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RC振荡器

阅读：571发布：2020-05-12

IPRDB可以提供RC振荡器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种RC振荡器，包括偏置产生电路和振荡产生电路。偏置产生电路用于产生偏置电流，偏置电流的大小由两个电阻以及一个NMOS管的阈值电压的大小确定。振荡产生电路采用两个镜像电路分别用于对两个充放电电路的电容充电，两个充放电电路的电容对地放电。两个控制信号产生电路根据充放电电路的电容的电压产生两个控制信号，控制信号输入到输出电路中并输出振荡信号和用于控制电容充放电的反馈信号，控制信号产生电路的NMOS管的阈值电压和偏置产生电路的NMOS管的阈值电压相同，使得振荡信号的频率仅和两个电阻和电容有关。本发明电路结构简单，且输出的振荡信号的频率具有较高的精度。，下面是RC振荡器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种RC振荡器，其特征在于，包括偏置产生电路和振荡产生电路；

所述偏置产生电路用于产生偏置电流；所述偏置产生电路包括第一电流路径、第二电流路径和一运算放大器，所述第一电流路径包括第一PMOS管和第一电阻，所述第二电流路径包括第二PMOS管、第二电阻和第一NMOS管，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的源极都接电源电压、栅极都接所述运算放大器的输出端；所述第一电阻的第一端连接所述第一PMOS管的漏极和所述运算放大器的第一输入端，第一电阻的第二端接地；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极和所述第二电阻的第一端连接在一起，所述第二电阻的第二端连接所述第一NMOS管的漏极和所述运算放大器的第二输入端，所述第一NMOS管的源极接地，所述运算放大器的第一输入端和第二输入端为互为反相的两个输入端；

所述第一电流路径的第一偏置电流和所述第二电流路径的第二偏置电流的大小比值由所述第一PMOS管的沟道的宽长比和所述第二PMOS管的沟道的宽长比的比值确定；所述第一NMOS管工作于饱和区，所述第一偏置电流和所述第二偏置电流的大小由所述第一NMOS管的栅极电压、所述第一电阻和所述第二电阻的值确定，所述第一NMOS管的沟道的宽长比满足使所述第一NMOS管的栅极电压处于所述第一NMOS管的阈值电压的正负2%的范围内；

所述振荡产生电路包括两个镜像电路和两个充放电电路，第一充放电电路和第一镜像电路相连、第二充放电电路和第二镜像电路相连，所述第一镜像电路产生和所述第一偏置电流成比例的第一镜像电流，所述第二镜像电路产生和所述第一偏置电流成比例的第二镜像电流；

所述第一充放电电路包括第一电容、第七PMOS管和第四NMOS管，所述第七PMOS管和所述第四NMOS管的栅极都接第二反馈信号，所述第七PMOS管的源极连接所述第一镜像电路的第一镜像电流输出端，所述第七PMOS管和所述第四NMOS管的漏极都连接所述第一电容的第一端，所述第四NMOS管的源极接地，所述第一电容的第二端接地；

所述第二充放电电路包括第二电容、第八PMOS管和第五NMOS管，所述第八PMOS管和所述第五NMOS管的栅极都接第一反馈信号，所述第八PMOS管的源极连接所述第二镜像电路的第二镜像电流输出端，所述第八PMOS管和所述第五NMOS管的漏极都连接所述第二电容的第一端，所述第五NMOS管的源极接地，所述第二电容的第二端接地；

所述振荡产生电路还包括两个控制信号产生电路，所述第一控制信号产生电路包括第三PMOS管和第二NMOS管，所述第三PMOS管的源极连接电源电压，所述第三PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第三PMOS管和所述第二NMOS管的漏极相连并作为第一控制信号的输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第一电容的第一端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的阈值电压等于所述第一NMOS管的阈值电压，在所述第一电容的第一端的电压大于所述第二NMOS管的阈值电压时所述第一控制信号为低电平，在所述第一电容的第一端的电压小于所述第二NMOS管的阈值电压时所述第一控制信号为高电平；

