具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

传统振荡器结构采用带隙基准电路、电流镜像电路、比较电压产生电路、周期信号产生电路以及非交叠时钟输出电路等组成，利用带隙基准，LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)等方式提供稳定振荡器偏置电压；然而，传统结构采用带隙基准电路、低压差线性调整电路以及比较器电路等，环路结构复杂，电路功耗高，不适于低功耗应用场合；同时，传统结构可集成度低，振荡输出频率易受工艺、电压、温度等因素影响。

在结构上，本申请提出简化的偏置电路，取代采用基准电压、电流源、LDO等电压偏置调整结构，有利于电路集成和多场合应用。同时，在性能上，本申请采用两级自调整偏置稳压结构，提高了偏置电路自调整能力，达到宽电源电压工作目的，进而提高了RC振荡器输出频率精度。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的RC振荡电路，可以应用于如图1所示的应用环境中。具体地，图1示出了采用本申请RC振荡电路的RC振荡器整体架构，该RC振荡器可以包括依次连接的RC_BIAS、RC_OSC以及RC_CLKOUT；其中，RC_BIAS可以表示本申请中的偏置电路，RC_OSC可以表示本申请中的振荡单元，RC_CLKOUT可以表示时钟输出电路。进一步的，偏置电路可以为电压偏置产生电路，振荡单元可以为周期振荡产生电路，而时钟输出电路可以为非交叠时钟输出电路。可以理解的是，本申请能够应用在时钟计数领域。

在一个实施例中，如图2，提供了一种RC振荡电路，以该电路应用于图1中的RC振荡器为例进行说明，包括依次连接的偏置电路10和振荡单元20；偏置电路10包括第一级自调整环路110和第二级自调整环路120；

第一级自调整环路110包括第一压降单元112和第一负反馈电路114；第一负反馈电路114调整经第一压降单元112处理的电源电压的电压值，输出负反馈电压；

第二级自调整环路120包括第二压降单元122和第二负反馈电路124；第二负反馈电路124调整经第二压降单元122处理的负反馈电压的电压值，输出用于给振荡单元20供电的振荡电压；

其中，如图3所示，第一负反馈电路114包括第一MOS管(MN3)和第二MOS管(MN4)；第一MOS管(MN3)的漏极、第二MOS管(MN4)的栅极均连接第一压降单元112，第一MOS管(MN3)的栅极、第二MOS管(MN4)的源极均连接第二压降单元122；第二负反馈电路124包括第三MOS管(MN5)和第四MOS管(MN6)；第三MOS管(MN5)的漏极、第四MOS管(MN6)的栅极接入负反馈电压(VT)，第三MOS管(MN5)的栅极、第四MOS管(MN6)的源极均连接振荡单元20；

第一MOS管(MN3)的栅极分别连接第二MOS管(MN4)的源极、第四MOS管(MN6)的漏极；第二MOS管(MN4)的漏极接入电源电压(VDD)；第一MOS管(MN3)的源极、第三MOS管(MN5)的源极用于接地。

具体而言，第一压降单元112可以对接入的电源电压(VDD)进行压降处理后，输出给第一负反馈电路114，进而由第一负反馈电路114调整经第一压降单元112处理的电源电压(VDD)的电压值，从而输出负反馈电压(VT)；即本申请中的负反馈电压(VT)可以指第一级负反馈输出电压。

而第二压降单元122可以对接入的负反馈电压(VT)进行压降处理后，输出给第二负反馈电路124，进而由第二负反馈电路124调整经第二压降单元122处理的负反馈电压(VT)的电压值，输出用于给振荡单元20供电的振荡电压(VP)；即该振荡电压(VP)可以指第二级负反馈输出电压；其中，该振荡电压(VP)可以指振荡器供电电压。

本申请可以实现对电源电压(VDD)的两级负反馈调节，降低振荡单元偏置电压对电源电压变化影响；并且，本申请中的偏置电路，能够取代传统复杂的电压偏置调整结构，例如，取代带隙基准电路和低压差线性调整电路，又如，取代采用基准电压、电流源、LDO等复杂电压偏置调整结构，进而简化了电路结构，有利于电路集成和多场合应用。需要说明的是，本申请中的第一压降单元、第二压降单元可以指能够对接入的电压进行压降处理的单元器件，在一些示例中，可以采用电流镜等实现第一压降单元、第二压降单元的相关功能，本申请对此并无限定。

进一步的，如图3所示，第一负反馈电路可以包括第一MOS管(MN3)和第二MOS管(MN4)，第二负反馈电路可以包括第三MOS管(MN5)和第四MOS管(MN6)。即本申请RC振荡电路中的偏置电路，其两级自调整的功能，可以通过包括由MN3、MN4、MN5、MN6构成的两个负反馈环路予以实现，通过两级负反馈作用分别调整VT、VP的电压值，在大的电源电压变化范围内，通过VT、VP所在的两级负反馈环路稳定振荡电压VP输出，从而提高RC振荡电路的输出频率精度。在一些实施例中，负反馈电压大于振荡电压，即VT>VP。

