一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路制造技术

技术编号:36831362 阅读:35 留言:0更新日期:2023-03-12 01:51
本发明专利技术公开了一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路,包括:基准电流产生单元,频率调节单元,反馈单元,比较器单元,输出单元。基准电流产生单元,用于产生精确的电流给电容充电;频率调节单元,通过编程来决定M21~M24导通或关断,从而通过控制充电电流的大小实现对输出时钟频率的调节;反馈单元,通过M27、M28、M31环路反馈来增大比较器单元中尾电流的瞬态值;比较器单元,比较电容电压与基准电压的大小;输出单元,通过RS触发器和反相器实现输出较理想的时钟信号。本发明专利技术中的低功耗频率可调的弛张振荡器电路相较于传统的振荡器电路具有更高的精度,更低的功耗和更高的转换速率,同时该电路具有很强的扩展性和移植性。电路具有很强的扩展性和移植性。电路具有很强的扩展性和移植性。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路


[0001]本专利技术属于电子电路
,特别是涉及一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路。

技术介绍

[0002]在当前消费类市场中,电子设备的续航以及性能一直是消费者的主要关注点,而这也同样是国内厂商面临的一个难题。例如以手机为例,手机的续航能力主要是由手机主板的性能以及电池容量所决定,假设电池容量一定,那么手机主板的性能的好坏则是影响续航能力的关键因素。手机主板的性能由组成系统的各个芯片决定,而精度以及功耗又是决定芯片的重要因素,因此芯片的高精度以及低功耗性能是决定电子设备续航能力的最基本因素。
[0003]在芯片内部,有着大量的模拟电路以及数字电路,而在数字电路中又区分逻辑电路和时序电路。逻辑电路不需要时钟信号,当输入信号发生变化时,输出会实时的发生变化;而时序电路则需要时钟信号,当输入信号发生改变时,如果此时未检测到时钟信号的上升沿或者是下降沿时,输出会保持上一状态,直至检测到边沿或者有效电平输出才会响应输入。因此,一个精确且低功耗的振荡器电路在芯片中是必不可少的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对消费类电子领域低功耗、高精度的要求,提出一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路。该电路具有多位修调,在实现高精度输出时钟频率的同时也可以调节振荡频率的大小以及占空比,而且通过复用比较器的尾电流以及增加反馈环路,降低了电路的整体功耗并且提高了转换速率。
[0005]为实现上述目的,本专利技术提供了一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路,包括
[0006]基准电流产生单元,频率调节单元,反馈单元,比较器单元,输出单元;
[0007]所述基准电流产生单元用于产生基准电流;
[0008]所述频率调节单元用于产生不同大小的电流为电容充电;
[0009]所述反馈单元根据比较器单元输出状态提供相应大小的电流,控制比较器单元中比较器的静态功耗;
[0010]所述比较器单元用于比较频率调节单元中电容电压与基准电压的大小;
[0011]所述输出单元用于输出频率调节单元中电容放电的使能信号和弛张振荡器电路的时钟输出信号;
[0012]所述基准电流产生单元的输入端连接外部基准电压,所述基准电流产生单元的输出端分别与所述频率调节单元、反馈单元,比较器单元的输入端连接;所述频率调节单元的输出端与所述比较器单元的输入端连接;所述反馈单元与比较器单元双向连接,所述比较器单元的输出端还与所述输出单元连接。
[0013]可选的,所述基准电流产生单元包括:运算放大器、第一晶体管、第二晶体管、第三
十二晶体管、第三十三晶体管、第三十四晶体管、第三十五晶体管、第三十六晶体管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻;
[0014]所述运算放大器与所述第三十二晶体管组成环路,用于稳定所述第三十二晶体管所在支路的电流大小;
[0015]第二电阻、第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻用于控制电流大小,通过所述第三十三晶体管、所述第三十四晶体管、所述第三十五晶体管、所述第三十六晶体管的导通状态控制所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻是否接入电路;
