振荡电路及时钟电路.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921792091.1 (22)申请日 2019.10.23 (73)专利权人 杭州士兰微电子股份有限公司 地址 310012 浙江省杭州市黄姑山路4号 (72)发明人 陈凯陈国栋江亮 (74)专利代理机构 北京成创同维知识产权代理 有限公司 11449 代理人 蔡纯岳丹丹 (51)Int.Cl. H03L 7/099(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 振荡电路及时钟电路 (57)摘要 本申请公开了一种振荡电路及时钟电路， 。

2、包 括： 控制电流生成模块， 提供控制电流， 并根据偏 置电压和限流电阻值之间的比值限定控制电流； 多个反相器， 多个反相器依次级联成环形回路， 最后一级反相器的输出端输出具有设定频率的 振荡信号； 以及多个电容， 分别连接在相应的反 相器的输出端与参考地之间， 其中， 每个反相器 的供电端接收控制电流， 偏置电压与反相器的翻 转阈值电压正相关， 因此得到的环形振荡模块的 振荡周期仅与限流电阻的阻值和其内部电容的 电容值相关， 与电源电压无关， 产生的振荡信号 的频率精度更高， 适应于高精度系统的应用。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 211352180 U 2020.08.25。

3、 CN 211352180 U 1.一种振荡电路， 其特征在于， 包括： 控制电流生成模块， 根据偏置电压和限流电阻之间的比值产生一控制电流； 以及 环形振荡模块， 与所述控制电流生成模块连接， 根据所述控制电流生成具有设定频率 的振荡信号， 所述环形振荡模块包括： 多个反相器， 所述多个反相器依次级联成环形回路， 最后一级所述反相器的输出端输 出所述振荡信号； 以及 多个电容， 分别连接在相应的所述反相器的输出端与参考地之间， 其中， 所述偏置电压与所述反相器的翻转阈值电压温漂特性一致。 2.根据权利要求1所述的振荡电路， 其特征在于， 所述控制电流生成模块包括： 放大器， 包括第一输入端、。

4、 第二输入端以及输出端； 第一晶体管， 所述第一晶体管的第一端和控制端短接， 并与所述放大器的第一输入端 连接于第一节点， 第二端接地； 限流电阻， 所述限流电阻的第一端与所述放大器的第二输入端连接于第二节点， 第二 端接地； 以及 电流镜电路， 包括第一至第三输出端以及控制端， 第一输出端与所述第一节点连接， 第 二输出端与所述第二节点连接， 所述第三输出端输出所述控制电流， 所述控制端与所述放 大器的输出端连接。 3.根据权利要求2所述的振荡电路， 其特征在于， 所述电流镜电路包括第二至第四晶体 管， 其中， 所述第二至第四晶体管的第一端均与电源电压连接， 所述第二至第四晶体管的控制端彼此。

5、连接以作为所述电流镜电路的控制端， 第二晶体管的第二端作为所述第一输出端以连接至所述第一节点， 第三晶体管的第二端作为所述第二输出端以连接至所述第二节点， 所述第四晶体管的第二端作为所述第三输出端以输出所述控制电流。 4.根据权利要求3所述的振荡电路， 其特征在于， 每个所述反相器都包括： 依次串联连接于所述第三输出端与地之间的第五晶体管和第六晶体管， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的控制端彼此连接以作为所述反相器的输入端， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的中间节点作为所述反相器的输出端。 5.根据权利要求4所述的振荡电路， 其特征在于， 所述第一晶体管和所述第六晶体管为 NMOS管， 所述第。

6、二晶体管、 所述第三晶体管、 所述第四晶体管和所述第五晶体管为PMOS管。 6.根据权利要求5所述的振荡电路， 其特征在于， 所述偏置电压约等于MOS管的阈值电 压。 7.根据权利要求6所述的振荡电路， 其特征在于， 所述反相器的翻转阈值电压约等于 MOS管的阈值电压。 8.根据权利要求7所述的振荡电路， 其特征在于， 所述偏置电压约等于所述反相器的翻 转阈值电压， 所述振荡信号的振荡周期为： TnR0C0 权利要求书 1/4 页 2 CN 211352180 U 2 其中， n表示所述反相器的数量， 且n为大于0的奇数， R0表示所述限流电阻的电阻值， C0 表示所述电容的电容值。 9.根据。

7、权利要求2所述的振荡电路， 其特征在于， 所述限流电阻为零温度系数电阻， 所 述多个电容为零温度系数电容。 10.根据权利要求2所述的振荡电路， 其特征在于， 所述限流电阻为正温度系数电阻， 所 述多个电容为负温度系数电容， 或者所述限流电阻为负温度系数电阻， 所述多个电容为正 温度系数电容。 11.根据权利要求4所述的振荡电路， 其特征在于， 所述第五晶体管的导通电阻小于所 述第四晶体管的导通电阻的十分之一。 12.根据权利要求2所述的振荡电路， 其特征在于， 所述放大器包括： 偏置单元， 产生偏置电流； 放大单元， 与所述偏置单元、 所述第一节点以及所述第二节点连接， 将所述第一节点的 电。