下面结合一个具体示例予以说明，第一级自调整环路：输入的电源电压VDD经第一压降单元压降后由MN3、MN4构成的负反馈环路调整VT电压值。当电源电压升高时后，VT电压升高，即VGMN3增加，根据MOS管相位关系，VDMN3电压降低，即环路中VGMN4电压降低，VSMN4电压降低，此时VT电压降低。同理，作为第二级负反馈电压输入电压VT经第二压降单元压降后，由自调整环路MN5、MN6构成的负反馈，继续调整VP电压值，通过两级自调整结构降低振荡单元偏置电压对电源电压变化影响。

本申请通过两级负反馈稳定MN6源极电压(节点VP)处的电压恒定输出，且通过两级负反馈的分压方式，实现低功耗高精度电压自调整，达到宽电源电压工作目的。在一些实施例中，电源电压的取值范围包括1.8V至3.6V，即电源电压的变化范围可以为：1.8V-3.6V。

在其中一个实施例中，偏置电路还可以包括第五MOS管和第六MOS管；

第五MOS管的栅极、第五MOS管的漏极均连接第一MOS管的源极；第六MOS管的源极分别连接第三MOS管的源极、第五MOS管的源极，第六MOS管的栅极、第六MOS管的漏极用于接地。

具体而言，如图4所示，偏置电路(RC_BIAS)还可以包括第五MOS管(MN2)和第六MOS管(MP5)。其中，第五MOS管(MN2)的栅极、第五MOS管(MN2)的漏极均连接第一MOS管(MN3)的源极；第六MOS管(MP5)的源极分别连接第三MOS管(MN5)的源极、第五MOS管(MN2)的源极，第六MOS管(MP5)的栅极、第六MOS管(MP5)的漏极用于接地。

可以明确，振荡电压(VP)的电压值为第三MOS管(MN5)的阈值电压与第六MOS管(MP5)的阈值电压之和；即本申请中，环路偏置节点电压：VP＝VthMN5+VthMP5。

负反馈电压(VT)的电压值为第一MOS管(MN3)的栅源电压、第五MOS管(MN2)的栅源电压与第六MOS管(MP5)的阈值电压之和；即本申请中，环路偏置节点电压：VT＝VGSMN3+VGSMN2+VthMP5。

本申请由MN3、MN4、MN5和MN6，通过两级负反馈作用分别调整VT、VP(VT>VP)电压值，在大的电源电压变化范围内，通过VT、VP所在的两级负反馈环路稳定振荡电压VP输出，从而提高RC振荡电路的输出频率精度。

在其中一个实施例中，如图5所示，第一压降单元为第一电流镜；第二压降单元为第二电流镜；

第一电流镜包括第七MOS管(MP0)和第八MOS管(MP1)，第七MOS管(MP0)的栅极连接第八MOS管(MP1)的栅极；第七MOS管(MP0)的源极、第八MOS管(MP1)的源极接入电源电压(VDD)；第八MOS管(MP1)的漏极分别连接第一MOS管(MN3)的漏极、第二MOS管(MN4)的栅极；第七MOS管(MP0)的漏极、第七MOS管(MP0)的栅极和第八MOS管(MP1)的栅极用于接地；

第二电流镜包括第九MOS管(MP3)和第十MOS管(MP4)，第九MOS管(MP3)的栅极连接第十MOS管(MP4)的栅极；第九MOS管(MP3)的源极、第十MOS管(MP4)的源极接入负反馈电压(VT)；第十MOS管(MP4)的漏极分别连接第三MOS管(MN5)的漏极、第四MOS管(MN6)的栅极；第九MOS管(MP3)的漏极、第九MOS管(MP3)的栅极和第十MOS管(MP4)的栅极用于接地。

在其中一个实施例中，如图5所示，偏置电路还可以包括第三电流镜；

第三电流镜可以包括第十一MOS管(MN0)和第十二MOS管(MN1)；第十一MOS管(MN0)的栅极连接第十二MOS管(MN1)的栅极；第十一MOS管(MN0)的栅极、第十一MOS管(MN0)的漏极和第十二MOS管(MN1)的栅极接入参考电流(IREF)；第十二MOS管(MN1)的漏极分别连接第七MOS管(MP0)的漏极、第七MOS管(MP0)的栅极和第八MOS管(MP1)的栅极；第十一MOS管(MN0)的源极、第十二MOS管(MN1)的源极用于接地。

