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      一種振蕩器的制作方法

      文檔序號(hào):7539811閱讀:280來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種振蕩器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種抗干擾頻率穩(wěn)定度高振蕩器,屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      目前在需要集成振蕩器的芯片中,多采用兩種方案l.外接振蕩電阻的 振蕩器,如圖1所示,圖中虛線框內(nèi)部分置于芯片內(nèi),電阻R置于芯片外。 可以通過(guò)改變外接的電阻來(lái)改變振蕩器的振蕩頻率,但這樣做就需要將一個(gè) 管腳引出到芯片外部用來(lái)連接外部電阻,在某些干擾比較嚴(yán)重的應(yīng)用環(huán)境中, 如馬達(dá)驅(qū)動(dòng),高靜電環(huán)境等,外部干擾容易通過(guò)這個(gè)管腳進(jìn)入芯片內(nèi)部,使 振蕩器輸出出現(xiàn)高頻噪聲,造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或死機(jī)。2.環(huán)形振蕩器,如
      圖2所示,全部集成在芯片內(nèi)部,頻率隨電壓變化較大,且頻率不能夠改變。

      實(shí)用新型內(nèi)容
      為了解決上述問(wèn)題,本實(shí)用新型提供一種振蕩器,它包括一個(gè)電流源模
      塊和一個(gè)反相器鏈;電流源模塊的一端連接到電壓源;電流源模塊的電流輸 出端分別輸出N路電流,為反相器鏈提供負(fù)載電流;電流源模塊的電流輸入 端的N路電流為反相器鏈提供放電電流。
      電流源模塊的電流輸出端的每一路負(fù)載電流Iol、 Io2、……IoN相等;電 流輸入端的反相器鏈的每一路供放電流Iil、 Ii2、……IiN相等。
      N大于或等于3。
      電流源模塊包括一電阻Rext,其一端連接到電壓源VDD,另一端與一 NMOS管M3的漏極相連,NMOS管M3的源極接地,NMOS管M3的柵極
      接其漏極,同時(shí)連接到一NMOS管M4的柵極,NMOS管M4的源極接地, NMOS管M4的漏極連接到電流源模塊的輸出電路部分中MO的源極,電流 源模塊的輸出電路部分包括PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1,分別和 MO組成電流鏡,它們的漏極連接到電壓源VDD; Ml的源極連接到電流源模 塊的輸入電路部分中的NMOS管M5的漏極,Mll、 M21、……MN1的漏極 輸出電流Iol、 Io2、……IoN; NMOS管M3、 M4的源極與電流源模塊的輸 入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5組成電流鏡,他們的源 極接地,M12、 M22、……MN2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、……IiN。 NMOS管M3和M4的寬長(zhǎng)比相等。
      電流源模塊的輸出電路部分MO、 Ml及Mll、 M21、……MN1的寬長(zhǎng)比相等。
      電流源模塊的輸入電路部分的NMOS管M5及M12、 M22、……MN2的 寬長(zhǎng)比與NMOS管M3、 M4相等。
      電流源模塊為一個(gè)抗干擾電流源模塊,還包括一保護(hù)電阻RO、 PMOS管 M2、電容C0:保護(hù)電阻RO—端連接到電阻REXT,另一端與一NMOS管M3 的漏極相連;在NMOS管M4的漏極與電流源模塊的輸出電路部分之間加入 PMOS管M2,其源極連接到NMOS管M4的漏極,柵極接電源VDD,漏極 接電流源模塊中M0的源極,電流源模塊的輸出電路部分的PMOS管Ml、 M11、M21、……MN1分別和MO組成電流鏡,它們的漏極連接到電壓源VDD, Ml的源極連接到電流源模塊的輸入電路部分中的NMOS管M5的漏極,Ml 1 、 M21、……畫l的漏極輸出電流Iol、 Io2、……IoN;電容C0與NMOS管 M4并聯(lián),其一端接NMOS管M4的漏極,另一端接地,同時(shí)連接到NMOS 管M3、 M4的源極且與電流源的輸入電路部分相連;NMOS管M3、 M4的源 極與電流源模塊的輸入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5組 成電流鏡,他們的源極接地,M12、 M22、……MN2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、 ......IiN。