所述第二控制信号产生电路包括第四PMOS管和第三NMOS管，所述第四PMOS管的源极连接电源电压，所述第四PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第四PMOS管和所述第三NMOS管的漏极相连并作为第二控制信号的输出端，所述第三NMOS管的栅极连接所述第二电容的第一端，所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的阈值电压等于所述第一NMOS管的阈值电压，在所述第二电容的第一端的电压大于所述第三NMOS管的阈值电压时所述第二控制信号为低电平，在所述第二电容的第一端的电压小于所述第三NMOS管的阈值电压时所述第二控制信号为高电平；

所述振荡产生电路还包括一个输出电路，所述输出电路包括8个反相器和两个与非门，第一与非门的输出端连接第二与非门的第一输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第一与非门的第一输入端；所述第一控制信号和所述第一与非门的第二输入端之间串联有两个反相器，所述第二控制信号和所述第二与非门的第二输入端之间串联有两个反相器；所述第一与非门的输出端通过和两个串联的反相器连接后输出振荡信号；所述第二与非门的输出端通过和一反相器相连输出所述第一反馈信号，所述第一反馈信号通过和一个反相器相连输出所述第二反馈信号。

2.如权利要求1所述RC振荡器，其特征在于：所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第二偏置电流的大小相等。

3.如权利要求2所述RC振荡器，其特征在于：所述第一镜像电流和所述第一偏置电流的大小相等，所述第二镜像电流和所述第一偏置电流的大小相等。

4.如权利要求1或2所述RC振荡器，其特征在于：所述第一镜像电路由第五PMOS管组成，所述第五PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第五PMOS管的源极连接电源电压，所述第五PMOS管的漏极输出所述第一镜像电流。

5.如权利要求4所述RC振荡器，其特征在于：所述第一PMOS管和所述第五PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第一镜像电流的大小相等。

6.如权利要求1或2所述RC振荡器，其特征在于：所述第二镜像电路由第六PMOS管组成，所述第六PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第六PMOS管的源极连接电源电压，所述第六PMOS管的漏极输出所述第二镜像电流。

7.如权利要求6所述RC振荡器，其特征在于：所述第一PMOS管和所述第六PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第二镜像电流的大小相等。

8.如权利要求1所述RC振荡器，其特征在于：所述第一电容和所述第二电容的大小相等。

9.如权利要求1或8所述RC振荡器，其特征在于：通过调节所述第一电阻、所述第二电阻、所述第一电容和所述第二电容的大小调节所述振荡信号的频率。

10.如权利要求1所述RC振荡器，其特征在于：所述RC振荡器集成在同一块SOC芯片上。

说明书全文

RC振荡器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种RC振荡器。

背景技术

[0002] 在许多系统芯片（system on chip，SOC）应用中，振荡器是一个非常重要的模块。振荡器分为阻容振荡器即RC振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等。RC振荡器是通过对电容进行充电和放电实现振荡信号的输出，通过调节电阻或电容的值能够调节振荡信号的频率。相对于于其它各种类型的振荡器，RC振荡器具有结构简单，精度较高的优点，所以在一些SOC芯片中，例如单片机(Micro Control Unit，MCU)中,RC振荡器非常常见。

[0003] 在SOC芯片中，器件的电路越简单，则芯片的成本越低；同时，RC振荡器输出的振荡信号精度越高，芯片的性能越好。现有RC振荡器的电路结构还是较为复杂，且输出的振荡信号的频率容易受到电源电压、温度等影响，这都会降低振荡信号的频率精度，所以如何得到电路结构简单且能输出较高精度的振荡信号频率的RC振荡器是一个非常有意义的研究课题。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种RC振荡器，电路结构简单，且输出的振荡信号的频率具有较高的精度。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的RC振荡器包括偏置产生电路和振荡产生电路。

[0006] 所述偏置产生电路用于产生偏置电流；所述偏置产生电路包括第一电流路径、第二电流路径和一运算放大器，所述第一电流路径包括第一PMOS管和第一电阻，所述第二电流路径包括第二PMOS管、第二电阻和第一NMOS管，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的源极都接电源电压、栅极都接所述运算放大器的输出端；所述第一电阻的第一端连接所述第一PMOS管的漏极和所述运算放大器的第一输入端，第一电阻的第二端接地；所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极和所述第二电阻的第一端连接在一起，所述第二电阻的第二端连接所述第一NMOS管的漏极和所述运算放大器的第二输入端，所述第一NMOS管的源极接地，所述运算放大器的第一输入端和第二输入端为互为反相的两个输入端。