8、压与所述第二节点的电压进行比较， 以获得二者之间放大后的误差信号； 以及 输出单元， 与所述放大单元以及所述电流镜电路的控制端连接， 用于根据所述误差信 号控制所述第二至第四晶体管的输出电流， 从而调整所述控制电流。 13.根据权利要求12所述的振荡电路， 其特征在于， 所述偏置单元包括： 第七晶体管， 第一端连接至电源电压， 控制端连接至所述电流镜电路的控制端， 第二端 提供所述偏置电流。 14.根据权利要求13所述的振荡电路， 其特征在于， 所述放大单元包括： 串联连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第八晶体管和第九晶体管， 所述第八 晶体管的控制端连接至所述第一节点， 所述第九晶体管的。

9、控制端与第一端相互连接； 以及 串联连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第十晶体管和第十一晶体管， 所述第 十晶体管的控制端连接至所述第二节点， 所述第十一晶体管的控制端与第一端相互连接， 所述第八晶体管和所述第十晶体管的第二端输出所述误差信号。 15.根据权利要求14所述的振荡电路， 其特征在于， 所述输出单元包括： 串联连接在所述电源电压与地之间的第十二晶体管和第十三晶体管； 以及 串联连接在电源电压与地之间的第十四晶体管和第十五晶体管， 所述第十三晶体管的控制端连接至所述第八晶体管的第二端， 所述第十五晶体管的控 制端连接至所述第十晶体管的第二端， 所述第十三晶体管和所述第十五晶体管采。

10、用镜像方 式从所述放大单元获得所述误差信号， 所述十二晶体管和所述第十四晶体管构成电流镜， 所述第十四晶体管的第二端与所述 电流镜电路的控制端连接于第三节点。 16.根据权利要求15所述的振荡电路， 其特征在于， 所述第七晶体管、 所述第八晶体管、 所述第十晶体管、 所述第十二晶体管以及所述第十四晶体管为PMOS管， 所述第九晶体管、 所述第十一晶体管、 所述第十三晶体管以及所述第十五晶体管为 NMOS管。 17.一种时钟电路， 其特征在于， 包括： 振荡电路， 生成具有设定频率的振荡信号； 以及 整形电路， 根据所述振荡信号整形得到时钟信号， 权利要求书 2/4 页 3 CN 2113521。

11、80 U 3 所述振荡电路包括： 控制电流生成模块， 根据偏置电压和限流电阻之间的比值产生一控制电流； 以及 环形振荡模块， 与所述控制电流生成模块连接， 根据所述控制电流生成具有设定频率 的振荡信号， 所述环形振荡模块包括： 多个反相器， 所述多个反相器依次级联成环形回路， 最后一级所述反相器的输出端输 出所述振荡信号； 以及 多个电容， 分别连接在相应的所述反相器的输出端与参考地之间， 其中， 所述偏置电压与所述反相器的翻转阈值电压温漂特性一致。 18.根据权利要求17所述的时钟电路， 其特征在于， 所述控制电流生成模块包括： 放大器， 包括第一输入端、 第二输入端以及输出端； 第一晶体管。

12、， 所述第一晶体管的第一端和控制端短接， 并与所述放大器的第一输入端 连接于第一节点， 第二端接地； 限流电阻， 所述限流电阻的第一端与所述放大器的第二输入端连接于第二节点， 第二 端接地； 以及 电流镜电路， 包括第一至第三输出端以及控制端， 第一输出端与所述第一节点连接， 第 二输出端与所述第二节点连接， 所述第三输出端输出所述控制电流， 所述控制端与所述放 大器的输出端连接。 19.根据权利要求18所述的时钟电路， 其特征在于， 所述电流镜电路包括第二至第四晶 体管， 其中， 所述第二至第四晶体管的第一端均与电源电压连接， 所述第二至第四晶体管的控制端彼此连接以作为所述电流镜电路的控制端。

13、， 第二晶体管的第二端作为所述第一输出端以连接至所述第一节点， 第三晶体管的第二端作为所述第二输出端以连接至所述第二节点， 所述第四晶体管的第二端作为所述第三输出端以输出所述控制电流。 20.根据权利要求19所述的时钟电路， 其特征在于， 每个所述反相器都包括： 依次串联连接于所述第三输出端与地之间的第五晶体管和第六晶体管， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的控制端彼此连接以作为所述反相器的输入端， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的中间节点作为所述反相器的输出端。 21.根据权利要求20所述的时钟电路， 其特征在于， 所述第一晶体管和所述第六晶体管 为NMOS管， 所述第二晶体管、 所述第三晶体。