      反相器鏈包括N級(jí),在第1級(jí)中,一 PMOS管M13的漏極連接到電壓 源VDD,其源極連接電流源模塊的一個(gè)電流輸入端,輸入電流為Iol,同時(shí) 電流源模塊的一路電流輸出端連接到一 NMOS管M14的漏極,電流輸出為 Iil, NMOS管M14的源極接地, 一電容Cl的一端連接到PMOS管M13的 源極和NMOS管M14的柵極,另一端接地, 一個(gè)反相器IV1的一端接NMOS 管M14的漏極,另一端連接的下一級(jí)中的PMOS管M23的柵極;同理,第2 級(jí)中包括PMOS管M23、 NMOS管M24,電容C2,各元件連接方式與第1 級(jí)相同,反相器IV2連接到第3級(jí)的PMOS管的柵極;依次到第N級(jí),第N 中包括PMOS管MN3、 NMOS管MN4,電容CN,各元件連接方式與第1 級(jí)相同,第1級(jí)中PMOS管M13的柵極連接到第N級(jí)的反相器IVN的輸出 端,同時(shí)通過(guò)一個(gè)反相器IVF輸出時(shí)鐘信號(hào)。
      反相器鏈的NMOS管M14、 M24、……MN4的寬長(zhǎng)比與電流源模塊中的 NMOS管M3、 M4相等。
      反相器鏈的電容C1、 C2……CN的電容值相等。
      本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng),振蕩頻率隨電源電壓變化小的RC振 蕩器,應(yīng)用電路簡(jiǎn)單,成本低。另外,本振蕩器提高了振蕩頻率隨電源變化 的頻率穩(wěn)定度,這樣在電源有干擾和波動(dòng)時(shí),振蕩器會(huì)保持穩(wěn)定的振蕩頻率
      通過(guò)
      以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述,本發(fā)明的其他特點(diǎn)、 目的和效果將變得更加清楚和易于理解。


      圖1為一種普遍使用的RC振蕩器;
      圖2為一種普遍使用的環(huán)形振蕩器;
      圖3為本實(shí)用新型所提供振蕩器的結(jié)構(gòu)框圖4為圖3所示結(jié)構(gòu)框圖中電流源模塊的電路原理圖5為電流源模塊為抗干擾電流源模塊的電路原理圖6為圖3所示結(jié)構(gòu)示意圖中反相器鏈的電路原理在所有的上述附圖中,相同的標(biāo)號(hào)表示具有相同、相似或相應(yīng)的特征或 功能。
      具體實(shí)施方式
      實(shí)施例一
      本實(shí)用新型提供的一種振蕩器,它包括電流源模塊和反相器鏈,如圖3所示。
      振蕩器中的電流源模塊如圖4所示,電流源模塊包括一電阻Re)cr,其一 端連接到電壓源VDD,另一端與一 NMOS管M3的漏極相連,NMOS管M3 的源極接地,NMOS管M3的柵極接其漏極,同時(shí)連接到一 NMOS管M4的 柵極,NMOS管M4的源極接地,NMOS管M4的漏極連接到電流源模塊的 輸出電路部分中M0的源極,電流源模塊的輸出電路部分的PMOS管Ml、 M11、M21、……MN1分別和MO組成電流鏡,它們的漏極連接到電壓源VDD, Ml的源極連接到電流源模塊的輸入電路部分中的NMOS管M5的漏極,Ml 1 、
      M21、 ......MN1的漏極輸出電流Iol、 Io2、……IoN; NMOS管M3、 M4的
      源極與電流源模塊的輸入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5 組成電流鏡,他們的源極接地,M12、 M22、……MN2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、 IiN。 NMOS管M3和M4的寬長(zhǎng)比相等,組成電流鏡,因此M4的
