本申請要求2016年1月15日提交的由Martin PODZEMNY發(fā)明的名稱為“RING OSCILLATOR WITH OPPOSED VOLTAGE RAMPS AND LATCH STATE”(具有對立的電壓斜坡和鎖存狀態(tài)的環(huán)形振蕩器)的美國臨時(shí)申請No.62/279120的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請以引用方式并入本文，并據(jù)此要求該申請的共同主題的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種時(shí)鐘發(fā)生電路，更具體地，涉及一種功耗低且溫度依賴性低的可調(diào)節(jié)時(shí)鐘發(fā)生電路。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中很常見。電子部件中半導(dǎo)體器件的數(shù)量和密度各不相同。分立半導(dǎo)體器件通常含有一種類型的電子部件，例如，發(fā)光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器以及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。集成半導(dǎo)體器件通常包括數(shù)百至數(shù)百萬的電子部件。集成半導(dǎo)體器件的示例包括微控制器、微處理器和各種信號處理電路。

半導(dǎo)體器件執(zhí)行多種不同功能，諸如信號處理、高速運(yùn)算、傳輸并接收電磁信號、控制電子器件、將太陽光轉(zhuǎn)換成電力以及為電視機(jī)顯示器生成可視圖像。半導(dǎo)體器件存在于娛樂、通信、電源轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及消費(fèi)品領(lǐng)域。半導(dǎo)體器件還存在于軍事應(yīng)用、航空、汽車、工業(yè)控制器以及辦公設(shè)備領(lǐng)域。

圖1示出了電子器件50，其具有芯片載體襯底或印刷電路板(PCB) 52，該印刷電路板具有安裝在PCB的表面上的多個(gè)半導(dǎo)體封裝。電子器件50可具有一種類型的半導(dǎo)體封裝或多種類型的半導(dǎo)體封裝，具體取決于應(yīng)用。出于舉例說明的目的，圖1中示出了不同類型的半導(dǎo)體封裝。

電子器件50可為獨(dú)立式系統(tǒng)，其使用半導(dǎo)體封裝來執(zhí)行一種或多種電氣功能。或者，電子器件50可為較大系統(tǒng)的子部件。例如，電子器件 50可為平板計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、數(shù)字相機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。電子器件50也可以是被插入到個(gè)人計(jì)算機(jī)的圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡或其他擴(kuò)展卡。半導(dǎo)體封裝可包括微處理器、存儲器、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯電路、模擬電路、射頻(RF)電路、分立器件或其他半導(dǎo)體裸片或電子部件。

在圖1中，PCB 52提供了常規(guī)襯底，用于安裝在PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電氣互連。導(dǎo)電信號跡線54通過使用蒸鍍、電解電鍍、化學(xué)鍍、絲網(wǎng)印刷或其他合適的金屬沉積工藝，形成于PCB 52的表面上方，或形成于PCB 52的層內(nèi)。信號線54提供每一半導(dǎo)體封裝、安裝部件和其他外部系統(tǒng)部件間的電通信。線54還為每一半導(dǎo)體封裝提供電源和接地連接。在半導(dǎo)體封裝之間經(jīng)由跡線54來傳輸時(shí)鐘信號。

在一些實(shí)施方案中，半導(dǎo)體器件具有兩級封裝。一級封裝是用于將半導(dǎo)體管芯機(jī)械地和電氣地附接到中間襯底的技術(shù)。二級封裝涉及將中間襯底機(jī)械地和電氣地附接到PCB。在其他實(shí)施方案中，半導(dǎo)體器件可僅具有一級封裝，其中管芯直接被機(jī)械地和電氣地安裝到PCB。

出于舉例說明的目的，在PCB 52上示出了若干種類型的一級封裝，包括焊絲封裝56和倒裝芯片58。另外，還示出安裝在PCB 52上的若干種類型的二級封裝，該二級封裝包括球柵陣列(BGA)60、凸塊芯片載體 (BCC)62、矩柵陣列(LGA)66、多芯片模塊(MCM)68、無引線四方扁平封裝(QFN)70、四方扁平封裝72、嵌入式晶圓級球柵陣列(eWLB)74和晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)76。根據(jù)系統(tǒng)要求，配置有一級封裝樣式和二級封裝樣式的任何組合的半導(dǎo)體封裝的任何組合，以及其他電子部件，均可連接到PCB 52。在一些實(shí)施方案中，電子器件50包括單個(gè)附接的半導(dǎo)體封裝，而其他實(shí)施方案需要多個(gè)互連的封裝。通過在單個(gè)襯底上方合并一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體封裝，制造商可將預(yù)制的部件整合到電子器件和電子系統(tǒng)中。因?yàn)榘雽?dǎo)體封裝包括高度發(fā)達(dá)的功能，所以可使用較便宜的部件和流水線化的制造工藝來制造電子器件。所得到的器件不太容易出故障并且制造成本較低，從而使得消費(fèi)者花費(fèi)較低。

電子器件50的制造商向每個(gè)半導(dǎo)體封裝提供時(shí)鐘信號，以操作每個(gè)封裝內(nèi)的同步邏輯元件。半導(dǎo)體封裝的數(shù)字電路包括在時(shí)鐘信號的邊沿上運(yùn)行的觸發(fā)器或鎖存器。二進(jìn)制數(shù)字值是邏輯0或邏輯1。時(shí)鐘信號在邏輯0和邏輯1之間快速波動。當(dāng)時(shí)鐘信號從邏輯0躍變?yōu)檫壿?時(shí)，該躍變是時(shí)鐘信號的上升沿。當(dāng)時(shí)鐘信號從邏輯1躍變?yōu)檫壿?時(shí)，該躍變是時(shí)鐘信號的下降沿。邏輯1通常是電壓V_DD或是用于給電子器件供電的其他電壓節(jié)點(diǎn)。邏輯0通常是接地電壓節(jié)點(diǎn)或零伏特。

在電子器件50的許多實(shí)施方案中，該電子器件能夠進(jìn)入低功率睡眠狀態(tài)。當(dāng)電子器件50處于低功率狀態(tài)時(shí)，該時(shí)鐘信號仍然用于某些功能，包括允許電子器件從睡眠狀態(tài)喚醒。因此，電子部件制造商希望降低時(shí)鐘發(fā)生電路的功耗。降低電子器件睡眠時(shí)運(yùn)行的時(shí)鐘的功耗會增加在電池兩次充電之間電池給器件供電所持續(xù)的時(shí)間量。

此外，許多電子器件50是在環(huán)境溫度可能大范圍變化的狀況下的。電子產(chǎn)品制造商期望有一種不隨溫度變化而發(fā)生顯著變化的時(shí)鐘信號發(fā)生電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