14、管、 所述第四晶体管和所述第五晶体管为PMOS管。 22.根据权利要求21所述的时钟电路， 其特征在于， 所述偏置电压约等于MOS管的阈值 电压。 23.根据权利要求22所述的时钟电路， 其特征在于， 所述反相器的翻转阈值电压约等于 MOS管的阈值电压。 24.根据权利要求23所述的时钟电路， 其特征在于， 所述偏置电压约定于所述反相器的 翻转阈值电压， 所述振荡信号的振荡周期为： TnR0C0 权利要求书 3/4 页 4 CN 211352180 U 4 其中， n表示所述反相器的数量， 且n为大于0的奇数， R0表示所述限流电阻的电阻值， C0 表示所述电容的电容值。 25.根据权利要求1。

15、8所述的时钟电路， 其特征在于， 所述限流电阻为零温度系数电阻， 所述多个电容为零温度系数电容。 26.根据权利要求18所述的时钟电路， 其特征在于， 所述限流电阻为正温度系数电阻， 所述多个电容为负温度系数电容， 或者所述限流电阻为负温度系数电阻， 所述多个电容为 正温度系数电容。 27.根据权利要求18所述的时钟电路， 其特征在于， 所述放大器包括： 偏置单元， 产生偏置电流； 放大单元， 与所述偏置单元、 所述第一节点以及所述第二节点连接， 将所述第一节点的 电压与所述第二节点的电压进行比较， 以获得二者之间放大后的误差信号； 以及 输出单元， 与所述放大单元以及所述电流镜电路的控制端连。

16、接， 用于根据所述误差信 号控制所述第二至第四晶体管的输出电流， 从而调整所述控制电流。 28.根据权利要求27所述的时钟电路， 其特征在于， 所述偏置单元包括： 第七晶体管， 第一端连接至电源电压， 控制端连接至所述电流镜电路的控制端， 第二端 提供所述偏置电流。 29.根据权利要求28所述的时钟电路， 其特征在于， 所述放大单元包括： 串联连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第八晶体管和第九晶体管， 所述第八 晶体管的控制端连接至所述第一节点， 所述第九晶体管的控制端与第一端相互连接； 以及 串联连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第十晶体管和第十一晶体管， 所述第 十晶体管的控制端连。

17、接至所述第二节点， 所述第十一晶体管的控制端与第一端相互连接， 所述第八晶体管和所述第十晶体管的第二端输出所述误差信号。 30.根据权利要求29所述的时钟电路， 其特征在于， 所述输出单元包括： 串联连接在所述电源电压与地之间的第十二晶体管和第十三晶体管； 以及 串联连接在电源电压与地之间的第十四晶体管和第十五晶体管， 所述第十三晶体管的控制端连接至所述第八晶体管的第二端， 所述第十五晶体管的控 制端连接至所述第十晶体管的第二端， 所述第十三晶体管和所述第十五晶体管采用镜像方 式从所述放大单元获得所述误差信号， 所述十二晶体管和所述第十四晶体管构成电流镜， 所述第十四晶体管的第二端与所述 电流。

18、镜电路的控制端连接于第三节点。 31.根据权利要求30所述的时钟电路， 其特征在于， 所述第七晶体管、 所述第八晶体管、 所述第十晶体管、 所述第十二晶体管以及所述第十四晶体管为PMOS管， 所述第九晶体管、 所述第十一晶体管、 所述第十三晶体管以及所述第十五晶体管为 NMOS管。 权利要求书 4/4 页 5 CN 211352180 U 5 振荡电路及时钟电路 技术领域 0001 本实用新型涉及集成电路技术领域， 更具体地涉及一种振荡电路及时钟电路。 背景技术 0002 在集成电路领域， 需要时钟电路给数字电路提供时钟。 传统的时钟电路使用石英 振荡器以提供一正确的参考时钟信号， 但是高精度。

19、及低噪声的石英振荡器非常昂贵。 此外， 基于石英晶体的时钟电路需要外接一个石英晶体， 外接引脚易受干扰， 且不利于系统的集 成。 出于功耗和成本的考虑， 越来越多的集成电路中采用片内集成的环形振荡器为数字电 路提供时钟。 0003 图1示出根据现有技术的时钟电路的结构示意图。 如图1所示， 时钟电路100包括环 形振荡器110和整形电路120。 环形振荡器110由奇数个(图示为3个)首尾相连的反相器构 成， 环形振荡器110用于根据电源电压VDD输出具有设定频率的振荡信号， 整形电路120通过 对该振荡信号进行整形以得到时钟信号。 0004 由于现有技术的环形振荡器的振荡信号的频率受电源电压、。

