一种CMOS振荡器的制作方法

专利2022-05-09  33


本实用新型涉及振荡器技术领域,更具体地说,涉及一种cmos振荡器。



背景技术:

晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件,广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。目前,集成电路在工作时,希望振荡器启动时间很短,很快就能进入稳定振荡状态,然而,传统的振荡器为了达到快速起振而设置较大的偏置电流,较大的偏置电流会使振荡器的功耗变大,导致集成电路输出的基准信号的误差较大。

因此,如何降低振荡器的功耗成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述传统的振荡器为了达到快速起振而设置较大的偏置电流,较大的偏置电流会使振荡器的功耗变大,导致集成电路输出的基准信号的误差较大的缺陷,提供一种功耗较低且输出基准信号较为准确的cmos振荡器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种cmos振荡器,具备:

至少一个反相器,其配置于cmos振荡器内,用于接收外围电路输入的控制信号,并将所述控制信号的相位反转180度;

至少一个与非门,其一输入端耦接于所述反相器的输出端,用于接收相位反转180度后的所述控制信号;

至少一个非门,其输入端与所述与非门的输出端连接,输入的所述控制信号经过所述非门处理后,在所述非门的输出端获得一正交时钟信号,并输出一差分信号。

在一些实施方式中,所述反相器包括第一反相器及第二反相器,

所述第一反相器的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收所述外围电路输入的一控制信号,并将所述控制信号输出至一所述与非门;

所述第二反相器的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收所述外围电路输入的另一控制信号,并将所述控制信号输出至另一所述与非门。

在一些实施方式中,所述与非门包括第一与非门及第二与非门,

所述第一与非门的一信号输入端与所述第一反相器的信号输出端连接,其用于接收所述第一反相器输入的所述控制信号,并将所述控制信号输出至一所述非门;

所述第二与非门的一信号输入端与所述第二反相器的信号输出端连接,其用于接收所述第二反相器输入的所述控制信号,并将所述控制信号输出至另一所述非门;其中,

所述第一与非门的另一信号输入端与所述第二与非门的信号输出端连接,

所述第二与非门的另一信号输入端与所述第一与非门的信号输出端连接。

在一些实施方式中,所述非门包括第一非门及第二非门,

所述第一非门的信号输入端耦接于所述第一与非门的信号输出端;

所述第二非门的信号输入端耦接于所述第二与非门的信号输出端。

在一些实施方式中,还包括第一电容及第二电容,

所述第一电容的一端与所述第一反相器的输出端连接,所述第一电容的另一端与公共端连接;

所述第二电容的一端与所述第二反相器的输出端连接,所述第二电容的另一端与公共端连接。

在本实用新型所述的cmos振荡器中,包括至少一个反相器、至少一个与非门及至少一个非门,其中,反相器用于接收外围电路输入的控制信号,并将该控制信号的相位反转180度,该控制信号经过非门处理后,在非门的输出端获得一正交时钟信号,并输出一差分信号。与现有技术相比,cmos振荡器采用四级延迟单元能方便地获得正交时钟,且通过每级延迟单元来产生差分信号,可有效降低静态功耗且具有较好的抗噪声能力,进而解决由于较大的偏置电流会使振荡器的功耗变大,导致集成电路输出的基准信号的误差较大的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1是本实用新型提供cmos振荡器一实施例电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示,在本实用新型的cmos振荡器的第一实施例中,cmos振荡器100包括至少一个反相器(101、102)、至少一个与非门(ic1a、ic1c)及至少一个非门(ic1b、ic1d)。

反相器(101、102)可将输入信号的相位反转180度,该电路主要应用于模拟电路(比如说音频放大及时钟振荡器),反相器(101、102)由两个增强型mos场效应管连接而成。

具体地,反相器(101、102)配置于cmos振荡器内,其用于接收外围电路输入的控制信号,然后将该控制信号的相位反转180度,再输出至与非门(ic1a、ic1c)。

与非门(ic1a、ic1c)是与门和非门的叠加,有多个输入和一个输出。

当输入均为高电平(1)时,其输出为低电平(0);

当输入中至少有一个为低电平(0),则输出为高电平(1)。

具体地,与非门(ic1a、ic1c)的一输入端与反相器(101、102)的输出端对应连接,其用于接收相位反转180度后控制信号,然后将该控制信号输出至非门(ic1b、ic1d)。

非门(ic1b、ic1d)设有一个输入端和一个输出端。

当其输入端为高电平(逻辑1)时,输出端为低电平(逻辑0);

当其输入端为低电平时,输出端为高电平。

具体地,非门(ic1b、ic1d)输入端耦接于与非门(ic1a、ic1c)的输出端,输入的控制信号(ic1b、ic1d)经过非门处理后,在非门(ic1b、ic1d)的输出端获得一正交时钟信号,并输出一差分信号。

具体而言,cmos振荡器采用四级延迟单元能方便的获得正交时钟,且通过每级延迟单元来产生差分信号,可有效降低静态功耗且具有较好的抗噪声能力,进而解决由于较大的偏置电流会使振荡器的功耗变大,导致集成电路输出的基准信号的误差较大的问题。

在一些实施方式中,为了提高输出控制信号的准确性,可在反相器中设置第一反相器101及第二反相器102。

具体地,第一反相器101的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收外围电路输入的一控制信号(对应in1),并将控制信号输出至一与非门(对应ic1a);

第二反相器102的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收外围电路输入的另一控制信号(对应in2),并将控制信号输出至另一与非门(对应ic1c)。

