TWI330941B - - Google Patents

Description

1330941 • 九、發明說明： .. 【發明所屬之技術領域】 _ 本發明係關於一種振盪電路，尤其關於一種藉由進行 電容器之充放電來獲得振盪輸出之振盪電路。 .. 【先前技術】 一般在微電腦等之半導體積體電路中，為了製作動作 時脈而内建有振盪電路。以下針對習知例之振盪電路進行 說明。弟5圖係振盡電路之電路圖。 • 該振盪電路之構成為包括：電容器C、對電容器C之 節點N之電壓進行檢測的史密特（schmitt)反相器STV、史 密特反相器STV之輸出經由反相器INV輸入至閘極之P 通道型MOS電晶體Ml以及N通道型MOS電晶體M2、 與P通道型MOS電晶體Ml串聯連接並流通基準電流II 之P通道型MOS電晶體M3、及與N通道型MOS電晶體 M2串聯連接並流通基準電流II之N通道型MOS電晶體 $ M4。振盪電路之輸出時脈係由反相器INV獲得。 第6圖係表示產生上述基準電流II之基準電流電路之 電路圖。在賦予電源電壓Vdd之電源端子及賦予接地電壓 GND之接地端子之間，串聯連接有電阻Rl(電阻值R1)及 N通道型MOS電晶體M5。N通道型MOS電晶體M5，其 .閘極及汲極係共通連接，源極係接地。如果將閘極源極之 間電壓設為Vgsl，則N通道型MOS電晶體M5中流通基 準電流II。基準電流II由數式1給定。 【數式1】 5 319238 1330941 * VdcL-Vgsl R1 該基準電流II在電流鏡（corrent mirror)之N通道型 • · MOS電晶體M6中流通。而且，在與N通道型MOS電晶 . 體M6串聯連接之P通道型MOS電晶體M7中也流通基準 電流II。 並且，P通道型MOS電晶體M7之閘極電壓Va係施 加於第5圖之P通道型MOS電晶體M3之閘極；N通道型 • MOS電晶體M6之閘極電壓Vb係施加於第5圖之N通道 型MOS電晶體M4之閘極。 參照第7圖之波形圖對該振盪電路之動作進行說明。 設史密特反相器STV具有兩個臨限值Vtl、Vt2(Vtl>Vt2)。 當藉由基準電流II之充電使得節點N(電容器C之端子）之 電壓上升，而達到史密特反相器STV之臨限值Vtl時，史 密特反相器STV之輸出反轉為低位準，反相器INV之輸 φ 出變為高位準，其結果M2導通（on)、Ml截止（off)。因此， 當藉由基準電流II之放電使得電容器C之節點N之電壓 降低，而達到史密特反.相器STV之臨限值Vt2時，史密特 反相器STV之輸出反轉為高位準，反相器INV之輸出變 為低位準，其結果M2截止、Ml導通。如此，再次開始藉 由基準電流II之充電。藉由如此反復進行充電及放電，可 以從反相器IN V獲得輸出時脈。 專利文獻1:日本特開2003— 69341號公報 然而，在由於電池的劣化等而使得施加於半導體積體 6 319238 1330941 電路之電源電壓Vdd發生變動 導體積體電路之振盈電路之振堡频率不下變：希望内建於半 知例之振盧電路中，存在著振堡 。“而，在習 大之問題。 ' +宅源電壓之依賴性 【發明内容】 本發明之振盪電路係有鑑於 括：第1充放電電路；其具備第、研創者，包 器之端子電虔初始化為電源電屋：動J將第1電容 電容器中流通基準電流之。化動作、及在第1 路；及對第1電容器之端+ = 行切換之第1開關電 脈之第1檢測電路；第2 土進m’並輸出第1時 電容器之端子_=^， 作、及在第2電容器中流 ：:=之-始化動 之第2開關電路；及對第2^^现之放電動作進行切換 並輸出第2時脈之f 2γ、ρί^ A之端子電堡進行檢測， 丁狐 < 弟2檢測電路； 第1及第2時脈，按 ^控制電路，其根據 初始化動作及放電動；充放電電路交替地進行 根據本發明，如果第：二制第1及第2開關電路。 充放電電路之繁丨带一 电俗、，，口束放電，則第工 並且，第2充心：谷器之端子電愿初始化為電源電屋， 電路結束放電，：第㈣，如果第2充放電 壓初始化為電源電壓 ：路之弟2電容器之端子電 如此，第1及第2右"，弟1充放電電路開始放電。 使得放電總是從電交替地反復初始化及放電， ’、i幵。由此，振盪頻率之電源電