[0007] 所述第一电流路径的第一偏置电流和所述第二电流路径的第二偏置电流的大小比值由所述第一PMOS管的沟道的宽长比和所述第二PMOS管的沟道的宽长比的比值确定；所述第一NMOS管工作于饱和区，所述第一偏置电流和所述第二偏置电流的大小由所述第一NMOS管的栅极电压、所述第一电阻和所述第二电阻的值确定，所述第一NMOS管的沟道的宽长比满足使所述第一NMOS管的栅极电压处于所述第一NMOS管的阈值电压的正负2%的范围内。

[0008] 所述振荡产生电路包括两个镜像电路和两个充放电电路，第一充放电电路和第一镜像电路相连、第二充放电电路和第二镜像电路相连，所述第一镜像电路产生和所述第一偏置电流成比例的第一镜像电流，所述第二镜像电路产生和所述第一偏置电流成比例的第二镜像电流。

[0009] 所述第一充放电电路包括第一电容、第七PMOS管和第四NMOS管，所述第七PMOS管和所述第四NMOS管的栅极都接第二反馈信号，所述第七PMOS管的源极连接所述第一镜像电路的第一镜像电流输出端，所述第七PMOS管和所述第四NMOS管的漏极都连接所述第一电容的第一端，所述第四NMOS管的源极接地，所述第一电容的第二端接地。

[0010] 所述第二充放电电路包括第二电容、第八PMOS管和第五NMOS管，所述第八PMOS管和所述第五NMOS管的栅极都接第一反馈信号，所述第八PMOS管的源极连接所述第二镜像电路的第二镜像电流输出端，所述第八PMOS管和所述第五NMOS管的漏极都连接所述第二电容的第一端，所述第五NMOS管的源极接地，所述第二电容的第二端接地。

[0011] 所述振荡产生电路还包括两个控制信号产生电路，所述第一控制信号产生电路包括第三PMOS管和第二NMOS管，所述第三PMOS管的源极连接电源电压，所述第三PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第三PMOS管和所述第二NMOS管的漏极相连并作为第一控制信号的输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第一电容的第一端，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的阈值电压等于所述第一NMOS管的阈值电压，在所述第一电容的第一端的电压大于所述第二NMOS管的阈值电压时所述第一控制信号为低电平，在所述第一电容的第一端的电压小于所述第二NMOS管的阈值电压时所述第一控制信号为高电平。

[0012] 所述第二控制信号产生电路包括第四PMOS管和第三NMOS管，所述第四PMOS管的源极连接电源电压，所述第四PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第四PMOS管和所述第三NMOS管的漏极相连并作为第二控制信号的输出端，所述第三NMOS管的栅极连接所述第二电容的第一端，所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管的阈值电压等于所述第一NMOS管的阈值电压，在所述第二电容的第一端的电压大于所述第三NMOS管的阈值电压时所述第二控制信号为低电平，在所述第二电容的第一端的电压小于所述第三NMOS管的阈值电压时所述第二控制信号为高电平。

[0013] 所述振荡产生电路还包括一个输出电路，所述输出电路包括8个反相器和两个与非门，第一与非门的输出端连接第二与非门的第一输入端，所述第二与非门的输出端连接所述第一与非门的第一输入端；所述第一控制信号和所述第一与非门的第二输入端之间串联有两个反相器，所述第二控制信号和所述第二与非门的第二输入端之间串联有两个反相器；所述第一与非门的输出端通过和两个串联的反相器连接后输出振荡信号；所述第二与非门的输出端通过和一反相器相连输出所述第一反馈信号，所述第一反馈信号通过和一个反相器相连输出所述第二反馈信号。

[0014] 进一步的改进是，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第二偏置电流的大小相等。

[0015] 进一步的改进是，所述第一镜像电流和所述第一偏置电流的大小相等，所述第二镜像电流和所述第一偏置电流的大小相等。

[0016] 进一步的改进是，所述第一镜像电路由第五PMOS管组成，所述第五PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第五PMOS管的源极连接电源电压，所述第五PMOS管的漏极输出所述第一镜像电流。

