Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN103916099B - 一种低成本片上振荡器 - Google Patents

一种低成本片上振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN103916099B
CN103916099B CN201410124426.8A CN201410124426A CN103916099B CN 103916099 B CN103916099 B CN 103916099B CN 201410124426 A CN201410124426 A CN 201410124426A CN 103916099 B CN103916099 B CN 103916099B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bias current
current sources
reference voltage
agitator
comparator
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
CN201410124426.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103916099A (zh
Inventor
谢永宜
俞冰
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.)
Xian Unilc Semiconductors Co Ltd
Original Assignee
Xian Unilc Semiconductors 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 Xian Unilc Semiconductors Co Ltd filed Critical Xian Unilc Semiconductors Co Ltd
Priority to CN201410124426.8A priority Critical patent/CN103916099B/zh
Publication of CN103916099A publication Critical patent/CN103916099A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103916099B publication Critical patent/CN103916099B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明提出一种新的片上振荡器电路结构,能够很大程度上节约芯片面积,降低芯片的制造和设计成本。该片上振荡器包括比较器、偏置电流产生器、参考电压产生电路和充电通路;所述偏置电流产生器提供的偏置电流还分别接入参考电压产生电路和充电通路,在参考电压产生电路中形成偏置电流源K*IB,在充电通路中形成偏置电流源IB;所述参考电压产生电路中偏置电流源K*IB与电阻R0串联接地,分压节点位于偏置电流源K*IB与电阻R0之间。本发明不仅具备传统方案的优点,同时又能够很大程度上节约芯片面积,降低了芯片的制造成本;对工程人员而言,还降低了周期计算和电路设计的难度,从而缩短了芯片的设计开发时间。

