專利名稱：無晶振cmos時(shí)鐘產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及時(shí)鐘產(chǎn)生 技術(shù)，特別是涉及無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路。
背景技術(shù)：
時(shí)鐘信號(hào)對(duì)于很多電子產(chǎn)品來說是非常重要的，電子產(chǎn)品中的各元件可以在時(shí)鐘信號(hào)的作用下協(xié)同工作。目前，時(shí)鐘產(chǎn)生方式主要包括如下三種方式一、利用鎖相環(huán)(Phase Lock Loop, PLL)頻率綜合器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。鎖相環(huán)頻率綜合器的一個(gè)具體例子如圖I所示。圖I中的鎖相環(huán)頻率綜合器主要包括晶振、分頻器(包括圖I中的可編程分頻器)、鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器以及壓控振蕩器。鑒頻鑒相器比較兩個(gè)輸入信號(hào)的相位，并產(chǎn)生與此相位差成正比的電壓。低通濾波器濾除上述電壓中的高頻分量和噪聲，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。壓控振蕩器受電壓控制，輸出相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)的頻率通常是晶振頻率的倍數(shù)，如整數(shù)倍或者小數(shù)倍。方式二、利用體聲波壓電諧振器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。體聲波壓電諧振器具有很高的Q值(可達(dá)到48000)，可以產(chǎn)生品質(zhì)很好的振蕩信號(hào)(如IOMHz的時(shí)鐘信號(hào)的相位噪聲為-125dBc/HZ@lkHZ)，且可以通過MEMS(Micro-electromechanical System,微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)將體聲波壓電諧振器嵌入到芯片的封裝中。方式三、利用薄膜體聲波諧振器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。薄膜體聲波諧振器(FBAR,Film Bulk Acoustic Resonator)利用了壓電薄膜的物理特性，Q值較高(通常大于1000)，不但可以產(chǎn)生品質(zhì)很好的振蕩信號(hào)，而且，功耗非常低。另外，F(xiàn)BAR還具有較高的工作頻率(如> 5GHz)、較低的溫度系數(shù)以及可以采用IC(集成電路)工藝等特點(diǎn)。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過程中發(fā)現(xiàn)上述方式一存在片外實(shí)現(xiàn)且功耗高等問題；具體的，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，芯片的集成度越來越高，芯片的面積越來越小，晶振通常采用片外實(shí)現(xiàn)的方式；然而片外實(shí)現(xiàn)方式會(huì)影響系統(tǒng)的面積、成本以及可靠性；另外，晶振及其附加電路的功耗并不低，從而成為低功耗產(chǎn)品的一個(gè)發(fā)展瓶頸。上述方式二中的MEMS技術(shù)與目前主流的集成電路CMOS工藝不兼容，存在制作成本高且應(yīng)用范圍有限等問題。上述方式三雖然可以采用IC工藝，但是，由于壓電薄膜需要一些特殊的材料如AIN、ZnO來制作，因此，與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝流程并不兼容；另外，薄膜體聲波諧振器和體聲波壓電諧振器一樣，雖然可以嵌入到芯片的封裝中，但是很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的真正的全面集成。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有的時(shí)鐘產(chǎn)生技術(shù)存在的問題，而提供一種無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，所要解決的技術(shù)問題是，使能夠提供高精度時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路的體積更小且功耗更低，并且可以利用低成本的CMOS技術(shù)在芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的集成度以及穩(wěn)定性，并降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本和功耗。