具体而言，本申请中两级自调整负反馈环路可以包括MN3、MN4、MN5、和MN6；其中，第一级自调整环路：电源电压VDD经电流镜MP0、MP1压降后由MN3、MN4构成的负反馈环路调整VT电压值。当电源电压升高时后，VT电压升高即VGMN3增加，根据MOS管相位关系，VDMN3电压降低即环路中VGMN4电压降低，VSMN4电压降低，此时VT电压降低。同理，作为第二级负反馈电压输入VT电压经电流镜MP3、MP4压降后，由自调整环路MN5、MN6构成的负反馈，继续调整VP电压值，通过两级自调整结构降低振荡单元偏置电压对电源电压变化影响。

在其中一个实施例中，电源电压(VDD)大于偏置电路的最低工作电压(VDDmin)；电源电压的取值范围包括1.8V至3.6V；

最低工作电压(VDDmin)的电压值可以为负反馈电压(VT)、第二MOS管的栅源电压(VGSMN4)与第八MOS管的漏源电压(VDSMP1)之和。

具体而言，负反馈电压(VT)的电压值还可以为振荡电压(VP)、所述第四MOS管的栅源电压(VGSMN6)与所述第十MOS管的漏源电压(VDSMP4)之和；本申请中环路偏置节点电压表达式可以包括：

VP＝VthMN5+VthMP5

VT＝VP+VGSMN6+VDSMP4＝VGSMN3+VGSMN2+VthMP5

VDDmin＝VT+VGSMN4+VDSMP1

进而，一定范围内(即偏置电路的供电电压工作范围，在一个示例中，该范围可以为：1.8V-3.6V)，当电源电压满足VDD>VDDmin时，VP可恒定输出，进而提高振荡器输出频率精度。

本申请通过两级负反馈的分压方式，达到宽电源电压工作目的；在一个示例中，通过两级负反馈稳定MN6源极电压(节点VP)处的电压恒定输出，VDD可以在1.8v-3.6v之间变化，只要VDD>VDDmin，VP就可以恒定输出。

在其中一个实施例中，如图5所示，第一MOS管(MN3)、第二MOS管(MN4)、第三MOS管(MN5)、第四MOS管(MN6)、第五MOS管(MN2)、第十一MOS管(MN0)和第十二MOS管(MN1)均为NMOS管；第六MOS管(MP5)、第七MOS管(MP0)、第八MOS管(MP1)、第九MOS管(MP3)和第十MOS管(MP4)均为PMOS管。

可以理解的是，上述电路可以应用于诸如RC振荡器或类似设备中。本申请中的两级自调整反馈结构，能够实现低温漂高精度的电压输出，在众多低功耗场合，与传统带隙基准电路或低压差线性调整电路的效果基本一致。进而，本申请不仅简化了电路结构，而且能够取代传统复杂的电压偏置调整结构。

在一个实施例中，如图6所示，振荡单元(RC_OSC)可以包括周期振荡电路和补偿调整电路；

周期振荡电路可以包括第十三MOS管(MP6)、第十四MOS管(MP7)、第十五MOS管(MP8)、第十六MOS管(MN7)、第十七MOS管(MN8)和第十八MOS管(MN9)；

第十三MOS管(MP6)的源极、第十四MOS管(MP7)的源极和第十五MOS管(MP8)的源极接入振荡电压；第十六MOS管(MN7)的源极、第十七MOS管(MN8)的源极和第十八MOS管(MN9)的源极用于接地；

第十三MOS管(MP6)的栅极分别与第十六MOS管(MN7)的栅极、补偿调整电路的一端相连；第十三MOS管(MP6)的漏极分别连接第十四MOS管(MP7)的栅极、第十六MOS管(MN7)的漏极和第十七MOS管(MN8)的栅极；第十四MOS管(MP7)的漏极分别连接第十五MOS管(MP8)的栅极、第十七MOS管(MN8)的漏极和第十八MOS管(MN9)的栅极；第十五MOS管(MP8)的漏极、第十八MOS管(MN9)的漏极连接补偿调整电路的另一端。

具体而言，本申请通过两级自调整方式：当电源电压产生大的波动时，偏置电路(RC_BIAS)可快速自调节偏置电压并稳定给振荡单元(RC_OSC)供电，达到可工作在宽电源电压范围效果。同时，上述振荡单元(RC_OSC)可以作为周期振荡产生电路作用于RC振荡电路或RC振荡器中。

进一步的，在其中一个实施例中，第十三MOS管(MP6)、第十四MOS管(MP7)和第十五MOS管(MP8)均为PMOS管；第十六MOS管(MN7)、第十七MOS管(MN8)和第十八MOS管(MN9)均为NMOS管；

