專(zhuān)利名稱(chēng)：振蕩電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振蕩電路，尤其涉及一種通過(guò)進(jìn)行電容器的充放電來(lái)得到振蕩輸出的振蕩電路。
背景技術(shù)：
一般在微型計(jì)算機(jī)等的半導(dǎo)體集成電路中，為了制作動(dòng)作時(shí)鐘而內(nèi)置有振蕩電路。下面對(duì)現(xiàn)有例的振蕩電路進(jìn)行說(shuō)明。圖5是振蕩電路的電路圖。
該振蕩電路構(gòu)成為包括電容器C、對(duì)電容器C的節(jié)點(diǎn)N的電壓進(jìn)行檢測(cè)的施密特反相器STV、施密特反相器STV的輸出經(jīng)由反相器INV輸入到柵極的P溝道型MOS晶體管M1以及N溝道型MOS晶體管M2、與P溝道型MOS晶體管M1串聯(lián)連接并流過(guò)基準(zhǔn)電流I1的P溝道型MOS晶體管M3、和與N溝道型MOS晶體管M2串聯(lián)連接并流過(guò)基準(zhǔn)電流I1的N溝道型MOS晶體管M4。振蕩電路的輸出時(shí)鐘由反相器INV得到。
圖6是表示產(chǎn)生上述基準(zhǔn)電流I1的基準(zhǔn)電流電路的電路圖。在賦予電源電壓Vdd的電源端子和賦予接地電壓GND的接地端子之間，串聯(lián)連接有電阻R1(電阻值R1)和N溝道型MOS晶體管M5。N溝道型MOS晶體管M5，其柵極和漏極公共連接，源極被接地。如果將柵極源極之間電壓設(shè)為Vgs1，則N溝道型MOS晶體管M5中流動(dòng)基準(zhǔn)電流I1。基準(zhǔn)電流I1由數(shù)式1給定。
數(shù)式1Vdd-Vgs1R1]]>該基準(zhǔn)電流I1在電流反射鏡的N溝道型MOS晶體管M6中流動(dòng)。而且，在與N溝道型MOS晶體管M6串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M7中也流動(dòng)基準(zhǔn)電流I1。
并且，P溝道型MOS晶體管M7的柵極電壓Va被施加到圖5的P溝道型MOS晶體管M3的柵極；N溝道型MOS晶體管M6的柵極電壓Vb被施加到圖5的N溝道型MOS晶體管M4的柵極。
參照?qǐng)D7的波形圖對(duì)該振蕩電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)施密特反相器STV具有兩個(gè)閾值Vt1、Vt2(Vt1＞Vt2)。當(dāng)通過(guò)基準(zhǔn)電流I1的充電使得節(jié)點(diǎn)N(電容器C的端子)的電壓上升，而達(dá)到施密特反相器STV的閾值Vt1時(shí)，施密特反相器STV的輸出反相為低，反相器INV的輸出變?yōu)楦?，接受該信?hào)后M2導(dǎo)通，M1截止。于是，當(dāng)通過(guò)基準(zhǔn)電流I1的放電使得電容器C的節(jié)點(diǎn)N的電壓降低，而達(dá)到施密特反相器STV的閾值Vt2時(shí)，施密特反相器STV的輸出反相為高，反相器INV的輸出變?yōu)榈停邮茉撔盘?hào)后M2截止，M1導(dǎo)通。這樣，再次開(kāi)始通過(guò)基準(zhǔn)電流I1的充電。通過(guò)這樣反復(fù)進(jìn)行充電和放電，可以從反相器INV得到輸出時(shí)鐘。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-69341號(hào)公報(bào)可是，在由于電池的劣化等而使得施加于半導(dǎo)體集成電路的電源電壓Vdd發(fā)生變動(dòng)的情況下，希望內(nèi)置于半導(dǎo)體集成電路的振蕩電路的振蕩頻率不變動(dòng)。