本實(shí)用新 型的目的及解決其技術(shù)問題可采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，包括數(shù)控振蕩器，輸出其產(chǎn)生的高頻正弦振蕩信號(hào)；電平轉(zhuǎn)換模塊，與所述數(shù)控振蕩器連接，接收所述高頻正弦振蕩信號(hào)并輸出所述高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式輸出的方波信號(hào)；可編程分頻器，與所述電平轉(zhuǎn)換模塊連接，接收所述方波信號(hào)，并輸出所述方波信號(hào)降頻處理后的具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；占空比校正電路，與所述可編程分頻器連接，接收所述時(shí)鐘信號(hào)，并輸出占空比滿足預(yù)定時(shí)鐘占空比要求的調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)；頻率鎖定模塊，與所述可編程分頻器連接，且在設(shè)置頻率鎖定控制信息的過程中，所述頻率鎖定模塊還與外部晶振連接，所述頻率鎖定模塊接收所述外部晶振的輸出信號(hào)和所述可編程分頻器的輸出信號(hào)，并輸出兩個(gè)所述輸出信號(hào)的頻率差對(duì)應(yīng)的控制所述數(shù)控振蕩器的可變電容陣列的頻率鎖定控制信息；非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，與所述頻率鎖定模塊和數(shù)控振蕩器分別連接，接收存儲(chǔ)所述頻率鎖定模塊輸出的頻率鎖定控制信息，并向所述數(shù)控振蕩器提供所述頻率鎖定控制信息。本實(shí)用新型的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中所述數(shù)控振蕩器包括M0S管Mnl、Mn2、MpU Mp2和Mp3、LC諧振槽以及頻率自校準(zhǔn)模塊；所述MOS管Mnl、Mn2、Mpl和Mp2形成為所述LC諧振槽提供負(fù)阻能量的交叉耦合單元；所述MOS管Mp3與所述交叉耦合單元連接；所述LC諧振槽包括電感、固定電容、一組受控于頻率自校準(zhǔn)模塊的可變電容陣列和另一組受控于所述頻率鎖定控制信息的可變電容陣列，且所述電感、固定電容和兩組可變電容陣列分別與所述交叉耦合單元連接。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中所述頻率自校準(zhǔn)模塊包括溫度傳感器和與其連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述交叉耦合單元連接。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中每組可變電容陣列均包括多個(gè)可變電容單元，且每一個(gè)可變電容單元均包括一個(gè)可變電容和一個(gè)與其連接的開關(guān)管。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中可變電容包括N型MOS變?nèi)莨芎蚉型MOS變?nèi)莨?，且N型MOS變?nèi)莨芎蚉型MOS變?nèi)莨懿⒙?lián)。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中所述數(shù)控振蕩器還包括幅度檢測(cè)單元和共模反饋單元，且所述幅度檢測(cè)單元和共模反饋單元分別與所述交叉耦合單元并接。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括第一轉(zhuǎn)換子模塊，接收所述數(shù)控振蕩器輸出的高頻正弦振蕩信號(hào)，并輸出所述高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式正弦信號(hào)；第二轉(zhuǎn)換子模塊，與所述第一轉(zhuǎn)換子模塊連接，接收所述單端模式正弦信號(hào)，并輸出所述單端模式正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式輸出的方波信號(hào)。較佳的，前述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中所述可編程分頻器為采用級(jí)聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可編程分頻器。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型通過僅在時(shí)鐘信號(hào)的頻率校準(zhǔn)過程中使用晶振來設(shè)置數(shù)控振蕩器中的可變電容陣列的頻率鎖定控制信息，即在時(shí)鐘信號(hào)的頻率校準(zhǔn)之后，不再使用晶振，且執(zhí)行時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生操作的各元件均與低成本的集成電路CMOS工藝完全兼容，避免了芯片外設(shè)置、不能夠真正的全面集成以及高功耗等問題；從而本實(shí)用新型提供的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路由于不需要在正常工作過程中使用晶振，且可以采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝將其集成于芯片中，因此，實(shí)現(xiàn)了真正的全集成單片時(shí)鐘產(chǎn)生電路，不但可以使系統(tǒng)電路的體積更小，功耗更低，成本也更低，而且還可以避免電路因受沖撞和震動(dòng)而造成電路損壞的現(xiàn)象，進(jìn)而本實(shí)用新型提高了系統(tǒng)的集成度以及穩(wěn)定性，并降低了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本和功耗。綜上所述，本實(shí)用新型在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極技術(shù)效果，成為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

