專利名稱：高精度振蕩電路和其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度振蕩電路，且具體地說，涉及一種可使溫度對(duì)頻率的影響低 于特定范圍內(nèi)的高精度振蕩電路。
背景技術(shù)：
圖l為壓電元件(Piezoelectric device)的頻率變化對(duì)電壓增益的對(duì)應(yīng)圖。所述壓電 元件通常用于顯示器的背光模塊，因此其操作頻率將影響所述顯示器的亮度。就控制所 述壓電元件的模擬電路來說，其輸出電流大小將影響所述壓電元件的工作頻率。因此， 如何使控制模擬電路的輸出電流免受溫度變化的影響實(shí)為重要課題。圖2為常規(guī)振蕩電路，其包含振蕩電流產(chǎn)生級(jí)22和輸出電流鏡21。 一般來說，由于 Pl、 P2、 P3晶體管的工作點(diǎn)不相同和N2、 N3晶體管不匹配(mismatch)所造成電流鏡 的失真，因而使常規(guī)振蕩電路的頻率在制程的SS角落(-40'C)有-10%的誤差，而在制 程的FF角落(9(TC)有+7%的誤差。此外，常規(guī)振蕩電路經(jīng)常將電阻R1和電容C1內(nèi)嵌在 芯片內(nèi)，因此更易使操作頻率受溫度和制程的影響。就目前的背光控制IC來說，經(jīng)常要求頻率受溫度變化的影響必需控制在正負(fù)2%以 內(nèi)，因此常規(guī)電路顯然已不符合目前設(shè)計(jì)上的需求。圖3 (a)和圖3 (b)顯示另一種常規(guī)電路設(shè)計(jì)，其將N2和N3晶體管復(fù)制相同尺寸的 一份N2a和N3a晶體管，用以反向抵消N2和N3晶體管因溫度變化而造成的電流變化以及 其進(jìn)而造成的頻率變化。然而，圖3 (a)和圖3 (b)的電路設(shè)計(jì)必需耗費(fèi)許多芯片面積， 在實(shí)際應(yīng)用上并不符合制造成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的高精度振蕩器僅使用較少芯片面積即可達(dá)到使溫度對(duì)頻率的影響低于正 負(fù)2%的范圍內(nèi)，進(jìn)而改善了常規(guī)技術(shù)的缺點(diǎn)。此外，本發(fā)明的高精度振蕩電路可選擇性地將電阻REXT和電容CEXT改為外接式，因此較不受制程變化的影響。本發(fā)明高精度振蕩電路的實(shí)施例包含輸出電流鏡、P-N互補(bǔ)型電流鏡、P型電流鏡和 N型電流鏡。所述P-N互補(bǔ)型電流鏡具有與所述輸出電流鏡相同的結(jié)構(gòu)，但其電流僅為所 述輸出電流鏡的l/k倍，其中k大于l。所述P型電流鏡連接到所述P-N互補(bǔ)型電流鏡，其 電流為所述P-N互補(bǔ)型電流鏡的m倍，其中m大于l。所述N型電流鏡的一端連接到所述P型電流鏡，另一端連接到所述輸出電流鏡。所述N型電流鏡的電流為所述P型電流鏡的n 倍，其中，y，且n大于l。本發(fā)明高精度振蕩電路的使用方法包含依據(jù)與所述輸出電流鏡相同的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生 基準(zhǔn)電流的步驟，其中所述基準(zhǔn)電流僅為所述輸出電流鏡的1/k倍，其中k大于l。接 著，將所述基準(zhǔn)電流放大m倍，其中m大于l。之后，將所述基準(zhǔn)電流再放大n倍，然后連接到所述輸出電流鏡，其中，S1，且n大于l。


圖l為壓電元件頻率變化對(duì)電壓增益的對(duì)應(yīng)圖； 圖2顯示常規(guī)振蕩電路；圖3 (a)和3 (b)顯示另一種常規(guī)振蕩電路； 圖4為本發(fā)明高精度振蕩電路的實(shí)施例；和 圖5 (a)和5 (b)為本發(fā)明的高精度振蕩電路的使用方法。
具體實(shí)施方式