[0017] 进一步的改进是，所述第一PMOS管和所述第五PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第一镜像电流的大小相等。

[0018] 进一步的改进是，所述第二镜像电路由第六PMOS管组成，所述第六PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极，所述第六PMOS管的源极连接电源电压，所述第六PMOS管的漏极输出所述第二镜像电流。

[0019] 进一步的改进是，所述第一PMOS管和所述第六PMOS管的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流和所述第二镜像电流的大小相等。

[0020] 进一步的改进是，所述第一电容和所述第二电容的大小相等。

[0021] 进一步的改进是，通过调节所述第一电阻、所述第二电阻、所述第一电容和所述第二电容的大小调节所述振荡信号的频率。

[0022] 进一步的改进是，所述RC振荡器集成在同一SOC芯片上。

[0023] 本发明RC振荡器具有如下有益效果：

[0024] 1、本发明电路采用了2个电阻和2个电容，其它部分都由NMOS管或PMOS管组成，都能采用CMOS工艺实现，所以本发明结构简单且容易集成在同一芯片上，能够很好的在SOC芯片上得到应用。

[0025] 2、本发明通过对偏置产生电路的第二电流路径中的第一NMOS管的沟道的宽长比的设置，能够使得偏置产生电路的第一偏置电流和第二偏置电流的大小仅和第一NMOS管的阈值电压和偏置产生电路的两个电阻有关；本发明通过将振荡产生电路的两个控制信号产生电路的NMOS管的阈值电压和第一NMOS管的阈值电压设置为相同，能够使得整个电路输出的振荡信号的频率仅和两个电阻和两个电容有关，消除了电源电压以及各NMOS管或PMOS管对振荡信号的频率的影响，所以输出的振荡信号的频率具有较高的精度，且通过调节两个电阻或两个电容就能实现振荡信号的频率的调节，振荡信号的频率调节方便。

附图说明

[0026] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0027] 图1是本发明实施例电路图。

具体实施方式

[0028] 如图1所示，是本发明实施例电路图。本发明实施例RC振荡器包括偏置产生电路1和振荡产生电路2。较佳为，所述RC振荡器集成在同一SOC芯片上。

[0029] 所述偏置产生电路1用于产生偏置电流；所述偏置产生电路1包括第一电流路径、第二电流路径和一运算放大器3，所述第一电流路径包括第一PMOS管mp1和第一电阻R1，所述第二电流路径包括第二PMOS管mp2、第二电阻R2和第一NMOS管mn1，所述第一PMOS管mp1和所述第二PMOS管mp2的源极都接电源电压VDD、栅极都接所述运算放大器3的输出端；所述第一电阻R1的第一端连接所述第一PMOS管mp1的漏极和所述运算放大器3的第一输入端，第一电阻R1的第二端接地；所述第二PMOS管mp2的漏极、所述第一NMOS管mn1的栅极和所述第二电阻R2的第一端连接在一起，所述第二电阻R2的第二端连接所述第一NMOS管mn1的漏极和所述运算放大器3的第二输入端，所述第一NMOS管mn1的源极接地，所述运算放大器3的第一输入端和第二输入端为互为反相的两个输入端。

[0030] 所述第一电流路径的第一偏置电流I1和所述第二电流路径的第二偏置电流I2的大小比值由所述第一PMOS管mp1的沟道的宽长比和所述第二PMOS管mp2的沟道的宽长比的比值确定；较佳为，所述第一PMOS管mp1和所述第二PMOS管mp2的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流I1和所述第二偏置电流I2的大小相等。

[0031] 所述第一NMOS管mn1工作于饱和区，所述第一偏置电流I1和所述第二偏置电流I2的大小由所述第一NMOS管mn1的栅极电压、所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的值确定，所述第一NMOS管mn1的栅极电压约等于所述第一NMOS管mn1的阈值电压，具体为所述第一NMOS管mn1的沟道的宽长比满足使所述第一NMOS管mn1的栅极电压处于所述第一NMOS管mn1的阈值电压的正负2%的范围内。所述第一偏置电流I1和所述第二偏置电路的大小确定的原理说明如下：