20、 温度、 工艺漂移等因 素的影响很大， 且电路功耗较大， 因此无法达到高精度和低功耗的应用要求。 实用新型内容 0005 有鉴于此， 本实用新型的目的在于提供一种振荡电路及时钟电路， 振荡信号的频 率不随电源电压和温度的变化而变化， 频率精度更高， 适应于高精度系统的应用。 0006 根据本实用新型的一方面， 提供了一种振荡电路， 包括： 控制电流生成模块， 根据 偏置电压和限流电阻之间的比值产生一控制电流； 以及环形振荡模块， 与所述控制电流生 成模块连接， 根据所述控制电流生成具有设定频率的振荡信号， 所述环形振荡模块包括： 多 个反相器， 所述多个反相器依次级联成环形回路， 最后一级所述。

21、反相器的输出端输出所述 振荡信号； 以及多个电容， 分别连接在相应的所述反相器的输出端与参考地之间， 其中， 所 述偏置电压与所述反相器的翻转阈值电压温漂特性一致。 0007 优选地， 所述控制电流生成模块包括： 放大器， 包括第一输入端、 第二输入端以及 输出端； 第一晶体管， 所述第一晶体管的第一端和控制端短接， 并与所述放大器的第一输入 端连接于第一节点， 第二端接地； 限流电阻， 所述限流电阻的第一端与所述放大器的第二输 入端连接于第二节点， 第二端接地； 以及电流镜电路， 包括第一至第三输出端以及控制端， 所述第一输出端与所述第一节点连接， 第二输出端与所述第二节点连接， 所述第三输。

22、出端 输出所述控制电流， 所述控制端与所述放大器的输出端连接。 0008 优选地， 所述电流镜电路包括第二至第四晶体管， 其中， 所述第二至第四晶体管的 第一端均与电源电压连接， 所述第二至第四晶体管的控制端彼此连接以作为所述电流镜电 路的控制端， 所述第二晶体管的第二端作为所述第一输出端以连接至所述第一节点， 所述 第三晶体管的第二端作为所述第二输出端以连接至所述第二节点， 所述第四晶体管的第二 端作为所述第三输出端以输出所述控制电流。 说明书 1/10 页 6 CN 211352180 U 6 0009 优选地， 每个所述反相器都包括： 依次串联连接于所述第三输出端与地之间的第 五晶体管和。

23、第六晶体管， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的控制端彼此连接以作为所述 反相器的输入端， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的中间节点作为所述反相器的输出 端。 0010 优选地， 所述第一晶体管和所述第六晶体管为NMOS管， 所述第二晶体管、 所述第三 晶体管、 所述第四晶体管和所述第五晶体管为PMOS管。 0011 优选地， 所述偏置电压约等于所述MOS管的阈值电压。 0012 优选地， 所述反相器的翻转阈值电压约等于MOS管的阈值电压。 0013 优选地， 所述偏置电压约定于所述反相器的翻转阈值电压， 所述振荡信号的振荡 周期为： 0014 TnR0C0 0015 其中， n表示所述反相器的。

24、数量， 且n为大于0的奇数， R0表示所述限流电阻的电阻 值， C0表示所述电容的电容值。 0016 优选地， 所述限流电阻为零温度系数电阻， 所述电容为零温度系数电容。 0017 优选地， 所述限流电阻为正温度系数电阻， 所述电容为负温度系数电容， 或者所述 限流电阻为负温度系数电阻， 所述电容为正温度系数电容。 0018 优选地， 所述第五晶体管的导通电阻小于所述第四晶体管的导通电阻的十分之 一。 0019 优选地， 所述放大器包括： 偏置单元， 产生偏置电流； 放大单元， 与所述偏置单元、 所述第一节点以及所述第二节点连接， 将所述第一节点的电压与所述第二节点的电压进行 比较， 以获得二。

25、者之间放大后的误差信号； 以及输出单元， 与所述放大单元以及所述电流镜 电路的控制端连接， 用于根据所述误差信号控制所述第二至第四晶体管的输出电流， 从而 调整所述控制电流。 0020 优选地， 所述偏置单元包括： 第七晶体管， 第一端连接至所述电源电压， 控制端连 接至所述电流镜电路的控制端， 第二端提供所述偏置电流。 0021 优选地， 所述放大单元包括： 串联连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第 八晶体管和第九晶体管， 所述第八晶体管的控制端连接至所述第一节点， 所述第九晶体管 的控制端与第一端相互连接； 以及串联连接在所述第五晶体管的第二端与地之间的第十晶 体管和第十一晶体管， 所。