圖4為本發(fā)明高精度振蕩電路的實(shí)施例。所述高精度振蕩電路包含補(bǔ)償電流鏡40和 輸出電流鏡44，而所述補(bǔ)償電流鏡40位于振蕩電流產(chǎn)生級(jí)45與所述輸出電流鏡44之間。 所述補(bǔ)償電流鏡40包含P-N互補(bǔ)型電流鏡41、 P型電流鏡42和N型電流鏡43,其為了補(bǔ)償 所述輸出電流鏡44因?yàn)闇囟茸兓斐傻碾娏髯兓?。所述P-N互補(bǔ)型電流鏡41具有與所 述輸出電流鏡44相同的結(jié)構(gòu)，但相對(duì)的晶體管尺寸只有所述輸出電流鏡44的l/k倍，因此 其電流僅為所述輸出電流鏡44的l/k倍，其中k大于l。所述P型電流鏡42連接到所述P-N 互補(bǔ)型電流鏡41，且因?yàn)镻14晶體管和P12、 P13晶體管具有相同的尺寸，但P15晶體管的 尺寸為P14晶體管的m倍，因此所述P型電流鏡42的電流為所述P-N互補(bǔ)型電流鏡41的m 倍，其中m大于l。所述N型電流鏡43的一端連接到所述P型電流鏡42，另一端連接到所 述輸出電流鏡44。所述N型電流鏡43的N15晶體管的尺寸為N14晶體管的n倍，因此所述N 型電流鏡43的電流為所述P型電流鏡42的n倍，其中n大于l。所述P型電流鏡42的P14、 P15 晶體管和所述N型電流鏡43的N14、 N15晶體管可制作成長通道元件，以避免短通道調(diào)制 效應(yīng)(short channel modulation effect)。綜合所述P-N互補(bǔ)型電流鏡41、所述P型電流鏡 42和所述N型電流鏡43的調(diào)整效應(yīng)，所述補(bǔ)償電流鏡40的電流為所述輸出電流鏡44的，倍。通過所述補(bǔ)償電流鏡40連接到所述輸出電流鏡44，可將所述輸出電流鏡44因溫度變化而改變的電流抵消為<formula>formula see original document page 6</formula>。A:圖5 (a)為本發(fā)明高精度振蕩電路的使用方法實(shí)施例。就半導(dǎo)體制程的變異性來說， 如果以TT的角落(corner)為中心，在SS的角落為溫度變化所造成-10呢的頻率變化，而在FF的角落為溫度變化所造成+7呢的頻率變化。如果設(shè)定，=1，那么可抵消FF角落所造成的+7%頻率變化，而僅留下SS角落所造成-3免的頻率變化。此時(shí)，整體誤差為正 負(fù)1.5%。圖5 (b)為本發(fā)明的高精度振蕩電路的另一使用方法實(shí)施例。如果設(shè)定，>1，那么可進(jìn)一步調(diào)整到最佳化的程度。例如如果設(shè)定m-2、 n=10、 k=5，那么可進(jìn)一步調(diào) 整SS和FF角落到-1.5呢的頻率變化。此時(shí)，整體誤差為正負(fù)0.759fc，即可使溫度變化對(duì)頻 率的影響降到制程變異的SS角落與FF角落的差距的四分之一。本發(fā)明的高精度振蕩電路可將所述輸出電流鏡44、所述補(bǔ)償電流鏡40和不含電阻REXT的所述振蕩電流產(chǎn)生級(jí)45制作在同一芯片中。由于電阻REXT和電容CEXT為外接式，因此本發(fā)明的高精度振蕩電路較不受制程變化的影響。此外，本發(fā)明的高精度振蕩電路 僅使用較少芯片面積即可達(dá)到使溫度對(duì)頻率的影響低于正負(fù)2%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本 發(fā)明的教示和揭示內(nèi)容而作出種種不脫離本發(fā)明精神的替換和修飾。因此，本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不脫離本發(fā)明的替換和修飾，并由所附 權(quán)利要求書涵蓋。
權(quán)利要求