Description

一种低成本片上振荡器
技术领域
本发明涉及一种片上振荡器。
背景技术
振荡器在使能信号到来后,内部自己循环振荡,产生输出一定频率的时钟信号,提供给数字系统或其他数字模块,使其进行有序工作。振荡器可以和其他电路模块集成在同一硅片上,形成片上振荡器。
参见图1、2所示传统方案的原理图及波形图。其中:电阻R1和R2串联分压,为比较器提供参考电压;电阻R0和电容C0组成RC充电通路;开关A和开关B工作在相反地相位;偏置电流产生器为比较器提供其工作所需的偏置电流;二分频电路对脉冲信号分频,得到占空比50%的时钟信号。
1>时钟周期Tcycle=Tch+Tdl;其中Tch:电容充电时间;Tdl:反馈延迟放电时间
当Tdl<<Tch,则Tcycle≈Tch;-----------------式(1)
Tch=R0*C0*ln[(R1+R2)/R1];-----------------式(2)
2>传统方案的优缺点:
优点:Tch不受电源电压变化的影响,但是仍受温度因素的影响(可以补偿);
Tdl则受电源电压和温度变化的影响,但相对很小;
当Tdl远小于Tch时,Tcycle受电源电压变化的影响很小。
缺点:从传统方案原理图及表达式(2)可以看出:
典型情况:(R1+R2)/R1=26/8=3.25→Tch=1.18*R0*C0------------式(3)
极限情况:(R1+R2)/R1=9→Tch=2.2*R0*C0------------式(4)
(1)参数因子ln[(R1+R2)/R1]效率较低,即ln[(R1+R2)/R1]较小,这就使得电阻R0或者电容C0的值较大,而大的R0或C0就需要较大的版图面积,导致芯片面积增大,从而增加了芯片的成本。此外,若R0和C0确定,极限情况下,最大时钟周期也是有限的,只有2.2*R0*C0。
(2)电阻R1和R2串联分压,为比较器提供参考电压。为了减小振荡器的电流功耗,一般需要采用较大阻值的R1和R2,导致进一步占用更多的版图面积,芯片成本上升。
(3)因子ln[(R1+R2)/R1]为非线性函数,若想通过它来线性地调整振荡周期,会给计算及设计带来一定的难度,也延长了芯片的设计开发时间。
发明内容
为了解决传统方案存在的上述问题,本发明提出一种新的片上振荡器电路结构,能够很大程度上节约芯片面积,降低芯片的制造和设计成本。
本发明的基本方案如下:
一种低成本片上振荡器,包括比较器、偏置电流产生器、参考电压产生电路和充电通路,偏置电流产生器为比较器提供其工作所需的偏置电流;在充电通路上开关B与电容C0串联接地;比较器的反相输入端接至参考电压产生电路的分压节点,比较器的正相输入端具有两路接线,一路经所述电容C0接地,另一路通过开关A接地;开关A与开关B设置为相反相位,均受比较器的输出控制;其特殊之处在于:
所述偏置电流产生器提供的偏置电流还分别接入参考电压产生电路和充电通路,在参考电压产生电路中形成偏置电流源K*IB,在充电通路中形成偏置电流源IB;所述参考电压产生电路中偏置电流源K*IB与电阻R0串联接地,分压节点位于偏置电流源K*IB与电阻R0之间。
基于上述基本方案,本发明还做如下优化限定:
上述偏置电流源K*IB和偏置电流源IB分别由两个被偏置的PMOS管实现,即所述偏置电流产生器提供的偏置电压分别接至两个PMOS管的栅极。
上述开关B由PMOS管或者传输门实现。
上述开关A由NMOS管实现。
本发明不仅具备传统方案的优点,同时又能够很大程度上节约芯片面积,降低了芯片的制造成本;对工程人员而言,还降低了周期计算和电路设计的难度,从而缩短了芯片的设计开发时间。
附图说明
图1为传统方案原理图。
图2为传统方案波形图。
图3为本发明方案原理图。
图4为本发明方案波形图。
图5为本发明方案应用实例电路图。
图6为本发明方案应用实例的子电路图。
具体实施方式
参见图3、4所示的本发明方案的原理图及波形图:
其中:偏置电流K*IB流过电阻R0为比较器提供参考电压;偏置电流IB和电容C0组成充电通路;开关A的控制端接至比较器的输出端,开关B的控制端经反相器接至比较器的输出端,以使开关A与开关B工作在相反的相位。偏置电流产生器不仅为比较器提供其工作所需的偏置电流,而且还提供偏置电流K*IB和IB;二分频电路对脉冲信号分频,得到占空比50%的时钟信号。
1>时钟周期Tcycle=Tch+Tdl;其中Tch:电容充电时间;Tdl:反馈延迟放电时间
当Tdl<<Tch,则Tcycle≈Tch;--------------式(5)
Tch*IB=R0*K*IB*C0→Tch=K*R0*C0(IB被抵消掉);--------式(6)
2>本发明方案的优点:
(1)具有传统方案的同样的优点:
Tch不受电源电压变化的影响,但是仍受温度因素的影响(可以补偿);
Tdl则受电源电压和温度变化的影响,但相对很小;
当Tdl远小于Tch时,Tcycle受电源电压变化的影响很小。
(2)因子K比因子ln[(R1+R2)/R1]更加高效。为了更进一步节约面积,可选去K较大,R0或C0就会更小一些,更能节约芯片面积,降低芯片成本。
此外,若R0和C0确定,极限情况下,本方案所得到的最大时钟周期可以比较大(取K的值较大)。
(3)相比传统方案,本次方案中电阻R1和R2被移除,取而代之的是两个偏置电流源IB和K*IB。而偏置电流一般是由PMOS管产生,相比于电阻R1和R2,PMOS管的尺寸很小,这在很大程度上节约了芯片面积,降低了芯片的成本;
在实际实现时,若选取的电阻电容方块值较小时,本发明方案在减小芯片面积,节约成本上优势将会更加明显。
(4)相比于因子ln[(R1+R2)/R1],因子K是线性函数,这样可以灵活方便地调整振荡器的周期。对工程人员而言,降低了周期计算和电路设计的难度,从而缩短了芯片的设计开发时间。
以下再举一实例具体体现本发明的显著进步。
参见图5和图6所示的具体实现电路,其中图6所示的子电路图只是一种典型的实现方式,当然也可以由其他结构的具体电路实现。
参考图3,两个电流源K*IB和IB分别由两个被偏置的PMOS管实现;开关A由NMOS管实现,开关B由PMOS管(或者传输门)实现。
在某工艺下,选择器件种类如下:电阻方块值为1KOhm/方块,电容方块值为2.12fF/um^2.
为了实现周期TCH=1.2*Ru*Cu(例如Ru=160KOhm,Cu=6pF)的振荡器:
传统方案的设计为:选取(R1+R2)/R1=26/8,R0=Ru,C0=Cu;
本实例的设计为:K=6,R0=Ru,C0=Cu/5;
通过实际布版图测量尺寸,该实例比传统方案可节省面积约30%。若选取的电阻电容方块值更小时,本方案在节约芯片面积上优势会更加明显。

Claims (4)