[0016]所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第七电阻构成自偏置结构。
[0017]可选的,所述第一晶体管的源极连接VDD,栅极与第二晶体管的漏极相连,漏极与第二晶体管的源极相连;所述第二晶体管的栅极与第三十二晶体管的漏极相连,漏极与第一晶体管的栅极相连;所述第七电阻的一端与第一晶体管的栅极相连,另一端与第二晶体管的栅极相连;所述第三十二晶体管的栅极与运算放大器的输出端相连,源极与运算放大器的反相输入端相连;所述第三十三晶体管的漏极与第三电阻的一端相连,源极与第三电阻的另一端相连,栅极连接外部提供的电压;所述第三十四晶体管的漏极与第四电阻的一端相连,源极与第四电阻的另一端相连,栅极连接外部提供的电压;所述第三十五晶体管的漏极与第五电阻的一端相连,源极与第五电阻的另一端相连,栅极为外部提供的电压;所述第三十六晶体管的漏极与第六电阻的一端相连,源极接GND,栅极为外部提供的电压;所述运算放大器的正相输入端为外部提供的基准电压,反相输入端与第三十二晶体管的源极相连,输出与第三十二晶体管的栅极相连;所述第二电阻的一端与第三十二晶体管的源极相连,另一端与第三电阻的一端相连;所述第三电阻的一端与第二电阻的一端相连,另一端与第四电阻的一端相连;所述第四电阻的一端与第三电阻的一端相连,另一端与第五电阻的一端相连;所述第五电阻的一端与第四电阻的一端相连,另一端与第六电阻的一端相连;所述第六电阻的一端与第五电阻的一端相连,另一端与GND相连。
[0018]可选的,所述频率调节单元包括:第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第二十一晶体管、第二十二晶体管、第二十三晶体管、第二十四晶体管、第二十五晶体管、第二十六晶体管、第一电容、第二电容;
[0019]所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管、所述第七晶体管、所述第八晶体管、所述第九晶体管、所述第十晶体管、所述第十一晶体管、所述第十二晶体管、所述第十三晶体管、所述第十四晶体管作为共源共栅电流源,对所述基准电流产生单元产生的基准电流进行镜像复制;
[0020]所述第二十一晶体管与所述第二十二晶体管作为开关管,用于联合控制所述第一电容的充电电流,所述第二十五晶体管用于提供所述第一电容的放电回路;
[0021]所述第二十三晶体管与所述第二十四晶体管作为开关管,用于联合控制所述第一电容的充电电流,所述第二十六晶体管用于提供所述第二电容的放电回路。
[0022]可选的,所述第三晶体管、第五晶体管、第七晶体管、第九晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管的源极与VDD相连,栅极与所述第一晶体管的栅极相连,漏极分别与第四晶体管、第六晶体管、第八晶体管、第十晶体管、第十二晶体管、第十四晶体管的源极相连;所述
第四晶体管、第六晶体管、第八晶体管、第十晶体管、第十二晶体管、第十四晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极相连;源极分别与第三晶体管、第五晶体管、第七晶体管、第九晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管的漏极相连;其中第四晶体管的漏极与第一电容的上极板相连,第六晶体管的漏极与第二十一晶体管的源极相连,第八晶体管的漏极与第二十二晶体管的源极相连,第十晶体管的漏极与第二电容的上极板相连,第十二晶体管的漏极与第二十三晶体管的源极相连,第十四晶体管的漏极与第二十四晶体管的源极相连;所述第二十一晶体管的源极与第六晶体管的漏极相连,栅极为外部提供的电压,漏极与第一电容的上极板相连;所述第二十二晶体管的源极与第八晶体管的漏极相连,栅极为外部提供的电压,漏极与第一电容的上极板相连;所述第二十三晶体管的源极与第十二晶体管的漏极相连,栅极为外部提供的电压,漏极与第二电容的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗频率可调的弛张振荡器电路,其特征在于,包括:基准电流产生单元(1),频率调节单元(2),反馈单元(3),比较器单元(4),输出单元(5);所述基准电流产生单元(1)用于产生基准电流;所述频率调节单元(2)用于产生不同大小的电流为电容充电;所述反馈单元(3)根据比较器单元(4)输出状态提供相应大小的电流,控制比较器单元(4)中比较器的静态功耗;所述比较器单元(4)用于比较频率调节单元(2)中电容电压与基准电压的大小;所述输出单元(5)用于输出频率调节单元(2)中电容放电的使能信号和弛张振荡器电路的时钟输出信号;所述基准电流产生单元(1)的输入端连接外部基准电压,所述基准电流产生单元(1)的输出端分别与所述频率调节单元(2)、反馈单元(3),比较器单元(4)的输入端连接;所述频率调节单元(2)的输出端与所述比较器单元(4)的输入端连接;所述反馈单元(3)与比较器单元(4)双向连接,所述比较器单元(4)的输出端还与所述输出单元(5)连接。