26、述第十晶体管的控制端连接至所述第二节点， 所述第十一晶体管 的控制端与第一端相互连接， 所述第八晶体管和所述第十晶体管的第二端输出所述误差信 号。 0022 优选地， 所述输出单元包括： 串联连接在所述电源电压与地之间的第十二晶体管 和第十三晶体管； 以及串联连接在电源电压与地之间的第十四晶体管和第十五晶体管， 所 述第十三晶体管的控制端连接至所述第八晶体管的第二端， 所述第十五晶体管的控制端连 接至所述第十晶体管的第二端， 所述第十三晶体管和所述第十五晶体管采用镜像方式从所 述放大单元获得所述误差信号， 所述十二晶体管和所述第十四晶体管构成电流镜， 所述第 十四晶体管的第二端与所述电流镜电路。

27、的控制端连接于第三节点。 0023 优选地， 所述第七晶体管、 所述第八晶体管、 所述第十晶体管、 所述第十二晶体管 以及所述第十四晶体管为PMOS管， 所述第九晶体管、 所述第十一晶体管、 所述第十三晶体管 说明书 2/10 页 7 CN 211352180 U 7 以及所述第十五晶体管为NMOS管。 0024 根据本实用新型的另一方面， 提供了一种时钟电路， 包括： 振荡电路， 生成具有设 定频率的振荡信号； 以及整形电路， 根据所述振荡信号整形得到时钟信号， 所述振荡电路包 括： 控制电流生成模块， 根据偏置电压和限流电阻之间的比值产生一控制电流； 以及环形振 荡模块， 与所述控制电流生。

28、成模块连接， 根据所述控制电流生成具有设定频率的振荡信号， 所述环形振荡模块包括： 多个反相器， 所述多个反相器依次级联成环形回路， 最后一级所述 反相器的输出端输出所述振荡信号； 以及多个电容， 分别连接在相应的所述反相器的输出 端与参考地之间， 其中， 所述偏置电压与所述反相器的翻转阈值电压温漂特性一致。 0025 优选地， 所述控制电流生成模块包括： 放大器， 包括第一输入端、 第二输入端以及 输出端； 第一晶体管， 所述第一晶体管的第一端和控制端短接， 并与所述放大器的第一输入 端连接于第一节点， 第二端接地； 限流电阻， 所述限流电阻的第一端与所述放大器的第二输 入端连接于第二节点，。

29、 第二端接地； 以及电流镜电路， 包括第一至第三输出端以及控制端， 所述第一输出端与所述第一节点连接， 第二输出端与所述第二节点连接， 所述第三输出端 输出所述控制电流， 所述控制端与所述放大器的输出端连接。 0026 优选地， 所述电流镜电路包括第二至第四晶体管， 其中， 所述第二至第四晶体管的 第一端均与电源电压连接， 所述第二至第四晶体管的控制端彼此连接以作为所述电流镜电 路的控制端， 所述第二晶体管的第二端作为所述第一输出端以连接至所述第一节点， 所述 第三晶体管的第二端作为所述第二输出端以连接至所述第二节点， 所述第四晶体管的第二 端作为所述第三输出端以输出所述控制电流。 0027 。

30、优选地， 每个所述反相器都包括： 依次串联连接于所述第三输出端与地之间的第 五晶体管和第六晶体管， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的控制端彼此连接以作为所述 反相器的输入端， 所述第五晶体管和所述第六晶体管的中间节点作为所述反相器的输出 端。 0028 优选地， 所述第一晶体管和所述第六晶体管为NMOS管， 所述第二晶体管、 所述第三 晶体管、 所述第四晶体管和所述第五晶体管为PMOS管。 0029 优选地， 所述偏置电压约等于MOS管的阈值电压。 0030 优选地， 所述反相器的翻转阈值电压约等于MOS管的阈值电压。 0031 优选地， 所述偏置电压约定于所述反相器的翻转阈值电压， 所述振荡。

31、信号的振荡 周期为： 0032 TnR0C0 0033 其中， n表示所述反相器的数量， 且n为大于0的奇数， R0表示所述限流电阻的电阻 值， C0表示所述电容的电容值。 0034 优选地， 所述限流电阻为零温度系数电阻， 所述电容为零温度系数电容。 0035 优选地， 所述限流电阻为正温度系数电阻， 所述电容为负温度系数电容， 或者所述 限流电阻为负温度系数电阻， 所述电容为正温度系数电容。 0036 优选地， 设置所述第四晶体管与第五晶体管的导通电阻调节所述控制电流的限流 值。 0037 优选地， 所述第五晶体管的导通电阻小于所述第四晶体管的导通电阻的十分之 一。 说明书 3/10 页 。

