【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及振蕩器，尤其涉及一種低溫度漂移和低電壓漂移的環(huán)形振蕩器電路。
技術(shù)介紹
1、振蕩器是一種能夠持續(xù)產(chǎn)生周期性波形（如正弦波、方波、三角波等）的電子電路，其通過反饋機(jī)制在沒有外部信號(hào)輸入的情況下，穩(wěn)定地產(chǎn)生輸出信號(hào)。振蕩器通常由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，反饋信號(hào)經(jīng)過放大后返回輸入端，形成自激過程，從而保持連續(xù)的波形輸出。作為時(shí)鐘發(fā)生器和頻率源，振蕩器已成為大多數(shù)電子電路系統(tǒng)中的核心組件，廣泛應(yīng)用于通信、電子設(shè)備、航空航天、航海、醫(yī)療、生物工程等多個(gè)領(lǐng)域。
2、根據(jù)集成方式的不同，振蕩器可分為兩大類：片內(nèi)集成振蕩器和片外不可集成振蕩器。片內(nèi)集成振蕩器通常根據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步細(xì)分為遲滯型振蕩器、環(huán)形振蕩器和電容電感振蕩器。環(huán)形振蕩器因其結(jié)構(gòu)簡潔、實(shí)現(xiàn)容易、頻率范圍可調(diào)且具有較高集成度，廣泛應(yīng)用于片上系統(tǒng)（soc）中。另一方面，片外不可集成振蕩器主要指石英晶體振蕩器，通常用于對頻率穩(wěn)定性和噪聲要求較高的場合，如高精度時(shí)鐘信號(hào)生成和無線通信系統(tǒng)中。
3、環(huán)形振蕩器主要由若干個(gè)反相器組成，通過反饋原理實(shí)現(xiàn)振蕩。具體而言，反相器的輸出信號(hào)通過反饋連接至輸入端，形成閉環(huán)系統(tǒng)。如果該閉環(huán)的增益大于或等于1，并且反饋信號(hào)的相位延遲總和為360度或其整數(shù)倍，則該系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生周期性振蕩信號(hào)。環(huán)形振蕩器的頻率通常由反相器的數(shù)量、每個(gè)反相器的延遲時(shí)間以及其他電路元件的特性（如電容、電感等）決定。
4、由于其結(jié)構(gòu)簡單、頻率較高、頻率調(diào)節(jié)范圍寬、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，環(huán)形振蕩器廣泛應(yīng)用于鎖相環(huán)、頻率合成器、時(shí)鐘恢
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種低溫度漂移和低電壓漂移的環(huán)形振蕩器電路，可以在保持在溫度和電源電壓的變化下，輸入頻率較穩(wěn)定的方波信號(hào)，并為其余外圍電路提供時(shí)鐘信號(hào)。本專利技術(shù)旨在通過溫度和電壓補(bǔ)償控制，進(jìn)一步提升環(huán)形振蕩器的穩(wěn)定性。具體而言，本專利技術(shù)將探索多因素綜合補(bǔ)償?shù)姆桨福瑑?yōu)化溫度和電源電壓變化對振蕩器性能的影響，從而實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的頻率輸出。此外，本專利技術(shù)還將致力于降低外部信號(hào)處理模塊的依賴，減少電路面積和功耗，提升振蕩器的整體性能，增強(qiáng)其在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種低溫度漂移和低電壓漂移的環(huán)形振蕩器電路，包括：基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊、電流鏡像模塊、反相器鏈模塊、波形整形模塊、穩(wěn)壓模塊、啟動(dòng)模塊。
4、所述的基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊提供正溫度系數(shù)電流，采用nmos和pmos?cascode結(jié)構(gòu)以降低電源抑制比；包括兩個(gè)發(fā)射極面積具有確定比例的雙極性晶體管，該比例與版圖布局、功耗、工藝庫mos管特性相關(guān)，發(fā)射極和集電極之間的電壓差通過具有溫度特性的電阻產(chǎn)生單調(diào)溫度特性的電流，該電流為電流鏡像模塊的輸入；
5、所述的電流鏡像模塊，復(fù)制基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊輸出的電流，作為反相器鏈模塊的尾電流輸入；
6、所述的反相器鏈模塊，由奇數(shù)級(jí)反相器組成，為外圍電路提供可振蕩的時(shí)鐘信號(hào)，頻率與反相器鏈模塊的級(jí)數(shù)成線性關(guān)系，該信號(hào)作為波形整形模塊的輸入；
7、所述的波形整形模塊，包括若干級(jí)反相器，將反相器鏈模塊產(chǎn)生的可振蕩的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有滿電源擺幅的方波型振蕩信號(hào)；
8、所述的穩(wěn)壓模塊，包括誤差放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)，確保電源電壓變化時(shí)反相器鏈模塊的供電電壓始終保持穩(wěn)定，其輸出作為反相器鏈模塊的供電電壓；