2.根据权利要求1所述的低功耗频率可调的弛张振荡器电路,其特征在于,所述基准电流产生单元(1)包括:运算放大器、第一晶体管、第二晶体管、第三十二晶体管、第三十三晶体管、第三十四晶体管、第三十五晶体管、第三十六晶体管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻;所述运算放大器与所述第三十二晶体管组成环路,用于稳定所述第三十二晶体管所在支路的电流大小;第二电阻、第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻用于控制电流大小,通过所述第三十三晶体管、所述第三十四晶体管、所述第三十五晶体管、所述第三十六晶体管的导通状态控制所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻是否接入电路;所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第七电阻构成自偏置结构。3.根据权利要求2所述的低功耗频率可调的弛张振荡器电路,其特征在于,所述第一晶体管的源极连接VDD,栅极与第二晶体管的漏极相连,漏极与第二晶体管的源极相连;所述第二晶体管的栅极与第三十二晶体管的漏极相连,漏极与第一晶体管的栅极相连;所述第七电阻的一端与第一晶体管的栅极相连,另一端与第二晶体管的栅极相连;所述第三十二晶体管的栅极与运算放大器的输出端相连,源极与运算放大器的反相输入端相连;所述第三十三晶体管的漏极与第三电阻的一端相连,源极与第三电阻的另一端相连,栅极连接外部提供的电压;所述第三十四晶体管的漏极与第四电阻的一端相连,源极与第四电阻的另一端相连,栅极连接外部提供的电压;所述第三十五晶体管的漏极与第五电阻的一端相连,源极与第五电阻的另一端相连,栅极为外部提供的电压;所述第三十六晶体管的漏极与第六电阻的一端相连,源极接GND,栅极为外部提供的电压;所述运算放大器的正相输入端为外部提供的基准电压,反相输入端与第三十二晶体管的源极相连,输出与第三十二晶体管的栅极相连;所述第二电阻的一端与第三十二晶体管的源极相连,另一端与第三电阻的一端相连;所述第三电阻的一端与第二电阻的一端相连,另一端与第四电阻的一端相连;所述第四电阻的一端与第三电阻的一端相连,另一端与第五电阻的一端相连;所述
第五电阻的一端与第四电阻的一端相连,另一端与第六电阻的一端相连;所述第六电阻的一端与第五电阻的一端相连,另一端与GND相连。4.根据权利要求2所述的低功耗频率可调的弛张振荡器电路,其特征在于,所述频率调节单元(2)包括:第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第二十一晶体管、第二十二晶体管、第二十三晶体管、第二十四晶体管、第二十五晶体管、第二十六晶体管、第一电容、第二电容;所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管、所述第七晶体管、所述第八晶体管、所述第九晶体管、所述第十晶体管、所述第十一晶体管、所述第十二晶体管、所述第十三晶体管、所述第十四晶体管作为共源共栅电流源,对所述基准电流产生单元(1)产生的基准电流进行镜像复制;所述第二十一晶体管与所述第二十二晶体管作为开关管,用于联合控制所述第一电容的充电电流,所述第二十五晶体管用于提供所述第一电容的放电回路;所述第二十三晶体管与所述第二十四晶体管作为开关管,用于联合控制所述第一电容的充电电流,所述第二十六晶体管用于提供所述第二电容的放电回路。5.根据权利要求4所述的低功耗频率可调的弛张振荡器电路,其特征在于,所述第三晶体管、第五晶体管、第七晶体管、第九晶体管、第十一晶体管、第十三晶体管的源极与VDD相连,栅极与所述第一晶体管的栅极相连,漏极分别与第四晶体管、第六晶体管、第八晶体管、第十晶体管、第十二晶体管、第十四晶...

【专利技术属性】
技术研发人员:来新泉彭志远席小玉李继生
申请(专利权)人:西安水木芯邦半导体设计有限公司
类型:发明
国别省市:

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