需要發(fā)明一種功耗低且溫度依賴性低的可調(diào)節(jié)時(shí)鐘發(fā)生電路。

因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開是一種時(shí)鐘發(fā)生器，其特征在于包括：第一電容器；電流源；電壓節(jié)點(diǎn)；第一開關(guān)，所述第一開關(guān)耦接在所述第一電容器和所述電流源之間；第二開關(guān)，所述第二開關(guān)耦接在所述第一電容器和所述電壓節(jié)點(diǎn)之間；以及第一比較器，所述第一比較器包括耦接到所述第一電容器的所述第一比較器的第一輸入端，以及耦接到所述第一開關(guān)的控制端子和所述第二開關(guān)的控制端子的所述第一比較器的輸出端。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括耦接到所述第一比較器的所述輸出端的異或門。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括：第二電容器，所述第二電容器耦接到所述第一比較器的第二輸入端；第三開關(guān)，所述第三開關(guān)耦接在所述第二電容器和所述電流源之間；以及第四開關(guān)，所述第四開關(guān)耦接在所述第二電容器和所述電壓節(jié)點(diǎn)之間。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括：第二電容器；第三開關(guān)，所述第三開關(guān)耦接在所述第二電容器和所述電流源之間；第四開關(guān)，所述第四開關(guān)耦接在所述第二電容器和所述電壓節(jié)點(diǎn)之間；以及第二比較器，所述第二比較器包括耦接到所述第二電容器的所述第二比較器的輸入端。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括異或門，所述異或門包括耦接到所述第一比較器的所述輸出端和所述第二比較器的所述輸出端的所述異或門的輸入端。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括耦接在所述第一電容器和電流源之間的第五開關(guān)，其中所述第二比較器的輸出端耦接到所述第五開關(guān)的控制端子。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括耦接在所述第二比較器的所述輸出端和所述第五開關(guān)的所述控制端子之間的反相器。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括耦接在所述第一電容器和電壓源之間的第六開關(guān)，其中所述第二比較器的輸出端耦接到所述第六開關(guān)的控制端子。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述的時(shí)鐘發(fā)生器其特征在于還包括耦接在所述第一電容器和電壓源之間的第五開關(guān)，其中所述第二比較器的輸出端耦接到所述第五開關(guān)的控制端子。

在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開是一種時(shí)鐘發(fā)生器，其包括第一電容器、電流源和電壓節(jié)點(diǎn)。第一開關(guān)耦接在第一電容器和電流源之間。第二開關(guān)耦接在第一電容器和電壓節(jié)點(diǎn)之間。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開是一種包括第一電容器和電流源的時(shí)鐘發(fā)生電路。第一開關(guān)耦接在第一電容器和電流源之間。第一比較器包括該第一比較器的第一輸入端以及該第一比較器的輸出端，前者耦接到第一電容器，后者耦接到第一開關(guān)的控制端子。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開是一種生成時(shí)鐘信號的方法，該方法包括以下步驟：提供包括第一電壓電平的第一電容器；提供包括第一輸入端的比較器，該第一輸入被耦接以接收第一電壓電平；將第一電容器耦接到第一電流源，以及在比較器的輸出改變之后將第一電容器耦接到電壓節(jié)點(diǎn)。

附圖說明

圖1示出了使用時(shí)鐘信號的電子器件；

圖2a至圖2b示出了時(shí)鐘發(fā)生塊；

圖圖3a至圖3d示出了過渡通過各時(shí)鐘發(fā)生狀態(tài)的時(shí)鐘發(fā)生塊的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核的細(xì)節(jié)；

圖4示出了另選的時(shí)鐘發(fā)生塊的實(shí)施方案，該時(shí)鐘發(fā)生塊針對每個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核具有單獨(dú)的電流源；

圖5示出了以CMOS邏輯實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核。

具體實(shí)施方式

下文參照附圖描述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，其中類似的數(shù)字表示相同或相似的元件。雖然按照實(shí)現(xiàn)某些目標(biāo)的最佳模式描述了附圖，但描述旨在涵蓋可包括在本公開的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的替代形式、修改形式和等同形式。

圖2a示出了可與電子器件50和其他電子器件或半導(dǎo)體器件一起使用的時(shí)鐘發(fā)生塊100的拓?fù)淇驁D。時(shí)鐘發(fā)生塊100包括呈環(huán)路或環(huán)形拓?fù)漶罱拥臅r(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104。反相器106串聯(lián)耦接在時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104之間。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102向反相器106 輸出時(shí)鐘信號110。反相器106輸出與時(shí)鐘信號110的邏輯反相的時(shí)鐘信號 112。也就是說，當(dāng)時(shí)鐘信號110由時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102作為邏輯1輸出時(shí)，反相器106將時(shí)鐘信號112驅(qū)動為邏輯0。當(dāng)時(shí)鐘信號110作為邏輯0輸出時(shí)，反相器106將時(shí)鐘信號112輸出為邏輯1。

時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104從反相器106接收時(shí)鐘信號112并輸出時(shí)鐘信號 114。時(shí)鐘信號114在與時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號112近似相同的頻率下工作，但是與時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號112相位偏移大約90度。時(shí)鐘信號114作為輸入被傳輸?shù)綍r(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102來完成該環(huán)。異或門116接收時(shí)鐘信號112和時(shí)鐘信號114兩者作為輸入并且輸出時(shí)鐘信號118，該輸出信號由于時(shí)鐘信號114從時(shí)鐘信號112偏移90度而以時(shí)鐘信號110、時(shí)鐘信號 112和時(shí)鐘信號114的大約兩倍頻率振蕩。如果兩個(gè)輸入中恰有一個(gè)是邏輯 1，則異或門輸出邏輯1值。如果兩個(gè)輸入均為邏輯0或均為邏輯1，則異或門輸出邏輯0。

將使用圖2b中所示的時(shí)序圖來進(jìn)一步說明時(shí)鐘發(fā)生塊100的操作。圖2b示出了垂直軸(或稱Y軸)上的各種信號的二進(jìn)制值或電壓。在水平軸(或稱X軸)上示出時(shí)間。時(shí)間以度為單位表示，其中360度表示時(shí)鐘信號110、時(shí)鐘信號112和時(shí)鐘信號114的周期。圖2b首先示出了信號120和信號122，其對應(yīng)于時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102內(nèi)兩個(gè)不同電容器兩端的電壓。信號120示出了第一電容器上的電壓，并且用虛線示出。信號122示出了第二電容器上的電壓，并且用實(shí)線示出。電容器上的電壓在大約接地電壓電平和大約V_DD電壓電平之間變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，接地電壓電平是使用時(shí)鐘信號118的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路中邏輯0的電壓電平，V_dd電壓電平是用于該CMOS電路的邏輯1的電壓電平。

