一種振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種振蕩器，其包括：電壓切換模塊、電壓比較模塊、電容、檢測模塊和驅(qū)動模塊，其中，電壓切換模塊用于根據(jù)第一使能信號和檢測模塊檢測的檢測信號生成電壓輸出信號，并且電壓輸出信號在高電壓和低電壓之間切換；電壓比較模塊與電壓切換模塊相連,用于在被第二使能信號觸發(fā)之后將電壓輸出信號與預設的電壓閾值進行比較并輸出比較信號；電容的正極端與電壓比較模塊相連，負極端接地，用于根據(jù)比較信號進行充放電；檢測模塊與電容的正極端相連，用于根據(jù)電容的電壓生成檢測信號；驅(qū)動模塊與檢測模塊相連，用于根據(jù)檢測信號生成時鐘信號。采用本發(fā)明提出的振蕩器，能夠明顯地減小電路工作時的靜態(tài)電流，有效地降低電路的功耗。
【專利說明】一種振蕩器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字電路【技術領域】，特別涉及一種振蕩器。
【背景技術】
[0002]在集成電路設計中，混合信號系統(tǒng)中的信號同步、計數(shù)器、開關電容放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換等都會用到時鐘信號，時鐘信號一般采用通過芯片外部接入或由內(nèi)部集成振蕩器電路來產(chǎn)生。目前常用的振蕩器電路，如圖1所示，振蕩器電路運用比較電路控制電流給電容充放電形成環(huán)路來實現(xiàn)振蕩以生成時鐘信號。此振蕩器電路的工作過程如下:
[0003]當使能信號EN為高電平時，整個電路處于Power Down (電源休眠)模式，不工作，此時,增強型NMOS (N-Mental-Oxide-Semiconductor, N型金屬-氧化物-半導體)管MNlO導通，電容Cl的上極板VC為低電平(零電平)，VC與比較器compO的正輸入端相連，比較器compO不工作；當EN為低電平時，整個電路開始工作，增強型NMOS管麗10斷開，VC為低電平，比較器compO的輸出VC0UT0為低電平，觸發(fā)器schmlO輸出Vng和產(chǎn)生的時鐘信號CLKO都為低電平，增強型NMOS管麗20處于斷開狀態(tài)，電流源IDCl給電容Cl進行充電，VC電壓升高；當VC電壓大于比較器compO預設的閾值電壓VTHO時，比較器的輸出VC0UT0為高電平，Vng和CLKO變?yōu)楦唠娖剑鰪娦蚇MOS管麗20導通，VC (節(jié)點電荷被放完)電壓變?yōu)榈碗娖剑容^器的輸出VC0UT0變?yōu)榈碗娖?，Vng和CLKO都變?yōu)榈碗娖?，NMOS管麗20斷開，電流源IDCl重新開始對電容Cl進行充電，如上所述，循環(huán)產(chǎn)生時鐘脈沖信號CLK0。
[0004]該方案采用電流源給電容充放電方式的振蕩器電路雖然簡單易行，調(diào)節(jié)方便，但在電路產(chǎn)生較高頻率的時鐘時，其充電電流較大，功耗較大，從而限制了采用電流源給電容充電的振蕩器電路在低功耗系統(tǒng)中的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在解決上述的技術缺陷之一。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種振蕩器，該振蕩器能夠明顯減小電路工作時的靜態(tài)電流，降低損耗。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種振蕩器，該振蕩器包括電壓切換模塊、電壓比較模塊、電容、檢測模塊和驅(qū)動模塊，其中，所述電壓切換模塊，用于根據(jù)第一使能信號和所述檢測模塊檢測的檢測信號生成電壓輸出信號，其中，所述電壓輸出信號在高電壓和低電壓之間切換；所述電壓比較模塊，所述電壓比較模塊與所述電壓切換模塊相連，且所述電壓比較模塊受第二使能信號控制，所述電壓比較模塊用于在被所述第二使能信號觸發(fā)之后將所述電壓輸出信號與預設的電壓閾值進行比較并輸出比較信號，其中，所述第一使能信號和所述第二使能信號互為反相信號；所述電容，所述電容的正極端與所述電壓比較模塊相連，所述電容的負極端接地，用于根據(jù)所述比較信號進行充放電；所述檢測模塊，所述檢測模塊與所述電容的正極端相連，用于根據(jù)所述電容的電壓生成檢測信號；以及所述驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊與所述檢測模塊相連，用于根據(jù)所述檢測信號生成時鐘信號。