TWI822533B - 溫度補償震盪器與環形震盪器溫度補償方法 - Google Patents

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TWI822533B
TWI822533B TW111150204A TW111150204A TWI822533B TW I822533 B TWI822533 B TW I822533B TW 111150204 A TW111150204 A TW 111150204A TW 111150204 A TW111150204 A TW 111150204A TW I822533 B TWI822533 B TW I822533B
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Abstract

一種溫度補償震盪器,包含:電流源,用以產生正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流;以及環形震盪器,具有負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率,環形震盪器用以接收正溫度係數電流,而產生震盪訊號。電流源包括串聯之追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件與電阻。追循MOS元件與環形震盪器中之至少一第一MOS元件為相同導電型,且追循MOS元件之閘源極電壓與該至少一第一MOS元件之閘源極電壓具有相同的負溫度係數,以於溫度補償震盪器操作時,追循MOS元件與該至少一第一MOS元件間具有追循效果,以補償負溫度係數震盪頻率。

Description

溫度補償震盪器與環形震盪器溫度補償方法
本發明係有關環形震盪器,特別是有關於具有溫度補償功能之環形震盪器及環形震盪器溫度補償方法。
與本案相關的先前技術有:US8076980B2、US8248171B1。
請參閱圖1,圖1顯示先前技術之溫度補償震盪器示意圖。先前技術之溫度補償震盪器1000包括電流產生電路101及環形震盪器(Ring Oscillator)102,其中電流產生電路101及環形震盪器102各自包括複數金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件。環型振盪器102中,透過三個反相器(inverter)震盪出所需要的頻率。環型振盪器102本身具有負溫度的延遲(Delay)特性,原因主要是與元件的遷移率(mobility)有關,溫度越高,元件的遷移率越低;由於元件的遷移率具有負溫度係數,也就是說溫度越高所造成環型振盪器延遲(delay)的時間就會越長,導致環型振盪器102的震盪頻率越低。
因此,電流產生電路101產生正溫度係數電流Io1,正溫度係數電流Io1用以補償環形震盪器102的負溫度係數延遲(Delay),藉此補償環形震盪器102本身與溫度負相關的震盪頻率,使得時脈訊號Vo1之震盪頻率與溫度無關。
根據定轉導增益(Constant-gm)電流公式,正溫度係數電流Io1可由下列式一表示:
(式一)
式一中,μ為金屬氧化半導體元件之遷移率(mobility),Cox為金屬氧化半導體元件之等效電容,W為金屬氧化半導體元件之通道寬度,L為金屬氧化半導體元件之通道長度,電阻R為電流產生電路101中的電阻R1及電阻R2之電阻值之和,K為常數。
上述先前技術之缺點在於,正溫度係數電流Io1相關於負溫度係數電阻R之平方,因此溫度補償能力較差。
有鑑於此,本發明即針對上述先前技術之不足,提出一種具有卓越溫度補償能力的溫度補償震盪器。本發明之溫度補償震盪器中,正溫度係數電流相關於電阻之一次方,因此具有較佳之溫度補償能力,此外,本發明更藉由金屬氧化半導體元件之追循功能(tracking),使得在金屬氧化半導體元件之不同製程轉角(corner)條件下,均能有卓越的溫度補償能力。
於一觀點中,本發明提供一種溫度補償震盪器,包含:一電流源,用以產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流;以及一環形震盪器,具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率,該環形震盪器用以接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件與一電阻;其中該追循MOS元件與該環形震盪器中之至少一第一MOS元件為相同導電型,且該追循MOS元件之閘源極電壓與該至少一第一MOS元件之閘源極電壓具有相同的負溫度係數,以於該溫度補償震盪器操作時,該追循MOS元件與該至少一第一MOS元件間具有追循效果,以補償該負溫度係數震盪頻率。
於一實施例中,該電阻具有一負溫度係數電阻值,且該正溫度係數電流正比於流經該電阻之一補償電流。
於一實施例中,該補償電流為該追循MOS元件的閘極電壓減去該追循MOS元件的負溫度係數閘源極電壓後除以該負溫度係數電阻值。
於一實施例中,該追循MOS元件的閘極電壓之溫度係數為零。
於一實施例中,該電流源更包括一電流鏡電路,與該追循MOS元件耦接,以將該補償電流鏡射為該正溫度係數電流。
於一實施例中,該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,該反相器包括彼此串連的該第一MOS元件與一第二MOS元件,其中該第一MOS元件與該第二MOS元件之導電型相反。
於一實施例中,該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,其中該至少三個之奇數個耦接的延遲單元以閂鎖方式耦接。
