CN213693671U - 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路 - Google Patents

一种与温度工艺角无关的时钟产生电路 Download PDF

Info

Publication number
CN213693671U
CN213693671U CN202022891778.XU CN202022891778U CN213693671U CN 213693671 U CN213693671 U CN 213693671U CN 202022891778 U CN202022891778 U CN 202022891778U CN 213693671 U CN213693671 U CN 213693671U
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
switch
current source
circuit
capacitor
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.)
Active
Application number
CN202022891778.XU
Other languages
English (en)
Inventor
黄鹤
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.)
Nanjing Qinheng Microelectronics Co ltd
Original Assignee
Nanjing Qinheng Microelectronics 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 Nanjing Qinheng Microelectronics Co ltd filed Critical Nanjing Qinheng Microelectronics Co ltd
Priority to CN202022891778.XU priority Critical patent/CN213693671U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN213693671U publication Critical patent/CN213693671U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种与温度工艺角无关的时钟产生电路，包括参考电压、参考电流、比较器、放大器、第一电流源、第二电流源、第二电容及放电晶体管，第二电容及放电晶体管均连接比较器的第一输入端，还包括时钟参考电路及开关电容电路，所述开关电容电路包括第一电容、第一开关及第二开关，第一电容的一端连接第一开关及第二开关的一端，第一开关另一端连接比较器第二输入端，第一电容另一端及第二开关另一端均接地，所述时钟参考电路与第一开关及第二开关连接。本实用新型用开关电容代替RC振荡电路中的电阻，使其与温度工艺角无关，精度较高，电路简单成本低。