第三MOS管(MN5)的阈值电压、第十六MOS管(MN7)的阈值电压、第十七MOS管(MN8)的阈值电压和第十八MOS管(MN9)的阈值电压均相同；

第六MOS管(MP5)的阈值电压、第十三MOS管(MP6)的阈值电压、第十四MOS管(MP7)的阈值电压和第十五MOS管(MP8)的阈值电压均相同。

具体而言，本申请中，偏置电路与振荡单元中MOS管阈值电压可以设置为：VthMN5＝VthMN7＝VthMN8＝VthMN9，VthMP5＝VthMP6＝VthMP7＝VthMP8，进而能够提高振荡单元效率。需要说明的是，本申请中，偏置电路与振荡单元中的MOS管阈值电压，可以相当于偏置电路提供给振荡单元的初始环路增益，有利于快速起振，即提高振荡单元效率。

可以理解的是，阈值电压是由晶体管本身参数决定，不同类型的晶体管Vth不同；本申请通过取相同的Vth的晶体管即可实现MOS管阈值电压相同。

在其中一个实施例中，如图7所示，补偿调整电路可以包括电容调整阵列(C0)和补偿电阻阵列(R0)；

电容调整阵列(C0)的一端分别连接第十三MOS管(MP6)的栅极、第十六MOS管(MN7)的栅极，另一端连接补偿电阻阵列(R0)的一端；补偿电阻阵列(R0)的另一端分别连接第十五MOS管(MP8)的漏极、第十八MOS管(MN9)的漏极。

具体而言，本申请中，电容调整阵列(C0)可以采用高精度电容调整阵列予以实现；而补偿电阻阵列(R0)可以采用正负温度系数补偿电阻阵列结构予以实现。进而，振荡单元(RC_OSC)通过采用正负温度系数补偿电阻阵列结构和高精度电容调整阵列，使输出振荡频率达到低温漂效果。

其中，正负温度系数补偿电阻阵列结构可以为R0的等效电路；高精度电容调整阵列可以为C0的等效电路。振荡单元(RC_OSC)作为周期振荡产生电路，基于上述两个RC阵列结构(C0和R0)，实现温度补偿和精准频率输出，即输出振荡频率达到低温漂效果。

需要说明的是，图6、图7中的偏置电路可以采用前述各实施例中的偏置电路(RC_BIAS)予以实现，此处不再赘述。

在一些实施例中，高精度电容调整阵列为C0的等效电路，可以由多个电容和开关组合实现，具体等效电路可以参阅图8；正负温度系数补偿电阻阵列结构为R0的等效电路，可以由多个电阻和开关组合实现，具体等效电路可以参阅图9。

本申请采用两级自调整反馈结构取代带隙基准电路、低压差线性调整电路，通过两级自调整方式并适用于宽工作电源范围的振荡器偏置供电单元，周期振荡产生电路采用正负温度系数补偿电阻阵列结构和高精度电容调整阵列，达到支持宽工作电压范围、低温漂效果。

在一个实施例中，提供了一种RC振荡器，包括上述的RC振荡电路；RC振荡器还包括连接振荡单元的时钟输出电路。

具体而言，如图10所示，本申请的RC振荡器可以包括依次连接的偏置电路(RC_BIAS)、振荡单元(RC_OSC)以及时钟输出电路(RC_CLKOUT)；进一步的，偏置电路可以为电压偏置产生电路，振荡单元可以为周期振荡产生电路，而时钟输出电路可以为非交叠时钟输出电路。

即，RC振荡器可以包括依次连接的电压偏置产生电路、周期振荡产生电路、和非交叠时钟输出电路。本申请采用两级自调整的偏置电路，以及具有补偿调整电路的振荡单元，实现了低功耗高精度电压自调整振荡器目的。

基于本申请，在结构上一定程度简化了偏置电路，取代采用基准电压、电流源、LDO等传统电压偏置调整结构，有利于电路集成和多场合应用。在性能上，采用两级自调整偏置稳压结构，提高了偏置电路自调整能力，达到宽电源电压工作目的，进而提高了RC振荡器输出频率。

在一个示例中，采用本申请进行测试结果及数据分析，得到振荡器输出频率测试结果如下：

如图11所示的输出频率与电源电压关系，以及如图12所示的输出频率与温度关系，可知，实际测试结果表明在室温25℃，中心输出频率为32.125KHz，电源电压变化范围为：1.8V-3.6V，输出频率变化为6.3×10^-4/V；温度变化范围：-40℃-120℃，输出频率变化为：2.15×10^-5/℃。

以上，本申请采用两级自调整反馈结构取代传统复杂结构，通过两级自调整方式：当电源电压产生大的波动时，偏置电路可快速自调节偏置电压并稳定给振荡单元供电，达到可工作在宽电源电压范围效果。而振荡单元采用正负温度系数补偿电阻阵列结构和高精度电容调整阵列，使输出振荡频率达到低温漂效果。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。