但是，在現(xiàn)有例的振蕩電路中，存在著振蕩頻率對(duì)電源電壓的依賴(lài)性大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的振蕩電路鑒于上述課題而提出，包括第一充放電電路；其具備第一電容器；對(duì)將第一電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作、和在第一電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的放電動(dòng)作進(jìn)行切換的第一開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第一電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第一時(shí)鐘的第一檢測(cè)電路；第二充放電電路，其具備第二電容器；對(duì)將第二電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作、和在第二電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的放電動(dòng)作進(jìn)行切換的第二開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第二電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第二時(shí)鐘的第二檢測(cè)電路；以及控制電路，其根據(jù)第一和第二時(shí)鐘，按照第一和第二充放電電路交替地進(jìn)行初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作的方式，控制第一和第二開(kāi)關(guān)電路。
根據(jù)本發(fā)明，如果第一充放電電路結(jié)束放電，則第一充放電電路的第一電容器的端子電壓被初始化為電源電壓，并且，第二充放電電路開(kāi)始放電。然后，如果第二充放電電路結(jié)束放電，則第二充放電電路的第二電容器的端子電壓被初始化為電源電壓，并且，第一充放電電路開(kāi)始放電。這樣，第一和第二充放電電路交替地反復(fù)初始化和放電，使得放電總是從電源電壓開(kāi)始。由此，振蕩頻率的電源電壓依賴(lài)性被抑制。
而且，被初始化的電源電壓可以不是電源電壓，將其設(shè)定為接地電壓而從接地電壓開(kāi)始充電的構(gòu)成也能夠得到同樣的效果。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的振蕩電路，可以抑制振蕩頻率的電源電壓依賴(lài)性。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的振蕩電路的電路圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的振蕩電路的第一和第二充放電電路的電路圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式所述的振蕩電路的動(dòng)作波形圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式所涉及的振蕩電路的電路圖。
圖5是現(xiàn)有例所涉及的振蕩電路的電路圖。
圖6是基準(zhǔn)電流電路的電路圖。
圖7是現(xiàn)有例所涉及的振蕩電路的動(dòng)作波形圖。
圖中10-第一充放電電路，20-第二充放電電路，AP-緩沖放大器，C-電容器，C1-第一電容器，C2-第二電容器，CLK-輸出時(shí)鐘，CLK1-第一時(shí)鐘，CLK2-第二時(shí)鐘，EN1-第一放電使能信號(hào)，EN2-第二放電使能信號(hào)，I1、I2-基準(zhǔn)電流，INV、INV1、INV2-反相器，KC1-第一檢測(cè)電路，KC2-第二檢測(cè)電路，M1、M3-P溝道型MOS晶體管，M2、M4-N溝道型MOS晶體管，M7、M10、M13-P溝道型MOS晶體管，M5、M6、M11、M12、M14-N溝道型MOS晶體管，M20、M21、M23、M24、M26-P溝道型MOS晶體管，M22、M25、M27-N溝道型晶體管，N、N1、N2-節(jié)點(diǎn)，R1-電阻，RSFF1-第一RS觸發(fā)電路，RSFF2-第二RS觸發(fā)電路，RSFF3-第三RS觸發(fā)電路，STV-施密特反相器，SW1-第一開(kāi)關(guān)電路，SW2-第二開(kāi)關(guān)電路。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1～圖3，對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施方式的振蕩電路進(jìn)行說(shuō)明。圖1是振蕩電路的電路圖。圖2(A)是第一充放電電路10的電路圖，圖2(B)是第二充放電電路20的電路圖。