[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例提出的振蕩器電路，在結(jié)構上電壓比較模塊的輸出既是邏輯輸出又可作為電源，提供電流給電容進行充放電，從而不再需要單獨的電流源來對電容進行充放電，能夠明顯地減小電路工作時的靜態(tài)電流，有效地降低電路的功耗。并且，電路結(jié)構
簡單，可靠性高。
[0009]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0011]圖1為一種現(xiàn)有的振蕩器電路不意圖；
[0012]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的振蕩器的結(jié)構示意圖；以及
[0013]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的振蕩器的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0015]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0016]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。
[0017]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0018]下面參照附圖的具體實施例來對本發(fā)明提出的振蕩器進行詳細的描述。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明實施例提出的振蕩器包括電壓切換模塊201、電壓比較模塊202、電容CO、檢測模塊203和驅(qū)動模塊204。
[0020]其中，電壓切換模塊201用于根據(jù)第一使能信號ENB和檢測模塊203檢測的檢測信號生成電壓輸出信號VR，并且電壓輸出信號VR在高電壓和低電壓之間進行切換，當電壓高于電壓比較模塊的預設電壓VTH時，電壓輸出信號VR為高電壓，當電壓低于電壓比較模塊的預設電壓VTH時，電壓輸出信號VR為低電壓。電壓比較模塊202與電壓切換模塊201相連，且電壓比較模塊202受第二使能信號EN控制，電壓比較模塊202用于在被第二使能信號EN觸發(fā)之后將電壓切換模塊201生成的電壓輸出信號VR與預設的電壓閾值VTH進行比較并輸出比較信號，第一使能信號ENB和第二使能信號EN互為反相信號。其中，需要說明的是，預設的電壓閾值VTH要比預設的參考電源的參考電壓VREF小。
[0021]在本實施例中，如圖2所示，電容CO的正極端與電壓比較模塊202相連，電容⑶的負極端接地，用于根據(jù)比較信號進行充放電。檢測模塊203與電容CO的正極端相連，用于根據(jù)電容CO的電壓生成檢測信號VC1。而驅(qū)動模塊204與檢測模塊203相連，用于根據(jù)檢測信號VCl生成時鐘信號CLK。
[0022]在本發(fā)明的一個實施例中，如圖2所示，上述振蕩器還包括放電控制模塊205，放電控制模塊205分別與電壓比較模塊202和電容CO相連，放電控制模塊205在該振蕩器不工作時根據(jù)第一使能信號ENB對電容CO進行放電。
[0023]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，電壓切換模塊201包括第一 PMOS(P-Mental-Oxide-Semiconductor,P 型金屬-氧化物-半導體)管 MP 1、第二 PMOS 管 MP2、第一 NMOS管MN1、第二 NMOS管MN2和反相器INV0。