      導(dǎo)通電流為IDs (m4) , Ids (m4)= IrefIref為電阻Rext處的電流;M0的導(dǎo)通電 流為Ids (mo), Ids (mo) = Iref。
      其中,
      Iref = ( Vdd — Vgs(m3) ) /Rext 其中,V淵m3)為NMOS管M3的截止電壓,VoD為電壓源VDD的電壓值。
      電流源模塊的輸出電路部分包括PMOS管M0、 Ml 、 Ml 1 、 M12、......MN1 ,
      它們的寬長(zhǎng)比相同,M0和M1、 Mll、 M12、 MN1組成電流鏡,因此,輸
      出電流101=102=……二IoN = IDS (mp = Ids (畫)=IREF (IDS (M1)為PM0S管M1的導(dǎo) 通電流)。電流源模塊的輸入電路部分包括NMOS管M5、M12、M22、……MN2, 它們的寬長(zhǎng)比相同,M5和M12、 M22、……MN2組成電流鏡,因此,輸入 電流1"=112=……=IiN = IDS(M5) = IREF (iDs(m5)為NMOS管M5的導(dǎo)通電流)。 圖6為反相器鏈的電路原理圖。反相器鏈的振蕩頻率隨電源電壓變化比
      較小。選擇NMOS管M14, M24, ......MN4的寬長(zhǎng)比與NMOS管M3, M4,
      M4, M12, M22, ......MN2相同,這樣M14與Iol等效為一個(gè)反相器,其
      VGS (M3>時(shí)翻轉(zhuǎn)。同理,M24和Io2 、 MN4
      和IoN等效為反相器,分別在V^ (m24) " Vqs (m4) = Vgs (m3) , Vgs (mn4)
      ^Vc;s(m4^VGs(m3)時(shí)翻轉(zhuǎn)。選擇PMOS管M13, M23, MN3的寬長(zhǎng)比
      使電容C1、C2、……CN的充電時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于放電時(shí)間,C1 =C2 = =CN。
      這樣反相器鏈的振蕩周期T為C1放電時(shí)間、C2放電時(shí)間、……及CN放電
      時(shí)間的總和。公式為T = N (VDD-VGS(M3)) XC1/IREF ,
      當(dāng)Iref = ( Vdd - Vgs(m3)) /Rext吋,
      T=NREXTC1
      如上所述可以看出,振蕩周期T與電源電壓VDD無(wú)關(guān)。即振蕩頻率基本 隨電壓波動(dòng)保持穩(wěn)定不變。 實(shí)施例二
      如果電流源模塊為圖4中的電路,則如果在電阻REXT處有電壓波動(dòng)進(jìn)入, 電流lREF隨電壓的波動(dòng)而改變,導(dǎo)致電流源模塊的輸出電流和輸入電流都隨之 變化。為保證電流源模塊穩(wěn)定的輸出和輸入,我們對(duì)電流源模塊進(jìn)行了改進(jìn), 使之具有抗干擾的功能。
      如圖5所示,在圖4電流源模塊的基礎(chǔ)上,加入了保護(hù)電阻RO、 PMOS管 M2、電容C0。保護(hù)電阻RO—端連接到電阻REXT,另一端與一NMOS管M3的 漏極相連;在NMOS管M4的漏極與電流源模塊的輸出電路部分之間加入
      PMOS管M2,其源極連接到NMOS管M4的漏極,柵極接電源VDD,漏極接電 流源模塊中MO的源極,電流源模塊的輸出電路部分的PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1分別和M0組成電流鏡,它們的漏極連接到電壓源VDD, Ml 的源極連接到電流源模塊的輸入電路部分中的NMOS管M5的漏極,Ml 1 、
      M21、 ......MNl的漏極輸出電流Iol、 Io2、 ......IoN;電容C0與NMOS管M4
      并聯(lián),其一端接NMOS管M4的漏極,另一端接地,同時(shí)連接到NMOS管M3、 M4的源極且與電流源的輸入電路部分相連;NMOS管M3、 M4的源極與電流 源模塊的輸入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5組成電流鏡, 他們的源極接地,M12、 M22、……MN2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、……IiN。
