RC振荡器电路的制作方法

本发明涉及领域集成电路领域，更具体地涉及一种rc振荡电路。

背景技术：

1、rc振荡器是一种常见的电子振荡器，用于产生稳定的交流信号。它由电阻(r)和电容(c)构成，利用rc网络的特性来实现振荡功能，因此rc振荡器在通信、计算机、音频等领域有着广泛的应用。

2、rc振荡器的核心元件是一个由电阻和电容组成的rc网络，通过不断充放电过程中的正反馈作用，使电路产生自我激励的振荡行为，其电路结构请参考图1。如图1所示的rc振荡器，在工作过程中，电流icharge1对电容cint1进行充电，在tint时间内充到vref后，比较器comp1进行翻转，电容cint1电荷清零后比较器comp1再翻转；再对电容cint2进行充电，在tint时间内充到vref后，比较器comp2进行翻转，电容cint2电荷清零后比较器comp2再翻转。如此rc振荡器电路就开始震荡，震荡周期为2tint。

3、在上述rc振荡器电路中，忽略比较器和路径上逻辑部分的延时、比较器负端寄生电容，假设电流icharge和电流iref来自同一偏置电路且电流值大小比例为k，即icharge1＝icharge2＝icharge，cint1＝cint2＝cint。

4、再根据电荷公式：q＝c*u＝i*t                               (1)

5、根据公式(1)可得充放电时间

6、根据公式(2)可得输出频率

7、由上述可知，icharge和iref来自同一偏置电路且比例为k，可得到输出频率：

8、

9、可以看出，rc振荡器的频率f与电阻rref和电容cint的值成反比。另外，电阻和电容存在工艺偏差，特别是电阻，随工艺温度偏大，并且也忽略了产生电流icharge和电流iref时的衬偏效应，从而导致输出频率f极其不稳定，降低产品可靠性。

10、因此，有必要提供一种改进的rc振荡器电路来克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种rc振荡器电路，本发明的rc振荡器电路的输出时钟信号的频率不会因为mos管的衬偏效应和电阻变化而受影响，输出时钟这件事的频率稳定且偏差很小，极大提高的rc振荡器电路的可靠性与稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种rc振荡器电路，包括第一电流源单元、第二电流源单元、振荡电阻、第一振荡电容、第二振荡电容、两个振荡mos管、两个比较器及rs锁存器，所述第一电流源单元及第二电流源单元的输入端均与外部电源连接，所述第一电流源单元产生第一电流，且其输出端与所述振荡电阻的一端、两个比较器的正向输入端连接，所述振荡电阻的另一端接地，所述第二电流源单元产生第二电流且具有两个输出端，所述第二电流源单元的一个输出端与所述第一振荡电容的一端、一个所述比较器的反相输入端连接，所述第一振荡电容的另一端接地，所述第二电流源单元的另一个输出端与所述第二振荡电容的一端、另一个所述比较器的反相输入端连接，所述第二振荡电容的另一端接地；两个振荡mos管的源极均接地，两个所述振荡mos管的漏极与对应的振荡电容的一端连接，两个所述振荡mos管的栅极均与rs锁存器输出连接，两个比较器的输出端各自与rs锁存器的输入端连接，所述锁存器输出时钟信号；其中，所述第一电流源单元包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管及第一电阻，所述第一mos管、第二mos管的源极均接地，所述第一mos管的漏极与第二mos管的栅极共同连接并与所述这第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与第一mos管的栅极、第三mos管的漏极连接，所述第三mos管与第四mos管的漏极均与外部电源连接，所述第四mos管的漏极、栅极共同连接并与第三mos管的栅极、第二mos管的漏极连接。

3、较佳地，所述第二电流源单元包括第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管及第二电阻，所述第五mos管、第六mos管的源极均接地，所述第五mos管的漏极与第七mos管的漏极共同连接并与所述第七mos管、第八mos管的栅极连接，所述第七mos管的源极与第二电阻的一端均与外部电源连接，所述第二电阻的另一端与第八mos管的源极连接，所述第六mos管的漏极、栅极共同连接并与第五mos管的栅极、第八mos管的漏极连接。

4、较佳地，所述第三mos管与所述第四mos管具有相同的宽长比。

5、较佳地，设定第一mos管的栅源电压为vgs1，第一电流源单元产生的电流为iref，第一电阻的阻值为rs，第二mos管的栅源电压为vgs2，第二mos管的漏极电流为iout，根据kvl方程可得：

6、

7、

8、其中是第二mos管与第一mos管的宽长比，设其比值为n1，vth1，vth2是第一mos管与第二mos管的阈值电压，μn是沟道迁移率，cox是单位面积的栅氧化层电容，再有iout＝iref，则可得出第一电流源单元产生的电流iref：

