專利名稱：帶溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)形振蕩器，特別是一種具有溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器。
背景技術(shù)：
在許多電子電路應用的場合中，為了正確的操作，需要提供電路的一部分對于另一部分的準確的定時或同步。利用其頻率準確到滿足被定時或被同步電路的需要的本機振蕩器可方便地提供這種定時。根據(jù)所要求的準確程度的不同，在頻率范圍可以較寬的場合，振蕩器可以非常簡單和廉價，而在要求較高的頻率準確度(小于百分之幾的誤差)的場合可能相對較復雜和昂貴。因此，需要振蕩器能夠提供既簡單和廉價又準確的頻率操作?；パa金屬氧化物半導體(CMOS)制造技術(shù)已充分發(fā)展，對于許多應用，該技術(shù)是設(shè)計與實現(xiàn)大規(guī)模集成電路的精選技術(shù)。
已將各種振蕩器用于CMOS集成電路(IC)上的其它的印制板上定時。特別適合于用CMOS技術(shù)來實現(xiàn)的一種振蕩器是環(huán)形振蕩器。在這種振蕩器中沒有在其它振蕩器中被用來準確地設(shè)定操作頻率的電感-電容調(diào)諧電路。環(huán)形振蕩器不使用調(diào)諧電路而是使用奇數(shù)個串聯(lián)的相同和非常簡單的反相級，各級的輸出與下一級的輸入連接、最后級的輸出與第一級的輸入連接。
綜上所述，環(huán)形振蕩器電路在模擬電路設(shè)計中的應用已經(jīng)極為廣泛。然而，在使用環(huán)形振蕩器的時候，由于工藝及溫度的變化容易使最終輸出的振蕩頻率不穩(wěn)定。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對上述情況，提供一種能夠提供工藝和溫度補償?shù)沫h(huán)形振蕩器。
本實用新型所公開的環(huán)形振蕩器包括至少一個環(huán)振級、電壓跟隨器及源極跟隨器。其中，各環(huán)振級中包括有N1管、Ncap管和一個P1管。通過N1管和Ncap管的相互作用實現(xiàn)了對NMOS管的工藝補償。在產(chǎn)生振蕩電壓Vosc的第一級加上了一個PMOS管的源極跟隨器。這樣就能對P1管引起的工藝誤差實現(xiàn)了工藝補償。將PMOS管的輸入電壓的溫度系數(shù)調(diào)整為正，以補償PMOS管源極跟隨器的負溫度特性。
本實用新型也可以采用下列設(shè)置，環(huán)形振蕩器包括至少一個環(huán)振級、電壓跟隨器及源極跟隨器。各環(huán)振級對其中的PMOS管進行了工藝補償，而對NMOS管未進行相應的工藝補償。且各環(huán)振級在較快的工藝條件下時，產(chǎn)生的振蕩頻率降低。在產(chǎn)生振蕩級電壓Vosc的第一級上增加一個NMOS管的源極跟隨器。這樣就能對各環(huán)振級的NMOS的工藝誤差實現(xiàn)了工藝補償。將NMOS管的輸入電壓的溫度系數(shù)調(diào)整為負，以補償NMOS管源極跟隨器的正溫度特性。
由于采用以上設(shè)置，本實用新型的環(huán)形振蕩器可以實現(xiàn)在一定的溫度、工藝和電壓變化范圍內(nèi)環(huán)振的輸出頻率保持穩(wěn)定。


圖1是本實用新型帶溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器的第一實施例的電路原理圖。
其中在環(huán)振第一級中Feedback反饋信號表示奇數(shù)級后的輸出反饋信號，Vosc為前級提供的振蕩級電壓，Ncap為開關(guān)Nsel控制的NMOS電容。
圖2是本實用新型帶溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器的另一實施例的電路原理圖。
其中在Vosc為前級提供的振蕩級電壓。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
本實用新型帶溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器的工藝補償功能的實現(xiàn)方式為請參閱圖1所示，環(huán)形振蕩器包括多個部分，其中第一部分為源極跟隨器，第二部分為電壓跟隨器，第三部分表示環(huán)振級(圖中僅示環(huán)振第一級)。各個部分順次相連。
在環(huán)振第一級中，N1管和Ncap管實現(xiàn)了NMOS管的工藝補償，而對P1管(PMOS管)未進行相應的工藝補償，因此在產(chǎn)生振蕩電壓Vosc的第一級加上了一個Pc管(PMOS管)形成的源極跟隨器。例如當受工藝影響使PMOS工作在較快的工藝條件下的時候，P1導通的速度比較快，此時輸出的振蕩頻率比較高，由于Pc管也處于較快的工藝條件下，導致輸出的振蕩電壓下降，這樣就能降低P1管引起的頻率升高作用，達到工藝補償?shù)男Ч?，其余工藝情況下的分析類似。