319238 7 1330941 k 壓依賴性被抑制。 .. 而且，被初始化之電源電壓可以不設為電源電壓，而 ^ 設定為接地電壓，以從接地電壓開始充電之方式構成也能 夠獲得同樣的效果。 .(發明效果） 根據本發明之振盪電路，可以抑制振盪頻率之電源電 壓依賴性。 【實施方式】 • 參照第1圖至第3圖，對本發明第1實施方式之振盪 電路進行說明。第1圖係振盪電路之電路圖。第2圖（A) 係第1充放電電路10之電路圖，第2圖（B)係第2充放電 電路20之電路圖。 第1充放電電路10、第2充放電電路20在放電結束 時分別輸出第1時脈CLK1、第2時脈CLK2。第1時脈 CLK1以及第2時脈CLK2係輸入至第1RS正反器RSFF1、 φ 第2RS正反器RSFF2的設定（set)端子、重設（reset)端子。 第1RS正反器RSFF1之輸出係透過反相器INV1作為 第1放電致能（enable)信號EN1反饋輸入至第1充放電電 路10之第1開關電路SW1，並且，輸入至第3RS正反器 RSFF3的設定端子。同樣，第2RS正反器RSFF2之輸出係 透過反相器INV2作為第2放電致能信號EN2反饋輸入至 第2充放電電路20之第2開關電路SW2，並且，輸入至 第3RS正反器RSFF3的重設端子。 如第2圖（A)所示，第1充放電電路10具備：第1電 8 319238 1330941 ^ 容器Cl '第1開關電路SW1及第1檢測電路KC1。第1 .. 開關電路SW1構成為包括：構成反相器的P通道型MOS 電晶體M10以及N通道型MOS電晶體Mil、及與該等串 聯連接並流通由基準電流電路產生之基準電流Π之N通 i 道型MOS電晶體M12。基準電流電路與第6圖之電路相 同。於前述反相器係輸入有第1放電致能信號EN1。 第1開關電路SW1之輸出與第1電容器C1之端子（節 點N1)連接，並且，輸出到第1檢測電路KC1。第1檢測 Φ 電路KC 1係一種反相器，由串聯連接之P通道型MOS電 晶體M13、N通道型MOS電晶體M14構成。P通道型MOS 電晶體Ml 3之閘極係施加基準電流電路之電壓Va，且流 通基準電流II。N通道型MOS電晶體M14之閘極係施加 第1開關電路SW1之輸出。由此，第1檢測電路KC1之 臨限值Vt3係設定為與基準電流電路之Vgsl相等（Vt3 = Vgs 1)。而且，第1檢測電路KC 1之輸出係施加到緩衝放 φ 大器AP，缓衝放大器AP之輸出係作為第1時脈CLK1被 輸出。 如第2圖（B)所示，第2充放電電路20係與第1充放 電電路10相同之電路結構，於第2充放電電路20之第2 開關電路S W2係輸入有第2放電致能信號EN2。 接著，參照第3圖對該振盪電路之動作進行說明。當 前如果設第1放電致能信號EN1為高位準、第2放電致能 信號EN2為低位準，則在第1充放電電路10中，M10截 止，Mil導通，第1電容器C1藉由基準電路II被放電。 9 319238 3外丄 2另充;在第1充放電電路1〇進行放電動作的^ » 2充放電電路20被初始 9 . . ^ ^ )期間，弟 〜 G即，弟2充放電電路％ 電容器C2藉由第2+ 包峪之第2 稭田罘2開關電路SW2充電，第 之&子（節點Ν2Ί夕带歐、， 見谷器C2 •站N2)之电屋初始化為電源電壓Vdd。 如果第1電容器C1之節點N1藉由放 Vdd降低至Vt3 电旳攸電源電壓 準’第1時脈CTK1妈支一 』出反轉為高位