圖I為現(xiàn)有的鎖相環(huán)頻率綜合器的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路的示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)控振蕩器的示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的可變電容的示意圖；圖5為單個(gè)NMOS變?nèi)莨芎蛦蝹€(gè)PMOS變?nèi)莨艿腃-V特性曲線示意圖；圖6為本實(shí)用新型的可變電容的C-V特性曲線示意圖；圖7為頻率鎖定模塊的工作原理示意圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的無晶振CMOS (Complementary MetalOxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)時(shí)鐘產(chǎn)生電路其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)說明如后。本實(shí)施例是在數(shù)控振蕩器的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高精度的時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路。需要說明的是，本實(shí)用新型中的“無晶振”是指需要時(shí)鐘信號(hào)的電子設(shè)備在正常使用過程中(如出廠后)不需要使用晶振，即電子設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)并不是由晶振提供的；晶振僅在設(shè)置數(shù)控振蕩器中的可變電容陣列的頻率鎖定控制信息時(shí)使用，如晶振僅在電子設(shè)備出廠之前或者電子設(shè)備維修時(shí)使用。本實(shí)施例的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)如附圖2所示。圖2中的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路包括數(shù)控振蕩器101、電平轉(zhuǎn)換模塊102、可編程分頻器103、占空比校正電路104、頻率鎖定模塊105以及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106。其中，數(shù)控振蕩器101與電平轉(zhuǎn)換模塊102和非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106分別連接，可編程分頻器103與電平轉(zhuǎn)換模塊102、占空比校正電路104以及頻率鎖定模塊105分別連接，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106與頻率鎖定模塊105連接。數(shù)控振蕩器101主要用于產(chǎn)生高頻正弦振蕩信號(hào)(也可以稱為差分正弦信號(hào))，并向電平轉(zhuǎn)換模塊102輸出該高頻正弦振蕩信號(hào)。數(shù)控振蕩器101是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的核心電路，具有頻率自校準(zhǔn)功能，例如，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，數(shù)控振蕩器101可以通過其頻率自校準(zhǔn)功能保證輸出振蕩頻率不變的高頻正弦振蕩信號(hào)。數(shù)控振蕩器101可以包括五個(gè)MOS管(即Mnl、Mn2、Mpl、Mp2以及Mp3)、LC諧振槽以及頻率自校準(zhǔn)模塊；另外，該數(shù)控振蕩器101還可以包括幅度檢測(cè)單元203和共模反饋單元204。上述頻率自校準(zhǔn)模塊可以具體為溫度傳感器201和與其連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器202。數(shù)控振蕩器101的一個(gè)具體的例子如附圖3所示。圖3中，五個(gè)MOS管中的四個(gè)MOS管即Mnl、Mn2、Mpl和Mp2形成交叉耦合單元， 交叉耦合單元主要用于為L(zhǎng)C諧振槽提供負(fù)阻能量，另一個(gè)MOS管即Mp3與上述交叉耦合單元連接，且Mp3主要用于為交叉耦合單元提供偏置尾電流。LC諧振槽包括一個(gè)電感L、一個(gè)固定電容C以及可變電容陣列，且電感L、固定電容C和兩組可變電容陣列分別與上述交叉耦合單元連接；其中的可變電容陣列可以分為兩組，一組由m個(gè)可變電容Cf和m個(gè)開關(guān)管Tf組成(m> 2)，受控于溫度傳感器201，當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)會(huì)發(fā)生偏移，溫度傳感器201在檢測(cè)到溫度的變化后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器202為該組可變電容陣列提供數(shù)字信號(hào)，可以改變可變電容的大小，從而調(diào)整其輸出的信號(hào)的頻率；另一組由n個(gè)可變電容Cr和n個(gè)開關(guān)管Tr組成(n > 2)，受控于頻率鎖定控制信息(即從圖2的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106中讀取出的頻率鎖定控制信息)。