32、8 CN 211352180 U 8 0038 优选地， 所述放大器包括： 偏置单元， 产生偏置电流； 放大单元， 与所述偏置单元、 所述第一节点以及所述第二节点连接， 将所述第一节点的电压与所述第二节点的电压进行 比较， 以获得二者之间放大后的误差信号； 以及输出单元， 与所述放大单元以及所述电流镜 电路的控制端连接， 用于根据所述误差信号控制所述第二至第四晶体管的输出电流， 从而 调整所述控制电流。 0039 优选地， 所述偏置单元包括： 第七晶体管， 第一端连接至所述电源电压， 控制端连 接至所述电流镜电路的控制端， 第二端提供所述偏置电流。 0040 优选地， 所述放大单元包括： 串联。

33、连接在所述第七晶体管的第二端与地之间的第 八晶体管和第九晶体管， 所述第八晶体管的控制端连接至所述第一节点， 所述第九晶体管 的控制端与第一端相互连接； 以及串联连接在所述第五晶体管的第二端与地之间的第十晶 体管和第十一晶体管， 所述第十晶体管的控制端连接至所述第二节点， 所述第十一晶体管 的控制端与第一端相互连接， 所述第八晶体管和所述第十晶体管的第二端输出所述误差信 号。 0041 优选地， 所述输出单元包括： 串联连接在所述电源电压与地之间的第十二晶体管 和第十三晶体管； 以及串联连接在电源电压与地之间的第十四晶体管和第十五晶体管， 所 述第十三晶体管的控制端连接至所述第八晶体管的第二端。

34、， 所述第十五晶体管的控制端连 接至所述第十晶体管的第二端， 所述第十三晶体管和所述第十五晶体管采用镜像方式从所 述放大单元获得所述误差信号， 所述十二晶体管和所述第十四晶体管构成电流镜， 所述第 十四晶体管的第二端与所述电流镜电路的控制端连接于第三节点。 0042 优选地， 所述第七晶体管、 所述第八晶体管、 所述第十晶体管、 所述第十二晶体管 以及所述第十四晶体管为PMOS管， 所述第九晶体管、 所述第十一晶体管、 所述第十三晶体管 以及所述第十五晶体管为NMOS管。 0043 本实用新型实施例提供的振荡电路和时钟电路具有以下有益效果。 0044 振荡电路包括控制电流生成模块和环形振荡模块。

35、， 控制电流生成模块用于提供控 制电流， 并根据偏置电压和限流电阻值之间的比值限定所述控制电流， 环形振荡模块根据 控制电流产生具有设定频率的振荡信号。 由于控制电流生成模块产生的控制电流仅与偏置 电压及限流电阻的阻值相关， 因此得到的环形振荡模块的振荡周期仅与限流电阻的阻值和 其内部电容的电容值相关， 与电源电压无关。 并且由于限流电阻和电容可以分别选自温漂 为零的电阻和电容， 或者限流电阻和电容可以分别选自温度系数一正一负能相互抵消的电 阻和电容， 因而环形振荡模块产生的振荡信号的频率不随电源电压和温度的变化而变化， 频率精度更高， 适应于高精度系统的应用。 0045 此外， 由于控制电流。

36、与限流电阻的电阻值成反比， 因此可以通过提高限流电阻的 电阻值减小控制电流， 继而可以降低整个振荡电路的工作电流， 降低电路的功耗。 并且本实 用新型的控制电流生成模块采用反馈环路自偏置电流源结构简化了电路的整体结构， 降低 了功耗， 环形振荡模块由于限流的原因工作在一个较低的振荡幅度下， 可有效地降低振荡 电路的功耗， 同时也可以有效地降低采用该振荡电路的时钟电路的功耗。 具体的， 在-40 85的温度范围内， 环形振荡模块在正常电源电压范围内可以实现3的频率精度， 并且 在1MHz以下的频率内可以得到小于1uA的电路功耗。 说明书 4/10 页 9 CN 211352180 U 9 附图说。

37、明 0046 通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述， 本实用新型的上述以及其他目 的、 特征和优点将更为清楚。 0047 图1示出根据现有技术的时钟电路的结构示意图； 0048 图2示出根据本实用新型实施例的时钟电路的结构示意图； 0049 图3示出根据本实用新型实施例的时钟电路的电路示意图； 0050 图4示出根据本实用新型实施例的环形振荡模块的电路示意图； 0051 图5示出根据本实用新型实施例的环形振荡模块的工作时序图； 0052 图6示出根据本实用新型实施例的一种振荡电路的电路示意图。 具体实施方式 0053 以下将参照附图更详细地描述本实用新型。 在各个附图中， 相同的元件采用类。