於另一觀點中,本發明提供一種溫度補償震盪器,包含:一電流源,用以產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流;以及一環形震盪器,具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率,該環形震盪器用以接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號; 其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件與一電阻;其中該電阻具有一負溫度係數電阻值,且該正溫度係數電流正比於流經該電阻之一補償電流。
於另一觀點中,本發明提供一種環形震盪器溫度補償方法,包含:以一電流源產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流;以及以具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率之一環形震盪器接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件與一電阻;其中該追循MOS元件與該環形震盪器中之至少一第一MOS元件為相同導電型,且該追循MOS元件之閘源極電壓與該至少一第一MOS元件之閘源極電壓具有相同的負溫度係數,以於該溫度補償震盪器操作時,該追循MOS元件與該至少一第一MOS元件間具有追循效果,以補償該負溫度係數震盪頻率。
於另一觀點中,本發明提供一種環形震盪器溫度補償方法,包含:以一電流源產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流;以及以具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率之一環形震盪器接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件與一電阻;其中該電阻具有一負溫度係數電阻值,且該正溫度係數電流正比於流經該電阻之一補償電流。
底下藉由具體實施例詳加說明,當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
發明中的圖式均屬示意,主要意在表示各電路間之耦接關係,以及各訊號波形之間之關係,至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
請參閱圖2,圖2顯示本發明之溫度補償震盪器之一實施例方塊示意圖。如圖2所示,在一實施例中,溫度補償震盪器2000包含電流源200以及環形震盪器300。在一實施例中,電流源200用以產生正溫度係數(proportional to absolute temperature, PTAT)電流Ip1,電流源200包括互相串聯耦接之追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor, MOS) 元件MN1與電阻Rm。在一實施例中,環形震盪器300包括至少一MOS元件,在本實施例中,該至少一MOS元件包括MOS元件M1。在一實施例中,環形震盪器300具有負溫度係數(complementary to absolute temperature, CTAT)震盪頻率,環形震盪器300用以接收正溫度係數電流Ip1,而產生震盪訊號Vo。
在一實施例中,追循MOS元件MN1具有閘極電壓Vref,追循MOS元件MN1與MOS元件M1具有相同之導電型,在本實施例中,追循MOS元件MN1與MOS元件M1皆為N型金屬氧化半導體元件(即NMOS元件)。在一實施例中,追循MOS元件MN1之閘源極電壓Vgs1與MOS元件M1之閘源極電壓Vgs2具有相同的負溫度係數,以於溫度補償震盪器2000操作時,追循MOS元件與MOS元件M1間具有追循效果,以補償環形震盪器300之負溫度係數震盪頻率。在一實施例中,電阻Rm具有負溫度係數電阻值,且正溫度係數電流Ip1正比於流經電阻Rm之補償電流Ich。在一實施例中,閘極電壓Vref例如為與溫度無關且具有固定的電壓位準。
需說明的是,上述追循MOS元件MN1之閘源極電壓Vgs1與MOS元件M1之閘源極電壓Vgs2具有相同的負溫度係數,係指追循MOS元件MN1之閘源極電壓Vgs1與MOS元件M1之閘源極電壓Vgs2皆具有負溫度係數,其各自之負溫度係數不必須毫無差別的相同,可以有些微可容許的誤差。
請參閱圖3,圖3顯示本發明之溫度補償震盪器之一實施例示意圖。圖3之溫度補償震盪器3000為圖2之溫度補償震盪器2000之一較具體實施例。在一實施例中,圖3之電流源210更包括電流鏡電路211,電流鏡電路211與追循MOS元件MN1耦接,以將補償電流Ich鏡射為正溫度係數電流Ip1、正溫度係數電流Ip2以及正溫度係數電流Ip3,其中正溫度係數電流Ip1、正溫度係數電流Ip2以及正溫度係數電流Ip3分別流經MOS元件M1之汲極端上的節點Nd1、MOS元件M2之汲極端上的節點Nd2以及MOS元件M3之汲極端上的節點Nd3。在一實施例中,電流鏡電路211包括具有相同導電型的MOS元件Mp10、MOS元件Mp1、MOS元件Mp2以及MOS元件Mp3,在本實施例中,MOS元件Mp10、MOS元件Mp1~Mp3皆為P型金屬氧化半導體元件(即PMOS元件),MOS元件Mp10之源極耦接於電源電壓VDD。
