振荡器
CN110224689A (zh) * 2018-03-01 2019-09-10 比亚迪股份有限公司 起振电路
CN110880914A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 无锡华润上华科技有限公司 起振电路及芯片
CN110880914B (zh) * 2018-09-05 2022-09-09 无锡华润上华科技有限公司 起振电路及芯片
CN115309218A (zh) * 2021-05-07 2022-11-08 浙江驰拓科技有限公司 一种电流基准电路和电源系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202077010U (zh) 一种低功耗、快速启动、高频率晶体振荡驱动电路
CN2884287Y (zh) 一种电流源或电压源的启动电路
CN103346782A (zh) 一种快速起振晶体振荡器
CN106877863A (zh) 一种高稳定度低功耗片上osc电路
CN107294506A (zh) 晶体振荡器电路
CN103532546A (zh) 振荡器
CN103019295B (zh) 启动重置信号产生装置及方法
CN101916128A (zh) 一种提高带隙基准源输出电源抑制比的方法及相应的电路
CN102609023B (zh) 一种内建模拟电源电路
CN102097923A (zh) 一种具有零关断电流的驱动电路及其驱动方法
CN201298823Y (zh) Cmos电流自动控制晶体振荡器
CN201898477U (zh) 晶体振荡器
CN108141177A (zh) 一种振荡器
CN109491447A (zh) 一种应用于带隙基准电路的启动电路
CN206585545U (zh) 一种高稳定度低功耗片上osc电路
CN109756191B (zh) 一种带伪差分结构的低功耗晶体振荡器电路
CN113114168B (zh) 基于改进体偏置技术的差分colpitts FBAR振荡器电路及方法
CN214959450U (zh) 基于改进体偏置技术的差分Colpitts FBAR振荡器电路
CN202748694U (zh) 一种实时时钟电路
CN202268843U (zh) 高电源抑制比低温飘振荡器
CN106533410B (zh) 一种栅极驱动电路
CN108933594A (zh) 压控振荡器及锁相环
CN104270113B (zh) 一种快速低功耗晶振起振电路
CN107959476A (zh) 低功耗电流饥饿型振荡器电路
CN105278322B (zh) 模拟电子钟表

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20111214

CX01 Expiry of patent term