在圖2b中，信號120和信號122的下方示出了時(shí)鐘信號110。時(shí)鐘信號110由時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102中以信號120和信號122作為輸入的比較器生成。如果信號122處于比信號120更低的電壓電平，則時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102 中的比較器將時(shí)鐘信號110輸出為邏輯0值。如果信號122處于比信號120 更高的電壓電平，則比較器將時(shí)鐘信號110輸出為邏輯1值。當(dāng)信號120 和信號122彼此交叉時(shí)，時(shí)鐘信號110的邏輯值從0切換到1，或從1切換到0。信號120和信號122在時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的內(nèi)部，并且時(shí)鐘信號110 是時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的輸出。

信號124和信號126示出了時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中兩個(gè)電容器上的電壓。信號124和信號126類似于時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的信號120和信號122，但是滯后90度。時(shí)鐘信號114由時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104內(nèi)的比較器生成。如果信號126處于比信號124更低的電壓電平，則時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中的比較器將時(shí)鐘信號114輸出為邏輯0值。如果信號126處于比信號124更高的電壓電平，則時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中的比較器將時(shí)鐘信號114輸出為邏輯1 值。當(dāng)信號124和信號126的電壓值彼此交叉時(shí)，時(shí)鐘信號114的邏輯值從0切換到1，或從1切換到0。

時(shí)鐘信號118是異或門116的輸出，該異或門以時(shí)鐘信號112和時(shí)鐘信號114作為輸入。當(dāng)時(shí)鐘信號112和時(shí)鐘信號114中恰有一個(gè)是邏輯1 值時(shí)，時(shí)鐘信號118處于V_DD或邏輯1值。如果兩個(gè)時(shí)鐘信號112和114 是相同的值(邏輯1或邏輯0)，則時(shí)鐘信號118以接地電平或邏輯0輸出。因?yàn)闀r(shí)鐘信號110在作為時(shí)鐘信號112輸入到異或門116之前被反相，因此如果時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號114具有相同的二進(jìn)制值，則時(shí)鐘信號118為邏輯1值，而如果時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號114具有不同的二進(jìn)制值，則時(shí)鐘信號118為邏輯0值。時(shí)鐘信號118在時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號114的大約兩倍頻率下工作，這是因?yàn)闀r(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號114 偏移了大約90度。

時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中的每一者處于鎖存狀態(tài) 130或斜坡狀態(tài)132中。在鎖存狀態(tài)130期間，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中的電容器的電壓大致保持恒定，其中一個(gè)電容器的電壓為 V_DD，另一個(gè)電容器的電壓為0V。在斜坡狀態(tài)132期間，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核的兩個(gè)電容器的電壓移動靠近相對立的電壓值。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102或時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104保持在斜坡狀態(tài)132直至電容器的電壓值交叉，此時(shí)這兩個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核為兩個(gè)電容器分流新的值，即0V或V_DD。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102或時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104保持在鎖存狀態(tài)130，直到作為來自另一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核的輸入而接收的時(shí)鐘信號發(fā)生躍變，這表示另一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102或時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104進(jìn)入鎖存狀態(tài)。如圖2b中所示，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于鎖存狀態(tài)130，而時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于斜坡狀態(tài)132。除了在兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換期間之外，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104通常處于相反狀態(tài)。

當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102從斜坡狀態(tài)132切換到鎖存狀態(tài)130時(shí)，例如在圖2b中為180度時(shí)，信號120和信號122的相關(guān)電壓的反轉(zhuǎn)導(dǎo)致時(shí)鐘信號110躍變。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102內(nèi)的時(shí)鐘信號110的躍變導(dǎo)致信號122在內(nèi)部連接到V_DD，并且信號120連接到地。時(shí)鐘信號112相應(yīng)地躍變，并且作為輸入被傳輸?shù)綍r(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104。時(shí)鐘信號110的躍變觸發(fā)了時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104從鎖存狀態(tài)130到斜坡狀態(tài)132的轉(zhuǎn)變。在斜坡狀態(tài)132中，信號124和信號126的電壓向彼此靠近。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102保持在鎖存狀態(tài)130，直至信號124和信號126的電壓值在大約270度時(shí)、在時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104中交叉，觸發(fā)時(shí)鐘信號114發(fā)生躍變，繼而導(dǎo)致時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102 返回至斜坡狀態(tài)132。

將參照圖3a至圖3d進(jìn)一步說明圖2b中所示的信號，圖3a至圖3d 示出了時(shí)鐘發(fā)生塊100在完整的360度周期中的邏輯電路圖。在圖2b中標(biāo)識信號的數(shù)字在圖3a至圖3d中也指觀察到該信號的電路節(jié)點(diǎn)。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104接收時(shí)鐘信號114作為輸入，并且生成時(shí)鐘信號110作為輸出。時(shí)鐘信號110由反相器106反相，并且作為時(shí)鐘信號 112由時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104接收。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104將時(shí)鐘信號114輸出到時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104還包括連接到V_DD節(jié)點(diǎn)150和接地節(jié)點(diǎn)154的輸入端。

電流源156將電流從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104。電流源158將電流從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104 吸收到接地節(jié)點(diǎn)154。在圖3a至圖3d所示的實(shí)施方案中，為時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核 102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104二者使用相同的電流源156和電流源158。在其他實(shí)施方案中，諸如圖4所示，每個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104 包括專用于各個(gè)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核的單獨(dú)的電流源。在一些實(shí)施方案中，電流源156和電流源158是被半導(dǎo)體器件上的其他電路共用的溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟础?/p>

電容器160被耦接在接地節(jié)點(diǎn)154和電路節(jié)點(diǎn)120之間。電容器 162被耦接在接地節(jié)點(diǎn)154和電路節(jié)點(diǎn)122之間。電容器160和電容器162 保持著電荷，從而具有在0V和V_DD之間變化的電容器兩端的電壓，如圖 2b中的信號120和信號122所示。電容器160兩端的電壓由圖2b中的信號 120示出，電容器162兩端的電壓由信號122示出。通過操縱如何將電容器 160和電容器162耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150和接地節(jié)點(diǎn)154的開關(guān)陣列170,176, 180和186，來控制電路節(jié)點(diǎn)120處電容器160上的電壓和電路節(jié)點(diǎn)122處電容器162上的電壓。

開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列176控制從電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122 到V_DD節(jié)點(diǎn)150和接地節(jié)點(diǎn)154的耦接。當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于鎖存狀態(tài)130時(shí)，電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列176 耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150或接地節(jié)點(diǎn)154。經(jīng)由開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列176耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150或接地節(jié)點(diǎn)154，使得電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓保持為近似恒定的電壓V_DD或0V，具體是V_DD還是0V根據(jù)開關(guān)陣列 170和開關(guān)陣列176的狀態(tài)而定。

