一种振荡器电路
阅读说明：本技术 一种振荡器电路 (Oscillator circuit ) 是由 郝报田 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种振荡器电路,涉及集成电路设计领域,该振荡器电路包括：漏电补偿模块,用于与参考电流产生模块耦合,对参考电流产生模块中成比例的漏电流进行补偿；参考电流产生模块,用于产生和温度成反比的电流,加强高温下电路精度；与现有技术相比,本发明的有益效果是：本发明提出自偏置技术,避免了额外电流源输入的需求,不仅降低了功耗,还节省了面积与成本；把器件漏电流注入到参考电流产生电路中,通过调节延时单元偏置电流,使延时单元延时与漏电流相关,进而解决了振荡器时钟频率在高温偏移的问题；把两级差分电路组成的延时单元耦合到参考电流产生电路中,不仅节约了功耗,还改善了输出时钟占空比。(The invention discloses an oscillator circuit, which relates to the field of integrated circuit design, and comprises: the leakage compensation module is coupled with the reference current generation module and used for compensating the proportional leakage current in the reference current generation module; the reference current generating module is used for generating current inversely proportional to temperature and enhancing circuit precision at high temperature; compared with the prior art, the invention has the beneficial effects that: the invention provides the self-biasing technology, avoids the requirement of additional current source input, reduces the power consumption and saves the area and the cost; injecting the leakage current of the device into a reference current generating circuit, and enabling the delay of the delay unit to be related to the leakage current by adjusting the bias current of the delay unit, thereby solving the problem of high-temperature deviation of the clock frequency of the oscillator; the delay unit formed by the two-stage differential circuit is coupled to the reference current generating circuit, so that the power consumption is saved, and the duty ratio of an output clock is improved.)
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，具体是一种振荡器电路。
背景技术
振荡电流是一种大小和方向都随周期发生变化的电流，能产生振荡电流的电路就叫做振荡电路。振荡器电路作为芯片时钟源，为芯片部分或者全局数字、模拟电路提供参考时钟，振荡器本身输出时钟占空比、频率精度以及自身功耗是重要指标。
目前振荡器电路技术具有以下缺点：（1）：受器件漏电流影响，高温下频率偏移较多，精度不理想；（2）：需要偏置电流或者额外独立的偏置电流产生电路，很难做到低功耗；（3）：采用单端输入、输出环形振荡器，输出时钟占空比不理想，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振荡器电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种振荡器电路，包括：
漏电补偿模块，用于与参考电流产生模块耦合，对参考电流产生模块中成比例的漏电流进行补偿；
参考电流产生模块，用于产生和温度成反比的电流，加强高温下电路精度；
第一延时模块，用于与参考电流产生模块耦合，形成电流复用，差分输入电压信号，延时后差分输出；
第二延时模块，用于与参考电流产生模块耦合，形成电流复用，差分输入电压信号，延时后差分输出；
第一延时模块和第二延时模块共同构成延时单元，延时单元至少含有两个延时模块，共同构成环形振荡器；