38、似 的附图标记来表示。 为了清楚起见， 附图中的各个部分没有按比例绘制。 此外， 在图中可能 未示出某些公知的部分。 0054 在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节， 例如部件的结构、 材料、 尺寸、 处 理工艺和技术， 以便更清楚地理解本实用新型。 但正如本领域的技术人员能够理解的那样， 可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。 0055 应当理解， 在以下的描述中，“电路” 是指由至少一个元件或子电路通过电气连接 或电磁连接构成的导电回路。 当称元件或电路 “连接到” 另一元件或称元件/电路 “连接在” 两个节点之间时， 它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件， 元件之间。

39、的 连接可以是物理上的、 逻辑上的、 或者其结合。 相反， 当称元件 “直接耦合到” 或 “直接连接 到” 另一元件时， 意味着两者不存在中间元件。 0056 请参考图2， 图2示出根据本实用新型实施例的时钟电路的结构示意图。 如图2所 示， 时钟电路200包括振荡电路210和整形电路220。 振荡电路210用于输出一具有设定频率 的振荡信号， 整形电路220用于根据该振荡信号整形得到时钟信号。 0057 其中， 振荡电路210包括控制电流生成模块211和环形振荡模块212， 控制电流生成 模块211用于向环形振荡模块212输出一控制电流I2， 环形振荡模块212在控制电流I2的作 用下输出一。

40、具有设定频率的振荡信号。 0058 由于控制电流I2的大小不受温度和电源电压的影响， 所以本实用新型实施例的时 钟信号频率精度高， 适应于高精度系统的应用。 0059 作为一个非限制性的例子， 环形振荡模块212由奇数个反相器INV以及多个电容 (图中的电容C1、 C2和C3)构成。 其中前一级反相器的输出端连接至下一级反相器的输入端。 并且每个电容的一端连接至两级反相器之间的中间节点， 另一端接地， 依次类推， 最后一级 反相器的输出端连接至第一级反相器的输入端。 此外， 每个所述反相器的电流由所述控制 电流I2提供。 下文以由3个首尾相连的反相器(包括第一反相器INV1至第三反相器INV3。

41、)作 为多个反相器的具体实施例， 以方便对本实用新型实施例进行具体的描述。 0060 图3示出根据本实用新型实施例的时钟电路的电路示意图。 如图3所示， 控制电流 生成模块211包括电流镜电路2111、 放大器OPA、 限流电阻R0以及晶体管M1。 0061 其中， 电流镜电路2111包括第一输出端、 第二输出端、 第三输出端以及控制端。 电 说明书 5/10 页 10 CN 211352180 U 10 流镜电路2111的第一输出端连接至晶体管M1的第一端， 第二输出端连接至限流电阻R0的第 一端， 第三输出端输出所述控制电流I2。 其中， 控制电流I2为第一输出端的电流I0的镜像。 006。

42、2 放大器OPA包括第一输入端、 第二输入端和输出端。 放大器OPA的第一输入端与晶 体管M1的第一端和控制端连接至第一节点101， 晶体管M1的第二端接地。 放大器OPA的第二 输入端与限流电阻R0的第一端连接至第二节点102， 限流电阻R0的第二端接地。 放大器OPA 的输出端连接至电流镜电路2111的控制端。 0063 在本实施例中， 由于控制电流I2为第一输出端电流I0和第二输出端电流I1的镜 像， 因此可以得到： 0064 I0I1I2 0065 当放大器OPA正常工作时， 将第一输入端的第一节点101的电压Vb与第二输入端的 第二节点102的电压进行比较， 以获得二者的误差信号， 。

43、并将其通过输出端输出至电流镜电 路2111的控制端， 电流镜电路2111根据误差信号产生控制电流I0和I1， 以调节第一节点101 的电压和第二节点102的电压， 由此构成了反馈环路。 由于放大器OPA设计成了反馈结构， 故 第二节点102的电压等于第一节点101的电压， 其中， 第一节点101的电压为偏置电压Vb， 则 可以得到第三输出端的控制电流I2为： 0066 I2Vb/R0 0067 其中， Vb为偏置电压， R0为限流电阻R0的阻值。 0068 在本实施例中， 晶体管M1例如选自N型MOSFET(N-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Tr。

44、ansistor， N型金属-氧化物半导体场效应晶体管， 简称NMOS管)， 则当晶体 管M1工作在饱和区时， 第一输出端的电流I0符合晶体管饱和区公式： 0069 I0 /2(Vgs-Vth)2 /2(Vb-Vth)2 0070 uCoxW/2L 0071 其中Vth为MOS管阈值电压， Vgs为MOS管的源漏电压， u为迁移率， u为MOS管的电子 迁移率， Cox为单位面积栅氧化层电容， W和L分别为MOS管的宽和长， 以上均为器件参数， 与 电源电压和温度无关。 0072 联立上述公式可以得到： 0073 Vb/R0 /2(Vb-Vth)2 0074 则第一节点101的偏置电压Vb为：。