9、所述的啟動(dòng)模塊，確保基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊在上電過程中脫離零簡并點(diǎn)并正常工作。
10、所述的基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生的電流的溫度斜率與雙極性晶體管發(fā)射極面積比例以及發(fā)射極與電流鏡之間的電阻取值相關(guān)。
11、所述的電流鏡像模塊，產(chǎn)生的電流與pmos?cascode結(jié)構(gòu)的面積相關(guān)。
12、所述的反相器鏈模塊，由奇數(shù)個(gè)反相器級(jí)聯(lián)而成，所述反相器鏈模塊的振蕩頻率與級(jí)數(shù)和反相器的大小相關(guān)。
13、所述的穩(wěn)壓模塊，通過誤差放大器的同相輸入端、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)控制反相器鏈模塊的供電電壓，且該電壓與反饋電阻的取值密切相關(guān)。
14、所述的波形整形模塊，通過強(qiáng)上拉和下拉緩沖級(jí)，將反相器鏈模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有滿電源擺幅的方波振蕩信號(hào)。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
16、電路結(jié)構(gòu)簡潔，功耗低，易于片上集成，本專利技術(shù)的環(huán)形振蕩器采用簡單的電路結(jié)構(gòu)，具有較低的功耗，且能夠方便地實(shí)現(xiàn)片上集成，適合在集成電路中應(yīng)用。
17、振蕩頻率穩(wěn)定性好，受電壓和溫度變化影響小，該環(huán)形振蕩器在設(shè)計(jì)工藝的條件下，能夠保持較為穩(wěn)定的振蕩頻率，電壓和溫度變化對振蕩頻率的影響極小。在民用級(jí)電壓和溫度變化條件下，振蕩頻率的變化控制在±2%以內(nèi)，具有較高的穩(wěn)定性。
18、良好的移植性，適應(yīng)多種工藝平臺(tái)，本專利技術(shù)的環(huán)形振蕩器原理不依賴于特殊工藝，具有良好的移植性，能夠適用于不同的工藝平臺(tái)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種低溫度漂移和低電壓漂移的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，包括：基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊、電流鏡像模塊、反相器鏈模塊、波形整形模塊、穩(wěn)壓模塊、啟動(dòng)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生的電流的溫度斜率與雙極性晶體管發(fā)射極面積比例以及發(fā)射極與電流鏡之間的電阻取值相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的電流鏡像模塊，產(chǎn)生的電流與PMOS?Cascode結(jié)構(gòu)的面積相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的反相器鏈模塊，由奇數(shù)個(gè)反相器級(jí)聯(lián)而成，所述反相器鏈模塊的振蕩頻率與級(jí)數(shù)和反相器的大小相關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的穩(wěn)壓模塊，通過誤差放大器的同相輸入端、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)控制反相器鏈模塊的供電電壓，且該電壓與反饋電阻的取值密切相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的波形整形模塊，通過強(qiáng)上拉和下拉緩沖級(jí)，將反相器鏈模塊的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有滿電源擺幅的方波振蕩信號(hào)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低溫度漂移和低電壓漂移的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，包括：基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊、電流鏡像模塊、反相器鏈模塊、波形整形模塊、穩(wěn)壓模塊、啟動(dòng)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的基準(zhǔn)電流產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生的電流的溫度斜率與雙極性晶體管發(fā)射極面積比例以及發(fā)射極與電流鏡之間的電阻取值相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器電路，其特征在于，所述的電流鏡像模塊，產(chǎn)生的電流與pmos?cascode結(jié)構(gòu)的面積相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杭新宸，韓雁，高大為，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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