1. 一種高精度振蕩電路，其特征在于包含輸出電流鏡；P-N互補(bǔ)型電流鏡，其具有與所述輸出電流鏡相同的結(jié)構(gòu)，但其電流僅為所述輸出電流鏡的1/k倍，其中k大于1；P型電流鏡，其連接到所述P-N互補(bǔ)型電流鏡，其電流為所述P-N互補(bǔ)型電流鏡的m倍，其中m大于1；和N型電流鏡，其一端連接到所述P型電流鏡，另一端連接到所述輸出電流鏡，所述N型電流鏡的電流為所述P型電流鏡的n倍，其中<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <mrow><mi>m</mi><mo>&times;</mo><mi>n</mi> </mrow> <mi>k</mi></mfrac><mo>&GreaterEqual;</mo><mn>1</mn><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2007100882730002C1.tif" wi="16" he="8" top= "87" left = "122" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>且n大于1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高精度振蕩電路，其特征在于所述P型電流鏡和所述N型電流 鏡被制作成長通道元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高精度振蕩電路，其特征在于另外包含不含外接電阻的振蕩 電流產(chǎn)生級(jí)，所述振蕩電流產(chǎn)生級(jí)連接到所述P-N互補(bǔ)型電流鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度振蕩電路，其特征在于被制作在同一芯片內(nèi)，且所述 芯片不含外接電容。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高精度振蕩電路，其特征在于經(jīng)，》1的調(diào)整后，可使溫 度變化對(duì)頻率的影響降到正負(fù)2%內(nèi)。
6. —種高精度振蕩電路的使用方法，其特征在于包含下列步驟依據(jù)與輸出電流鏡相同的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，其中所述基準(zhǔn)電流僅為所述輸出電流鏡的l/k倍，其中k大于l;將所述基準(zhǔn)電流放大m倍，其中m大于l;和將所述基準(zhǔn)電流再放大n倍，然后連接到所述輸出電流鏡，其中，S1，且n大 于l。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高精度振蕩電路的使用方法，其特征在于經(jīng)，21的調(diào)整后，可使溫度變化對(duì)頻率的影響降到正負(fù)2%內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高精度振蕩電路的使用方法，其特征在于所述高精度振蕩電 路被制作在芯片內(nèi)，且所述芯片不含外接電容和外接電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高精度振蕩電路的使用方法，其特征在于經(jīng)^^1的調(diào)整后，可使溫度變化對(duì)頻率的影響降到所述振蕩電路的制程變異的SS角落與FF角落 的差距的四分之一。
全文摘要
本發(fā)明的高精度振蕩電路包含輸出電流鏡、P-N互補(bǔ)型電流鏡、P型電流鏡和N型電流鏡。所述P-N互補(bǔ)型電流鏡具有與所述輸出電流鏡相同的結(jié)構(gòu)，但其操作電流僅為所述輸出電流鏡的1/k倍。所述P型電流鏡連接到所述P-N互補(bǔ)型電流鏡，其操作電流約為所述P-N互補(bǔ)型電流鏡的m倍。所述N型電流鏡的操作電流約為所述P型電流鏡的n倍，其中m×n/k≥1。所述N型電流鏡的一端連接到所述輸出電流鏡，且另一端連接到所述P型電流鏡。
文檔編號(hào)H03B5/04GK101272127SQ20071008827
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月22日
發(fā)明者孫有民, 朱竹有, 簡茂全 申請(qǐng)人:臺(tái)灣類比科技股份有限公司