幅度檢測(cè)單元203和共模反饋單元204分別與上述交叉耦合單元并接，且幅度檢測(cè)單元203和共模反饋單元204的作用包括使數(shù)控振蕩器101的輸出信號(hào)的幅度保持在一個(gè)固定的范圍內(nèi)(即輸出信號(hào)幅度保持穩(wěn)定)，這樣，不僅有利于后級(jí)電路的處理，而且提高了數(shù)控振蕩器101的相位噪聲性能。上述可變電容Cf或者Cr的一個(gè)具體的例子如附圖4所示。 圖4中，可變電容Cf或者Cr包括一個(gè)N型MOS (即NM0S)變?nèi)莨躆nO和一個(gè)P型MOS (即PM0S)變?nèi)莨躆pO，且MnO和MpO并聯(lián)連接。單個(gè)的NMOS變?nèi)莨芎蛦蝹€(gè)的PMOS變?nèi)莨艿腃-V特性曲線如附圖5所示。從圖5可以看出，無論是單個(gè)的NMOS變?nèi)莨?，還是單個(gè)的PMOS變?nèi)莨?，其C-V特性曲線都比較陡峭，也就是說，即便是控制電壓Vct r I發(fā)生很小的變化，單個(gè)的NMOS變?nèi)莨芎蛦蝹€(gè)的PMOS變?nèi)莨艿目勺冸娙葜刀紩?huì)隨著產(chǎn)生較大的變化，這種現(xiàn)象不利于數(shù)控振蕩器101的頻率調(diào)整。圖6示出了本實(shí)用新型的采用MnO和MpO并聯(lián)連接的可變電容的C-V特性曲線。從圖6可以看出，相比于圖5中的NMOS變?nèi)莨芎蚉MOS變?nèi)莨艿腃-V特性曲線來說，本實(shí)用新型的可變電容的C-V特性曲線要平坦的多，因此，該結(jié)構(gòu)的可變電容更適合應(yīng)用于數(shù)控振湯器101中。電平轉(zhuǎn)換模塊102主要用于將數(shù)控振蕩器101輸出的高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端模式輸出的方波信號(hào)，以便于后續(xù)電路的處理。電平轉(zhuǎn)換模塊102可以包括第一轉(zhuǎn)換子模塊和第二轉(zhuǎn)換子模塊。第一轉(zhuǎn)換子模塊主要用于將數(shù)控振蕩器101輸出的高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端模式正弦信號(hào)，并向第二轉(zhuǎn)換子模塊輸出該單端模式正弦信號(hào)；第二轉(zhuǎn)換子模塊主要用于將其接收到的單端模式正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端模式輸出的方波信號(hào)。電平轉(zhuǎn)換模塊102也可以采用其它方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。[0045]可編程分頻器103主要用于根據(jù)預(yù)定分頻比對(duì)電平轉(zhuǎn)換模塊102輸出的方波信號(hào)進(jìn)行降頻處理，得到具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，并向占空比校準(zhǔn)電路104輸出該時(shí)鐘信號(hào)?？删幊谭诸l器103可以采用級(jí)聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可編程分頻器。上述預(yù)定分頻比可以存儲(chǔ)在可編程分頻器103中，且該預(yù)定分頻比可以根據(jù)所需時(shí)鐘信號(hào)的頻率改變，即本實(shí)用新型可以通過改變預(yù)定分頻比的大小來使無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路對(duì)外提供不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)鐘信號(hào)的性能卻不會(huì)發(fā)生改變。占空比校正電路104主要用于調(diào)整其接收到的時(shí)鐘信號(hào)的占空比，使時(shí)鐘信號(hào)的占空比滿足預(yù)定時(shí)鐘占空比要求，并輸出占空比調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)，從而為電子設(shè)備中的其它元件提供高精度的時(shí)鐘信號(hào)。上述預(yù)定時(shí)鐘占空比要求可以為一個(gè)具體的數(shù)值如50%，且預(yù)定時(shí)鐘占空比要求可以存儲(chǔ)在占空比校正電路104中。頻率鎖定模塊105主要在設(shè)置數(shù)控振蕩器101的頻率鎖定控制信息的過程中發(fā)揮作用，在成功設(shè)置完成后，頻率鎖定模塊105可以不再繼續(xù)工作。在設(shè)置頻率鎖定控制信息的過程中，頻率鎖定模塊105主要用于接收外部晶振的輸出信號(hào)和可編程分頻器的輸出信號(hào)，并確定兩者的頻率差，從而根據(jù)該頻率差產(chǎn)生頻率鎖定控制信息(也可以稱為控制字)，并將該頻率鎖定控制信息存儲(chǔ)在非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106中，即頻率鎖定模塊105通過將可編程分頻器103輸出的時(shí)鐘信號(hào)與高精度的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，以確立一組合適的控制字，該控制字可以控制選取數(shù)控振蕩器101的可變電容，從而保證晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路可以對(duì)外提供高穩(wěn)定性的時(shí)鐘信號(hào)。