卡^才脈CLK1變為向位準。@此，第1RS

以及弟2RS正反哭只盗RSFF USFF2之輸出反轉，第1 ΕΝ1變為低位準之同時， 從电致月匕俏唬 準。 、第2放電致能信號ΒΝ2變為高位 ::第1放電致能信號ΕΝ1變為低位準，則由在第 1充放電電路10中第i μ pa 千則由於在弟 禾丄開關電路SW1的道、s λ,η 截止，所以，第丨電裳哭广 導通、Mil 始化為電源電壓Vdd。1被充電’節點W之電壓被初 另外，如果第2放雷μ 第2充放電電路2〇中―月匕仏#u ΕΝ2變為高位準，則在 開始放電。當第2電容哭弟2电谷β C2藉由基準電流η 降低至VO時，第2 ; C2之節點Ν2從電 壓vdd 第2時脈CLK2變為 高位準輸出反轉為高位準， 能信號EN2變為低仅準之口此再次貫規第2放電致 變為高位準’第！充故電電^ ’第1放電软能信號EN1 電電路2〇被初始化。 1〇開始放電動作，第2充放 如此，第1充敌電hlQ μ 地重復初始化及放電，敌電總奸弟2充放電電路2〇交替 Ί原電壓、開始。由 319238 >41 σ、^抑制振盪頻率之電源電壓依賴性。由於節點Nl、 的初始电壓總是電源電壓Vdd，所以，-次放電所需要 的時間t由數式2給定。 而要 【數式2】

Clx(Vdd-Vt2)

II 在此由於基準電流11由數式1給定，所以，如果 其贡入數式2’則可以獲得數式3。 、 【數式3] f^ClxRlx(Vdd-Vt2)

Vdd —Ygsl 一在此，如上前述，如果設定Vt2= Vgsl，則如數式4 所示’時間t之電源電壓依賴性被消除。 【數式4】 t = ClxRl 另外，雖然輸出時脈CLK由第3RS正反器Rsff ^但由於輸出時脈CLK之高及低位準之周期分別由第^ 放：電路1:及第2充放電電路2〇之放電周期決定，所 猎，將此等第1充放電電路10及第2充放電電路2〇 ^ CR時間常數設定為相等（ClxRl = C2xR2)，可以不蚀田 =器而將輸出時脈CLK之工作比（Dmy)正確地設定為 —接著，對本發明第2#施方式之録電 弟1實施方式係將被初始化之電仃5兄月。 电&又疋马电源電壓Vdd來 319238 11 1330941 進行放電之電路，惟藉由構成將被初始化之電壓設定為接 - 地電壓GND來進行充電之電路，也能夠獲得同樣的效果。 , 該情形下，只要將第1充放電電路構成如第4圖所示即可。 對於第2充放電電路而言也同樣。第4圖中，基準電流電 . 路係由電晶體的極性被反轉的P通道型MOS電晶體 M20、M21、N通道型MOS電晶體M22構成。 第1開關電路SW1構成為包括：流通來自基準電流電 路之基準電流12的P通道型MOS電晶體M23、構成反相 ® 器的P通道型MOS電晶體M24、N通道型MOS電晶體 M25。在此，基準電流12由數式5給定。 【數式5】 T9 Vdd - Vgs2 = Έ 另外，第1檢測電路KC1係由串聯連接之P通道型 MOS電晶體M26、N通道型MOS電晶體M27構成。N通 • 道型MOS電晶體M27與基準電流電路之N通道型MOS 電晶體M22構成電流鏡，流通基準電流12。P通道型MOS 電晶體M26之閘極被施加第1開關電路SW1之輸出。由 此，第1檢測電路KC1之臨限值Vt3係設定與基準電流電 路之Vgs2相等。因此，第1充放電電路、第2充放電電 路交替地反復初始化及放電，充電總是從接地電壓GND 開始。由此，與第1實施方式同樣，可以抑制振盪頻率之 電源電壓依賴性。 【圖式簡單說明】 12 319238 1330941 第1圖係本發明第1實施方式之振盪電路之電路圖。 第2圖（A)及（B)係本發明第1實施方式之振盪電路之 第1及第2充放電電路之電路圖。 第3圖係本發明第1實施方式之振盪電路之動作波形 圖 第4圖係本發明第2實施方式之振盪電路之電路圖 第5圖係習知例之振盪電路之電路圖。 第6圖係基準電流電路之電路圖。 第7圖係習知例之振盪電路之動作波形圖。 【主要元件符號說明】 10 第1充放電電路 AP 緩衝放大器 C1 第1電容器 CLK 輸出時脈 CLK2第2時脈 EN2 第2放電致能信號 INV、INV1、INV2 反相器 20 第2充放電電路 C 電容器 C2 第2電容器 CLK1第1時脈 EN1 第1放電致能信號 Π、12 基準電流 KC1 第1檢測電路 KC2 第2檢測電路