[0024]其中，第一 PMOS管MPl的源極與預設的參考電源相連，通過第一 PMOS管MP I的源極輸入?yún)⒖茧妷簽閂REF，第一 PMOS管MP I的柵極與第一使能信號ENB相連，第一 PMOS管MPl的漏極與第二 PMOS管MP2的源極相連，第一 PMOS管MPl的襯底接電源VCC。第二PMOS管MP2的源極與第一 PMOS管MPl的漏極相連，第二 PMOS管MP2的柵極與檢測模塊203輸出的檢測信號VCl相連，第二 PMOS管MP2的襯底同樣接電源VCC。第一 NMOS管麗I和第二 NMOS管MN2相互并聯(lián)連接，第一 NMOS管MNl的漏極和第二 NMOS管MN2的漏極均與第二 PMOS管MP2的漏極相連，第一 NMOS管麗I的源極和第二 NMOS管麗2的源極與地相連，第一 NMOS管MNl的柵極與第一使能信號ENB相連，第二 NMOS管的柵極與檢測模塊203輸出的檢測信號VCl相連，第一 NMOS管麗I的襯底和第二 NMOS管麗2的襯底也均與地相連。反相器INVl的輸入端接第二使能信號EN，反相器INVl的輸出端則為第一使能信號ENB，從而使得第一使能信號ENB與第二使能信號EN互為反相信號。
[0025]在本發(fā)明的實施例中，電壓切換模塊201主要是在使能信號允許電路工作的情況下，通過檢測模塊203反饋回來的信號VCl值實現(xiàn)對電壓輸出信號VR即輸入到電壓比較模塊202正輸入端電壓的切換，構成振蕩環(huán)路的一部分。其中，第一 NMOS管麗I的功能是使能開關，當?shù)谝皇鼓苄盘朎NB為高時，把電壓切換模塊201的輸出電壓信號VR即電壓比較模塊202的輸入電壓置為低電平，即接地電壓。
[0026]在本實施例中，如圖3所示，電壓比較模塊202為比較器COMP。比較器COMP的正輸入端與電壓切換模塊201的輸出端相連，比較器的負輸入端與預設的電壓閾值VTH相連，比較器COMP的控制端與第二使能信號EN相連，比較器COMP的輸出端分別與電容CO和檢測模塊203相連。電壓比較模塊202主要是運用比較器COMP對輸入的電壓進行比較輸出高低電平的比較信號，來實現(xiàn)對電容CO的充放電，比較器COMP既用于比較，又提供放電的電流，從而達到降低功耗的目的。
[0027]在本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，放電控制模塊205包括一個NMOS管，即第三NMOS管麗3。第三NMOS管麗3與電容CO并聯(lián)，第三NMOS管麗3的漏極與電壓比較模塊202的輸出端相連，第三NMOS管麗3的源極與地相連，且第三NMOS管麗3的柵極與第一使能信號ENB相連，第三NMOS管麗3的襯底接地。第三NMOS管麗3也是使能開關，在振蕩器電路不工作時將電容的正極端VCOUT節(jié)點置為低電平。具體地，在如圖3所示的具體實施例中，電容CO的正極端即上極板與電壓比較模塊202的輸出端相接，電容CO的負極端即下極板接地。
[0028]在本實施例中，如圖3所示，檢測模塊203為施密特觸發(fā)器SCHM1，施密特觸發(fā)器SCHMl的輸入端與電壓比較模塊202的輸出端和電容CO的正極端相連，施密特觸發(fā)器SCHMl根據(jù)電容CO的電壓生成檢測信號VCl。施密特觸發(fā)器SCHMl主要是對電容CO上的電壓VCOUT進行檢測，當VCOUT電壓高于施密特觸發(fā)器SCHMl的翻轉(zhuǎn)閾值電壓時，施密特觸發(fā)器SCHM1VC1的輸出VCl為高電平，當VCOUT電壓低于施密特觸發(fā)器SCHMl的翻轉(zhuǎn)閾值電壓時，輸出施密特觸發(fā)器SCHMl的輸出VCl為低電平。
[0029]如圖3所示，驅(qū)動模塊204包括相互串聯(lián)的第一反相器INVl和第二反相器INV2。第一反相器INVl的輸入端與檢測模塊203相連,第一反相器INVl的輸出端與第二反相器INV2的輸入端相連，第二反相器INV2的輸出端為時鐘信號CLK，也是整個振蕩器電路的輸出。第一反相器INVl和第二反相器INV2主要為輸出提供驅(qū)動。