由于加上了PMOS源極跟隨器，實現(xiàn)了對后級的工藝補償功能，卻使原來的基準電壓(Vref_in)經(jīng)過源極跟隨器后變成了受溫度影響的輸出電壓(Vref_out)，且呈現(xiàn)負溫度特性，即當溫度升高時，由于PMOS管閾值電壓(Vth)減小，而Vref_in不變，使得Vref_out減小。因此特意將Vref_in的溫度系數(shù)調(diào)整為正的，以補償后面PMOS源極跟隨器的負溫度系數(shù)。
同理，本專利申請同樣也包括前級NMOS源極跟隨器對后級NMOS振蕩級的工藝補償，然后再對NMOS源極跟隨器的溫度系數(shù)進行補償。
請參閱圖2所示，環(huán)形振蕩器包括多個部分，其中第一部分為源極跟隨器，第二部分為電壓跟隨器，第三部分表示各環(huán)振級(圖中僅示環(huán)振第一級的框圖，未細節(jié)描述)。各個部分順次相連。
本實施例中各環(huán)振級當受工藝影響使NMOS工作在較快的工藝條件下時，其輸出的振蕩頻率較低。而由于Nc管也處于較快的工藝條件下，從而輸出的振蕩電壓升高，這樣就能使經(jīng)過各環(huán)振級后的振蕩頻率回升，降低上述的振蕩頻率下降的作用，達到工藝補償?shù)男Ч?br> 由于加上了NMOS源極跟隨器，實現(xiàn)了對后級的工藝補償功能，卻使原來的基準電壓(Vref_in)經(jīng)過源極跟隨器后變成了受溫度影響的輸出電壓(Vref_out)，且呈現(xiàn)正溫度特性，即當溫度升高時，由于NMOS管閾值電壓(Vth)減小，而Vref_in不變，使得Vref_out升高。因此特意將Vref_in的溫度系數(shù)調(diào)整為負的，以補償后面NMOS源極跟隨器的正溫度系數(shù)。
綜上所述，本實用新型通過以上技術(shù)方案的實施，達到了設(shè)計人的目的。該環(huán)形振蕩器能夠保證在一定的工藝、電壓及溫度范圍內(nèi)輸出頻率的穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種帶溫度和工藝補償功能的環(huán)形振蕩器，包括至少一個環(huán)振級、電壓跟隨器及源極跟隨器，其特征在于在環(huán)振的第一級前另設(shè)一MOS管源極跟隨器，從而實現(xiàn)對各環(huán)振級中的未補償?shù)腗OS管進行工藝補償，使得在一定的工藝變化范圍內(nèi)環(huán)振的輸出頻率保持穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器，其特征在于根據(jù)源極跟隨器的負溫度特性，將基準電壓源的溫度系數(shù)設(shè)置為正，使得在一定的溫度變化范圍內(nèi)環(huán)振的輸出頻率保持穩(wěn)定。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)形振蕩器，其特征在于各環(huán)振級中未對PMOS管進行工藝補償，且當各振蕩級工作在較快的工藝條件下時，其振蕩頻率升高，在上述環(huán)振第一級前所設(shè)MOS管為PMOS管，而根據(jù)PMOS管源極跟隨器的負溫度特性，將基準電壓的溫度系數(shù)設(shè)置為正。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形振蕩器，其特征在于各環(huán)振級中未對NMOS管進行工藝補償，且當各振蕩級工作在較快的工藝條件下時，其振蕩頻率降低，在上述環(huán)振第一級前所設(shè)MOS管為NMOS管，而根據(jù)NMOS管源極跟隨器的正溫度特性，將基準電壓的溫度系數(shù)設(shè)置為負。
專利摘要本實用新型公開了一種環(huán)形振蕩器，尤其是一種具有溫度及工藝補償功能的環(huán)形振蕩器。在環(huán)形振蕩器的各環(huán)形振蕩級中，已經(jīng)對部分MOS進行工藝補償，然而仍有一部分MOS未有補償，因此在環(huán)形振蕩級的前面增加對應的MOS管源極跟隨器以實現(xiàn)對環(huán)形振蕩級的工藝補償。同時通過調(diào)節(jié)基準電壓源，以此來補償因加入MOS管源極跟隨器后而引起的環(huán)形振蕩級輸出振蕩頻率的溫度變化特性。通過以上設(shè)置，使得環(huán)形振蕩器可以在一定的工藝變化、溫度變化及電壓變化范圍內(nèi)實現(xiàn)輸出振蕩頻率的穩(wěn)定性。
文檔編號H03B28/00GK2669476SQ20032010800
公開日2005年1月5日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者袁迪, 迪 袁 申請人:上海華虹集成電路有限責任公司