漏电补偿模块连接参考电流产生模块，参考电流产生模块连接延时单元。
作为本发明再进一步的方案：漏电补偿模块包括MOS管PM5B、MOS管PM5A、MOS管PM6B、MOS管PM6A、MOS管PM1C、MOS管NM4B、MOS管NM4A，MOS管PM5B的S极连接MOS管PM5A的S极、MOS管PM1C的S极、MOS管PM1C的G极、电压VDD，MOS管PM5B的G极连接MOS管PM5B的D极、MOS管PM6B的S极，MOS管PM5A的D极连接MOS管PM6A的S极，MOS管PM6A的G极连接MOS管PM6B的G极、MOS管PM6B的D极、MOS管NM4B的D极，MOS管NM4B的G极连接MOS管NM4A的G极、MOS管NM4A的D极、MOS管PM1C的D极。
作为本发明再进一步的方案：参考电流产生模块包括MOS管PM1A、MOS管PM1B、MOS管NM1A、MOS管PM0、电阻R0、MOS管NM1B，MOS管PM1A的S极连接MOS管PM1B的S极、电压VDD，MOS管PM1A的G极连接MOS管PM1B的G极、MOS管PM1C的G极、MOS管PM1B的D极、MOS管NM1B的D极，MOS管PM1A的D极连接MOS管NM1A的D极、MOS管NM1A的G极、MOS管PM6A的D极、MOS管NM1B的G极，MOS管NM1A的S极连接MOS管PMD的S极，MOS管NM1B的S极连接电阻R0，电阻R0的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：第一延时模块包括放大器U1、MOS管NM2A、MOS管NM2B，放大器U1的第四端连接MOS管NM2A的D极，放大器U1的第三端连接MOS管NM2B的D极，MOS管NM2A的S极连接MOS管NM2B的S极，MOS管NM2A的G极连接MOS管NM2B的G极。
作为本发明再进一步的方案：第二延时模块包括放大器U2、MOS管NM3A、MOS管NM3B，放大器U2的第四端连接MOS管NM3A的D极、放大器U1的第一端，放大器U2的第三端连接MOS管NM3B的D极、放大器U1的第二端，MOS管NM3A的S极连接MOS管NM3B的S极，MOS管NM3A的G极连接MOS管NM3B的G极，放大器U2的第一端连接放大器U1的第三端，放大器U2的第二端连接放大器U1的第四端。
作为本发明再进一步的方案：放大器U1内部包括MOS管PM3A、MOS管PM3B、MOS管PM3D、MOS管PM4C、MOS管PM4B、MOS管PM4A、MOS管PM3C、MOS管PM4D，MOS管PM3A的S极连接MOS管PM3B的S极、MOS管PM3D的S极、MOS管PM4C的S极、MOS管PM4B的S极、MOS管PM4A的S极、电压VDD，MOS管PM3A的D极连接MOS管PM3B的G极、MOS管PM3C的D极、MOS管PM3D的D极、MOS管PM4C的G极，MOS管PM3B的D极连接MOS管PM3C的S极，MOS管PM3D的G极连接MOS管PM4C的D极、MOS管PM4D的D极、MOS管PM4D的G极、MOS管PM4B的G极、MOS管PM4A的D极，MOS管PM4D的S极连接MOS管PM4B的D极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出自偏置技术，避免了额外电流源输入的需求，不仅降低了功耗，还节省了面积与成本；把器件漏电流注入到参考电流产生电路中，通过调节延时单元偏置电流，使延时单元延时与漏电流相关，进而解决了振荡器时钟频率在高温偏移的问题；把两级差分电路组成的延时单元耦合到参考电流产生电路中，不仅节约了功耗，还改善了输出时钟占空比。
附图说明
图1为一种振荡器电路的电路图。
图2为第一延时模块的内部电路图。
图3为振荡器电路内部工作波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1，一种振荡器电路，包括：
漏电补偿模块，用于与参考电流产生模块耦合，对参考电流产生模块中成比例的漏电流进行补偿；
参考电流产生模块，用于产生和温度成反比的电流，加强高温下电路精度；
第一延时模块，用于与参考电流产生模块耦合，形成电流复用，差分输入电压信号，延时后差分输出；
第二延时模块，用于与参考电流产生模块耦合，形成电流复用，差分输入电压信号，延时后差分输出；
第一延时模块和第二延时模块共同构成延时单元，延时单元至少含有两个延时模块，延时模块互相连接，构成环形振荡器；
漏电补偿模块连接参考电流产生模块，参考电流产生模块连接延时单元。
在具体实施例中：参考电流产生模块在电阻R0上形成与温度成反比的偏置电流，偏置电流大小为vgs_mir/R0，vgs_mir为MOS管NM1B的S极输出电压；因为MOS管PM1A、PM1B尺寸相等（或者成比例）,MOS管NM1A、NM1B尺寸相等（或者成比例），vgs_mir=vgs_src，vgs_src为MOS管NM1A的S极输出电压，因此电路上流过的电流为vgs_mir/R0=vgs_src/R0；
因为MOS管NM1A、NM1B、NM2A、NM2B、NM3A、NM3B尺寸相等（或者成比例，此处假设相等），而流经电阻电流vgs_src/R0为MOS管NM1B、NM2A、NM2B、NM3A、NM3B电流之和，所以流过NM2A/NM2B/NM3A/NM3B的电流相等，且为vgs_src/R0/5；