第一充放電電路10、第二充放電電路20在放電結(jié)束時(shí)分別輸出第一時(shí)鐘CLK1、第二時(shí)鐘CLK2。第一時(shí)鐘CLK1以及第二時(shí)鐘CLK2被輸入到第一RS觸發(fā)電路RSFF1、第二RS觸發(fā)電路RSFF2的置位端子、復(fù)位端子。
第一RS觸發(fā)電路RSFF1的輸出通過(guò)反相器INV1作為第一放電使能信號(hào)EN1被反饋輸入到第一充放電電路10的第一開(kāi)關(guān)電路SW1，并且，被輸入到第三RS觸發(fā)電路RSFF3的置位端子。同樣，第二RS觸發(fā)電路RSFF2的輸出通過(guò)反相器INV2作為第二放電使能信號(hào)EN2被反饋輸入到第二充放電電路20的第二開(kāi)關(guān)電路SW2，并且，被輸入到第三RS觸發(fā)電路RSFF3的復(fù)位端子。
如圖2(A)所示，第一充放電電路10具備第一電容器C1、第一開(kāi)關(guān)電路SW1和第一檢測(cè)電路KC1。第一開(kāi)關(guān)電路SW1構(gòu)成為包括構(gòu)成反相器的P溝道型MOS晶體管M10以及N溝道型MOS晶體管M11、和與它們串聯(lián)連接并流過(guò)由基準(zhǔn)電流電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流I1的N溝道型MOS晶體管M12?；鶞?zhǔn)電流電路與圖6的電路相同。所述反相器被輸入第一放電使能信號(hào)EN1。
第一開(kāi)關(guān)電路SW1的輸出與第一電容器C1的端子(節(jié)點(diǎn)N1)連接，并且，被輸出到第一檢測(cè)電路KC1。第一檢測(cè)電路KC1是一種反相器，由串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M13、N溝道型MOS晶體管M14構(gòu)成。P溝道型MOS晶體管M13的柵極被施加基準(zhǔn)電流電路的電壓Va，流過(guò)基準(zhǔn)電流I1。N溝道型MOS晶體管M14的柵極被施加第一開(kāi)關(guān)電路SW1的輸出。由此，第一檢測(cè)電路KC1的閾值Vt3被設(shè)定為與基準(zhǔn)電流電路的Vgs1相等(Vt3＝Vgs1)。而且，第一檢測(cè)電路KC1的輸出被施加到緩沖放大器AP，緩沖放大器AP的輸出作為第一時(shí)鐘CLK1被輸出。
如圖2(B)所示，第二充放電電路20是與第一充放電電路10相同的電路結(jié)構(gòu)，對(duì)第二充放電電路20的第二開(kāi)關(guān)電路SW2輸入第二放電使能信號(hào)EN2。
接著，參照?qǐng)D3對(duì)該振蕩電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)前如果設(shè)第一放電使能信號(hào)EN1為高、第二放電使能信號(hào)EN2為低，則在第一充放電電路10中，M10截止，M11導(dǎo)通，第一電容器C1通過(guò)基準(zhǔn)電路I1被放電。另一方面，在第一充放電電路10進(jìn)行放電動(dòng)作的期間，第二充放電電路20被初始化。即，第二充放電電路20的第二電容器C2通過(guò)第二開(kāi)關(guān)電路SW2而被充電，第二電容器C2的端子(節(jié)點(diǎn)N2)的電壓被初始化為電源電壓Vdd。
如果第一電容器C1的節(jié)點(diǎn)N1通過(guò)放電而從電源電壓Vdd降低至Vt3，則第一檢測(cè)電路KC1的輸出反相為高，第一時(shí)鐘CLK1變?yōu)楦?。于是，第一RS觸發(fā)電路RSFF1以及第二RS觸發(fā)電路RSFF2的輸出反相，第一放電使能信號(hào)EN1變?yōu)榈偷耐瑫r(shí)，第二放電使能信號(hào)EN2變?yōu)楦摺?br> 如果第一放電使能信號(hào)EN1變?yōu)榈?，則由于在第一充放電電路10中第一開(kāi)關(guān)電路SW1的M10導(dǎo)通、M11截止，所以，第一電容器C1被充電，節(jié)點(diǎn)N1的電壓被初始化為電源電壓Vdd。