[0032] 令V1表示所述第一电阻R1的第一端的电压，V2为所述第二电阻R2的第二端的电压，V3为所述第二电阻R2的第一端的电压。

[0033] 在所述偏置产生电路1工作时有：I1=I2，V1=V2，I1=V1/R1,I2=(V3-V2）/R2，经过推导可以得到如下公式（1）：

[0034] I=I1=I2=V3/(R1+R2) ------------------------(1)

[0035] I表示偏置电流，由公式（1）可知，偏置电流的大小由所述第一NMOS管mn1的栅极电压、所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的值确定。公式（1）是用所述第一PMOS管mp1和所述第二PMOS管mp2的沟道的宽长比相同时得到的，当所述第一PMOS管mp1和所述第二PMOS管mp2的沟道的宽长比不同从而使所述I1和I2之间具有一定的比值时，公式（1）中只需添加相应的比值即可，具体推导不再介绍，这样最后得到的偏置电流的大小还是由所述第一NMOS管mn1的栅极电压、所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的值确定。

[0036] 由于本发明实施例中所述第一NMOS管mn1的栅极和漏极通过所述第二电阻R2连接在一起，所述第一NMOS管mn1会工作于饱和区，通过给予所述第一NMOS管mn1适当的沟道的宽长比，则所述第一NMOS管mn1的栅极电压即V3会约等于所述第一NMOS管mn1的阈值电压Vthn，即：

[0037] V3=Vthn --------------------------------(2)

[0038] 公式（2）给出了V3等于Vthn时的情形，实际情形中，V3能够在一定的范围内变化，V3变化时输出的振荡信号Osc_out的频率也会变化。较佳为，所述第一NMOS管mn1的栅极电压处于所述第一NMOS管mn1的阈值电压的正负2%的范围内；进一步改进为，所述第一NMOS管mn1的栅极电压处于所述第一NMOS管mn1的阈值电压的正负1%的范围内。

[0039] 所述振荡产生电路2包括两个镜像电路和两个充放电电路，第一充放电电路和第一镜像电路相连、第二充放电电路和第二镜像电路相连。

[0040] 所述第一镜像电路产生和所述第一偏置电流I1成比例的第一镜像电流I3，所述第二镜像电路产生和所述第一偏置电流I1成比例的第二镜像电流I4。较佳为，所述第一镜像电路由第五PMOS管mp5组成，所述第五PMOS管mp5的栅极连接所述第一PMOS管mp1的栅极，所述第五PMOS管mp5的源极连接电源电压VDD，所述第五PMOS管mp5的漏极输出所述第一镜像电流I3；所述第一PMOS管mp1和所述第五PMOS管mp5的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流I1和所述第一镜像电流I3的大小相等。所述第二镜像电路由第六PMOS管mp6组成，所述第六PMOS管mp6的栅极连接所述第一PMOS管mp1的栅极，所述第六PMOS管mp6的源极连接电源电压VDD，所述第六PMOS管mp6的漏极输出所述第二镜像电流I4；所述第一PMOS管mp1和所述第六PMOS管mp6的沟道的宽长比相同，所述第一偏置电流I1和所述第二镜像电流I4的大小相等。

[0041] 所述第一充放电电路包括第一电容C1、第七PMOS管mp7和第四NMOS管mn4，所述第七PMOS管mp7和所述第四NMOS管mn4的栅极都接第二反馈信号fb_b，所述第七PMOS管mp7的源极连接所述第一镜像电路的第一镜像电流I3输出端，所述第七PMOS管mp7和所述第四NMOS管mn4的漏极都连接所述第一电容C1的第一端，所述第四NMOS管mn4的源极接地，所述第一电容C1的第二端接地。

[0042] 所述第二充放电电路包括第二电容C2、第八PMOS管mp8和第五NMOS管mn5，所述第八PMOS管mp8和所述第五NMOS管mn5的栅极都接第一反馈信号fb_a，所述第八PMOS管mp8的源极连接所述第二镜像电路的第二镜像电流I4输出端，所述第八PMOS管mp8和所述第五NMOS管mn5的漏极都连接所述第二电容C2的第一端，所述第五NMOS管mn5的源极接地，所述第二电容C2的第二端接地。较佳为，所述第一电容C1和所述第二电容C2的大小相等。