在一實施例中,本發明之溫度補償震盪器中的環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,在本實施例中,圖3之環形震盪器310包括反相器311、反相器312以及反相器313,反相器311包括彼此串連的MOS元件M1與MOS元件Mp1,反相器312包括彼此串連的MOS元件M2與MOS元件Mp2,反相器313包括彼此串連的MOS元件M3與MOS元件Mp3。在一實施例中,每一反相器中的兩個MOS元件之導電型相反,在本實施例中,MOS元件M1~M3為NMOS元件,MOS元件Mp1~Mp3為PMOS元件,MOS元件M1~M3之源極耦接於接地電位VSS,MOS元件Mp1~Mp3之源極耦接於電源電壓VDD。
請繼續參閱圖3,在一實施例中,MOS元件Mp10之閘極與汲極相互耦接,且MOS元件Mp10之閘極更耦接於MOS元件Mp1~Mp3之閘極。在一實施例中,MOS元件M1之閘極耦接於MOS元件M3之汲極,MOS元件M1之汲極耦接於MOS元件M2之閘極,MOS元件M2之汲極耦接於MOS元件M3之閘極。需說明的是,在圖3之實施例中,電流鏡電路211與環形震盪器310共用MOS元件Mp1~Mp3。
在一實施例中,補償電流Ich為追循MOS元件MN1的閘極電壓Vref減去追循MOS元件MN1的負溫度係數閘源極電壓Vgs1後除以電阻Rm之負溫度係數電阻值。需說明的是,上述實施例中,追循MOS元件MN1的閘極電壓Vref之溫度係數為零。具體而言,補償電流Ich可由下列式二表示:
Ich=(Vref-Vgs1)/Rm                                                    (式二)
由上列式二可知,由於追循MOS元件MN1的閘源極電壓Vgs1及電阻Rm之電阻值皆具有負溫度係數,且追循MOS元件MN1的閘極電壓Vref之溫度係數為零,因此補償電流Ich具有正溫度係數,使得補償電流Ich鏡像產生的電流Ip1、電流Ip2、電流Ip3皆具有正溫度係數,藉此補償環形震盪器310之負溫度係數。需說明的是,本發明之補償電流Ich與電阻Rm為一次方關係,因此相對於先前技術具有較佳的溫度補償能力。
請參閱圖4,圖4顯示對應於圖3之一實施例操作波形圖。如圖4之所示,在一實施例中,於時點t1,節點Nd3上的電壓VNd3(即MOS元件M1之閘極電壓或震盪訊號Vo之電壓)隨時間而逐漸上升。在一實施例中,電壓VNd3上升至超過時點t2時,電壓VNd3高於MOS元件之導通電壓閾值Vth,此時MOS元件M1導通,節點Nd1上的電壓VNd1為低位準,因此MOS元件M2不導通,節點Nd2上的電壓VNd2(即MOS元件M3之閘極電壓)隨時間而逐漸上升。在一實施例中,電壓VNd2上升至超過時點t3時,電壓VNd2高於MOS元件之導通電壓閾值Vth,此時MOS元件M3導通,節點Nd3上的電壓VNd3為低位準,因此MOS元件M1不導通,節點Nd1上的電壓VNd1(即MOS元件M2之閘極電壓)隨時間而逐漸上升。在一實施例中,電壓VNd1上升至超過時點t4時,電壓VNd1高於MOS元件之導通電壓閾值Vth,此時MOS元件M2導通,節點Nd2上的電壓VNd2為低位準,因此MOS元件M3不導通,電壓VNd3隨時間而逐漸上升。
在一實施例中,圖4波形圖中的週期Tp(即電壓VNd3之週期或震盪訊號Vo之週期)可由下列式三表示:
Tp=3α*(Ceq*dV/Imp3+ Ceq*dV/Im3)                          (式三)
需說明的是,式三中,α為常數,Ceq為MOS元件M1、MOS元件M2與MOS元件M3各別之閘極等效電容,dV為MOS元件M1、MOS元件M2與MOS元件M3各別之閘源極電壓,亦即圖4中電壓VNd3、電壓VNd2或電壓VNd1之最高位準與最低位準之差值,電流Imp3係流經MOS元件Mp3之源汲極電流,電流Im3係流經MOS元件M3之閘極電流。
還需說明的是,上述閘極等效電容Ceq具有正溫度係數,閘源極電壓dV具有負溫度係數,電流Imp3具有正溫度係數,電流Im3具有負溫度係數。在本實施例中,上述正溫度係數及負溫度係數均來自環形震盪器310中的NMOS元件,而非來自環形震盪器310中的PMOS元件,因此,追循MOS元件MN1對於環形震盪器310中的NMOS元件具有良好的追循效果,使得本發明之溫度補償震盪器3000具有極佳的溫度補償效果。
請參閱圖5,圖5顯示本發明與先前技術之溫度補償震盪器之溫度係數曲線圖。如圖5所示,相較於先前技術,經本發明之溫度補償震盪器之溫度補償後,溫度係數曲線呈現接近於平坦之結果,由此可知本發明具有極佳的溫度補償效果。
請參閱圖6~圖9,圖6~圖9顯示本發明之溫度補償震盪器之數種具體實施例示意圖。在一實施例中,圖6之溫度補償震盪器6000包含電流源220以及環形震盪器320,環形震盪器320包括三個耦接的反相器。在一實施例中,圖7之溫度補償震盪器7000包含電流源230以及環形震盪器330,環形震盪器330包括三個耦接的反相器。在一實施例中,圖8之溫度補償震盪器8000包含電流源240以及環形震盪器340,環形震盪器340包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,在本實施例中,該至少三個之奇數個耦接的延遲單元包括延遲單元341、延遲單元342及延遲單元343,該三個延遲單元以閂鎖方式耦接。在一實施例中,圖9之溫度補償震盪器9000包含電流源250以及環形震盪器350,在本實施例中,環形震盪器350包括三個以閂鎖方式耦接的延遲單元。
需說明的是,上述圖6~圖9之實施例操作細節,本領域技術人員可由圖3之實施例推知,故不贅述。由圖6~圖9之實施例可知,本發明之溫度補償震盪器可用於多種環形震盪器,且不限於圖6~圖9所示之環形震盪器。本發明藉由與電阻成一次方關係的正溫度係數電流補償環形震盪器的負溫度係數,且藉由追循MOS元件對於環形震盪器中MOS元件的追循效果,使得本發明具有極佳的溫度補償效果。