Ml、M3 P通道型MOS電晶體 M2、M4 N通道型MOS電晶體 M7、M10、M13 P通道型MOS電晶體 M5、M6、Mil、M12、M14 N 通道型 MOS 電晶體 M20、M21、M23、M24、M26 P 通道型 MOS 電晶體 M22、M25、M27 N通道型電晶體 13 319238 1330941 N、N1 、N2 節點 R1 電阻 RSFF1 第 1RS正反器 RSFF2 第2RS正反器 RSFF3 第 3RS正反器 STV 史密特反相器 SW1 第1 開關電路 SW2 第2開關電路

14 319238

Claims (1)

1330941 ψ ---- 第96116395號專利申請案 1伴Π糾曰修正替换頁 脚年7月21曰') 之電源電壓依賴性之振盪電路，包 4 十、申請專利範圍： -L 一種可抑制振盪頻率 括： 基準電流電路，其具備MOS電晶體，且產生基準 電流； 第1充放電電路，其具備：第〗電容器；對將第1 '盗之端子電壓初始化為電源電壓之初始化動作、及 在第1電容器中流通基準電流之放電動作進行切換之第 1開關電路；及對第〗電容器之端子電壓進行檢測，並 輪出第1時脈之第1檢測電路； 第2充放電電路，其具備：第2電容器；對將第2 電容器之端子電壓初始化為電源電壓之初始化動作、及 在第2電谷器中流通基準電流之放電動作進行切換之第 2開關電路；及對第2電容器之端子電壓進行檢測，並 輸出第2時脈之第2檢測電路；以及 控制電路’其根據第i及第2時脈，以第1及第2 充放電電路交替地進行初始化動作及放電動作之方式 控制第1及第2開關電路，且第！及第2檢測電路之臨 限值係設定為與MOS電晶體之閘極電壓相等。 2. —種可抑制振盪頻率之電源電壓依賴性之振盪電路，包 括： 基準電流電路，其具備MOS電晶體，且產生美準 電流； 第1充放電電路，其具備：第1電容器；對將第i 319238修正版 15 1^^0941 / η年Ί月耶修正替換頁第961163(995931申21請日案) 電谷器之端子電壓初始化為接地電壓之初始化動作、及 在第1電容器中流通基準電流之充電動作進行切換之第 …1開關電路；及對第1電容器之端子電壓進行檢測，並 - 輪出第1時脈之第1檢測電路； * 第2充放電電路，其具備：第2電容器；對將第2 電谷器之端子電壓初始化為接地電壓之初始化動作 '及 對切換為在第2電容器中流通基準電流之充電動作進行 切換之第2開關電路；及對第2電容器之端子電壓進行 檢測’並輸出第2時脈之第2檢測電路；以及 控制電路，其根據第1及第2時脈，以第1及第2 充放電電路交替地進行初始化動作及充電動作之方式 控制第1及第2開關電路，且第1及第2檢測電路之臨 限值係設定為與MOS電晶體之閘極電壓相等。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述可抑制振盪頻率之電源 電壓依賴性之振盪電路，其中， 基準電流電路具備在電源端子與接地端子之間串聯 連接之電阻’該MOS電晶體之閘極及沒極係共通連接。 4. 如申請專利範圍第1或2項所述可抑制振盪頻率之電源、 電壓依賴性之振盪電路，其中， 控制電路係由分別輸入有第1及第2檢測電路之檢 測輸出之第1及第2RS正反器構成。 5. 如申請專利範圍第1或2項所述可抑制振盪頻率之電源 電壓依賴性之振盪電路，其中， 第1及第2檢測電路係由反相器構成。 16 319238修正版