開關(guān)陣列170包括四個(gè)單擲開關(guān)或通斷開關(guān)170a,170b,170c和 170d。開關(guān)的“擲”數(shù)表示開關(guān)可采用的除開路之外的單獨(dú)布線路徑選擇的數(shù)量。單擲開關(guān)具有一對可電力地?cái)嚅_或閉合的觸點(diǎn)。當(dāng)開關(guān)170a閉合時(shí)，開關(guān)170a將開關(guān)176a的第一電路節(jié)點(diǎn)耦接到接地節(jié)點(diǎn)154。當(dāng)開關(guān) 170a斷開時(shí)，開關(guān)170a將開關(guān)176a從接地節(jié)點(diǎn)154斷開。當(dāng)開關(guān)170b閉合時(shí)，開關(guān)170b將開關(guān)176a的第二電路節(jié)點(diǎn)耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150。當(dāng)開關(guān) 170b斷開時(shí)，開關(guān)170b將開關(guān)176a從V_DD節(jié)點(diǎn)150斷開。當(dāng)開關(guān)170c閉合時(shí)，開關(guān)170c將開關(guān)176b的第一電路節(jié)點(diǎn)耦接到接地節(jié)點(diǎn)154。當(dāng)開關(guān) 170c斷開時(shí)，開關(guān)170c將開關(guān)176b從接地節(jié)點(diǎn)154斷開。當(dāng)開關(guān)170d閉合時(shí)，開關(guān)170d將開關(guān)176b的第二電路節(jié)點(diǎn)耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150。當(dāng)開關(guān) 170d斷開時(shí)，開關(guān)170d將開關(guān)176b從V_DD節(jié)點(diǎn)150斷開。開關(guān)陣列170 中的開關(guān)170a,170b,170c和170d各自由從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104輸入的時(shí)鐘信號114控制。在時(shí)鐘信號114躍變時(shí)，開關(guān)陣列170中先前斷開的開關(guān)閉合，并且開關(guān)陣列170中先前閉合的開關(guān)斷開。

開關(guān)陣列176包括兩個(gè)雙擲開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)176a和176b。雙擲開關(guān)將公共端子連接到兩個(gè)可能的電路徑中的一個(gè)。開關(guān)可連接到的每個(gè)可能的電路徑被認(rèn)為是開關(guān)的“擲”之一。開關(guān)176a將電路節(jié)點(diǎn)120連接到開關(guān)170a或開關(guān)170b。開關(guān)176b將電路節(jié)點(diǎn)122連接到開關(guān)170c或開關(guān) 170d。開關(guān)陣列176中的開關(guān)176a和開關(guān)176b由時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102生成的時(shí)鐘信號110控制。如果開關(guān)176a此前將電路節(jié)點(diǎn)120耦接到了開關(guān) 170b，則開關(guān)176a在時(shí)鐘信號110躍變時(shí)將電路節(jié)點(diǎn)120耦接到開關(guān) 170a，或者如果此前耦接到了開關(guān)170a，則將電路節(jié)點(diǎn)120耦接到開關(guān) 170b。如果開關(guān)176b此前將電路節(jié)點(diǎn)122耦接到了開關(guān)170d，則開關(guān) 176b在時(shí)鐘信號110躍變時(shí)將電路節(jié)點(diǎn)122耦接到開關(guān)170c，或者如果此前耦接到了開關(guān)170c，則將電路節(jié)點(diǎn)122耦接到開關(guān)170d。

開關(guān)陣列180和開關(guān)陣列186控制從電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122 經(jīng)由電流源156到V_DD節(jié)點(diǎn)150的耦接，以及經(jīng)由電流源158到接地節(jié)點(diǎn) 154的耦接。當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于斜坡狀態(tài)132時(shí)，電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)陣列180和開關(guān)陣列186耦接到電流源156和電流源 158。經(jīng)由開關(guān)陣列180和開關(guān)陣列186耦接到電流源156和電流源158，使得電荷以基本穩(wěn)定的速率被添加到電容器160和電容器162或從其移除。因此，電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓以近似恒定的速率增大或降低。

開關(guān)陣列180包括開關(guān)180a、180b、180c和180d。開關(guān)陣列180 的運(yùn)行方式類似于開關(guān)陣列170。每個(gè)開關(guān)180a、180b、180c和180d在時(shí)鐘信號114發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。開關(guān)陣列186包括開關(guān)186a和開關(guān) 186b。開關(guān)陣列186的運(yùn)行方式類似于開關(guān)陣列176，其中每個(gè)開關(guān)186a 和開關(guān)186b在時(shí)鐘信號110發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。

比較器190通過將電路節(jié)點(diǎn)120的電壓與電路節(jié)點(diǎn)122的電壓進(jìn)行比較來生成時(shí)鐘信號110。時(shí)鐘信號110控制開關(guān)陣列176和開關(guān)陣列 186，并且還作為時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的輸出被傳輸。如果電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓比電路節(jié)點(diǎn)120更高，則比較器190輸出邏輯1值或V_DD。如果電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓比電路節(jié)點(diǎn)120更低，則比較器190輸出邏輯0值或接地電壓。

反相器106產(chǎn)生時(shí)鐘信號110的反相版本，即時(shí)鐘信號112，其作為輸入被傳輸?shù)綍r(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104類似于時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核 102，并包括與其類似的組成部件。電容器200和電容器202類似于電容器 160和電容器162。開關(guān)陣列210和開關(guān)陣列216的運(yùn)行方式類似于開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列176，以選擇性地將電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126耦接到 V_DD節(jié)點(diǎn)150和接地節(jié)點(diǎn)154。開關(guān)陣列210包括開關(guān)210a、210b、210c和 210d，每個(gè)開關(guān)在時(shí)鐘信號112發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。開關(guān)陣列216包括開關(guān)216a和開關(guān)216b，每個(gè)開關(guān)在時(shí)鐘信號114發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。開關(guān)陣列220和開關(guān)陣列226類似于開關(guān)陣列180和開關(guān)陣列186，并且選擇性地將電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126耦接到電流源156和電流源158。開關(guān)陣列220包括開關(guān)220a、220b、220c和220d，每個(gè)開關(guān)在時(shí)鐘信號112發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。開關(guān)陣列226包括開關(guān)226a和226b，每個(gè)開關(guān)在時(shí)鐘信號114發(fā)生躍變時(shí)切換狀態(tài)。如果電路節(jié)點(diǎn)126處的電壓比電路節(jié)點(diǎn)124 更大，則比較器230輸出邏輯1或V_DD。如果電路節(jié)點(diǎn)126處的電壓比電路節(jié)點(diǎn)124更低，則比較器230輸出邏輯0或接地電壓。