以上已針對較佳實施例來說明本發明,唯以上所述者,僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已,並非用來限定本發明之最廣的權利範圍。所說明之各個實施例,並不限於單獨應用,亦可以組合應用,舉例而言,兩個或以上之實施例可以組合運用,而一實施例中之部分組成亦可用以取代另一實施例中對應之組成部件。此外,在本發明之相同精神下,熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合,舉例而言,本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」,不限於根據該訊號的本身,亦包含於必要時,將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及/或比例轉換等,之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知,在本發明之相同精神下,熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合,其組合方式甚多,在此不一一列舉說明。因此,本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
101:電流產生電路 102:環形震盪器 1000:溫度補償震盪器 200, 210, 220, 230, 240, 250:電流源 211:電流鏡電路 2000:溫度補償震盪器 300, 310, 320, 330, 340, 350:環形震盪器 311~313:反相器 341~343:延遲單元 3000:溫度補償震盪器 6000, 7000, 8000, 9000:溫度補償震盪器 Ceq:閘極等效電容 Cox:等效電容 dV:閘源極電壓 Ich:補償電流 Im3, Imp3:電流 Io1:正溫度係數電流 Ip1~Ip3:正溫度係數電流 K:常數 L:通道長度 M1~M3:MOS元件 MN1:追循MOS元件 Mp1~Mp3:MOS元件 Mp10:MOS元件 Nd1, Nd2, Nd3:節點 R, R1, R2, Rm:電阻 t1~t4:時點 Tp:週期 VDD:電源電壓 Vgs1, Vgs2:閘源極電壓 VNd1, VNd2, VNd3:電壓 Vo:震盪訊號 Vo1:時脈訊號 Vref:閘極電壓 VSS:接地電位 Vth:導通電壓閾值 W:通道寬度 α:常數 μ:遷移率
圖1顯示先前技術之溫度補償震盪器示意圖。
圖2顯示本發明之溫度補償震盪器之一實施例方塊示意圖。
圖3顯示本發明之溫度補償震盪器之一實施例示意圖。
圖4顯示對應於圖3之一實施例操作波形圖。
圖5顯示本發明與先前技術之溫度補償震盪器之溫度係數曲線圖。
圖6顯示本發明之溫度補償震盪器之一種具體實施例示意圖。
圖7顯示本發明之溫度補償震盪器之一種具體實施例示意圖。
圖8顯示本發明之溫度補償震盪器之一種具體實施例示意圖。
圖9顯示本發明之溫度補償震盪器之一種具體實施例示意圖。
210:電流源
211:電流鏡電路
310:環形震盪器
311~313:反相器
3000:溫度補償震盪器
Ich:補償電流
Ip1~Ip3:正溫度係數電流
M1~M3:MOS元件
MN1:追循MOS元件
Mp1~Mp3:MOS元件
Mp10:MOS元件
Nd1,Nd2,Nd3:節點
Rm:電阻
VDD:電源電壓
Vgs1:閘源極電壓
Vo:震盪訊號
Vref:閘極電壓
VSS:接地電位

Claims (26)

  1. 一種溫度補償震盪器,包含:一電流源,用以產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature,PTAT)電流;以及一環形震盪器,具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature,CTAT)震盪頻率,該環形震盪器用以接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件與一電阻;其中該追循MOS元件與該環形震盪器中之至少一第一MOS元件為相同導電型,且該追循MOS元件之閘源極電壓與該至少一第一MOS元件之閘源極電壓具有相同的負溫度係數,以於該溫度補償震盪器操作時,該追循MOS元件與該至少一第一MOS元件間具有追循效果,以補償該負溫度係數震盪頻率。
  2. 如請求項1所述之溫度補償震盪器,其中該電阻具有一負溫度係數電阻值,且該正溫度係數電流正比於流經該電阻之一補償電流。
  3. 如請求項2所述之溫度補償震盪器,其中該補償電流為該追循MOS元件的閘極電壓減去該追循MOS元件的負溫度係數閘源極電壓後除以該負溫度係數電阻值。
  4. 如請求項3所述之溫度補償震盪器,其中該追循MOS元件的閘極電壓之溫度係數為零。
  5. 如請求項2所述之溫度補償震盪器,其中該電流源更包括一電流鏡電路,與該追循MOS元件耦接,以將該補償電流鏡射為該正溫度係數電流。
  6. 如請求項1所述之溫度補償震盪器,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,該反相器包括彼此串連的該第一MOS元件與一第二MOS元件,其中該第一MOS元件與該第二MOS元件之導電型相反。
  7. 如請求項1所述之溫度補償震盪器,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,其中該至少三個之奇數個耦接的延遲單元以閂鎖方式耦接。
