CN206117613U - 一种晶体振荡电路 - Google Patents

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卓春坛
刘俊秀
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Abstract

本实用新型公开一种晶体振荡电路，包括NMOS管M1、连接在NMOS管M1源极和漏极之间的选频网络、连接在NMOS管M1栅极和选频网络之间的电阻R1和连接在NMOS管M1栅极和漏极之间的电阻Rf，以及NMOS管M1的漏极通过电流源ID连接电源VDD，源极接地，栅极依次串联滤波网络、放大器和输出驱动电路后输出信号。本实用新型在NMOS管的栅极串联了滤波网络和放大器，通过滤波网络对振荡频率进行交流取样，使得电流源ID无需很大的偏置电流，从而大大减少了电流源ID值，进而降低了功耗。另外，采样频率是通过XIN端采样，频率的频偏较好，再加上高通滤波处理，使信号更加干净，从而降低了频率的频偏。

Description

一种晶体振荡电路
技术领域
本实用新型涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种晶体振荡电路。
背景技术
石英晶体本身具有压电效应，这种效应表明了石英晶体的力学性质和电学的结合；石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应做成的一种谐振器件，由于石英晶体具有非常高的品质因数，因此石英晶体振荡器能够产生频率准确而稳定的振荡波形，准确度可达10-5—10-4，广泛应用于频率要求较高的军工、工业、GPS等领域。
如图1所示，是一种皮尔斯晶体振荡电路，图中的电容器C1，C2与石英晶体一起构成选频网络，NMOS管M1作为增益放大电路，电流源ID给NMOS管M1提供偏置电流，电阻Rf连接在XIN端和XOUT端之间，为正反馈电阻。当振荡电路满足小信号的条件，电流源ID给适当的电流值，由于选频回路的选频作用，它只选择本身谐振频率的信号，在正反馈的作用下，谐振频率的信号越来越强，从而产生振荡输出，XOUT端频率信号比较强，幅度较大，再通过输出驱动电路的整形，就可以产生一种比较准确和稳定的波形。
由于这种电路结构中，若要XOUT端输出幅度较大的信号，就需要很大的电流源ID，从而导致电路的功耗很大；而且XOUT端虽然振荡幅度大于XIN端，但XOUT端谐振波形的频偏也较大；因此这种传统的晶振电路结构存在功耗和频偏较大的缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种晶体振荡电路，其可降低功耗并且减少频偏。
为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种晶体振荡电路,包括NMOS管M1、连接在NMOS管M1源极和漏极之间的选频网络、连接在NMOS管M1栅极和选频网络之间的电阻R1和连接在NMOS管M1栅极和漏极之间的电阻Rf，以及NMOS管M1的漏极通过电流源ID连接电源VDD，源极接地，栅极依次串联滤波网络、放大器和输出驱动电路后输出信号。
其中，所述选频网络为三点式选频网络，包括晶体振荡器、电容C1和电容C2，所述晶体振荡器两端分别连接电容C1和电容C2。
其中，所述滤波网络为RC高通滤波网络，包括相互串联的电阻R2和电容C3。
其中，所述放大器为单端放大器。
其中，所述输出驱动电路用于对波形进行整形增大驱动处理。
其中，所述NMOS管M1在正常工作时是处于饱和区，用于提供放大增益。
其中，所述电阻R1是防静电保护电阻，所述电阻Rf是反馈电阻。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型在NMOS管的栅极串联了滤波网络和放大器，通过滤波网络对振荡频率进行交流取样，使得电流源ID无需很大的偏置电流，只需满足起振的条件下的偏置电流就可以，从而大大减少了电流源ID值，进而降低了功耗。另外，采样频率还通过放大器进行放大，因为采样频率是通过XIN端采样，频率的频偏较好，再加上高通滤波处理，使信号更加干净，从而降低了频率的频偏。
附图说明
图1是现有技术的晶体振荡电路结构图；
图2是本实用新型的晶体振荡电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
如图2所示，为本实用新型的晶体振荡电路结构图，本实用新型的晶体振荡电路，包括NMOS管M1、连接在NMOS管M1源极和漏极之间的选频网络、连接在NMOS管M1栅极和选频网络之间的电阻R1和连接在NMOS管M1栅极和漏极之间的电阻Rf，以及NMOS管M1的漏极通过电流源ID连接电源VDD，源极接地，栅极依次串联滤波网络、放大器和输出驱动电路后输出信号。
具体地，选频网络为三点式选频网络，由晶体振荡器、电容C1和电容C2构成。晶体振荡器两端分别连接电容C1和电容C2。晶体振荡器、电容C1和电容C2均是位于芯片外部的分立元件。
电阻Rf是反馈电阻，连接在XIN端和XOUT端之间。XIN端是NMOS管的栅极，XOUT端是NMOS管的漏极。其中，XIN端和XOUT端都可产生波形信号，但是XOUT端的波形信号的幅度与频偏均大于XIN端的波形信号。
电阻R1是防静电保护电阻，连接在XIN端和电容C1之间，起到防止静电的作用。
NMOS管M1是驱动管，在正常工作下是处于饱和区，为振荡电路提供放大增益。
电阻R2和电容C3串联构成RC高通滤波网络，连接在XIN端，用于对XIN端的波形信号进行滤波和采样处理。
放大器是单端放大器，连接RC高通滤波网络，用于对滤波后的波形信号进行放大处理。输出驱动电路用于对经放大器放大后的波形信号进行整形增大驱动处理。
以下详述本实施例的工作过程，当电源VDD上电后，电流源ID提供必要的起振电流偏置，当满足晶体振荡器的起振条件后，通过NMOS管M1放大电路和Rf反馈电阻，使电路起振振荡，并通过RC高通滤波网络对XIN端的波形信号进行频率滤波和采样，再通过放大电路对滤波的信号进行幅度放大，最后通过输出驱动电路进行整形处理，就可以输出一个高稳定，高准确的信号。
综上所述，本实用新型在NMOS管的栅极串联了滤波网络和放大器，通过滤波网络对振荡频率进行交流取样，使得电流源ID无需很大的偏置电流，只需满足起振的条件下的偏置电流就可以，从而大大减少了电流源ID值，进而降低了功耗。另外，采样频率还通过放大器进行放大，因为采样频率是通过XIN端采样，频率的频偏较好，再加上高通滤波处理，使信号更加干净，从而降低了频率的频偏。
以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内，本实用新型所主张的权利范围应以实用新型申请范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (7)

1.一种晶体振荡电路，其特征在于，包括NMOS管M1、连接在NMOS管M1源极和漏极之间的选频网络、连接在NMOS管M1栅极和选频网络之间的电阻R1和连接在NMOS管M1栅极和漏极之间的电阻Rf，以及NMOS管M1的漏极通过电流源ID连接电源VDD，源极接地，栅极依次串联滤波网络、放大器和输出驱动电路后输出信号。
2.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述选频网络为三点式选频网络，包括晶体振荡器、电容C1和电容C2，所述晶体振荡器两端分别连接电容C1和电容C2。
3.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述滤波网络为RC高通滤波网络，包括相互串联的电阻R2和电容C3。
4.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述放大器为单端放大器。
5.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述输出驱动电路用于对波形进行整形增大驱动处理。
6.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述NMOS管M1在正常工作时是处于饱和区，用于提供放大增益。
7.如权利要求1所述的晶体振荡电路，其特征在于，所述电阻R1是防静电保护电阻，所述电阻Rf是反馈电阻。
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CN111756332A (zh) * 2020-07-23 2020-10-09 成都世源频控技术股份有限公司 一种基于多谐振器的低噪声晶体振荡器及其实现方法

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