[0030]可以理解的是，驅(qū)動模塊204可以為偶數(shù)個反相器串接來替換，S卩如果對驅(qū)動要求很高，可以用較多的偶數(shù)個反相器來逐級提高驅(qū)動能力。
[0031]綜上所述，本發(fā)明實施例的振蕩器電路工作的過程為:初始狀態(tài)時，第二使能信號EN為低電平，第一使能信號ENB為高電平，整個電路處于Power Down (電源休眠)模式，此時，第一PMOS管MPl的柵極為高電平，MPl不導通，而第一 NMOS管MNl的柵極為高電平，MNl導通，第一 NMOS管麗I的漏極與地相連，所以VR為低電平即接地電壓，即比較器COMP的正輸入端為低電平，比較器COMP不工作，輸出為高阻，第一使能信號ENB使得第三NMOS管麗3的柵極為高電平，麗3導通，第三NMOS管麗3的漏極與地相連，所以節(jié)點VCOUT被拉為低電平即接地電壓，施密特觸發(fā)器SCHMl的輸出VCl也為低電平，檢測信號VCl反饋到第二 PMOS管MP2的柵極，第二 PMOS管MP2導通，第二 NMOS管柵極為低電平，麗2斷開，整個振蕩器電路輸出的時鐘信號CLK則一直為低電平。
[0032]當?shù)诙鼓苄盘朎N變?yōu)楦唠娖綍r，則ENB為低電平，振蕩器電路開始正常工作，此時，第一 PMOS管MPl的柵極為低電平，MPl導通，由于尚未開始給電容CO充電，節(jié)點VCOUT仍為低電平，施密特觸發(fā)器SCHMl的輸出VCl仍為低電平，則第二 PMOS管MP2的柵極為低電平，MP2處于導通狀態(tài)。第一 NMOS管MNl和第二 NMOS管MN2斷開，則比較器COMP的正輸入端的電壓VR等于振蕩器電路輸入的參考電壓VREF，比較器COMP正常工作，由于振蕩器電路輸入的參考電壓VREF比比較器COMP負輸入端的預設電壓閾值VTH大，比較器COMP的輸出為高電平，比較器COMP的輸出電流開始給電容CO充電，VCOUT節(jié)點的電壓上升。
[0033]當VCOUT的電壓大于施密特觸發(fā)器SCHMl的翻轉(zhuǎn)閾值電壓時，施密特觸發(fā)器SCHMl的輸出VCl跳變?yōu)楦唠娖?，震蕩電路輸出的時鐘信號CLK變?yōu)楦唠娖剑藭r，第二 PMOS管MP2的柵極電壓為高電平，第二 PMOS管MP2不導通，即斷開，第二 NMOS管麗2的柵極電壓為高電平，麗2導通，第二 NMOS管麗2的漏極與地相連，VR節(jié)點與第二 NMOS管麗2的源極相連，所以VR節(jié)點為接地電壓，此時比較器COMP的正輸入端的電壓VR小于負輸入端預設的電壓閾值VTH，比較器COMP輸出為低電平，開始給電容CO放電，VCOUT節(jié)點的電壓降低。
[0034]當VCOUT的電壓小于施密特觸發(fā)器SCHMl的翻轉(zhuǎn)電壓時，施密特觸發(fā)器SCHMl的輸出VCl跳變?yōu)榈碗娖?，振蕩器電路輸出的時鐘信號CLK變?yōu)榈碗娖?，此時第二 PMOS管MP2和第二 NMOS管麗2的柵極都為低電平，所以第二 PMOS管MP2導通，第二 NMOS管麗2斷開，由于第一 PMOS管MPl也是導通的，并且第一 PMOS管與預設的參考電源相連，輸入?yún)⒖茧妷篤REF，所以VR節(jié)點的電壓等于振蕩電路輸入的參考電壓VREF，即VR大于比較器COMP負輸入端預設的電壓閾值VTH，比較器COMP輸出為高電壓，比較器COMP又開始給電容CO充電，VCOUT電壓上升……，如此循環(huán)則達到時鐘信號CLK生成的目的。
[0035]需要說明的是，以上所述電路實現(xiàn)方案僅為多種可實現(xiàn)方案中的一種，本領域技術人員可以理解，還存在其他可實現(xiàn)如上功能的電路實現(xiàn)方案。因此，本發(fā)明并不僅限于此實施例。
[0036]根據(jù)本發(fā)明實施例提出的振蕩器電路，在結(jié)構上電壓比較模塊的輸出既是邏輯輸出又可作為電源，提供電流給電容進行充放電，從而不再需要單獨的電流源來對電容進行充放電，能夠明顯地減小電路工作時的靜態(tài)電流，有效地降低電路的功耗。并且，電路結(jié)構