圖3a示出了在圖2b中零度至90度之間的開關(guān)陣列170、176、 180、186、210、216、220和226的狀態(tài)。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于鎖存狀態(tài) 130。電路節(jié)點(diǎn)120耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150，因此電路節(jié)點(diǎn)120上的信號保持在大約V_DD。電路節(jié)點(diǎn)120經(jīng)由開關(guān)170b和開關(guān)176a耦接到V_DD節(jié)點(diǎn) 150，其中開關(guān)170b被閉合以允許電流流動，而開關(guān)170a被切換以選擇開關(guān)170b而不是開關(guān)170a。電路節(jié)點(diǎn)120未耦接到電流源156或電流源 158，因?yàn)殚_關(guān)186b被切換以選擇開關(guān)180d，而開關(guān)180d斷開以限制電流。電路節(jié)點(diǎn)122耦接到接地節(jié)點(diǎn)154，因此電路節(jié)點(diǎn)122上的信號保持在大約接地電壓。電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)170c和開關(guān)176b耦接到接地節(jié)點(diǎn) 154，其中開關(guān)170c被閉合以允許電流流動，而開關(guān)176b被切換以選擇開關(guān)170c而不是開關(guān)170d。電路節(jié)點(diǎn)122未耦接到電流源156或電流源 158，因?yàn)殚_關(guān)186a被切換以選擇開關(guān)180a，但開關(guān)180a斷開以限制電流。

時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104在圖2b的零度與90度之間處于斜坡狀態(tài)132。電路節(jié)點(diǎn)124耦接到電流源156，該電流源經(jīng)由開關(guān)220c和開關(guān)226b以大致固定的速率將電荷從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到電容器200。電流的固定速率使電路節(jié)點(diǎn)124處的電壓隨時(shí)間近似線性地上升。電路節(jié)點(diǎn)126耦接到電流源158，該電流源經(jīng)由開關(guān)220b和開關(guān)226a將電荷從電容器202吸收到接地節(jié)點(diǎn)154。電路節(jié)點(diǎn)124上的電壓從大約接地電平開始并且穩(wěn)定地增大。電路節(jié)點(diǎn)126上的電壓從大約于V_DD開始并且穩(wěn)定地降低。隨著時(shí)間從0 度推移到90度，電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126上的電壓接近0V和V_DD之間的中值。

在等于大約90度的時(shí)間處，電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126的電壓電平交叉，并且電路節(jié)點(diǎn)124處于比電路節(jié)點(diǎn)126更高的電壓電位。比較器230識別出電路節(jié)點(diǎn)124的電壓高于電路節(jié)點(diǎn)126的電壓，并且時(shí)鐘信號114從邏輯1躍變?yōu)檫壿?。時(shí)鐘信號114被傳輸?shù)介_關(guān)陣列170、 180、216和226。開關(guān)陣列170、180、216和226中的每個(gè)開關(guān)響應(yīng)于時(shí)鐘信號114的躍變而切換狀態(tài)，從而如圖3b中所示的那樣得到配置。如圖 2b所示，在時(shí)間等于90度之后，開關(guān)陣列170、180、216和226狀態(tài)的切換將使時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于斜坡狀態(tài)132，并且將使時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于鎖存狀態(tài)130。

圖3b示出了在圖2b中的90度之后及180度之前所配置的時(shí)鐘發(fā)生塊100。相對于圖3a，開關(guān)陣列170、180、216和226中的每個(gè)開關(guān)由于時(shí)鐘信號114在大約90度處的躍變而已經(jīng)切換狀態(tài)。隨著開關(guān)226b切換狀態(tài)，電路節(jié)點(diǎn)124不再經(jīng)由開關(guān)220c耦接到電流源156。由于開關(guān) 220d斷開，電路節(jié)點(diǎn)124也不耦接到電流源158。然而，開關(guān)216a已經(jīng)切換狀態(tài)并且已將電路節(jié)點(diǎn)124分流到了V_DD節(jié)點(diǎn)150。電路節(jié)點(diǎn)124經(jīng)由被閉合以允許電流流動的開關(guān)216a和開關(guān)210b耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150。類似地，開關(guān)226a使電路節(jié)點(diǎn)126從電流源158斷開，并且開關(guān)216b已經(jīng)經(jīng)由開關(guān)210c將電路節(jié)點(diǎn)126連接到了接地節(jié)點(diǎn)154。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于鎖存狀態(tài)130，并且電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126被保持于近似恒定的電壓電位。

在時(shí)鐘信號114將時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104置于鎖存狀態(tài)130的大致同一時(shí)間，時(shí)鐘信號114的躍變還使開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列180切換狀態(tài)，以將時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102置于斜坡狀態(tài)132。開關(guān)陣列170狀態(tài)的切換使得開關(guān)170b和開關(guān)170c斷開，從而使電路節(jié)點(diǎn)120從V_DD節(jié)點(diǎn)150斷開，并且使電路節(jié)點(diǎn)122從接地節(jié)點(diǎn)154斷開。開關(guān)陣列180狀態(tài)的切換使得開關(guān) 180a和開關(guān)180d閉合。電路節(jié)點(diǎn)120經(jīng)由開關(guān)186b和開關(guān)180d耦接到電流源158。電流源158以大致穩(wěn)定的速率將電荷從電容器160吸收到接地節(jié)點(diǎn)154，從而使得電路節(jié)點(diǎn)120處的電壓在90度時(shí)刻和180度時(shí)刻之間近似線性地降低。電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)186a和開關(guān)180a耦接到電流源 156。電流源156以近似穩(wěn)定的速率將電荷從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到電容器 162，使得電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓在90度時(shí)刻和180度時(shí)刻之間近似線性地增加。

在時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于斜坡狀態(tài)132時(shí)，電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓朝彼此移動。在大約180度的時(shí)間，電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122的電壓交叉，并且電壓的相對位置被交換。電路節(jié)點(diǎn)122的電壓變得高于電路節(jié)點(diǎn)120的電壓，并且比較器190將時(shí)鐘信號110從邏輯0 切換到邏輯1。時(shí)鐘信號110被傳輸以切換開關(guān)陣列176和開關(guān)陣列186，以及反相器106。反相器106響應(yīng)于時(shí)鐘信號110的躍變將時(shí)鐘信號112從邏輯1切換到邏輯0。時(shí)鐘信號112被傳輸以切換開關(guān)陣列210和開關(guān)陣列 220，以及異或門116。

在比較器190引起時(shí)鐘信號110的躍變并且開關(guān)陣列176、186、 210和220被切換狀態(tài)之后，時(shí)鐘發(fā)生塊100成為如圖3c所示的配置。圖 3c示出了圖2b中的180度時(shí)刻和270度時(shí)刻之間的時(shí)鐘發(fā)生塊100。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于鎖存狀態(tài)130，其中電路節(jié)點(diǎn)120經(jīng)由開關(guān)176a和開關(guān) 170a耦接到接地節(jié)點(diǎn)154，并且電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)176b和開關(guān)170d耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150。開關(guān)陣列186已經(jīng)切換狀態(tài)，以通過將電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122連接到斷開的開關(guān)180b和開關(guān)180c，而將電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122與電流源156和電流源158斷開。