1.一种低成本片上振荡器,包括比较器、偏置电流产生器、参考电压产生电路和充电通路,偏置电流产生器为比较器提供其工作所需的偏置电流;在充电通路上开关B与电容C0串联接地;比较器的反相输入端接至参考电压产生电路的分压节点,比较器的正相输入端具有两路接线,一路经所述电容C0接地,另一路通过开关A接地;开关A与开关B设置为相反相位,均受比较器的输出控制;
其特征在于:
所述偏置电流产生器提供的偏置电流还分别接入参考电压产生电路和充电通路,在参考电压产生电路中形成偏置电流源K*IB,在充电通路中形成偏置电流源IB;所述参考电压产生电路中偏置电流源K*IB与电阻R0串联接地,分压节点位于偏置电流源K*IB与电阻R0之间。
2.根据权利要求1所述的低成本片上振荡器,其特征在于:所述偏置电流源K*IB和偏置电流源IB分别由两个被偏置的PMOS管实现,即偏置电流产生器提供的偏置电压分别接至两个PMOS管的栅极。
3.根据权利要求1或2所述的低成本片上振荡器,其特征在于:所述开关B由PMOS管或者传输门实现。
4.根据权利要求3所述的低成本片上振荡器,其特征在于:所述开关A由NMOS管实现。
CN201410124426.8A 2014-03-28 2014-03-28 一种低成本片上振荡器 Active CN103916099B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410124426.8A CN103916099B (zh) 2014-03-28 2014-03-28 一种低成本片上振荡器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410124426.8A CN103916099B (zh) 2014-03-28 2014-03-28 一种低成本片上振荡器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103916099A CN103916099A (zh) 2014-07-09
CN103916099B true CN103916099B (zh) 2016-08-17

Family

ID=51041540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410124426.8A Active CN103916099B (zh) 2014-03-28 2014-03-28 一种低成本片上振荡器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103916099B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107690749B (zh) * 2017-08-07 2021-08-13 深圳市汇顶科技股份有限公司 振荡器、集成电路、计时芯片和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102104339A (zh) * 2009-12-22 2011-06-22 电力集成公司 用于改变电流极限以限制电源的输出功率的方法和设备
CN102916595A (zh) * 2012-10-25 2013-02-06 深圳市明微电子股份有限公司 一种开关电源及其多阈值开关电路
CN203800900U (zh) * 2014-03-28 2014-08-27 西安华芯半导体有限公司 一种低成本片上振荡器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8154345B2 (en) * 2010-06-03 2012-04-10 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and method for current sensing using a wire bond

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102104339A (zh) * 2009-12-22 2011-06-22 电力集成公司 用于改变电流极限以限制电源的输出功率的方法和设备
CN102916595A (zh) * 2012-10-25 2013-02-06 深圳市明微电子股份有限公司 一种开关电源及其多阈值开关电路
CN203800900U (zh) * 2014-03-28 2014-08-27 西安华芯半导体有限公司 一种低成本片上振荡器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103916099A (zh) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101882926B (zh) 一种恒流驱动芯片上电复位电路
CN104579254A (zh) 一种张弛振荡器
CN105471410A (zh) 具有低时钟功率的触发器
CN105021972A (zh) 老化侦测电路及其方法
CN103701437B (zh) 一种集成于电力电子芯片内的时钟发生器
CN103777668A (zh) 电源开启重置电路
CN102377412A (zh) 低耗电的弛张型振荡器
CN110518896A (zh) 一种提供任意频率及占空比的时钟发生电路与芯片
CN104143968A (zh) 消除控制逻辑延时的片上振荡器电路
CN103916099B (zh) 一种低成本片上振荡器
CN103312267A (zh) 一种高精度振荡器及频率产生方法
CN203482169U (zh) Rc振荡器
CN105527560A (zh) 芯片差异性的监测方法及监测电路
CN105187012A (zh) 用于振荡器电路的低电源敏感度的偏置电路
CN103368500A (zh) 用于生成时钟信号的振荡器电路
CN102931983B (zh) 延迟元件及数字控制振荡器
CN203800900U (zh) 一种低成本片上振荡器
CN103825555B (zh) 一种振荡电路
CN106773905B (zh) 一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路
CN103412472A (zh) 模拟电子钟
CN104282328A (zh) 周期信号发生装置
CN103441748A (zh) 晶体管电桥
CN209105123U (zh) 一种振荡器电路
CN207053470U (zh) 一种振荡器
CN203966563U (zh) 一种非交叠四相位时钟产生电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 710055 Shaanxi City, Xi'an province high tech Road No. 38, innovation center, A, block, floor 4

Applicant after: XI'AN UNIIC SEMICONDUCTORS Co.,Ltd.

Address before: 710055 Shaanxi City, Xi'an province high tech Road No. 38, innovation center, A, block, floor 4

Applicant before: Xi'an Sinochip Semiconductors Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant