用于lc振荡器的工艺补偿电路的制作方法
用于lc振荡器的工艺补偿电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于LC振荡器的工艺补偿电路，其包括LC振荡器与参考电压端，LC振荡器包括增益级、电感及两个压控电容，增益级包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管及第四场效应管，增益级具有两个电压输出端，两电压输出端上各连接一个压控电容，电感连接于两个电压输出端之间，其中，还包括跟随级及电流辅助电路，电流辅助电路分别与外部电源及跟随级连接，跟随级还与参考电压端连接，跟随级为LC振荡器提供工作电压，且跟随级还包括一检测电路，检测电路检测增益级的电流变化。本实用新型的用于LC振荡器的工艺补偿电路结构简单，消除了LC振荡器增益级工艺变化引起的LC振荡器频率的变化，保证了LC振荡器频率的稳定，提高了LC振荡器工作的精度。
【专利说明】用于LC振荡器的工艺补偿电路【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路领域，更具体地涉及一种用于LC振荡器的工艺补偿电路。
【背景技术】
[0002]时钟产生电路是集成电路设计的重要部分，采用片外晶体或者晶振可以提供精准的时钟源，但这增加了系统成本，所以设计精准的片内时钟产生电路十分有必要。在传统的片内高速时钟产生电路中，为了得到噪声性能好的时钟，会采用LC振荡器，且标准CMOS工艺中，电容多采用压控电容。因为LC振荡器为开环设计，多采用可配置模式来补偿工艺引起的时钟频率的偏差，通过控制压控电容两端的电压而改变电容的绝对值来得到想要的时钟频率。
[0003]图1为现有的用于LC振荡器的工艺补偿电路的结构图，如图1所示现有的用于LC振荡器的工艺补偿电路包括LC振荡器、稳压器LDO与参考电压端，参考电压端产生参考电压vrefl ;稳压器LDO的两输入端分别与参考电压端及外部电源vddl连接，其输出端与LC振荡器连接，从而稳压器LDO输出稳定的电压regl供LC振荡器正常工作；LC振荡器包括增益级、电感LI及两个压控电容C11、C12，增益级包括第一场效应管Mil、第二场效应管M12、第三场效应管M13及第四场效应管M14 ;其中第一场效应管MlI与第二场效应管M12为P型场效应管，且具有相同的宽长比；第三场效应管M13与第四场效应管M14为N型场效应管，并具有相同的宽长比；增益级具有两个电压输出端，两个电压输出端分别相应输出电压vonl与vopl，两电压输出端上各连接一个压控电容，所述电感LI连接于两个电压输出端之间；上述各器件的具体连接关系如图1所示，在此不再详细描述。
[0004]在上述现有的电路结构中，压控电容Cll和C12的两端电压差为vonl和vopl ；
`在电路正常工作时,场效应管的电压电流公式为-J =:.~.(K；S - Vm Y其中μ
是电子迁移率，对于N型场效应管为y η，对于P型场效应管为yp;CM为单位面积的栅氧化
层电容；I表不场效应管的宽长比；ves表不场效应管的栅极和源极的电压差；vTH表不场
效应管的阈值电压，对应N型场效应管为VTHN，对应P型场效应管为VTHP。
W
[0005]另设置变量Κ = μ.0οχ.—那么:
W, W
[0006]K-1U 二 μρ.€οχ ?{—)ΡΜη\ K-- ι2 = μη.Cox.(—)ΡΜη
[0007]Kmn3 = μη.Cox.(I)jwl3; Kmu = μη.Cox.(—)jW14
[0008]根据上述对各场效应管尺寸的设计:
【权利要求】
1.一种用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，包括LC振荡器与参考电压端，所述LC振荡器包括增益级、电感及两个压控电容，所述增益级包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管及第四场效应管，所述增益级具有两个电压输出端以输出电压，且两所述电压输出端上各连接一个压控电容，所述电感连接于两个所述电压输出端之间，其特征在于，还包括跟随级及电流辅助电路，所述电流辅助电路分别与外部电源及跟随级连接，以提供所述跟随级所需的工作电流，所述跟随级还与参考电压端连接，所述跟随级为所述LC振荡器提供工作电压，且所述跟随级还包括一检测电路，所述检测电路检测所述增益级的电流变化。
2.如权利要求1所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述跟随级包括第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管及检测电路，所述第五场效应管的漏极与电流辅助电路连接，所述第五场效应管的栅极与第六场效应管的源极连接，所述第五场效应管的源极分别与所述LC振荡器的第一场效应管的漏极及检测电路的一端连接，所述第六场效应管的栅极与参考电压连接，所述第六场效应管的漏极与第七场效应管的漏极连接，所述第七场效应管的源极接地，所述第七场效应管的栅极与检测电路连接，所述检测电路的另一端接地。
3.如权利要求2所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述检测电路包括第八场效应管与第九场效应管，所述第八场效应管的源极分别与第五场效应管的源极及LC振荡器的第一场效应管的漏极连接，第八场效应管的栅极、漏极、第九场效应管的漏极、栅极共同连接并与第七场效应管的栅极连接，第九场效应管的源极接地。
4.如权利要求3所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，第三场效应管、第四场效应管、所述第五场效应管、第七场效应管及第九场效应管为N型场效应管；第一场效应管、第二场效应管、第六场效应管与第八场效应管为P型场效应管。
5.如权利要求4所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述第一场效应管的宽长比与第二场效应管的宽长比相等，所述第六场效应管的宽长比与第八场效应管的宽长比相等，且所述第六场效应管的宽长比为第一场效应管宽长比的N倍；所述第三场效应管的宽长比与第四场效应管的宽长比相等，所述第九场效应管的宽长比与第七场效应管的宽长比相等，且所述第九场效应管的宽长比为第三场效应管宽长比的N倍；N为正整数。
6.如权利要求5所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述第五场效应管的宽长比是第三场效应管的宽长比、第四场效应管的宽长比及第九场效应管的宽长比之和。
7.如权利要求2-6任一项所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述电流辅助电路包括第一电流源与第二电流源，所述第一电流源的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的栅极及第六场效应管的源极连接；所述第二电流源的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的漏极连接。
8.如权利要求2-6任一项所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述电流辅助电路包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的栅极及第六场效应管的源极连接；所述第二电阻的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的漏极连接。
【文档编号】H03B5/04GK203504498SQ201320627493
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】吴召雷, 邹铮贤 申请人:四川和芯微电子股份有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于LC振荡器的工艺补偿电路，其包括LC振荡器与参考电压端，LC振荡器包括增益级、电感及两个压控电容，增益级包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管及第四场效应管，增益级具有两个电压输出端，两电压输出端上各连接一个压控电容，电感连接于两个电压输出端之间，其中，还包括跟随级及电流辅助电路，电流辅助电路分别与外部电源及跟随级连接，跟随级还与参考电压端连接，跟随级为LC振荡器提供工作电压，且跟随级还包括一检测电路，检测电路检测增益级的电流变化。本实用新型的用于LC振荡器的工艺补偿电路结构简单，消除了LC振荡器增益级工艺变化引起的LC振荡器频率的变化，保证了LC振荡器频率的稳定，提高了LC振荡器工作的精度。
【专利说明】用于LC振荡器的工艺补偿电路【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路领域，更具体地涉及一种用于LC振荡器的工艺补偿电路。
【背景技术】
[0002]时钟产生电路是集成电路设计的重要部分，采用片外晶体或者晶振可以提供精准的时钟源，但这增加了系统成本，所以设计精准的片内时钟产生电路十分有必要。在传统的片内高速时钟产生电路中，为了得到噪声性能好的时钟，会采用LC振荡器，且标准CMOS工艺中，电容多采用压控电容。因为LC振荡器为开环设计，多采用可配置模式来补偿工艺引起的时钟频率的偏差，通过控制压控电容两端的电压而改变电容的绝对值来得到想要的时钟频率。
[0003]图1为现有的用于LC振荡器的工艺补偿电路的结构图，如图1所示现有的用于LC振荡器的工艺补偿电路包括LC振荡器、稳压器LDO与参考电压端，参考电压端产生参考电压vrefl ;稳压器LDO的两输入端分别与参考电压端及外部电源vddl连接，其输出端与LC振荡器连接，从而稳压器LDO输出稳定的电压regl供LC振荡器正常工作；LC振荡器包括增益级、电感LI及两个压控电容C11、C12，增益级包括第一场效应管Mil、第二场效应管M12、第三场效应管M13及第四场效应管M14 ;其中第一场效应管MlI与第二场效应管M12为P型场效应管，且具有相同的宽长比；第三场效应管M13与第四场效应管M14为N型场效应管，并具有相同的宽长比；增益级具有两个电压输出端，两个电压输出端分别相应输出电压vonl与vopl，两电压输出端上各连接一个压控电容，所述电感LI连接于两个电压输出端之间；上述各器件的具体连接关系如图1所示，在此不再详细描述。