本實(shí)用新型的頻率鎖定模塊105執(zhí)行的操作可以只是在無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路所在的芯片正式使用前進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)一次性校準(zhǔn)。所以當(dāng)校準(zhǔn)完畢以后，所述的頻率鎖定模塊就不需要再工作。如要獲得不同的時(shí)鐘頻率，通過更改分頻比的大小即可，不影響時(shí)鐘信號(hào)的性能。本實(shí)用新型的頻率鎖定模塊105的工作原理如附圖7所示。圖7中，頻率鎖定模塊105的輸入包括可編程分頻器103的輸出和外部晶振的輸出，頻率鎖定的過程由使能信號(hào)控制。當(dāng)無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路第一次工作時(shí)(如出廠時(shí))，使能信號(hào)為高電平，表示開始進(jìn)行頻率校準(zhǔn)的過程。圖7中的目標(biāo)信號(hào)是數(shù)控振蕩器101產(chǎn)生的高頻正弦振蕩信號(hào)經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換模塊102以及可編程分頻器103處理后的輸出。圖7中的參考信號(hào)是外部晶振輸出的穩(wěn)定的高精度時(shí)鐘信號(hào)，兩者經(jīng)過計(jì)數(shù)器來比較頻率的高低。REF信號(hào)和CLK信號(hào)的能夠被識(shí)別的最小頻率差值由計(jì)數(shù)器的位數(shù)決定，計(jì)數(shù)器的位數(shù)越高，能夠比較出的頻率差就越小，即頻率比較的分辨率就越高；當(dāng)然，計(jì)數(shù)器的電路也會(huì)越復(fù)雜。具體的頻率比較過程是在圖7中的增減計(jì)數(shù)器和狀態(tài)機(jī)中進(jìn)行的。如果CLK信號(hào)的計(jì)數(shù)器達(dá)到高位狀態(tài)，而REF信號(hào)的計(jì)數(shù)器還沒有被復(fù)位，則說明CLK信號(hào)的頻率比較高，要求寄存器存儲(chǔ)的值要增加，從而增加數(shù)控振蕩器101中的LC諧振槽的電容值，降低振蕩頻率；相反，如果REF信號(hào)的計(jì)數(shù)器被復(fù)位，而CLK信號(hào)的計(jì)數(shù)器還在低位，則說明CLK信號(hào)的頻率比較低，要求寄存器存儲(chǔ)的值要減小，從而減小數(shù)控振蕩器101中的LC諧振槽的電容值，提高振蕩頻率。經(jīng)過幾次比較過程，最后REF信號(hào)和CLK信號(hào)的頻率相等，CLK信號(hào)的頻率精度和外部晶振的時(shí)鐘信號(hào)的頻率精度相同，從而頻率校準(zhǔn)過程結(jié)束。此時(shí)，使能信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，寄存器中的n位字節(jié)被存儲(chǔ)到非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106中。下次無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路上電時(shí)，數(shù)控振蕩器101中的Cr組可變電容陣列的控制字可以直接從非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106中讀出，頻率鎖定模塊105不需要工作，也就不再需要晶振了。非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106主要用于存儲(chǔ)頻率鎖定模塊105輸出的頻率鎖定控制信息，從而數(shù)控振蕩器101可以從非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106處讀取頻率鎖定控制信息。該非揮發(fā)性存儲(chǔ)器106可以具體為ROM等。以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已經(jīng)以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容 作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，包括 數(shù)控振蕩器，輸出其產(chǎn)生的高頻正弦振蕩信號(hào)； 電平轉(zhuǎn)換模塊，與所述數(shù)控振蕩器連接，接收所述高頻正弦振蕩信號(hào)并輸出所述高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式輸出的方波信號(hào)； 可編程分頻器，與所述電平轉(zhuǎn)換模塊連接，接收所述方波信號(hào)，并輸出所述方波信號(hào)降頻處理后的具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)； 