      電阻RE)CT處的電流為IKEF:
      Iref = (VDD - Vos(m3)) / (Rext+R0) ° 這樣當(dāng)有電壓波動(dòng)從電流源模塊電阻REXT進(jìn)入后,先經(jīng)過(guò)保護(hù)電阻R0的 壓降,使干擾幅度降低;NMOS管M4、 PMOS管M2和電容CO構(gòu)成T型濾波網(wǎng)
      絡(luò),使高頻干擾被大幅度過(guò)濾。
      反相器鏈電路仍如圖6所示,不再一一贅述。
      當(dāng)Iref: ( Vdd - Vgs(m3)) / (Rext+R0)時(shí),
      T=N (REXT+R0) CI
      如上所述可以看出,振蕩周期T與電源電壓VDD無(wú)關(guān)。即振蕩頻率基本
      隨電壓波動(dòng)保持穩(wěn)定不變。
      經(jīng)試驗(yàn)表明,當(dāng)電阻REXT處有一個(gè)幅度為200V,上升時(shí)間為30ns的干擾 時(shí),對(duì)振蕩頻率的影響為
      1) 沒(méi)有抗干擾功能的振蕩器,振蕩頻率將會(huì)提高10倍,持續(xù)時(shí)間為5us;
      2) 而如果振蕩器有抗干擾的功能時(shí),振蕩頻率會(huì)提高2倍,持續(xù)時(shí)間為l
      ti s。
      由此可見(jiàn),要保證振蕩頻率的穩(wěn)定,振蕩器優(yōu)選地應(yīng)具有良好的抗干擾 性能。
      需要說(shuō)明的是,本實(shí)用新型的最優(yōu)選實(shí)施方式為N-3,但當(dāng)N〉3時(shí)本實(shí) 用新型也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的震蕩頻率。
      以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
      權(quán)利要求1.一種振蕩器,包括一個(gè)電流源模塊和一個(gè)反相器鏈;其特征在于電流源模塊的一端連接到電壓源;電流源模塊的電流輸出端分別輸出N路電流,為反相器鏈提供負(fù)載電流;電流源模塊的電流輸入端的N路電流為反相器鏈提供放電電流。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器,其特征在于所述的電流源模塊的電 流輸出端的每一路負(fù)載電流Iol、 102、……IoN相等;電流輸入端的反相器鏈 的每一路供放電流Iil、 Ii2、……IiN相等。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的振蕩器,其特征在于N大于或等于3。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的振蕩器,其特征在于所述的電流源模塊包括一電阻REXT,其一端連接到電壓源VDD,另一端與一 NMOS管M3的漏 極相連,NMOS管M3的源極接地,NMOS管M3的柵極接其漏極,同時(shí)連 接到一 NMOS管M4的柵極,NMOS管M4的源極接地,NMOS管M4的漏 極連接到電流源模塊的輸出電路部分中M0的源極,電流源模塊的輸出電路 部分包括PMOS管Ml、 Mll、 M21、……MN1,分別和MO組成電流鏡,它 們的漏極連接到電壓源VDD; Ml的源極連接到電流源模塊的輸入電路部分 中的NMOS管M5的漏極,Mll、 M21、……MN1的漏極輸出電流Iol、 Io2、 IoN; NMOS管M3、 M4的源極與電流源模塊的輸入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5組成電流鏡,他們的源極接地,M12、 M22、……MN2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、……IiN。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振蕩器,其特征在于其中的NMOS管M3和 M4的寬長(zhǎng)比相等。
      6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振蕩器,其特征在于所述的電流源模塊的輸 出電路部分M0、 Ml及Mll、 M21、……MN1的寬長(zhǎng)比相等。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的振蕩器,其特征在于所述的電流源模塊的輸 入電路部分的NMOS管M5及M12、 M22、……MN2的寬長(zhǎng)比與NMOS管 M3、 M4相等。
      8. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的振蕩器,其特征在于其中的電流源模塊 為一個(gè)抗干擾電流源模塊,還包括一保護(hù)電阻RO、 PMOS管M2、電容C0: 保護(hù)電阻R0 —端連接到電阻REXT,另一端與一 NMOS管M3的漏極相連; 在NMOS管M4的漏極與電流源模塊的輸出電路部分之間加入PMOS管M2, 其源極連接到NMOS管M4的漏極,柵極接電源VDD,漏極接電流源模塊中 M0的源極,電流源模塊的輸出電路部分的PMOS管M1、M11、M21、 MN1分別和MO組成電流鏡,它們的漏極連接到電壓源VDD, Ml的源極連接到 電流源模塊的輸入電路部分中的NMOS管M5的漏極,M11、M21、……MN1 的漏極輸出電流Iol、 Io2、……IoN;電容C0與NMOS管M4并聯(lián),其一端 接NMOS管M4的漏極,另一端接地,同時(shí)連接到NMOS管M3、 M4的源 極且與電流源的輸入電路部分相連;NMOS管M3、 M4的源極與電流源模塊 的輸入電路部分相連,M12、 M22、……MN2分別和M5組成電流鏡,他們 的源極接地,M12、 M22、……顧2的漏極輸入電流Iil、 Ii2、……IiN。
      9. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的RC振蕩器,其特征在于所述的反相器鏈 包括N級(jí),在第1級(jí)中,一PMOS管M13的漏極連接到電壓源VDD,其源 極連接電流源模塊的一個(gè)電流輸入端,輸入電流為Iol,同時(shí)電流源模塊的一 路電流輸出端連接到一 NMOS管M14的漏極,電流輸出為Iil, NMOS管 M14的源極接地, 一電容Cl的一端連接到PMOS管M13的源極和NMOS 管M14的柵極,另一端接地, 一個(gè)反相器IV1的一端接NMOS管M14的漏 極,另一端連接的下一級(jí)中的PMOS管M23的柵極;同理,第2級(jí)中包括 PMOS管M23、 NMOS管M24,電容C2,各元件連接方式與第1級(jí)相同, 反相器IV2連接到第3級(jí)的PMOS管的柵極;依次到第N級(jí),第N中包括 PMOS管MN3、 NMOS管MN4,電容CN,各元件連接方式與第1級(jí)相同, 第1級(jí)中PMOS管M13的柵極連接到第N級(jí)的反相器IVN的輸出端,同時(shí) 通過(guò)一個(gè)反相器IVF輸出時(shí)鐘信號(hào)。
      10. 根據(jù)權(quán)利要求9中所述的振蕩器,其特征在于所述的反相器鏈的NMOS管M14、 M24、 MN4的寬長(zhǎng)比與電流源模塊中的NMOS管M3、M4相等。
      11. 根據(jù)權(quán)利要求9中所述的振蕩器,其特征在于所述的反相器鏈的電 容C1、 C2……CN的電容值相等。
      專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種振蕩器,它包括一個(gè)電流源模塊和一個(gè)反相器鏈;電流源模塊的一端連接到電壓源;電流源模塊的電流輸出端分別輸出N路電流,為反相器鏈提供負(fù)載電流;電流源模塊的電流輸入端的N路電流為反相器鏈提供放電電流。本實(shí)用新型的震蕩器抗干擾能力強(qiáng),振蕩頻率隨電源電壓變化小的振蕩器,應(yīng)用電路簡(jiǎn)單,成本低。
      文檔編號(hào)H03B5/04GK201001099SQ200620133988
      公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月8日
      發(fā)明者田立軍 申請(qǐng)人:北京希格瑪和芯微電子技術(shù)有限公司
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