Description

一种与温度工艺角无关的时钟产生电路
技术领域
本实用新型涉及到集成电路设计领域，具体涉及一种与温度工艺角无关的时钟产生电路结构。
背景技术
传统时钟产生电路主要有锁相环电路和有源RC振荡电路。传统锁相环电路如图1所示，由参考时钟模块Fref，鉴频鉴相器，电荷泵，低通滤波器，压控振荡器和分频器电路产生，输出时钟频率Fout＝N*Fref，N为整数或者分数。虽然锁相环电路可以产生精确的倍频时钟，但是结构较为复杂，需要较大的硬件开销。传统的有源RC振荡电路如图2所示，由2个电流源、一个比较器、一个电阻、一个电容和放电晶体管组成，当vx小于vy时，比较器输出为低，放电晶体管关闭，电流源给电容充电，vy上升，当vx大于vy时，比较器输出为高，放电晶体管打开，电容放电，从而比较器输出端产生周期性时钟，假设比较器延时为Td，则
Figure BDA0002819149150000011
虽然传统的有源RC振荡电路简单，硬件相比锁相环电路硬件开销少，但是电阻R，电容C，比较器延时Td随着工艺角和温度的变化而变化，所以输出频率也会随工艺角和温度发生变化，在精度要求高的场合难以应用。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中有源RC振荡电路精确度低且锁相环成本又高的问题，本实用新型提供一种与温度工艺角无关的时钟产生电路。
技术方案：一种与温度工艺角无关的时钟产生电路，包括参考电压、参考电流、比较器、放大器、第一电流源、第二电流源、第二电容及放电晶体管，第二电容及放电晶体管均连接比较器的第一输入端，还包括时钟参考电路及开关电容电路，所述开关电容电路包括第一电容、第一开关及第二开关，第一电容的一端连接第一开关及第二开关的一端，第一开关另一端连接比较器第二输入端，第一电容另一端及第二开关另一端均接地，所述时钟参考电路与第一开关及第二开关连接。
进一步地，所述参考电流采用第三电流源，所述第三电流源为可变电流源；比较器包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8及第三电容，晶体管M1与晶体管M2的栅极为比较器的两个输入端，晶体管M1的源极和晶体管M2的源极连接晶体管M5的漏极，晶体管M5栅极与晶体管M6栅极连接，晶体管M6的漏极连接第三电流源的漏端，晶体管M3的栅极与晶体管M4栅极连接并连接晶体管M3的漏极，晶体管M3的漏极与晶体管M4的漏极分别连接晶体管M1的漏极、晶体管M2的漏极，晶体管M4的漏极连接第三电容的一端，第三电容另一端接地，晶体管M7的源极、晶体管M3的源极、晶体管M4的源极均连接电源，晶体管M7的栅极、晶体管M8的栅极均连接晶体管M4的漏极，晶体管M7的漏极连接晶体管M8的漏极并作为比较器的输出端。
进一步地，所述放大器的输出端连接第一电流源、第二电流源的栅极，放大器的同相输入端连接第一电流源的漏端，放大器的反相输入端连接参考电压。
进一步地，所述放大器的输出端连接第一电流源、第二电流源、第三电流源的栅极，放大器的同相输入端连接第一电流源的漏端，放大器的反相输入端连接参考电压。
进一步地，设第三电流源I3＝K*I1，I1为第一电流源的电流值，K为常数，时钟参考电路的参考频率为Fref，C1、C2、C3分别为第一电容、第二电容及第三电容的电容值，则输出的时钟频率为：
Figure BDA0002819149150000021
有益效果：相比较现有技术，针对传统的锁相环电路时钟产生电路结构复杂，硬件开销大，有源RC振荡时钟产生电路精度偏差大的缺点，本实用新型提供一种与温度工艺角无关的时钟产生电路，相比较RC振荡电路，结构简单，精度较高，与温度工艺角无关的时钟产生电路，利用开关电容电路的特性，补偿了传统有源RC时钟产生电路工艺温度偏差大的问题。相比较锁相环电路成本较高，结构复杂，本专利电路简单，成本低。
附图说明
图1是传统的锁相环时钟产生电路结构原理图；
图2是传统的有源RC时钟产生电路结构原理图；
图3是本实施例的时钟产生电路结构原理图；
图4是本实施例的比较器电路结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。
如图3所示，一种与温度工艺角无关的时钟产生电路，包括参考电压vref、参考电流iref、比较器、放大器amp、第一电流源I1、第二电流源I2、第二电容C2及放电晶体管Q1，第二电容C2及放电晶体管Q1均连接比较器的第一输入端(+端)，还包括时钟参考电路Fref及开关电容电路，所述开关电容电路包括第一电容C1、第一开关K1及第二开关K2，第一电容C1的一端连接第一开关K1及第二开关K2的一端，第一开关K1另一端连接比较器第二输入端(-端)，第一电容C1另一端及第二开关K2另一端均接地，所述时钟参考电路Fref与第一开关K1及第二开关K2连接，时钟参考电路Fref提供互补时钟，分别控制第一开关K1及第二开关K2。本实施例用第一电容C1、第一开关K1及第二开关K2组成的开关电容代替了现有的时钟产生电路中的电阻。
所述放大器amp的输出端连接第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3的栅极，放大器的同相输入端连接第一电流源的漏端，放大器的反相输入端连接参考电压vref。
为了弥补比较器延时，还对参考电流进行了改进，第三电流源I3为参考电流，所述第三电流源I3为可变电流源，第三电流源I3的栅极与放大器输出端连接，第三电流源I3的漏极连接比较器，为比较器提供参考电流。
如图4所示，比较器包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8及第三电容，晶体管M1与晶体管M2的栅极为比较器的两个输入端，晶体管M1的源极和晶体管M2的源极连接晶体管M5的漏极，晶体管M5栅极与晶体管M6栅极连接，晶体管M6的漏极连接第三电流源I3的漏端，晶体管M3的栅极与晶体管M4栅极连接并连接晶体管M3的漏极，晶体管M3的漏极与晶体管M4的漏极分别连接晶体管M1的漏极、晶体管M2的漏极，晶体管M4的漏极连接第三电容C3的一端，第三电容C3另一端接地，晶体管M7的源极、晶体管M3的源极、晶体管M4的源极均连接电源，晶体管M7的栅极、晶体管M8的栅极均连接晶体管M4的漏极，晶体管M7的漏极连接晶体管M8的漏极并作为比较器的输出端。晶体管5、晶体管6、晶体管8的源极均接地。
图3为本实用新型中不随工艺角和温度发生变化的时钟电路结构原理图，放大器amp使V1＝Vref，由第一电容C1，第一开关K1、第二开关K2和互补时钟组成的开关电容电路等效电阻表达式为：
Figure BDA0002819149150000031
电流表达式为：
Figure BDA0002819149150000032
令I1＝I2，当V1大于V2，比较器输出为低，放电晶体管关闭，电流源I2对C2充电，V2升高，当V1小于V2，比较器输出为高，放电晶体管打开，电容放电，从而比较器输出端产生周期性时钟，假设比较器延时为为Td，假设比较器延时约等于比较器大信号建立时间，且I3＝K*I1，K为常数则：
Figure BDA0002819149150000033
时钟输出频率Fout为：
Figure BDA0002819149150000041
由(1)(2)(3)(4)得出时钟输出频率的最终表达式为
Figure BDA0002819149150000042
由式(5)可以看出，时钟输出频率主要决定于电容之比，同类型电容随着工艺温度的变化基本一致，所以时钟输出频率Fout不随温度工艺角的变化，很好的解决了传统有源RC时钟产生电路的缺点，相比于锁相环电路，虽然输出频率精度没有锁相环时钟产生电路精度高，本实施例的频率输出精度主要决定于电容的失配，以及一些非理想寄生电容对C1，C2，C3的影响，但是本实施例利用简易电路克服了锁相环电路的硬件开销大的缺点，降低了成本。