  8. 一種溫度補償震盪器,包含:一電流源,用以產生具有一正溫度係數的一正溫度係數(proportional to absolute temperature,PTAT)電流;以及一環形震盪器,具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature,CTAT)震盪頻率,該環形震盪器用以接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號,其中該正溫度係數電流的正溫度係數用以補償該負溫度係數震盪頻率;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件與一電阻,用以產生流經該電阻的一補償電流,其中該正溫度係數電流正比於該補償電流;其中該電阻的電阻值具有一負溫度係數,其中該正溫度係數電流的該正溫度係數係根據該電阻的該負溫度係數決定,且該正溫度係數電流的該正溫度係數與該電阻的該負溫度係數彼此為一次方反向相關。
  9. 如請求項8所述之溫度補償震盪器,其中該補償電流為該追循MOS元件的閘極電壓減去該追循MOS元件的負溫度係數閘源極電壓後除以具有該負溫度係數的該電阻值。
  10. 如請求項9所述之溫度補償震盪器,其中該追循MOS元件的閘極電壓之溫度係數為零。
  11. 如請求項8所述之溫度補償震盪器,其中該電流源更包括一電流鏡電路,與該追循MOS元件耦接,以將該補償電流鏡射為該正溫度係數電流。
  12. 如請求項8所述之溫度補償震盪器,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,該反相器包括彼此串連的一第一MOS元件與一第二MOS元件,其中該第一MOS元件與該第二MOS元件之導電型相反。
  13. 如請求項8所述之溫度補償震盪器,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,其中該至少三個之奇數個耦接的延遲單元以閂鎖方式耦接。
  14. 一種環形震盪器溫度補償方法,包含:以一電流源產生一正溫度係數(proportional to absolute temperature,PTAT)電流;以及以具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature,CTAT)震盪頻率之一環形震盪器接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號;其中該電流源包括串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件與一電阻; 其中該追循MOS元件與該環形震盪器中之至少一第一MOS元件為相同導電型,且該追循MOS元件之閘源極電壓與該至少一第一MOS元件之閘源極電壓具有相同的負溫度係數,以於該溫度補償震盪器操作時,該追循MOS元件與該至少一第一MOS元件間具有追循效果,以補償該負溫度係數震盪頻率。
  15. 如請求項14所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該電阻具有一負溫度係數電阻值,且該正溫度係數電流正比於流經該電阻之一補償電流。
  16. 如請求項15所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該補償電流為該追循MOS元件的閘極電壓減去該追循MOS元件的負溫度係數閘源極電壓後除以該負溫度係數電阻值。
  17. 如請求項16所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該追循MOS元件的閘極電壓之溫度係數為零。
  18. 如請求項15所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該電流源更包括一電流鏡電路,與該追循MOS元件耦接,以將該補償電流鏡射為該正溫度係數電流。
  19. 如請求項14所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,該反相器包括彼此串連的該第一MOS元件與一第二MOS元件,其中該第一MOS元件與該第二MOS元件之導電型相反。
  20. 如請求項14所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,其中該至少三個之奇數個耦接的延遲單元以閂鎖方式耦接。
  21. 一種環形震盪器溫度補償方法,包含: 以彼此串聯之一追循(tracking)金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件與一電阻產生具有一正溫度係數的一補償電流;根據該補償電流產生具有一正溫度係數的一正溫度係數(proportional to absolute temperature,PTAT)電流,其中該正溫度係數電流正比於該補償電流;以及以具有一負溫度係數(complementary to absolute temperature,CTAT)震盪頻率之一環形震盪器接收該正溫度係數電流,而產生一震盪訊號,其中該正溫度係數電流的正溫度係數用以補償該負溫度係數震盪頻率;其中該電阻的電阻值具有一負溫度係數,其中該正溫度係數電流的該正溫度係數係根據該電阻的該負溫度係數決定,且該正溫度係數電流的該正溫度係數與該電阻的該負溫度係數彼此為一次方反向相關。
  22. 如請求項21所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該補償電流為該追循MOS元件的閘極電壓減去該追循MOS元件的負溫度係數閘源極電壓後除以具有該負溫度係數的該電阻值。