同時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于斜坡狀態(tài)132。開關(guān)陣列210和開關(guān)陣列220由于時(shí)鐘信號112的躍變而切換狀態(tài)。開關(guān)210b和開關(guān)210c的斷開導(dǎo)致電路節(jié)點(diǎn)124從V_DD節(jié)點(diǎn)150斷開，并且電路節(jié)點(diǎn)126從接地節(jié)點(diǎn) 154斷開。開關(guān)220a和開關(guān)220d的閉合將電路節(jié)點(diǎn)124經(jīng)由開關(guān)226b連接到電流源158，并且將電路節(jié)點(diǎn)126經(jīng)由開關(guān)226a連接到電流源156。

電流源156將電流從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到電容器202，以隨著時(shí)間的推移提升電路節(jié)點(diǎn)126處的電壓。電流源158將電流從電容器200吸收到接地節(jié)點(diǎn)154，以隨著時(shí)間的推移降低電路節(jié)點(diǎn)124處的電壓。在圖2b 中的大約270度時(shí)，當(dāng)電路節(jié)點(diǎn)124和電路節(jié)點(diǎn)126的電壓切換極性時(shí)，比較器230的輸出(即時(shí)鐘信號114)從邏輯0值躍變到邏輯1值。時(shí)鐘信號114的躍變使開關(guān)陣列170、180、216和226切換狀態(tài)。

在圖2b的時(shí)序圖中的270度之后，并且在時(shí)鐘信號114切換開關(guān)陣列170,180,216和226的狀態(tài)之后，時(shí)鐘發(fā)生塊100被配置為如圖3d所示。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于斜坡狀態(tài)132，并且時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于鎖存狀態(tài)130。電路節(jié)點(diǎn)124經(jīng)由開關(guān)210a和開關(guān)216a耦接到接地節(jié)點(diǎn)154，以將電路節(jié)點(diǎn)124保持于大約接地電壓。電路節(jié)點(diǎn)126經(jīng)由開關(guān)210d和開關(guān)216b耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150，以將電路節(jié)點(diǎn)126保持于大約V_DD。電路節(jié)點(diǎn)120經(jīng)由開關(guān)186b和開關(guān)180c耦接到電流源156，以隨著時(shí)間的推移提升電路節(jié)點(diǎn)120處的電壓。電路節(jié)點(diǎn)122經(jīng)由開關(guān)186a和開關(guān)180b耦接到電流源158，以隨著時(shí)間的推移降低電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓。

在圖2b中的大約360度時(shí)，當(dāng)電路節(jié)點(diǎn)120和電路節(jié)點(diǎn)122處的電壓交換極性之后，比較器190切換時(shí)鐘信號110和時(shí)鐘信號112。開關(guān)陣列176、186、210和220切換狀態(tài)，從而使時(shí)鐘發(fā)生塊100返回到圖3a所示的配置。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102返回至鎖存狀態(tài)130，其中電路節(jié)點(diǎn)120處于 V_DD，并且電路節(jié)點(diǎn)122接地。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104返回至斜坡狀態(tài)132，其中電路節(jié)點(diǎn)124從接地電壓斜坡式上升，并且電路節(jié)點(diǎn)126從V_DD斜坡式下降。該周期基本上在360度重新開始，該時(shí)刻所處的情況與0度時(shí)存在的情況基本相同。

時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率由電容器電壓從V_DD和接地電壓斜坡式改變至切換極性的時(shí)間量確定。提高電容器160、162、200和202的電容值降低了時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率，這是因?yàn)閷τ谙嗤碾娏髟措娏鲝?qiáng)度，電容器上的電壓變化將更慢。降低電容器160、162、200和202的電容提高了時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率，這是因?yàn)閷τ谙嗤碾娏髟吹闹?，電容器上的電壓變化將更快?/p>

除了改變電容器值來改變時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率之外，還可以改變電流源的電流強(qiáng)度。對于電容值恒定的情況，在斜坡狀態(tài)132期間增加電流會提升電容器電壓改變的速率，從而提高時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率。對于電容值恒定的情況，在斜坡狀態(tài)132期間降低電流會降低電容器電壓改變的速率，從而降低時(shí)鐘發(fā)生塊100的頻率。

在一個(gè)實(shí)施方案中，時(shí)鐘信號118的頻率介于5兆赫(MHz)和 40MHz之間。在其他實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生塊100是20MHz的振蕩器。在一些實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生塊100針對電容器160、162、200和202使用可變電容器，使用可變電流源156和可變電流源158，或使用可變電容器和可變電流源兩者，從而允許配置時(shí)鐘發(fā)生塊100的輸出頻率。

時(shí)鐘發(fā)生塊100生成可由電子器件50以及其他電子器件和半導(dǎo)體器件使用的時(shí)鐘信號118。在其他實(shí)施方案中，電子器件50還使用時(shí)鐘信號110、時(shí)鐘信號112或時(shí)鐘信號114，以獲得以時(shí)鐘信號118的頻率的一半運(yùn)行的時(shí)鐘。在一些實(shí)施方案中，使用時(shí)鐘信號110、時(shí)鐘信號112或時(shí)鐘信號114而不使用異或門116來生成頻率為該頻率兩倍的時(shí)鐘信號118。時(shí)鐘發(fā)生塊100提供低電流消耗，從而延長使用該時(shí)鐘發(fā)生塊的便攜式設(shè)備的電池壽命?？墒褂脦囟妊a(bǔ)償?shù)碾妷涸春碗娏髟矗渲兴鼈円呀?jīng)存在于將時(shí)鐘發(fā)生塊100集成到其中以節(jié)省空間的設(shè)備上。時(shí)鐘發(fā)生塊100的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104各自使用狀態(tài)由差分電壓確定的兩個(gè)矛盾的電壓斜坡。根據(jù)需要，為比較器190和比較器230使用快速決策單元，以允許時(shí)鐘發(fā)生塊100有更高的輸出頻率。

圖3a至圖3d中的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104連接到公共電流源156和公共電流源158。在其他實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104各自包括僅用于該特定時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核的斜坡狀態(tài)的專用電流源。

圖4示出了具有用于時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104的單獨(dú)電流源的實(shí)施方案。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102包括電流源256，以將電流從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102包括電流源258，以將電流從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102吸收到接地節(jié)點(diǎn)154。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104包括電流源266，以將電流從V_DD節(jié)點(diǎn)150吸收到時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核 104包括電流源268，以將電流從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104吸收到接地節(jié)點(diǎn)154。