Claims (5)

1.一种与温度工艺角无关的时钟产生电路，包括参考电压、参考电流、比较器、放大器、第一电流源、第二电流源、第二电容及放电晶体管，第二电容及放电晶体管均连接比较器的第一输入端，其特征在于，还包括时钟参考电路及开关电容电路，所述开关电容电路包括第一电容、第一开关及第二开关，第一电容的一端连接第一开关及第二开关的一端，第一开关另一端连接比较器第二输入端，第一电容另一端及第二开关另一端均接地，所述时钟参考电路与第一开关及第二开关连接。
2.根据权利要求1所述的与温度工艺角无关的时钟产生电路，其特征在于，所述参考电流采用第三电流源，所述第三电流源为可变电流源；比较器包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8及第三电容，晶体管M1与晶体管M2的栅极为比较器的两个输入端，晶体管M1的源极和晶体管M2的源极连接晶体管M5的漏极，晶体管M5栅极与晶体管M6栅极连接，晶体管M6的漏极连接第三电流源的漏端，晶体管M3的栅极与晶体管M4栅极连接并连接晶体管M3的漏极，晶体管M3的漏极与晶体管M4的漏极分别连接晶体管M1的漏极、晶体管M2的漏极，晶体管M4的漏极连接第三电容的一端，第三电容另一端接地，晶体管M7的源极、晶体管M3的源极、晶体管M4的源极均连接电源，晶体管M7的栅极、晶体管M8的栅极均连接晶体管M4的漏极，晶体管M7的漏极连接晶体管M8的漏极并作为比较器的输出端。
3.根据权利要求1所述的与温度工艺角无关的时钟产生电路，其特征在于，所述放大器的输出端连接第一电流源、第二电流源的栅极，放大器的同相输入端连接第一电流源的漏端，放大器的反相输入端连接参考电压。
4.根据权利要求2所述的与温度工艺角无关的时钟产生电路，其特征在于，所述放大器的输出端连接第一电流源、第二电流源、第三电流源的栅极，放大器的同相输入端连接第一电流源的漏端，放大器的反相输入端连接参考电压。
5.根据权利要求2或4所述的与温度工艺角无关的时钟产生电路，其特征在于，设第三电流源I3＝K*I1，I1为第一电流源的电流值，K为常数，时钟参考电路的参考频率为Fref，C1、C2、C3分别为第一电容、第二电容及第三电容的电容值，则输出的时钟频率为：
Figure FDA0002819149140000011
CN202022891778.XU 2020-12-05 2020-12-05 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路 Active CN213693671U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202022891778.XU CN213693671U (zh) 2020-12-05 2020-12-05 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202022891778.XU CN213693671U (zh) 2020-12-05 2020-12-05 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN213693671U true CN213693671U (zh) 2021-07-13

Family

ID=76738135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202022891778.XU Active CN213693671U (zh) 2020-12-05 2020-12-05 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN213693671U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103199857B (zh) 基于电流控制振荡器(cco)的pll
CN103036422A (zh) 一种用于电荷泵锁相环的电荷泵电路
CN112234957B (zh) 一种具有负反馈调节功能的模拟振荡器电路
CN111697947B (zh) 一种对温度不敏感的高精度宽范围张弛振荡器
TWI684327B (zh) 調整時脈訊號中之工作周期的裝置與方法
JPH021620A (ja) 電圧制御発振回路
CN100334804C (zh) 一种时钟发生器及相关的偏置电路
CN108494384B (zh) 一种用于振荡器的修调电路
CN114785340A (zh) 一种基于可编程电容阵列的频带锁相环
CN213693671U (zh) 一种与温度工艺角无关的时钟产生电路
CN103036423B (zh) 一种用于锁相环的电荷泵电路
CN104065344A (zh) 低功耗振荡器
CN107317580B (zh) 一种高稳定性振荡器电路及其实现方法
US20060132208A1 (en) Controllable idle time current mirror circuit for switching regulators, phase-locked loops, and delay-locked loops
CN108123715B (zh) 倍频电路
CN111181491B (zh) 一种时钟产生电路
CN111224621B (zh) 自动幅度控制振荡电路及无晶体高精度时钟生成器
CN113315509A (zh) 锁相环电路及通信芯片
CN114650035A (zh) 一种高精度电压型张弛振荡器
CN107689774A (zh) 一种高频低温漂rc振荡器
CN203775188U (zh) 时钟发生器
CN112713858A (zh) 振荡器
CN112104361A (zh) 一种基于张弛振荡器的时钟产生电路
US20130222066A1 (en) Voltage-controlled oscillator with amplitude and frequency independent of process variations and temperature
Jandhyala et al. A 1.3 V–1.8 V configurable phase locked loop with an adaptive charge pump

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant