TWI830582B - 振盪器以及用於調諧振盪器的方法及溫度補償電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種溫度補償電路，包含用以產生諸如參考電流的第一可調整信號的第一可調整電路，如可調整電流源。電路包含用以產生諸如參考電壓的第二可調整信號的第二可調整電路。回應於第一可調整信號及第二可調整信號的電路系統產生諸如時脈信號的輸出。第一可調整電路中的可調諧電路及第二可調整電路的可調諧第一元件在第一溫度下將輸出的諸如時脈週期的操作特性設定為目標位準。第二可調整電路的可調諧第二元件在第二溫度下將輸出的操作特性設定為目標位準。在第二溫度下調諧第二可調諧元件實質上不改變輸出在第一溫度下的操作特性。

Description

振盪器以及用於調諧振盪器的方法及溫度補償電路
描述一種關於積體電路中的電路系統的溫度補償的技術，包含時脈產生器電路系統的溫度補償。
積體電路可包含具有隨溫度變化的操作特性的電路系統。舉例而言，時脈產生器可經設計用於設定輸出時脈的頻率的目標時脈週期。但實際時脈週期可隨著電路系統的溫度改變而自目標偏移。又，積體電路通常經指定以供廣泛溫度範圍使用，此可導致電路系統在整個溫度範圍中的操作特性顯著改變。
已研發出用以在廣泛範圍內控制電路系統的操作特性的改變的溫度補償技術。此等技術包含使用具有所謂的互補絕對溫度CTAT性質的電路組件及具有所謂的比例絕對溫度PTAT性質的電路組件以及此等組件的組合，以補償溫度漂移。
然而，將技術按比例調整至奈米標度節點、較高頻率以及較低電源電壓呈現對在廣泛溫度範圍內改良溫度補償的需要。
描述一種溫度補償電路，所述溫度補償電路包含用以產生諸如參考電流的第一可調整信號的第一可調整電路，如可調整電流源。電路包含用以產生諸如參考電壓的第二可調整信號的第二可調整電路。回應於第一可調整信號及第二可調整信號的電路系統產生諸如時脈信號的輸出信號。第一可調整電路中的可調諧電路及第二可調整電路的可調諧第一元件在第一溫度下將輸出信號的操作特性（諸如時脈週期）設定為目標位準。第二可調整電路的可調諧第二元件在第二溫度下將輸出信號的操作特性設定為目標位準。
在本文中所描述的實例中，在第二溫度下調諧第二可調諧元件實質上不改變輸出信號在第一溫度的操作特性。如本文所描述，此可藉由以下操作達成：組態第二可調整電路使得電壓穿過或電流通過，藉由在第一溫度下調諧第一可調整電路可在第一溫度下將第二可調諧元件設定為實質上為零。因此，諸如第二可調諧元件的電阻的值並不影響輸出信號在第一溫度下的操作特性。
在所示出的電路中，第二可調整電路包括電阻回饋放大器。在此電路中，可調諧第一元件包含可調諧電流源，所述可調諧電流源在第一溫度下有效地將電阻回饋放大器的回饋電流設定為零，且可調諧第二元件包含可調諧電阻器，所述可調諧電阻器用以設定電阻回饋放大器的電阻以在第二溫度下將參考電壓調諧為將輸出信號的操作特性設定為目標位準的值。
在所示出的電路中，第一可調整電路為弛緩振盪器的充電電路。
描述一種振盪器，包含：可調整參考電流產生器，用以產生可調整參考電流；充電電路，用以依據參考電流而對電容節點充電；參考電壓電路，用以在參考電壓節點處產生參考電壓；以及比較器，具有可操作地耦合到參考電壓節點及電容節點的輸入，從而產生比較器輸出。本說明書中闡述用於在第一溫度下調諧參考電壓電路的第一元件及可調整參考電流產生器以將振盪器的週期設定為目標週期的構件。又，本說明書中闡述用於在第二溫度下調諧參考電壓電路的第二元件以將振盪器的週期設定為目標週期而不實質上改變第一溫度下的週期的構件。