9、

10、较佳地，设定第八mos管与第七mos管的宽长比的比值为n2，第二电流源单元产生的电流为icharge，第二电阻的阻值为rr，则：

11、其中vt为热电压。

12、较佳地，等比例复制所述第一电流源单元产生的电流与第二电流源单元产生的电流，并使所述第二电流源单元产生的电流具有两个相同的复制电流，将复制后的电流输入对应的器件。

13、较佳地，结合(1)式与(2)式，可得rc振荡器的输出时钟信号的频率f为,

14、

15、其中rref为振荡电阻的电阻值。

16、与现有技术相比，本发明的rc振荡器电路由于在第一电流源单元与第二电流源单元中的第一mos管、第二mos管、第五mos管及mos管的源极均接地，使得这些mos管的衬底也直接接地，进而使得这些mos管产生的电流不会带来衬偏效应；同时在计算输出时钟信号的频率时，电阻带来的工艺温度偏差也被抵消了；因此，本发明的rc振荡器电路的输出时钟信号的频率不会因为mos管的衬偏效应和电阻变化而受影响，输出时钟这件事的频率稳定且偏差很小，极大提高的rc振荡器电路的可靠性与稳定性。

17、通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

技术特征：

1.一种rc振荡器电路，包括第一电流源单元、第二电流源单元、振荡电阻、第一振荡电容、第二振荡电容、两个振荡mos管、两个比较器及rs锁存器，所述第一电流源单元及第二电流源单元的输入端均与外部电源连接，所述第一电流源单元产生第一电流，且其输出端与所述振荡电阻的一端、两个比较器的正向输入端连接，所述振荡电阻的另一端接地，所述第二电流源单元产生第二电流且具有两个输出端，所述第二电流源单元的一个输出端与所述第一振荡电容的一端、一个所述比较器的反相输入端连接，所述第一振荡电容的另一端接地，所述第二电流源单元的另一个输出端与所述第二振荡电容的一端、另一个所述比较器的反相输入端连接，所述第二振荡电容的另一端接地；两个振荡mos管的源极均接地，两个所述振荡mos管的漏极与对应的振荡电容的一端连接，两个所述振荡mos管的栅极均与rs锁存器输出连接，两个比较器的输出端各自与rs锁存器的输入端连接，所述锁存器输出时钟信号；其特征在于，所述第一电流源单元包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管及第一电阻，所述第一mos管、第二mos管的源极均接地，所述第一mos管的漏极与第二mos管的栅极共同连接并与所述这第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与第一mos管的栅极、第三mos管的漏极连接，所述第三mos管与第四mos管的漏极均与外部电源连接，所述第四mos管的漏极、栅极共同连接并与第三mos管的栅极、第二mos管的漏极连接。

2.如权利要求1所述的rc振荡器电路，其特征在于，所述第二电流源单元包括第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管及第二电阻，所述第五mos管、第六mos管的源极均接地，所述第五mos管的漏极与第七mos管的漏极共同连接并与所述第七mos管、第八mos管的栅极连接，所述第七mos管的源极与第二电阻的一端均与外部电源连接，所述第二电阻的另一端与第八mos管的源极连接，所述第六mos管的漏极、栅极共同连接并与第五mos管的栅极、第八mos管的漏极连接。

3.如权利要求2所述的rc振荡器电路，其特征在于，所述第三mos管与所述第四mos管具有相同的宽长比。

4.如权利要求3所述的rc振荡器电路，其特征在于，设定第一mos管的栅源电压为vgs1，第一电流源单元产生的电流为iref，第一电阻的阻值为rs，第二mos管的栅源电压为vgs2，第二mos管的漏极电流为iout，根据kvl方程可得：

5.如权利要求4所述的rc振荡器电路，其特征在于，设定第八mos管与第七mos管的宽长比的比值为n2，第二电流源单元产生的电流为icharge，第二电阻的阻值为rr，则：

6.如权利要求5所述的rc振荡器电路，其特征在于，等比例复制所述第一电流源单元产生的电流与第二电流源单元产生的电流，并使所述第二电流源单元产生的电流具有两个相同的复制电流，将复制后的电流输入对应的器件。

7.如权利要求6所述的rc振荡器电路，其特征在于，结合(1)式与(2)式，可得rc振荡器的输出时钟信号的频率f为,

技术总结本发明公开了一种RC振荡器电路，包括第一电流源单元、第二电流源单元、振荡电阻、第一振荡电容、第二振荡电容、两个振荡MOS管、两个比较器及RS锁存器，第一电流源单元包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管及第一电阻，第一MOS管的漏极与第二MOS管的栅极共同连接并与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第一MOS管的栅极、第三MOS管的漏极连接，第三MOS管与第四MOS管的漏极均与外部电源连接，第四MOS管的漏极、栅极共同连接并与第三MOS管的栅极、第二MOS管的漏极连接。本发明的RC振荡器电路的输出时钟的频率稳定且偏差很小，极大的提高RC振荡器电路的可靠性与稳定性。技术研发人员：吕亚兰,郭向阳受保护的技术使用者：四川和芯微电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18