[0004]在上述现有的电路结构中，压控电容Cll和C12的两端电压差为vonl和vopl ；
`在电路正常工作时,场效应管的电压电流公式为-J =:.~.(K；S - Vm Y其中μ
是电子迁移率，对于N型场效应管为y η，对于P型场效应管为yp;CM为单位面积的栅氧化
层电容；I表不场效应管的宽长比；ves表不场效应管的栅极和源极的电压差；vTH表不场
效应管的阈值电压，对应N型场效应管为VTHN，对应P型场效应管为VTHP。
W
[0005]另设置变量Κ = μ.0οχ.—那么:
W, W
[0006]K-1U 二 μρ.€οχ ?{—)ΡΜη\ K-- ι2 = μη.Cox.(—)ΡΜη
[0007]Kmn3 = μη.Cox.(I)jwl3; Kmu = μη.Cox.(—)jW14
[0008]根据上述对各场效应管尺寸的设计:
【权利要求】
1.一种用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，包括LC振荡器与参考电压端，所述LC振荡器包括增益级、电感及两个压控电容，所述增益级包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管及第四场效应管，所述增益级具有两个电压输出端以输出电压，且两所述电压输出端上各连接一个压控电容，所述电感连接于两个所述电压输出端之间，其特征在于，还包括跟随级及电流辅助电路，所述电流辅助电路分别与外部电源及跟随级连接，以提供所述跟随级所需的工作电流，所述跟随级还与参考电压端连接，所述跟随级为所述LC振荡器提供工作电压，且所述跟随级还包括一检测电路，所述检测电路检测所述增益级的电流变化。
2.如权利要求1所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述跟随级包括第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管及检测电路，所述第五场效应管的漏极与电流辅助电路连接，所述第五场效应管的栅极与第六场效应管的源极连接，所述第五场效应管的源极分别与所述LC振荡器的第一场效应管的漏极及检测电路的一端连接，所述第六场效应管的栅极与参考电压连接，所述第六场效应管的漏极与第七场效应管的漏极连接，所述第七场效应管的源极接地，所述第七场效应管的栅极与检测电路连接，所述检测电路的另一端接地。
3.如权利要求2所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述检测电路包括第八场效应管与第九场效应管，所述第八场效应管的源极分别与第五场效应管的源极及LC振荡器的第一场效应管的漏极连接，第八场效应管的栅极、漏极、第九场效应管的漏极、栅极共同连接并与第七场效应管的栅极连接，第九场效应管的源极接地。
4.如权利要求3所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，第三场效应管、第四场效应管、所述第五场效应管、第七场效应管及第九场效应管为N型场效应管；第一场效应管、第二场效应管、第六场效应管与第八场效应管为P型场效应管。
5.如权利要求4所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述第一场效应管的宽长比与第二场效应管的宽长比相等，所述第六场效应管的宽长比与第八场效应管的宽长比相等，且所述第六场效应管的宽长比为第一场效应管宽长比的N倍；所述第三场效应管的宽长比与第四场效应管的宽长比相等，所述第九场效应管的宽长比与第七场效应管的宽长比相等，且所述第九场效应管的宽长比为第三场效应管宽长比的N倍；N为正整数。
6.如权利要求5所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述第五场效应管的宽长比是第三场效应管的宽长比、第四场效应管的宽长比及第九场效应管的宽长比之和。
7.如权利要求2-6任一项所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述电流辅助电路包括第一电流源与第二电流源，所述第一电流源的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的栅极及第六场效应管的源极连接；所述第二电流源的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的漏极连接。
8.如权利要求2-6任一项所述的用于LC振荡器的工艺补偿电路，其特征在于，所述电流辅助电路包括第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的栅极及第六场效应管的源极连接；所述第二电阻的一端与外部电源连接，另一端与所述第五场效应管的漏极连接。
【文档编号】H03B5/04GK203504498SQ201320627493
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】吴召雷, 邹铮贤 申请人:四川和芯微电子股份有限公司
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