45、 0075 0076 将R0 设计为1000/V以上， 则可以得到VbVth。 0077 由上式可以得出， 第一节点101的偏置电压Vb仅与晶体管M1的阈值特性和限流电 阻R0相关， 与电源电压不相关。 0078 图4示出根据本实用新型实施例的环形振荡模块的电路示意图， 如图4所示， 第一 反相器INV1包括依次串联连接在电流镜电路2111的第三输出端与地之间的晶体管MP1和 MN1， 第二反相器INV2包括依次串联连接在电流镜电路2111的第三输出端与地之间的晶体 管MP2和MN2， 第三反相器INV3包括依次串联连接在电流镜电路2111的第三输出端与地之间 的晶体管MP3和MN3。 晶体管。

46、MP2和MN2的控制端连接至第一反相器INV1和第二反相器INV2之 间节点A， 晶体管MP3和晶体管MN3的控制端连接至第二反相器INV2与第三反相器INV3之间 的节点B， 晶体管MP1和MN1的控制端连接至第一反相器INV1和第三反相器INV3之间的节点 说明书 6/10 页 11 CN 211352180 U 11 C。 电容C1、 C2和C3的第一端分别与节点A、 B和C连接， 电容C1、 C2和C3的第二端接地。 0079 图5示出根据本实用新型实施例的环形振荡模块的工作时序图。 下面结合图4和图 5对本实施例的环形振荡模块的工作原理进行详细说明。 在一个完整的时钟周期内， 环形振。

47、 荡模块212中的节点A、 B、 C都分别反复处于 “恒流充电高电平低电平” 的状态循环里， 每 个节点的恒流充电结束时的电压值即为对应反相器的翻转阈值电压Vt。 原理上， 翻转阈值 电压Vt约等于反相器中晶体管的阈值电压Vth， 例如可以通过设置反相器中PMOS管和NMOS 管的尺寸比例来决定翻转阈值电压Vt的大小。 在本实施例中， 翻转阈值电压Vt稍大于反相 器中晶体管的阈值电压Vth， 当一个反相器前面的节点被恒流充电至翻转阈值电压Vt时， 该 反相器的输出将发生翻转， 该反相器后面的节点的电压由高电平变为低电平。 0080 具体的， 本实施例的环形振荡模块的一个完整的工作时钟周期包括时。

48、间段T1-T3。 在时间段T1， 当节点C的电压上升至翻转阈值电压Vt时， 晶体管MP1关断， 晶体管MN1导通， 电 容C1的经晶体管MN1进行放电， 节点A被下拉至低电平。 然后晶体管MP2导通， 晶体管MN2关 断， 控制电流I2经晶体管MP2对节点B进行恒流充电， 节点B的电压逐渐升高。 0081 在时间段T2， 当节点B的电压上升至翻转阈值电压Vt时， 晶体管MP3关断， 晶体管 MN3导通， 电容C3经晶体管MN3进行放电， 节点C的电压被下拉至低电平。 晶体管MP1导通， 晶 体管MN1关断， 控制电流I2经晶体管MP1对电容C1进行充电， 节点A的电压逐渐升高。 0082 在时。

49、间段T3， 当节点A的电压上升至翻转阈值电压Vt时， 晶体管MP2关断， 晶体管 MN2导通， 电容C2经晶体管MN2放电， 节点B的电压被下拉至低电平。 晶体管MP3导通的， 晶体 管MN3关断， 控制电流I2经晶体管MP3对电容C3进行恒流充电， 节点C的电压逐渐上升， 当节 点C的电压上升至翻转阈值电压Vt时， 进入下一时钟周期。 0083 如上可以得到环形振荡模块212中单个反相器的每个时钟周期内的充电时间T0： 0084 T0C0Vt/I2 0085 又因为I2Vb/R0 0086 因此 0087 T0R0C0(Vt/Vb) 0088 其中， C0为环形振荡模块212中电容C1、 C。

50、2、 C3的电容值， Vt为上述的反相器的翻转 阈值电压， T0是指本级反相器利用控制电流I2将输出端的电容充电至翻转阈值电压Vt的时 间， 故T0T1T2T3。 0089 因为翻转阈值电压Vt和偏置电压Vb都约等于晶体管的阈值电压Vth， 并且二者的 温度特性一致， 因此在上式中的Vt和Vb可以抵消。 继而得到单个反相器的单位充电时间T0： 0090 T0R0C0 0091 此外， 环形振荡模块的振荡周期等于单个反相器的单位充电时间乘以反相器的个 数， 因此可以得到包括n个反相器的环形振荡模块212的振荡周期T为： 0092 TnT0nR0C0 0093 其中， n表示环形振荡模块中反相器的。