占空比校正電路，與所述可編程分頻器連接，接收所述時(shí)鐘信號(hào)，并輸出占空比滿足預(yù)定時(shí)鐘占空比要求的調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)； 頻率鎖定模塊，與所述可編程分頻器連接，且在設(shè)置頻率鎖定控制信息的過程中，所述頻率鎖定模塊還與外部晶振連接，所述頻率鎖定模塊接收所述外部晶振的輸出信號(hào)和所述可編程分頻器的輸出信號(hào)，并輸出兩個(gè)所述輸出信號(hào)的頻率差對(duì)應(yīng)的控制所述數(shù)控振蕩器的可變電容陣列的頻率鎖定控制信息； 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，與所述頻率鎖定模塊和數(shù)控振蕩器分別連接，接收存儲(chǔ)所述頻率鎖定模塊輸出的頻率鎖定控制信息，并向所述數(shù)控振蕩器提供所述頻率鎖定控制信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述數(shù)控振蕩器包括M0S管Mnl、Mn2、MpU Mp2和Mp3、LC諧振槽以及頻率自校準(zhǔn)模塊； 所述MOS管Mnl、Mn2、Mpl和Mp2形成為所述LC諧振槽提供負(fù)阻能量的交叉耦合單元； 所述MOS管Mp3與所述交叉耦合單元連接； 所述LC諧振槽包括電感、固定電容、一組受控于頻率自校準(zhǔn)模塊的可變電容陣列和另一組受控于所述頻率鎖定控制信息的可變電容陣列，且所述電感、固定電容和兩組可變電容陣列分別與所述交叉耦合單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述頻率自校準(zhǔn)模塊包括溫度傳感器和與其連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述交叉耦合單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，每組可變電容陣列均包括多個(gè)可變電容單元，且每一個(gè)可變電容單元均包括一個(gè)可變電容和一個(gè)與其連接的開關(guān)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述可變電容包括N型MOS變?nèi)莨芎蚉型MOS變?nèi)莨?，且所述N型MOS變?nèi)莨芎蚉型MOS變?nèi)莨懿⒙?lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述數(shù)控振蕩器還包括幅度檢測(cè)單元和共模反饋單元，且所述幅度檢測(cè)單元和共模反饋單元分別與所述交叉耦合單元并接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括 第一轉(zhuǎn)換子模塊，接收所述數(shù)控振蕩器輸出的高頻正弦振蕩信號(hào)，并輸出所述高頻正弦振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式正弦信號(hào)； 第二轉(zhuǎn)換子模塊，與所述第一轉(zhuǎn)換子模塊連接，接收所述單端模式正弦信號(hào)，并輸出所述單端模式正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為的單端模式輸出的方波信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述可編程分頻器為采用級(jí)聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可編程分頻器?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于無晶振CMOS時(shí)鐘產(chǎn)生電路，包括產(chǎn)生并輸出高頻正弦振蕩信號(hào)的數(shù)控振蕩器；電平轉(zhuǎn)換模塊，接收高頻正弦振蕩信號(hào)并輸出單端模式輸出的方波信號(hào)；可編程分頻器，輸出方波信號(hào)降頻處理后的具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；占空比校正電路，輸出占空比滿足預(yù)定時(shí)鐘占空比要求的調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)；頻率鎖定模塊，在設(shè)置頻率鎖定控制信息的過程中與外部晶振連接，輸出外部晶振的輸出信號(hào)和可編程分頻器的輸出信號(hào)的頻率差對(duì)應(yīng)的頻率鎖定控制信息；非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。本實(shí)用新型能夠使時(shí)鐘產(chǎn)生電路的體積更小功耗更低，且可以利用低成本的CMOS技術(shù)在芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)，從而提高了系統(tǒng)的集成度以及穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本和功耗。
文檔編號(hào)H03K3/02GK202495917SQ20122009873
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者吳秀龍, 孟堅(jiān), 徐太龍, 李正平, 柏娜, 藺智挺, 譚守標(biāo), 陳軍寧 申請(qǐng)人:安徽大學(xué)