[0043] 所述振荡产生电路2还包括两个控制信号产生电路，所述第一控制信号产生电路包括第三PMOS管mp3和第二NMOS管mn2，所述第三PMOS管mp3的源极连接电源电压VDD，所述第三PMOS管mp3的栅极连接所述第一PMOS管mp1的栅极，所述第三PMOS管mp3和所述第二NMOS管mn2的漏极相连并作为第一控制信号in1的输出端，所述第二NMOS管mn2的栅极连接所述第一电容C1的第一端，所述第二NMOS管mn2的源极接地，所述第二NMOS管mn2的阈值电压等于所述第一NMOS管mn1的阈值电压即都为Vthn，在所述第一电容C1的第一端的电压大于所述第二NMOS管mn2的阈值电压时所述第一控制信号in1为低电平，在所述第一电容C1的第一端的电压小于所述第二NMOS管mn2的阈值电压时所述第一控制信号in1为高电平。

[0044] 所述第二控制信号产生电路包括第四PMOS管mp4和第三NMOS管mn3，所述第四PMOS管mp4的源极连接电源电压VDD，所述第四PMOS管mp4的栅极连接所述第一PMOS管mp1的栅极，所述第四PMOS管mp4和所述第三NMOS管mn3的漏极相连并作为第二控制信号in2的输出端，所述第三NMOS管mn3的栅极连接所述第二电容C2的第一端，所述第三NMOS管mn3的源极接地，所述第三NMOS管mn3的阈值电压等于所述第一NMOS管mn1的阈值电压，在所述第二电容C2的第一端的电压大于所述第三NMOS管mn3的阈值电压时所述第二控制信号in2为低电平，在所述第二电容C2的第一端的电压小于所述第三NMOS管mn3的阈值电压时所述第二控制信号in2为高电平。

[0045] 所述振荡产生电路2还包括一个输出电路4，所述输出电路4包括8个反相器5和两个与非门，第一与非门6a的输出端连接第二与非门6b的第一输入端，所述第二与非门6b的输出端连接所述第一与非门6a的第一输入端；所述第一控制信号in1和所述第一与非门6a的第二输入端之间串联有两个反相器5，所述第二控制信号in2和所述第二与非门6b的第二输入端之间串联有两个反相器5；所述第一与非门6a的输出端通过和两个串联的反相器5连接后输出振荡信号Osc_out；所述第二与非门6b的输出端通过和一反相器5相连输出所述第一反馈信号fb_a，所述第一反馈信号fb_a通过和一个反相器5相连输出所述第二反馈信号fb_b。本发明实施例中，通过调节所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第一电容C1和所述第二电容C2的大小调节所述振荡信号Osc_out的频率。

[0046] 现在以较佳实施方式时为例说明本发明实施例的工作原理如下：

[0047] 如上所述可知，在较佳实施方式时，所述第一PMOS管mp1、所述第二PMOS管mp2、所述第五PMOS管mp5和所述第六PMOS管mp6的沟道的宽长比都相同，这样有所述第一偏置电流I1、所述第二偏置电流I2、所述第一镜像电流I3和所述第二镜像电流I4的大小都相等，即：

[0048] I=I3=I4=I1=I2 ---------------------------------(3)

[0049] 在较佳实施方式中，所述第一电容C1和所述第二电容C2的大小也相同，所述第一电容C1的第一端的电压为Vn1，所述第二电容C2的第一端的电压为Vn2。

[0050] 如果当Vn1从0到达Vthn时，所述第二NMOS管mn2的电流远远大于第三PMOS管mp3的电流。这样当Vn1从0到达Vthn时，in1便快速地从VDD变到0；相似地，当vn2从0达到Vthn时，in2便快速地从VDD变到0。所以，当所述RC振荡器工作时，vn1和vn2在
0和vthn之间转换。