另外，如果第二放電使能信號(hào)EN2變?yōu)楦?，則在第二充放電電路20中，第二電容器C2通過(guò)基準(zhǔn)電流I1開(kāi)始放電。當(dāng)?shù)诙娙萜鰿2的節(jié)點(diǎn)N2從電源電壓Vdd降低至Vt3時(shí)，第二檢測(cè)電路KC2的輸出反相為高，第二時(shí)鐘CLK2變?yōu)楦摺Ｓ谑?，再次?shí)現(xiàn)第二放電使能信號(hào)EN2變?yōu)榈偷耐瑫r(shí)，第一放電使能信號(hào)EN1變?yōu)楦?，第一充放電電?0開(kāi)始放電動(dòng)作，第二充放電電路20被初始化。
這樣，第一充放電電路10、第二充放電電路20交替地重復(fù)初始化和放電，放電總是從電源電壓Vdd開(kāi)始。由此，可以抑制振蕩頻率的電源電壓依賴(lài)性。由于節(jié)點(diǎn)N1、N2的初始電壓總是電源電壓Vdd，所以，一次放電所需要的時(shí)間t由數(shù)式2給定。
數(shù)式2t=C1×(Vdd-Vt2)I1]]>
這里，由于基準(zhǔn)電流I1由數(shù)式1給定，所以，如果將其帶入數(shù)式2，則可以得到數(shù)式3。
數(shù)式3t=C1×R1×(Vdd-Vt2)Vdd-Vgs1]]>這里，如上所述，如果設(shè)定Vt2＝Vgs1，則如數(shù)式4所示，時(shí)間t的電源電壓依賴(lài)性被消除。
數(shù)式4t＝C1×R1另外，雖然輸出時(shí)鐘CLK由第三RS觸發(fā)電路RSFF3得到，但由于輸出時(shí)鐘CLK的高和低的周期分別由第一充放電電路10和第二充放電電路20的放電周期決定，所以，通過(guò)將這些第一充放電電路10和第二充放電電路20的CR時(shí)間常數(shù)設(shè)定為相等(C1×R1＝C2×R2)，可以不使用計(jì)數(shù)器地將輸出時(shí)鐘CLK的占空比(Duty)正確地設(shè)定為50％。
接著，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式的振蕩電路進(jìn)行說(shuō)明。第一實(shí)施方式是將被初始化的電壓設(shè)定為電源電壓Vdd來(lái)進(jìn)行放電的電路，通過(guò)構(gòu)成將被初始化的電壓設(shè)定為接地電壓GND來(lái)進(jìn)行充電的電路，也能夠得到同樣的效果。該情況下，只要將第一充放電電路構(gòu)成如圖4所示即可。對(duì)于第二充放電電路而言也同樣。圖4中，基準(zhǔn)電流電路由晶體管的極性被反相的P溝道型MOS晶體管M20、M21、N溝道型MOS晶體管M22構(gòu)成。
第一開(kāi)關(guān)電路SW1構(gòu)成為包括流過(guò)來(lái)自基準(zhǔn)電流電路的基準(zhǔn)電流I2的P溝道型MOS晶體管M23、構(gòu)成反相器的P溝道型MOS晶體管M24、N溝道型MOS晶體管M25。這里，基準(zhǔn)電流I2由數(shù)式5給定。
數(shù)式5I2=Vdd-Vgs2R1]]>另外，第一檢測(cè)電路KC1由串聯(lián)連接的P溝道型MOS晶體管M26、N溝道型MOS晶體管M27構(gòu)成。N溝道型MOS晶體管M27與基準(zhǔn)電流電路的N溝道型MOS晶體管M22構(gòu)成電流反射鏡，流過(guò)基準(zhǔn)電流I2。P溝道型MOS晶體管M26的柵極被施加第一開(kāi)關(guān)電路SW1的輸出。由此，第一檢測(cè)電路KC1的閾值Vt3被設(shè)定與基準(zhǔn)電流電路的Vgs2相等。因此，第一充放電電路、第二充放電電路交替地反復(fù)初始化和放電，充電總是從接地電壓GND開(kāi)始。由此，與第一實(shí)施方式同樣，可以抑制振蕩頻率的電源電壓依賴(lài)性。
權(quán)利要求