其中,第一反相器101包括第一场效应管m101、第二场效应管m102及第三场效应管m103。

第一场效应管m101及第三场效应管m103的栅极与外围电路的输端连接,用于接收一控制信号(对应in1),并将该控制信号(对应in1)的相位反转180度。

第二反相器102包括第四场效应管m104、第五场效应管m105及第六场效应管m106。

第四场效应管m104及第六场效应管m106的栅极与外围电路的输端连接,用于接收另一控制信号(对应in2),并将该另一控制信号(对应in2)的相位反转180度。

在一些实施方式中,为了提高控制信号的处理性能,可在与非门中设置第一与非门ic1a及第二与非门ic1c。

具体地,第一与非门ic1a的一信号输入端(对应2脚)与第一反相器101的信号输出端连接,其用于接收第一反相器101输入的控制信号(对应in1),并将控制信号(对应in1)输出至一非门(对应ic1c);

第二与非门ic1c的一信号输入端(对应8脚)与第二反相器102的信号输出端连接,其用于接收第二反相器102输入的控制信号(对应in2),并将控制信号(对应in2)输出至另一非门(对应ic1d)。

其中,第一与非门ic1a的另一信号输入端(对应3脚)与第二与非门ic1c的信号输出端(对应10脚)连接,第二与非门ic1c的另一信号输入端(对应7脚)与第一与非门ic1a的信号输出端(对应4脚)连接。

在一些实施方式中,为了提高输出差分信号的准确性,可在非门中设置第一非门ic1b及第二非门ic1d。

具体地,第一非门ic1b的信号输入端(对应5脚)耦接于第一与非门ic1a的信号输出端(对应4脚);

第二非门ic1d的信号输入端(对应11脚)耦接于第二与非门ic1c的信号输出端(对应10脚)。

在一些实施方式中,还包括第一电容c101及第二电容c102,其中,第一电容c101的一端与第一反相器101的输出端连接,第一电容c101的另一端与公共端连接;第二电容c102的一端与第二反相器102的输出端连接,第二电容c102的另一端与公共端连接。

具体工作原理为:第一场效应管m101和第四场效应管m104分别提供对第一电容c101和第二电容c102充电时的电流。

第二场效应管m102管和第五场效应管m105作为电流源提供电容放电时的电流,其电流大小随控制电压vg而改变,从而实现对电容放电速度的调节。另外,第一电容c101和第二电容c102对源漏端接地的nmos管制成的mos栅氧电容,具有很高的单位面积电容值,以及较好的精度。

为了避免随着控制电流的增大,控制管在电容放电过程中进入线性区,导致cmos振荡器的线性覆盖频率范围减少,venable的值应尽可能的大。但是如果翻转点venable过高,会使电容放电时间变短,当venable接近vdd时,三输入与非门和反相器的延迟时间不再可以忽略,此时cmos振荡器的频率调节范围将大大减少。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。


技术特征:

1.一种cmos振荡器,其特征在于,具备:

至少一个反相器,其配置于cmos振荡器内,用于接收外围电路输入的控制信号,并将所述控制信号的相位反转180度;

至少一个与非门,其一输入端耦接于所述反相器的输出端,用于接收相位反转180度后的所述控制信号;

至少一个非门,其输入端与所述与非门的输出端连接,输入的所述控制信号经过所述非门处理后,在所述非门的输出端获得一正交时钟信号,并输出一差分信号。

2.根据权利要求1所述的cmos振荡器,其特征在于,

所述反相器包括第一反相器及第二反相器,

所述第一反相器的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收所述外围电路输入的一控制信号,并将所述控制信号输出至一所述与非门;

所述第二反相器的信号输入端与外围电路的输出端连接,用于接收所述外围电路输入的另一控制信号,并将所述控制信号输出至另一所述与非门。

3.根据权利要求2所述的cmos振荡器,其特征在于,

所述与非门包括第一与非门及第二与非门,

所述第一与非门的一信号输入端与所述第一反相器的信号输出端连接,其用于接收所述第一反相器输入的所述控制信号,并将所述控制信号输出至一所述非门;

所述第二与非门的一信号输入端与所述第二反相器的信号输出端连接,其用于接收所述第二反相器输入的所述控制信号,并将所述控制信号输出至另一所述非门;其中,

所述第一与非门的另一信号输入端与所述第二与非门的信号输出端连接,

所述第二与非门的另一信号输入端与所述第一与非门的信号输出端连接。

4.根据权利要求3所述的cmos振荡器,其特征在于,

所述非门包括第一非门及第二非门,

所述第一非门的信号输入端耦接于所述第一与非门的信号输出端;

所述第二非门的信号输入端耦接于所述第二与非门的信号输出端。

5.根据权利要求2至4任一所述的cmos振荡器,其特征在于,

还包括第一电容及第二电容,

所述第一电容的一端与所述第一反相器的输出端连接,所述第一电容的另一端与公共端连接;

所述第二电容的一端与所述第二反相器的输出端连接,所述第二电容的另一端与公共端连接。

技术总结
本实用新型涉及振荡器技术领域,公开了一种功耗较低且输出基准信号较为准确的CMOS振荡器,具备:至少一个反相器,其配置于CMOS振荡器内,用于接收外围电路输入的控制信号,并将所述控制信号的相位反转180度;至少一个与非门,其一输入端耦接于所述反相器的输出端,用于接收相位反转180度后的所述控制信号;至少一个非门,其输入端与所述与非门的输出端连接,输入的所述控制信号经过所述非门处理后,在所述非门的输出端获得一正交时钟信号,并输出一差分信号。

技术研发人员:刘传伟
受保护的技术使用者:深圳市晶诚微科技有限公司
技术研发日:2020.11.10
技术公布日:2021.06.29

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