[0051] 由图1可以看出，所述第一与非门6a和所述第二与非门6b连接形成一个RS触发器结构；如果in2是0，那么，fb_b也是0，fb_a等于VDD，这会使得I3给vn1充电，所述第二电容C2通过所述第五NMOS管mn5给vn2放电。当vn1从0达到Vthn时，in1等于0，in2等于VDD，此时，fb_a等于0，fb_b等于VDD，于是，vn1开始放电，vn2开始充电。当vn2达到Vthn时，in2等于0，in1等于VDD，这会使得fb_a变高，fb_b变低，这样，vn1开始充电，而且vn2开始放电；如此循环，振荡便产生了，最后形成所述振荡信号Osc_out。

[0052] Vn1和Vn2不断的从0变到VDD，或从VDD变到0.在振荡的半周期内：

[0053] I*t=Vthn*C ---------------------------------(4)

[0054] 结合公式(1)～(4)，得到：

[0055] t=(R1+R2)*C

[0056] 于是，所述RC振荡器的所述振荡信号Osc_out的周期为：

[0057] T=2t=2(R1+R2)×C --------------------------------(5)

[0058] 振荡频率：

[0059] F=1/2п×T=1/[4п×(R1+R2)×C] -----------------------(6)[0060] 从公式（6）可以看出，所述RC振荡器的所述振荡信号Osc_out的频率只和无源器件R和C有关。如果我们要得到精确的振荡频率，只需要调节电阻或电容的值就可以得到。

[0061] 同样，本发明实施例在其它实施方式时，也能得到所述RC振荡器的所述振荡信号Osc_out的频率只和无源器件R和C有关的结论，各电流I1、I2、I3和I4不再相等，而是成比例，只要在对应的公式中添加相应的比例值即可。当所述第一电容C1和所述第二电容C2不等时，在振荡的两个半周期的t中的C分别以C1和C2替换即可。

[0062] 本发明实施例电路采用了2个电阻和2个电容，其它部分都由NMOS管或PMOS管组成，都能采用CMOS工艺实现，如：

[0063] 各所述反相器5能够采用CMOS反相器，由一个PMOS管和一个NMOS管连接形成。

[0064] 各所述与非门能够采用两个PMOS管和两个NMOS管连接形成，两个PMOS管采用并联连接方式、两个NMOS管采用串联连接方式，且两个PMOS管并联在两个NMOS管的串联结构的漏极和电源电压之间，两个NMOS管串联在两个PMOS管的并联结构的漏极和地之间。

[0065] 所述运算放大器3也能采用多个NMOS管和PMOS管连接形成。

[0066] 由上可知，本发明实施例电路结构简单且容易集成在同一芯片上，能够很好的在SOC芯片上得到应用。

[0067] 本发明实施例通过对偏置产生电路1的第二电流路径中的第一NMOS管mn1的沟道的宽长比的设置，能够使得偏置产生电路1的第一偏置电流I1和第二偏置电流I2的大小仅和第一NMOS管mn1的阈值电压Vthn和偏置产生电路1的两个电阻R1和R2有关；本发明通过将振荡产生电路2的两个控制信号产生电路的NMOS管mn2和mn3的阈值电压和第一NMOS管mn1的阈值电压设置为相同，能够使得整个电路输出的振荡信号Osc_out的频率仅和两个电阻R1和R2和两个电容C1和C2有关，消除了电源电压VDD以及各NMOS管或PMOS管对振荡信号Osc_out的频率的影响，所以输出的振荡信号Osc_out的频率具有较高的精度，且通过调节两个电阻R1和R2和两个电容C1和C2就能实现振荡信号的频率的调节，振荡信号的频率调节方便。

[0068] 通过仿真实验能够证实本发明实施例确实能够得到频率性能良好的振荡信号Osc_out。

[0069] 以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

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RC振荡器-专利编号CN103546121B	2020-05-11	734
振荡器-专利编号CN103532546B	2020-05-12	159
振荡器-专利编号CN109361359A	2020-05-11	496
RC振荡器-专利编号CN103475337B	2020-05-12	670
RC振荡器-专利编号CN103546121A	2020-05-13	496
振荡器-专利编号CN101971485B	2020-05-13	761
RC振荡器-专利编号CN104579245A	2020-05-12	570
振荡器-专利编号CN110868157A	2020-05-11	361
振荡器-专利编号CN102439844B	2020-05-13	800
振荡器-专利编号CN108393018A	2020-05-11	329

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