描述一種用於調諧振盪器的方法，所述振盪器具有：可調整參考電流產生器，用以產生可調整參考電流；充電電路，用以依據可調整參考電流而對電容節點充電；參考電壓電路，用以在參考電壓節點處產生參考電壓；以及比較器，具有可操作地耦合到參考電壓節點及電容節點的輸入，從而產生比較器輸出。所述方法包括：在第一溫度下調諧參考電壓電路的第一元件及可調整參考電流產生器以將振盪器的週期設定為目標週期；及在第二溫度下調諧參考電壓電路的第二元件以將振盪器的週期設定為目標週期。
在審閱接下來的圖式、詳細描述以及申請專利範圍之後可見技術的其他態樣及優勢。
參考圖1至圖8提供本發明技術的實施例的詳細描述。
圖1為包含振盪器100及參考電壓產生器101的時脈電路的圖式。參考電壓產生器101包含具有正輸入及負輸入的運算放大器110。在負輸入處連接至節點150的可調諧電流源包含：電流源102，所述電流源以上拉關係產生電流I T2或以其它方式可操作地耦合至節點150；電流源103，所述電流源以下拉關係產生電流I T1或以其它方式可操作地耦合至節點150。電流源102及電流源103可具有不同溫度係數。電流源102、電流源103中的至少一者包含可調諧元件，使得節點150處的電流I T1-I T2的量值可調諧。參考電壓源105（諸如，在廣泛溫度範圍內穩定的能隙參考）連接至運算放大器110的正輸入。具有可調諧電阻Rref的回饋電阻器108連接於運算放大器110的輸出處的節點160與運算放大器的負輸入處的節點150之間。運算放大器的輸出在節點160處提供電壓Vref。運算放大器可為米勒運算放大器（Miller operational amplifier）。合適運算放大器的其他實例包含兩級疊接運算放大器（two-stage, cascode op amp）、摺疊式疊接運算放大器（folded cascade op amp）、伸縮式疊接運算放大器（telescopic cascode op amp）以及三級疊接運算放大器（triple cascade op amp）。合適運算放大器的實例亦可使用NMOS或PMOS差動對輸入。
此實例中的振盪器100為一種類型的弛緩振盪器。振盪器100包含第一比較器120，所述第一比較器具有：一個輸入，直接連接或以其它方式可操作地耦接至接收運算放大器110的輸出處的Vref的節點160；及第二輸入，直接連接或以其它方式可操作地耦接至電容器140的一個端子處的電容節點。振盪器100包含第二比較器121，所述第二比較器具有：一個輸入，直接連接或以其它方式可操作地耦接至接收運算放大器110的輸出上的Vref的節點160；及第二輸入，直接連接或以其它方式可操作地耦接至電容器141的一個端子處的電容節點。
振盪器包含用以產生可調整的參考電流的可調整參考電流產生器，所述可調整參考電流包含具有在供應節點與參考接地端子之間與電晶體131串聯的可調整電阻Rclk的電阻器130。電晶體131具有在節點170處連接至其汲極的其閘極及連接至參考接地端子的其源極。電晶體131以電流鏡關係與具有連接至節點170的閘極的電晶體132及電晶體133連接，使得可調整電阻Rclk可用於調整施加至電容器140及電容器141上的電容節點的電流。回應於控制信號SW2的開關136及回應於控制信號SW1的開關137分別連接於電容器140及電容器141上的電容節點與供應節點之間。
比較器120及比較器121的輸出cmp1及輸出cmp2應用為直接或以其他方式可操作地耦接至控制電路的輸入，此實例中包含RS正反器125。控制電路的輸出為控制信號SW1及控制信號SW2。控制電路可使用其他類型的正反器電路及邏輯閘來實施。
在操作中，回應於控制信號SW2，以藉由由電阻Rclk設定的可調整電流判定的速率，電容器140交替地充電及放電。同樣地，回應於控制信號SW1，以藉由由電阻Rclk設定的可調整電流判定的速率，電容器141交替地與電容器140的充電及放電異相充電及放電。
比較器120及比較器121的輸出cmp1及輸出cmp2在電容器140及電容器141上的電壓跨越參考電壓Vref時翻轉，從而使得控制信號SW1及控制信號SW2切換。振盪器的輸出可為具有可調整週期的方波，且可視為作為適用特定實施的cmp1、cmp2、SW1以及SW2信號中的一或多者。
參考電壓產生器101未連接至振盪器100的充電電路或與所述充電電路解耦。因此，節點160處的電壓與節點170處的電壓隔離，且與電容器140及電容器141處的電壓隔離。
如上文所提及，此實例中的振盪器100為一種類型的弛緩振盪器。更一般而言，弛緩振盪器為產生重複輸出信號或時脈信號的電子振盪器電路，諸如三角波或方波。電路包含回饋迴路（包含圖1的實例中的RS正反器），所述回饋迴路含有開關裝置（例如，SW1、SW2），諸如電晶體、比較器、繼電器、運算放大器或如穿隧二極體的負電阻裝置，其中充電電路經由電阻對電容器或電感器重複充電直至其達到臨限位準，接著再次對其放電。振盪器的週期取決於電容器或電感器電路的時間常數，圖1的實例中的時間常數取決於可調諧電阻Rclk。主動裝置在充電模式與放電模式之間突然切換充電電路，且因此產生不連續改變的重複波形。
在此實例中，參考電壓產生器101為電阻器回饋放大器，所述電阻器回饋放大器包含電流源102及電流源103中的第一可調諧元件及回饋電路中的第二可調諧元件（電阻器108）。振盪器100包含第三可調諧元件（電阻器130）的參考電流產生器。
振盪器經組態以使得其可在諸如85℃的第一溫度下調諧以將振盪器輸出的週期設定在諸如30奈秒的目標週期處。此可藉由調諧電流源102及電流源103中的第一可調整元件使得電流I T1-I T2為零及調諧電阻Rclk以建立電容器140、電容器141的所要充電及放電速率來實現。在I T1-I T2= 0的情況下，運算放大器110的輸出Vref等於Vb，所述Vb可例如由參考電壓源105提供大約0.55伏特。又，在此第一溫度下，電阻器108上不存在電流。應注意，根據克希何夫電壓定律（Kirchhoff's voltage law；KVL），Vref = Vb+(I T1-I T2) × Rref。因此，當I T1-I T2為零時，Vref = Vb。Vb可為溫度穩定電壓，諸如可由能隙參考電壓產生器產生。
又，振盪器經組態以使得其可在諸如25℃的第二溫度下調諧以藉由設定電阻Rref且因此設定運算放大器110的輸出上的Vref的位準而將振盪器輸出的週期設定為目標週期。因此，參考電壓產生器101藉由在第一溫度下調整第一可調整元件以使電阻器108上的電流為零來校準，且接著在某一電流流過電阻器108的情況下，藉由調整第二可調整元件（電阻器108）以在第二溫度下將振盪器的週期設定在目標週期處來校準。在第二溫度下可出現此情況，因為由於電流I T1-I T2具有PTAT性質或可替代地CTAT性質，且電阻器130的電阻Rclk可具有PTAT性質或可替代地CTAT性質，Vref可隨溫度變化。由於PTAT性質，對於高於第一溫度（＞85℃）的溫度，振盪器的週期漂移至較長週期，且對於低於第一溫度的溫度（＜85℃），漂移至較短週期。為了在第二溫度（25℃）下將週期對準目標週期（例如，30奈秒），藉由調整Rref，諸如藉由調諧電阻器108的長度來修改Vref。
此為電路的實例，其中第一可調諧電路（電流源102、電流源103）包含用於在第一溫度下校準的第一可調諧元件，且第二可調諧電路（電阻回饋）包含用於在第二溫度下校準的第二可調諧元件。
用於在第一溫度下調諧參考電壓電路的第一元件及可調整參考電流產生器以將振盪器的週期設定為目標週期的構件包含電流源102及電流源103以及具有可調整電阻器130的電流鏡電路。又，用於在第二溫度下調諧參考電壓電路的第二元件以將振盪器的週期設定為目標週期而不實質上改變第一溫度下的週期的構件包含電阻回饋放大器中的電阻器108。
在所示出的實施例中，因為在第一溫度下跨越電阻器108不存在電流，所以跨越電阻器108之電阻Rref的調諧在第二週期處調整振盪器之週期，但對振盪器之週期或對第一溫度處之參考電壓Vref實質上無影響。
此關係可參考圖2至圖6中的曲線圖理解。圖2為在等於85℃的第一溫度下校準之後時脈週期與溫度的曲線圖，其中對於典型-典型-典型（typical-typical-typical；ttt）及快-慢-快（fast-slow-fast；fsf）NMOS、PMOS、電阻器製程偏斜，I T1-I T2設定為零。在此實例中，在用於裝置的校準程序中，週期在85℃下經調諧至30奈秒。如曲線圖上所標記，藉由將電阻器130調諧至較短長度來調諧用於ttt製程拐角裝置的電阻Rclk，且藉由將電阻器130調諧至較長長度來調諧用於fsf製程拐角裝置的電阻Rclk。圖3為ttt製程拐角及fsf製程拐角在85℃下校準之後的Vref電壓與溫度的曲線圖。圖4為在85℃下再次校準至零之後的I T1-I T2電流的量值與溫度的曲線圖。
在第二溫度（在此實例中為25℃）下，Vref由於I T1-I T2的PTAT性質而自Vb偏離。又，電阻Rclk具有PTAT性質。因此，時脈週期亦隨溫度漂移。如圖2、圖3以及圖4的曲線圖中所見，週期、Vref以及I T1-I T2具有PTAT性質，且當溫度自85℃下降時，其漂移至較低量值，且當溫度自85℃上升時，漂移至較高量值。
為了將時脈的週期與目標週期對準，藉由調整電阻器108的長度而在第二溫度（此實例中為25℃）下調諧Vref以將時脈週期設定為目標週期。作為調諧Vref的結果，如圖5中所示出（與圖3相比），Vref的量值的斜率改變直至達成目標週期。
圖6為在25℃下調諧電阻器108的長度之後ttt製程拐角及fsf製程拐角的時脈週期與溫度的曲線圖。如所見，對於ttt製程拐角裝置及fsf製程拐角裝置，25℃下及85℃下的時脈週期經設定為約30奈秒。自約0℃至約100℃的整個溫度範圍的變化小於0.05奈秒（整個溫度範圍的變化小於0.02%）。此可與圖2的在85℃下校準之後的曲線圖比較，且在第二溫度下未校準時，整個溫度範圍變化改變多達0.8奈秒。如圖6的曲線圖中所示出，在第二溫度（25℃）下調諧Rref的值以將週期設定在約29.98奈秒處，實質上不改變第一溫度（85℃）下約29.99奈秒處的週期。在此背景下，實質性改變將大於0.02%。
圖7為適用於圖1的參考電壓產生器101的參考電壓產生器的圖式。圖7的參考電壓產生器包含電阻回饋放大器，所述電阻回饋放大器包含組件105、組件110以及組件108以產生節點160上的參考電壓Vref，如參考圖1描述，且所述組件不再次描述。圖7的圖式繪示用於在節點150處產生電流的偏壓電路的實例。此實例中，偏壓電路為用於產生電流I T1-I T2偏壓節點150的可調諧電流源電路，所述可調諧電流源電路包含可調諧元件（此實例中，電阻器711）。
可調諧電流源電路連接於電壓供應節點（例如，V DD）與接地參考節點（例如，V SS）之間，且具有三個電流支路。第一電流支路包含串聯連接於電壓供應節點與節點730之間的PMOS電晶體P 0、PMOS電晶體P 1、具有電阻Rb的電阻器710以及NMOS電晶體N 0。第二電流支腳包含串聯連接於電壓供應節點與節點730之間的PMOS電晶體P 3、PMOS電晶體P 2以及NMOS電晶體N 1 。具有電阻R 2的電阻器712連接於節點730與接地參考節點之間。第三電流支路包含串聯連接於節點731與接地參考節點之間的PMOS電晶體T 2、NMOS電晶體T 1以及具有可調諧電阻R 1的電阻器711。節點731連接至電晶體P 2的源極及電晶體P 3的汲極。運算放大器110的負輸入處的節點150連接至電晶體T 2的汲極及電晶體T 1的汲極。
電晶體P 0及電晶體P 3的閘極連接在一起且連接至電晶體P 1的汲極。電晶體P 1及電晶體P 2的閘極連接在一起，且連接至電晶體N 0的汲極及電晶體T 2的閘極。電晶體N 0、電晶體N 1以及電晶體T 1的閘極連接在一起，且連接至施加電壓Vg的偏壓電壓源720。電阻器712可為設定電阻R 2的值的擴散電阻器。電阻器711可為具有可調諧大小或長度的多晶矽電阻器，從而設定電阻R 1的值。電阻器R 1及電阻器R 2可使用其他類型的電阻器實施，諸如使用以線性範圍操作的MOS電晶體或BJT電晶體的金屬電阻器或主動電阻器。
包含PMOS電晶體P 0至PMOS電晶體P 3以及電阻器710的電流鏡電路由此電路形成。電晶體P 0、電晶體P 1以及電晶體P 2的縱橫比在此實施例中相等，其的正規化值為「1」。電晶體P 3的縱橫比「M」大於電晶體P 0、電晶體P 1、電晶體P 2的縱橫比，使得M ＞ 1。亦在此實例中，NMOS電晶體N 0、NMOS電晶體N 1以及NMOS電晶體T 1的縱橫比經設定為相等，使得電晶體具有相同臨限電壓Vth。
在此電路中，電晶體P 0、電晶體P 1、電晶體N 0、電晶體N 1以及電晶體P 2中的電流I P0、電流I P1、電流I N0、電流I N1以及電流I P2相等，且電晶體T 2中的I T2電流等於電晶體P 3與電晶體P 2之間的電流的差（I P3-I P2）。由於電晶體P 3中的電流I P3歸因於電晶體P 3與電晶體P 1的縱橫比的差為M*I P1，故I T2可表徵為M*I P1-I P2，且表徵為(M-1)*I N0。因此，I T2-I T1可表徵為(M-1)*I N0-I T1。
此電路中的I T1等於偏壓電壓Vg減去電晶體T 1的臨限電壓，除以電阻R 1，或I T1= (Vg-Vtn)/R 1。此外，電晶體N 0中的電流I N0等於偏壓電壓Vg減去電晶體N 0的臨限電壓除以電阻R 2的兩倍，或I N0= (Vg-Vth)/2*R 2。因此，電路中的電流I T2可導出為(Vg-Vth)*(M-1)/2*R 2。
在下文所闡述的等式中，等式（1）為具有溫度係數TC 1、溫度係數TC 2以及溫度係數TC 3（在85℃的參考溫度t 0下，分別皆大於零）的電阻R 1、電阻R 2以及Vtn（n通道Vth）的溫度關係的清單。應注意，對於用於將偏壓電流施加至節點150的電流源的PTAT性質，設定電阻R 2的電阻器712的溫度係數TC 2經設定為大於設定電阻R 1的電阻器711的溫度係數TC 1。在溫度85℃下，校準電路以使得I T1-I T2為零。因此，對於在此溫度（R 10）下的電阻R 1及在此溫度（R 20）下的電阻R 2，可在等式（2）中導出關係式R 10(M-1)/2*R 20= 1。等式（3）繪示基於MOS臨限電壓及具有不同溫度係數的兩種不同類型的電阻器的差I T1減去I T2的PTAT性質。
在替代實施中，用於將如由等式（3）繪示的偏壓電流施加至具有CTAT性質的節點150的電流源可例如藉由設定組件來實施，使得設定電阻R 1的電阻器711的溫度係數TC 1大於設定電阻R 2的電阻器712的溫度係數TC 2。
圖8為用於在第一溫度及第二溫度下校正如圖1的振盪器的振盪器的製程的簡化流程圖。製程包含：在第一溫度下調諧參考電壓電路的第一元件及可調整參考電流產生器以將振盪器的週期設定為目標週期；及在第二溫度下調諧參考電壓電路的第二元件以將振盪器的週期設定為目標週期。
此製程可使用包含振盪器的封裝或未封裝積體電路執行。在第一步驟中，將電路置放於溫度測試夾具中（800）。隨後將溫度設定為第一溫度，諸如85℃（801）。當電路處於第一溫度下時，諸如藉由調整圖7的R 1，將Vref設定為Vb而將電流I T1-I T2調諧為0，且調諧電阻Rclk以將振盪器的週期設定為目標週期（例如，30奈秒）（802）。接著，將電路的溫度設定為第二溫度，諸如25℃（803）。接著，當電路處於第二溫度時，調諧電阻Rref以將振盪器的週期設定為目標週期（804）。此後，自溫度測試夾具移除電路（805）。
因此，描述一種電路，其中第一溫度（85℃）下的溫度補償設定可以獨立於第二溫度（25℃）下的溫度補償設定的方式調諧。本文中所描述的實例是指85℃的第一溫度及25℃的第二溫度。此實例並不意欲為限制性的。在其他實例中，第一溫度可為例如110℃且第二溫度可為例如-10℃。因此，在兩個溫度下的溫度補償時脈週期為自相一致的（self-consistent），而不影響彼此。如本文中所描述的電路能夠在廣泛範圍（諸如自約25℃至約85℃及自約-10℃至約110℃）內提供溫度補償時脈。
描述適用於可在廣泛溫度範圍內需要精確時脈週期的積體電路的時脈電路，諸如記憶體裝置，如高密度快閃記憶體、高密度DRAM記憶體、高密度SRAM記憶體、微控制器、微處理器、GPU、混合信號裝置，如所謂晶片單系統SoC裝置等。
雖然本文中所描述的實例實施時脈電路或振盪器，但需要溫度補償的其他類型的電路可以此方式實施。因此，更一般而言，本文中所描述的技術包含：第一可調整電路，用以產生第一可調整信號；第二可調整電路，其用以產生第二可調整信號；以及回應於第一可調整信號及第二可調整信號的電路，用以產生輸出。在所描述的技術中，第一可調整電路中的可調諧電路及第二可調整電路中的可調諧第一元件經組態以在第一溫度下將輸出的操作特性設定成目標位準。又，在所描述的技術中，第二可調整電路的可調諧第二元件經組態以在第二溫度下將輸出的操作特性設定為目標位準。
電路（諸如需要溫度補償的電路）可利用電阻回饋放大器的特性，因為在第二溫度下的第二可調整電路獨立於在第一溫度下的第一可調整電路而偏壓，且特別地，利用電阻回饋放大器的特性，其中回饋電流可在目標第一溫度下設定成零，且回饋組件可在目標第二溫度下調諧而不影響在第一溫度下的操作特性。
本文中描述示出校準序列的流程圖。應瞭解，步驟可以組合、平行地執行或以不同序列執行，而不會影響所達成功能。在一些情況下，如讀者將瞭解，只要亦進行某些其他改變，步驟的重新配置將達成相同結果。在其他情況下，如讀者將瞭解，只要滿足某些條件，步驟的重新配置將達成相同結果。此外，將瞭解，本文中的流程圖僅繪示相關於理解本技術的步驟，且將理解，可在所繪示的彼等步驟之前、之後以及之間執行用於實現其他功能的眾多額外步驟。
儘管參考上文詳述的較佳實施例及實例揭露本發明，但應理解，此等實例意欲為說明性而非限制性意義。經考慮，所屬技術領域具有通常知識者將易於想到各種修改及組合，所述修改及組合將在本發明的精神及以下申請專利範圍的範疇內。
100:振盪器
101:參考電壓產生器
102、103:電流源
105:參考電壓源
108、130、710、711、712:電阻器
110:運算放大器
120:第一比較器
121:第二比較器
125:RS正反器
131、132、133:電晶體
136、137:開關
140、141、cap1、cap2:電容器
150、160、170、730、731:節點
720:偏壓電壓源
800、801、802、803、804、805:步驟
cmp1、cmp2:輸出
I T1、I T2:電流
N 0、N 1、T 1:NMOS電晶體
P 0、P 1、P 2、P 3、T 2:PMOS電晶體
R 1、R 2、Rb:電阻
Rclk:可調整電阻
Rref:可調諧電阻
SW1、SW2:控制信號
Vb、Vref、Vg:電壓
V DD:電壓供應節點
V SS:接地參考節點
圖1為具有改良的溫度補償的時脈電路的圖式。 圖2為如圖1中所繪示的時脈電路在第一溫度下調諧的不同製程拐角上的時脈週期與溫度的曲線圖。 圖3為如圖1中所繪示的時脈電路在第一溫度下調諧的不同製程拐角上的參考電壓Vref與溫度的曲線圖。 圖4為如圖1中所繪示的時脈電路在不同製程拐角上的電流差I T1-I T2與溫度的曲線圖。 圖5為如圖1中所繪示的時脈電路在第一溫度下及在第二溫度下調諧的不同製程拐角上的參考電壓Vref與溫度的曲線圖。 圖6為如圖1中所繪示的時脈電路在第一溫度下及在第二溫度下調諧的不同製程拐角上的時脈週期與溫度的曲線圖。 圖7為適用於圖1的電路的參考電壓產生器的圖式。 圖8為用於調諧如本文所描述的電路的方法的流程圖。
100:振盪器
101:參考電壓產生器
102、103:電流源
105:參考電壓源
108、130:電阻器
110:運算放大器
120:第一比較器
121:第二比較器
125:RS正反器
131、132、133:電晶體
136、137:開關
140、141、cap1、cap2:電容器
150、160、170:節點
cmp1、cmp2:輸出
IT1、IT2:電流
Rclk:可調整電阻
Rref:可調諧電阻
SW1、SW2:控制信號
Vb、Vref:電壓
VDD:電壓供應節點
VSS:接地參考節點

Claims (19)

  1. 一種振盪器，包括：可調整參考電流產生器，用以產生可調整參考電流；參考電壓電路，與所述可調整參考電流產生器隔離，用以在參考電壓節點處產生參考電壓，所述參考電壓電路包含第一可調諧電路及第二可調諧電路；充電電路，用以依據所述可調整參考電流而對電容節點充電；比較器，具有可操作地耦接至所述參考電壓節點及所述電容節點的輸入，從而產生比較器輸出；以及控制電路，可操作地耦接至所述比較器及所述充電電路，以回應於所述比較器輸出的改變而交替地使所述充電電路能夠對所述電容節點充電及對所述電容節點放電，且提供振盪器輸出信號，其中所述參考電壓電路包含具有可操作地耦接至所述參考電壓節點的輸出的電阻器回饋放大器。
  2. 如請求項1所述的振盪器，其中所述第一可調諧電路包含用於在第一溫度下校準的第一可調諧元件，且所述第二可調諧電路包含用於在第二溫度下校準的第二可調諧元件。
  3. 如請求項1所述的振盪器，其中所述充電電路包含具有耦接至所述可調整參考電流產生器的閘極的放電電流鏡。
  4. 如請求項1所述的振盪器，其中所述第一可調諧電路包含連接至所述電阻器回饋放大器的輸入的偏壓電路，且所述第二可調諧電路包含作為所述電阻器回饋放大器的回饋連接的電阻器。
  5. 如請求項1所述的振盪器，其中所述參考電壓電路 包含運算放大器，具有正輸入及負輸入，且具有可操作地耦接至所述參考電壓節點的輸出；電壓源，連接至所述正輸入；所述第一可調諧電路，包含可操作地耦接至所述負輸入的第一電流源及可操作地耦接至所述負輸入的第二電流源從而在所述負輸入處施加第一電流及第二電流，以及用以在所述負輸入處調整所述第一電流與所述第二電流之間的差的第一可調諧元件；以及所述第二可調諧電路，包含連接於所述運算放大器的所述輸出與所述負輸入之間的第二可調諧元件。
  6. 如請求項5所述的振盪器，其中所述第一電流源及所述第二電流源具有不同溫度係數。
  7. 如請求項5所述的振盪器，其中所述第二可調諧元件為可調諧電阻器。
  8. 如請求項5所述的振盪器，其中所述第一可調諧元件為可調諧電阻器。
  9. 如請求項5所述的振盪器，其中所述可調整參考電流產生器包含用以調整所述參考電流的量值的第三可調諧元件。
  10. 如請求項9所述的振盪器，其中所述第一可調諧元件經調諧以在第一溫度下有效地將所述第一電流與所述第二電流之間的所述差設定為零，所述第三可調諧元件經調諧以在所述第一溫度下將所述振盪器輸出信號的週期設定為目標週期，且所述第二可調諧元件經調諧以在第二溫度下將所述週期設定為所述目 標週期。
  11. 如請求項9所述的振盪器，其中所述第一可調諧電路經組態以在第一溫度下將所述振盪器的週期設定為目標週期，且所述第二可調諧電路經組態以在第二溫度下將所述振盪器的所述週期設定為所述目標週期，且其中所述第二可調諧電路經組態以使得電壓穿過或電流通過，其中可藉由在所述第一溫度下調諧所述第一可調諧電路在所述第一溫度下將所述第二可調諧元件設定為零。
  12. 一種用於調諧振盪器的方法，所述振盪器具有：可調整參考電流產生器，用以產生可調整參考電流；充電電路，用以依據所述參考電流而對電容節點充電；參考電壓電路，用以在參考電壓節點處產生參考電壓；以及比較器，具有可操作地耦合到所述參考電壓節點及所述電容節點的輸入，從而產生比較器輸出；所述方法包括：在第一溫度下調諧所述參考電壓電路的第一元件及所述可調整參考電流產生器以將所述振盪器的週期設定為目標週期；以及在第二溫度下調諧所述參考電壓電路的第二元件以將所述振盪器的所述週期設定為所述目標週期，其中所述參考電壓電路為電阻回饋放大器。
  13. 如請求項12所述的方法，其中調諧的所述第一元件包含在所述第一溫度下有效地將所述電阻回饋放大器的回饋電流設定為零，且調諧的所述第二元件包含在所述第二溫度下設定所述電阻回饋放大器的電阻以將所述週期設定為所述目標週期。
  14. 如請求項12所述的方法，其中在所述第二溫度下調 諧所述第二元件不改變所述第一溫度下的所述週期。
  15. 一種用於調諧振盪器的溫度補償電路，包括：回應於參考信號的電路，用以產生輸出信號；可調整電路，用以產生所述參考信號；所述可調整電路的可調諧第一元件，用以將所述參考信號設定為第一位準，以在第一溫度下將所述輸出信號的操作特性調整為目標位準；以及所述可調整電路的可調諧第二元件，用以將所述參考信號設定為第二位準，以在第二溫度下將所述輸出信號的所述操作特性調整為所述目標位準，其中所述參考電壓電路為電阻回饋放大器。
  16. 如請求項15所述的溫度補償電路，其中所述可調諧第一元件包含可調諧電流源，所述可調諧電流源在所述第一溫度下有效地將所述電阻回饋放大器的回饋電流設定為零，且所述可調諧第二元件包含可調諧電阻器，所述可調諧電阻器用以設定所述電阻回饋放大器的電阻以在所述第二溫度下將所述輸出信號的所述操作特性設定為所述目標位準。
  17. 如請求項15所述的溫度補償電路，其中回應於所述參考信號的所述電路為弛緩振盪器。
  18. 如請求項15所述的溫度補償電路，其中所述可調諧第二元件經組態以使得電壓穿過或電流通過，其中可藉由在所述第一溫度下調諧所述可調諧第一元件在所述第一溫度下將所述可調諧第二元件設定為零。
  19. 一種振盪器，包括： 可調整參考電流產生器，用以產生可調整參考電流；充電電路，用以依據所述可調整參考電流而對電容節點充電；參考電壓電路，用以在參考電壓節點處產生參考電壓；以及比較器，具有可操作地耦接至所述參考電壓節點及所述電容節點的輸入，從而產生比較器輸出；用於在第一溫度下調諧所述參考電壓電路的第一元件及所述可調整參考電流產生器以將所述振盪器的週期設定為目標週期的構件；以及用於在第二溫度下調諧所述參考電壓電路的第二元件以將所述振盪器的所述週期設定為所述目標週期的構件，其中所述參考電壓電路包含具有可操作地耦接至所述參考電壓節點的輸出的電阻器回饋放大器。
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