1.一種振蕩電路，其中包括基準(zhǔn)電流電路，其產(chǎn)生基準(zhǔn)電流；第一充放電電路；其具備第一電容器；對(duì)將第一電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作、和在第一電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的放電動(dòng)作進(jìn)行切換的第一開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第一電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第一時(shí)鐘的第一檢測(cè)電路；第二充放電電路，其具備第二電容器；對(duì)將第二電容器的端子電壓初始化為電源電壓的初始化動(dòng)作、和在第二電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的放電動(dòng)作進(jìn)行切換的第二開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第二電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第二時(shí)鐘的第二檢測(cè)電路；以及控制電路，其根據(jù)第一和第二時(shí)鐘，按照第一和第二充放電電路交替地進(jìn)行初始化動(dòng)作和放電動(dòng)作的方式，控制第一和第二開(kāi)關(guān)電路。
2.一種振蕩電路，其中包括基準(zhǔn)電流電路，其產(chǎn)生基準(zhǔn)電流；第一充放電電路；其具備第一電容器；對(duì)將第一電容器的端子電壓初始化為接地電壓的初始化動(dòng)作、和在第一電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的充電動(dòng)作進(jìn)行切換的第一開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第一電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第一時(shí)鐘的第一檢測(cè)電路；第二充放電電路，其具備第二電容器；對(duì)將第二電容器的端子電壓初始化為接地電壓的初始化動(dòng)作、和對(duì)切換為在第二電容器中流過(guò)基準(zhǔn)電流的充電動(dòng)作進(jìn)行切換的第二開(kāi)關(guān)電路；和對(duì)第二電容器的端子電壓進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第二時(shí)鐘的第二檢測(cè)電路；以及控制電路，其根據(jù)第一和第二時(shí)鐘，按照第一和第二充放電電路交替地進(jìn)行初始化動(dòng)作和充電動(dòng)作的方式，控制第一和第二開(kāi)關(guān)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，基準(zhǔn)電流電路具備在電源端子與接地端子之間串聯(lián)連接的電阻以及MOS晶體管，該MOS晶體管的柵極和漏極被公共連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振蕩電路，其特征在于，第一和第二檢測(cè)電路的閾值設(shè)定為與MOS晶體管的柵極電壓相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，控制電路由分別被輸入第一和第二檢測(cè)電路的檢測(cè)輸出的第一和第二RS觸發(fā)電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振蕩電路，其特征在于，第一和第二檢測(cè)電路由反相器構(gòu)成。
全文摘要
一種振蕩電路，當(dāng)?shù)谝怀浞烹婋娐?10)結(jié)束放電時(shí)，第一充放電電路(10)的第一電容器(C1)的端子電壓被初始化為電源電壓Vdd，并且，第二充放電電路(20)開(kāi)始放電。而且，當(dāng)?shù)诙浞烹婋娐?20)結(jié)束放電時(shí)，第二充放電電路(20)的第二點(diǎn)容器(C2)的端子電壓被初始化為Vdd，并且，第一充放電電路(10)開(kāi)始放電。第一和第二充放電電路(10、20)交替地反復(fù)初始化和充電，使得放電總是從電源電壓Vdd開(kāi)始。由此，提供一種抑制了振蕩頻率的電源電壓依賴(lài)性的振蕩電路。
文檔編號(hào)H03K3/00GK101075801SQ20071010280
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者西山好信 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社