簡單，可靠性高。
[0037]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0038]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍 由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種振蕩器,其特征在于,包括電壓切換模塊、電壓比較模塊、電容、檢測模塊和驅(qū)動模塊，其中， 所述電壓切換模塊，用于根據(jù)第一使能信號和所述檢測模塊檢測的檢測信號生成電壓輸出信號，其中，所述電壓輸出信號在高電壓和低電壓之間切換； 所述電壓比較模塊，所述電壓比較模塊與所述電壓切換模塊相連，所述電壓比較模塊用于在被所述第二使能信號觸發(fā)之后將所述電壓輸出信號與預設的電壓閾值進行比較并輸出比較信號，其中，所述第一使能信號和所述第二使能信號互為反相信號； 所述電容，所述電容的正極端與所述電壓比較模塊相連，所述電容的負極端接地，用于根據(jù)所述比較信號進行充放電； 所述檢測模塊，所述檢測模塊與所述電容的正極端相連，用于根據(jù)所述電容的電壓生成檢測信號；以及 所述驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊與所述檢測模塊相連，用于根據(jù)所述檢測信號生成時鐘信號。
2.如權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，還包括: 放電控制模塊，所述放電控制模塊分別與所述電壓比較模塊和所述電容相連，所述放電控制模塊在所述振蕩器不工作時根據(jù)所述第一使能信號對所述電容進行放電。
3.如權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，所述電壓切換模塊進一步包括: 第一 PMOS管，所述第一 PMOS管的源極與預設的參考電源相連，所述第一 PMOS管的柵極與所述第一使能信號相連； 第二 PMOS管，所述第二 PMOS管的源極與所述第一 PMOS管的漏極相連，所述第二 PMOS管的柵極與所述檢測信號相連；以及 相互并聯(lián)的第一 NMOS管和第二 NMOS管，所述第一 NMOS管的漏極和所述第二 NMOS管的漏極與所述第二 PMOS管的漏極相連，所述第一 NMOS管的源極和所述第二 NMOS管的源極與地相連，且所述第一 NMOS管的柵極與所述第一使能信號相連，所述第二 NMOS管的柵極與所述檢測信號相連。
4.如權利要求2所述的振蕩器，其特征在于，所述放電控制模塊進一步包括: 第三NMOS管，所述第三NMOS管與所述電容并聯(lián)，所述第三NMOS管的漏極與所述電壓比較模塊的輸出端相連，所述第三NMOS管的源極與地相連，且所述第三NMOS管的柵極與所述第一使能信號相連。
5.如權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，所述檢測模塊為施密特觸發(fā)器，所述施密特觸發(fā)器根據(jù)所述電容的電壓生成所述檢測信號。
6.如權利要求5所述的振蕩器，其特征在于，所述電壓比較模塊為比較器，所述比較器的正輸入端與所述電壓切換模塊的輸出端相連，所述比較器的負輸入端與所述預設的電壓閾值相連，所述比較器的控制端與所述第二使能信號相連，所述比較器的輸出端分別與所述電容的正極端和所述施密特觸發(fā)器相連。
7.如權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動模塊進一步包括相互串聯(lián)的第一反相器和第二反相器。
【文檔編號】H03B5/36GK103812445SQ201210438562
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權日:2012年11月6日
【發(fā)明者】王飛, 傅璟軍, 胡文閣 申請人:比亞迪股份有限公司