  23. 如請求項22所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該追循MOS元件的閘極電壓之溫度係數為零。
  24. 如請求項21所述之環形震盪器溫度補償方法,更包含:鏡射該追循MOS元件,以將該補償電流鏡射為該正溫度係數電流。
  25. 如請求項21所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的反相器,該反相器包括彼此串連的該 第一MOS元件與一第二MOS元件,其中該第一MOS元件與該第二MOS元件之導電型相反。
  26. 如請求項21所述之環形震盪器溫度補償方法,其中該環形震盪器包括至少三個之奇數個耦接的延遲單元,其中該至少三個之奇數個耦接的延遲單元以閂鎖方式耦接。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060082419A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-20 Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. Oscillation apparatus capable of compensating for fluctuation of oscillation frequency
US20110298556A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Ememory Technology Inc. Voltage source circuit for crystal oscillation circuit
CN102385409A (zh) * 2011-10-14 2012-03-21 中国科学院电子学研究所 同时提供零温度系数电压和电流基准的vgs/r型基准源
US8248171B1 (en) * 2011-01-27 2012-08-21 Nxp B.V. Temperature correcting current-controlled ring oscillators
CN106209083A (zh) * 2015-04-29 2016-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 环形振荡电路和环形振荡器
US20200328733A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Tdk Electronics Ag Oscillator Device
CN115021746A (zh) * 2022-06-17 2022-09-06 南京英科迪微电子科技有限公司 环形振荡器补偿电路、cdr控制环路和接收器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060082419A1 (en) * 2004-10-20 2006-04-20 Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. Oscillation apparatus capable of compensating for fluctuation of oscillation frequency
US20110298556A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Ememory Technology Inc. Voltage source circuit for crystal oscillation circuit
US8248171B1 (en) * 2011-01-27 2012-08-21 Nxp B.V. Temperature correcting current-controlled ring oscillators
CN102385409A (zh) * 2011-10-14 2012-03-21 中国科学院电子学研究所 同时提供零温度系数电压和电流基准的vgs/r型基准源
CN106209083A (zh) * 2015-04-29 2016-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 环形振荡电路和环形振荡器
US20200328733A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Tdk Electronics Ag Oscillator Device
CN115021746A (zh) * 2022-06-17 2022-09-06 南京英科迪微电子科技有限公司 环形振荡器补偿电路、cdr控制环路和接收器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
網路文獻 Jubayer Jalil et. al. "Designing a Ring-VCO for RFID Transponders in 0.18 m CMOS Process" The Scientific World Journal 2014年1月22日公開文件 https://doi.org/10.1155/2014/580385 *

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