在時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104之間具有單獨(dú)電流源使得開關(guān)陣列186和開關(guān)陣列226是可選的。圖4被例示為沒有開關(guān)陣列186 和開關(guān)陣列226。當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于鎖存狀態(tài)130并且時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核 104處于斜坡狀態(tài)132時(shí)，圖3a至圖3d中的開關(guān)陣列186操作以將電流源 156和電流源158從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102斷開。當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104處于鎖存狀態(tài)130并且時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102處于斜坡狀態(tài)132時(shí)，開關(guān)陣列226操作以將電流源156和電流源158從時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104斷開。

在鎖存狀態(tài)130中，電容器160、電容器162、電容器200和電容器202耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150或接地節(jié)點(diǎn)154。在鎖存狀態(tài)130中開關(guān)陣列 186和開關(guān)陣列226未將電流源156和電流源158從電容器160、電容器 162、電容器200和電容器202斷開，電流源的輸出被耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150 和接地節(jié)點(diǎn)154。對于包括處于斜坡狀態(tài)132的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102或時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104的其他電路，電流源156和電流源158的使用被中斷。在圖4 中，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102包括專用電流源256和專用電流源258。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104包括專用電流源266和專用電流源268。電流源256、電流源258、電流源266和電流源268可具有耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150或接地節(jié)點(diǎn)154的輸出端，而不中斷同一器件上的其他電路和模塊。

單獨(dú)電流源提供了從時(shí)鐘發(fā)生塊100的布局中減少四個(gè)雙擲開關(guān)的益處。另一方面，將電流源耦接到V_DD節(jié)點(diǎn)150或接地節(jié)點(diǎn)154導(dǎo)致電流源在鎖存狀態(tài)130期間達(dá)到飽和。當(dāng)時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102或時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104 轉(zhuǎn)變到斜坡狀態(tài)132時(shí)，處于飽和的電流源減慢電流源的響應(yīng)。

圖5示出了以CMOS邏輯實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102。CMOS是指由金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)形成的電路，具有p型和n型 MOSFET的互補(bǔ)對。圖3a至圖3d所示的每個(gè)開關(guān)使用如圖所示的一個(gè)或多個(gè)MOSFET器件來實(shí)現(xiàn)。MOSFET被用作開關(guān)。PMOS晶體管的組成在施加低柵極電壓時(shí)在其源極和漏極接觸之間產(chǎn)生低電阻，而在施加高柵極電壓時(shí)產(chǎn)生高電阻。另一方面，NMOS晶體管的組成在施加低柵極電壓時(shí)在源極和漏極之間產(chǎn)生高電阻，而在施加高柵極電壓時(shí)產(chǎn)生低電阻。例如，由圖5中的開關(guān)180d例示了n溝道MOSFET。例如，由圖5中的開關(guān) 180c例示了p溝道MOSFET，MOSFET的柵極連接上的圓圈表示該 MOSFET是p溝道MOSFET而不是n溝道MOSFET。

開關(guān)陣列180和開關(guān)陣列186控制電流源156和電流源158到電容器160和電容器162的連接。開關(guān)180a、開關(guān)180b、開關(guān)180c和開關(guān) 180d各自是使用單個(gè)MOSFET實(shí)現(xiàn)的，以接通或關(guān)斷連接，這與圖3a至圖3d所示的相匹配。開關(guān)180a的MOSFET在電流源156和開關(guān)186a之間串聯(lián)連接。MOSFET 180a的漏極端子連接到電流源156。MOSFET 180a的源極端子連接到MOSFET 186a_p。MOSFET 180a的柵極端子連接到時(shí)鐘信號114的反相。正如圖3a至圖3d中參照開關(guān)180a所示，圖5中的 MOSFET 180a基于時(shí)鐘信號114的狀態(tài)接通或關(guān)斷開關(guān)186a和電流源156 之間的連接。

類似地，開關(guān)180b的MOSFET耦接在電流源158和開關(guān)186a之間，開關(guān)180c的MOSFET耦接在電流源156和開關(guān)186b之間，并且開關(guān)180d耦接在電流源158和開關(guān)186b之間。開關(guān)陣列180中的每個(gè)開關(guān)能夠基于來自時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104的時(shí)鐘信號114的狀態(tài)，將電流源156和電流源158中的一者從電容器160或電容器162中的一者斷開連接。

圖5中的參考標(biāo)號114上方的線表示時(shí)鐘信號114在被耦接到特定 MOSFET的柵極之前被反相器邏輯反相。圖5中的參考標(biāo)號110上方的線表示時(shí)鐘信號110在被耦接到特定MOSFET的柵極之前被反相器邏輯反相。在一些實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102使用時(shí)鐘信號112來控制 MOSFET 186a_p、MOSFET 186a_n、MOSFET 176b_p和MOSFET 176b_n，該時(shí)鐘信號是時(shí)鐘信號110的反相版本。其他實(shí)施方案包括附加反相器，該附加反相器用于產(chǎn)生特別用于時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102內(nèi)部的時(shí)鐘信號110的反相版本。

開關(guān)186a和開關(guān)186b各自使用兩個(gè)互補(bǔ)MOSFET實(shí)現(xiàn)。開關(guān) 186a使用p溝道MOSFET 186a_p和n溝道MOSFET 186a_n實(shí)現(xiàn)。開關(guān) 186b使用p溝道MOSFET 186b_p和n溝道MOSFET 186b_n實(shí)現(xiàn)。MOSFET 186a_p控制開關(guān)180a和電容器162之間的耦接。MOSFET 186a_n控制開關(guān)180b和電容器162之間的耦接。基本上，MOSFET 186a_p 和MOSFET 186a_n中的每個(gè)都是圖3a至圖3d中開關(guān)186a的“擲”之一。 MOSFET 186a_p和MOSFET 186a_n的柵極端子連接到公共輸入端，即時(shí)鐘信號110的反相，并且以此布線以大致保持相反狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)186a_n閉合時(shí)，開關(guān)186a_p斷開，而當(dāng)開關(guān)186a_n斷開時(shí)，開關(guān)186a_p閉合。 MOSFET 186a_n和MOSFET 186a_p組合起來，根據(jù)時(shí)鐘信號110的值將電容器162連接到開關(guān)180a或開關(guān)180b。MOSFET 186b_n和MOSFET 186b_p以類似的方式作為開關(guān)186b的“擲”工作。