第一延时模块因为是差分输入、差分输出；由于MOS管PM3B、PM3C以及MOS管PM4B、PM4D的连结方式，输出OUTP/OUTN点的信号最高为VDD，最低为VDD-vgs4A，即幅度为vgs4A
假设输出端OUTP从VDD下降至VDD-vgs4A，MOS管NM2B所提供的电流需要对OUTP节点寄生电容(Cp)进项放电，放电时间为T1，有Cp * vgs4A = (vgs_src / R0 / 5) * T1;因为vgs4A与vgs_src近似相等，所以T1=5*R0*Cp；寄生电容Cp由图2中多个三极管的寄生电容共同组成，在图中没有画出来。譬如OUTN端的寄生电容Cp,由PM3A的D极，PM3B/C/D的G极，以及PM4C的G极寄生电容组成。
第一延时模块与第二延时模块交叉耦合在一起，组成一个环形振荡器，且第一延时模块和第二延时模块元器件型号相同；
因此环形振荡器的总延时Tp=2*T1=10*R0*Cp；环形振荡器的频率f=1/Tp=1/(10*R0*Cp)；
假设电阻R0，寄生电容Cp与温度无关，那么最终输出时钟频率也与温度无关；
实际情况下因为MOS管PM3A、PM3B、PM3C、PM3D以及MOS管PM4、PM4、PM4、PM4D的G极，以及D极有漏电流(漏电流在高温时更为明显)，导致延时单元放电电流并非由MOS管NM2A、NM2B完全决定，从而引入了频率误差；
通过把漏电补偿模块耦合至参考电流产生模块，使MOS管NM2A、NM2B、NM3A、NM3B中包含成比例的漏电流进行补偿，从而使得延时单元放电电流更为理想，时钟输出频率也更为理想。
在本实施例中：请参阅图1，漏电补偿模块包括MOS管PM5B、MOS管PM5A、MOS管PM6B、MOS管PM6A、MOS管PM1C、MOS管NM4B、MOS管NM4A，MOS管PM5B的S极连接MOS管PM5A的S极、MOS管PM1C的S极、MOS管PM1C的G极、电压VDD，MOS管PM5B的G极连接MOS管PM5B的D极、MOS管PM6B的S极，MOS管PM5A的D极连接MOS管PM6A的S极，MOS管PM6A的G极连接MOS管PM6B的G极、MOS管PM6B的D极、MOS管NM4B的D极，MOS管NM4B的G极连接MOS管NM4A的G极、MOS管NM4A的D极、MOS管PM1C的D极。
在本实施例中：请参阅图1，参考电流产生模块包括MOS管PM1A、MOS管PM1B、MOS管NM1A、MOS管PM0、电阻R0、MOS管NM1B，MOS管PM1A的S极连接MOS管PM1B的S极、电压VDD，MOS管PM1A的G极连接MOS管PM1B的G极、MOS管PM1C的G极、MOS管PM1B的D极、MOS管NM1B的D极，MOS管PM1A的D极连接MOS管NM1A的D极、MOS管NM1A的G极、MOS管PM6A的D极、MOS管NM1B的G极，MOS管NM1A的S极连接MOS管PMD的S极，MOS管NM1B的S极连接电阻R0，电阻R0的另一端接地。
在本实施例中：请参阅图1和图2，第一延时模块包括放大器U1、MOS管NM2A、MOS管NM2B，放大器U1的第四端连接MOS管NM2A的D极，放大器U1的第三端连接MOS管NM2B的D极，MOS管NM2A的S极连接MOS管NM2B的S极，MOS管NM2A的G极连接MOS管NM2B的G极。
在本实施例中：请参阅图1和图2，第二延时模块包括放大器U2、MOS管NM3A、MOS管NM3B，放大器U2的第四端连接MOS管NM3A的D极、放大器U1的第一端，放大器U2的第三端连接MOS管NM3B的D极、放大器U1的第二端，MOS管NM3A的S极连接MOS管NM3B的S极，MOS管NM3A的G极连接MOS管NM3B的G极，放大器U2的第一端连接放大器U1的第三端，放大器U2的第二端连接放大器U1的第四端。
在本实施例中：请参阅图2，放大器U1内部包括MOS管PM3A、MOS管PM3B、MOS管PM3D、MOS管PM4C、MOS管PM4B、MOS管PM4A、MOS管PM3C、MOS管PM4D，MOS管PM3A的S极连接MOS管PM3B的S极、MOS管PM3D的S极、MOS管PM4C的S极、MOS管PM4B的S极、MOS管PM4A的S极、电压VDD，MOS管PM3A的D极连接MOS管PM3B的G极、MOS管PM3C的D极、MOS管PM3D的D极、MOS管PM4C的G极，MOS管PM3B的D极连接MOS管PM3C的S极，MOS管PM3D的G极连接MOS管PM4C的D极、MOS管PM4D的D极、MOS管PM4D的G极、MOS管PM4B的G极、MOS管PM4A的D极，MOS管PM4D的S极连接MOS管PM4B的D极。
本发明的工作原理是：漏电补偿模块与参考电流产生模块耦合，对参考电流产生模块中成比例的漏电流进行补偿；参考电流产生模块，产生和温度成反比的电流，加强高温下电路精度；第一延时模块和第二延时模块共同构成延时单元，且两者互相连接，构成环形振荡器；以此输出时钟信号。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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