MOSFET 170a、MOSFET 170b、MOSFET 170c、MOSFET 170d、 MOSFET 176a_p、MOSFET 176a_n、MOSFET 176b_p和MOSFET 176b_n 與MOSFET 180a、MOSFET 180b、MOSFET 180c、MOSFET 180d、 MOSFET 186a_p、MOSFET 186a_n、MOSFET 186b_p和MOSFET 186b_n 類似地工作。然而，開關(guān)陣列170和開關(guān)陣列176的MOSFET控制從V_DD節(jié)點(diǎn)150和接地節(jié)點(diǎn)154到電容器160和電容器162的耦接，而開關(guān)陣列 180和開關(guān)陣列186的MOSFET控制來自電流源156和電流源158的耦接。圖5中的MOSFET 170a、MOSFET 170b、MOSFET 170c和MOSFET 170d針對每個(gè)開關(guān)使用一個(gè)MOSFET來實(shí)現(xiàn)圖3a至圖3d中的開關(guān)170a、開關(guān)170b、開關(guān)170c和開關(guān)170d。圖5中的MOSFET 170a_p和MOSFET 170a_n對應(yīng)于圖3a至圖3d中開關(guān)170a的兩擲。MOSFET 170b_p和 MOSFET 170b_n對應(yīng)于開關(guān)170b的兩擲。

時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的CMOS實(shí)現(xiàn)增加了兩個(gè)復(fù)位MOSFET 270和 MOSFET 272。MOSFET 270和MOSFET 272由輸入到時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的復(fù)位信號或使能信號控制。當(dāng)啟用這些MOSFET時(shí)，MOSFET 270將電容器160短接到接地節(jié)點(diǎn)154，并且MOSFET 272將電容器162短接到V_DD節(jié)點(diǎn)150。包括MOSFET 270和MOSFET 272允許電容器160和電容器162 的電壓被初始化為已知的有效值。

比較器190由MOSFET 280、MOSFET 282、MOSFET 284、 MOSFET 286、MOSFET 290和MOSFET 292實(shí)現(xiàn)。任何適當(dāng)?shù)谋容^器實(shí)施方案都可與時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102和時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104一起使用。在一些實(shí)施方案中，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被用于比較器190和比較器230。在其他實(shí)施方案中，使用其他已知的比較器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖5示出了比較器190的一個(gè)示例性的非限制性實(shí)施方案。圖5所示的比較器190的實(shí)現(xiàn)是相對高速的，并且對于時(shí)鐘發(fā)生塊100的高頻實(shí)現(xiàn)尤其有用。反相器是使用 MOSFET 294和MOSFET 296形成的，并且被用作時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102的輸出級處的緩沖器來生成時(shí)鐘信號110。時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核104包括類似的CMOS 布局，并且類似于圖5中的時(shí)鐘發(fā)生內(nèi)核102那樣來運(yùn)行。

雖然已詳細(xì)示出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，但技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不脫離本公開的范圍的情況下，可對這些實(shí)施方案作出修改和變更。下文中列出了多個(gè)示例性實(shí)施例，而其他實(shí)施例也是可能的。

在第一實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生器包括第一電容器、電流源和電壓節(jié)點(diǎn)。第一開關(guān)耦接在第一電容器和電流源之間。第二開關(guān)耦接在第一電容器和電壓節(jié)點(diǎn)之間。

在第二實(shí)施方案中，第一實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括第二電容器。第三開關(guān)耦接在第二電容器和電流源之間。第四開關(guān)耦接在第二電容器和電壓節(jié)點(diǎn)之間。

在第三實(shí)施方案中，第一實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括比較器，該比較器包括耦接到第一電容器的該比較器的第一輸入端，以及耦接到第一開關(guān)的控制端子和第二開關(guān)的控制端子的該比較器的輸出端。

在第四實(shí)施方案中，第三實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括耦接在比較器的輸出端與第一開關(guān)的控制端子或第二開關(guān)的控制端子之間的反相器。

在第五實(shí)施方案中，第三實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括耦接到比較器的輸出端的異或門。

在第六實(shí)施方案中，第一實(shí)施方案的第一開關(guān)和第二開關(guān)包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

在第七實(shí)施方案中，時(shí)鐘發(fā)生器包括第一電容器和電流源。第一開關(guān)耦接在第一電容器和電流源之間。第一比較器包括耦接到第一電容器的該第一比較器的第一輸入端以及耦接到第一開關(guān)的控制端子的該第一比較器的輸出端。

在第八實(shí)施方案中，第七實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括耦接到第一比較器的輸出端的異或門。

在第九實(shí)施方案中，第七實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括電壓節(jié)點(diǎn)和耦接在第一電容器和該電壓節(jié)點(diǎn)之間的第二開關(guān)。

在第十實(shí)施方案中，第七實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括第二電容器和耦接在電流源和該第二電容器之間的第二開關(guān)。

在第十一實(shí)施方案中，第十實(shí)施方案的電容器耦接到第一比較器的第二輸入端。

在第十二實(shí)施方案中，第十實(shí)施方案中第一比較器的輸出端耦接到第二開關(guān)的控制端子。

在第十三實(shí)施方案中，第十二實(shí)施方案的時(shí)鐘發(fā)生器還包括與第一開關(guān)串聯(lián)耦接在第一電容器和電流源之間的第三開關(guān)。第二比較器包括耦接到第二電容器的第二比較器的輸入端，并且包括耦接到第三開關(guān)的控制端子的第二比較器的輸出端。

在第十四實(shí)施方案中，一種生成時(shí)鐘信號的方法包括以下步驟：提供在第一電容器上具有第一電壓電位的第一電容器；提供包括第一輸入端的比較器，該第一輸入端被耦接以接收第一電壓電位；將第一電容器耦接到第一電流源；以及在比較器的輸出信號改變之后將第一電容器耦接到電壓節(jié)點(diǎn)。

在第十五實(shí)施方案中，第十四實(shí)施方案的方法還包括以下步驟：提供在第二電容器上具有第二電壓電位的第二電容器，以及耦接比較器的第二輸入端以接收第二電壓電位。

在第十六實(shí)施方案中，第十四實(shí)施方案的方法還包括以下步驟：提供第二電容器，以及在第一電容器耦接到電壓節(jié)點(diǎn)的同時(shí)將第二電容器耦接到第一電流源。

在第十七實(shí)施方案中，第十四實(shí)施方案的方法還包括以下步驟：提供第二電容器，以及在第一電容器耦接到電壓節(jié)點(diǎn)的同時(shí)將第二電容器耦接到第二電流源。

在第十八實(shí)施方案中，第十四實(shí)施方案的方法還包括將比較器的輸出端耦接到異或門的輸入端的步驟。

在第十九實(shí)施方案中，第十四實(shí)施方案的方法還包括以下步驟：在第一電容器和第一電流源之間耦接第一開關(guān)，以及將比較器的輸出端耦接到第一開關(guān)。

在第二十實(shí)施方案中，第十九實(shí)施方案的方法還包括以下步驟：將第二開關(guān)耦接在第一電容器和電壓節(jié)點(diǎn)之間，以及將比較器的輸出端耦接到第二開關(guān)。