一種cmos振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種CMOS振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]振蕩器(英文-Oscillator)，簡(jiǎn)稱0SC，是一種用來(lái)產(chǎn)生重復(fù)電子信號(hào)(通常是正弦波或者矩形波)的電子裝置，其產(chǎn)生的各種振蕩信號(hào)可提供各種時(shí)序、開關(guān)控制以及信號(hào)的各種調(diào)制等，成為模擬和數(shù)字電路系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，對(duì)數(shù)字和模擬信號(hào)處理的性能具有重要的影響。隨著半導(dǎo)體CMOS技術(shù)的日趨成熟，CMOS振蕩器發(fā)展很快，并逐漸取代了傳統(tǒng)的振蕩器。
[0003]振蕩器按照電路結(jié)構(gòu)的不同主要分為RC振蕩器、LC振蕩器以及晶體振蕩器等。圖1所示為傳統(tǒng)的RC振蕩器結(jié)構(gòu)框圖，包括:運(yùn)算放大器A1、A2，充放電電容CO，RS觸發(fā)器以及充放電控制電路部分。其中充放電控制電路與運(yùn)放Al的正相輸入端以及運(yùn)放A2的反相輸入端連接，充放電電容CO與運(yùn)放Al的反相輸入端以及運(yùn)放A2的正相輸入端連接，RS觸發(fā)器的輸入S端與運(yùn)放Al的輸出端連接，RS觸發(fā)器的輸入R端與運(yùn)放A2的輸出端連接，Vl和V2都是翻轉(zhuǎn)電壓，其中Vl與運(yùn)放Al的反相輸入端連接，V2與運(yùn)放A2的正相輸入端連接。電容CO在充放電的過程中產(chǎn)生周期性的鋸齒波，鋸齒波與兩個(gè)翻轉(zhuǎn)電壓V1、V2相比較，進(jìn)而兩個(gè)運(yùn)放Al、A2的輸出端產(chǎn)生周期性的脈沖信號(hào)，兩個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)過RS觸發(fā)器，最終產(chǎn)生周期性的振蕩信號(hào)。
[0004]傳統(tǒng)的RC振蕩器應(yīng)用十分廣泛，但是也存在著不小的缺點(diǎn):由于電路中存在兩個(gè)翻轉(zhuǎn)電壓V1、V2，因此電路需要兩個(gè)運(yùn)放A1、A2來(lái)作為比較器，這樣就會(huì)增加電路的面積和成本，增加了電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，而且兩個(gè)比較器的失調(diào)電壓的不同又會(huì)造成振蕩器輸出頻率的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的，就是針對(duì)上述傳統(tǒng)RC振蕩器存在的問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高頻CMOS振蕩器。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種CMOS振蕩器，如圖2所示，包括電平轉(zhuǎn)換電路、充放電電路、電流源I 1、第一反相器N1、第二反相器N2、第三反相器N3、第四反相器N4、第五反相器N5、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、與非門NAND、直流電源VDC和第一電容Cl構(gòu)成；其中，所述電平轉(zhuǎn)換電路的電源輸入端接電源VDD，其第一輸入端接第二 NMOS管N2的漏極、第五反相器的輸出端和第四反相器的輸入端，其第二輸入端接第一 NMOS管NI的漏極、第五反相器的輸入端和第四反相器的輸出端，其輸出端接充放電電路的第一輸入端以及與非門NAND的第一輸入端和第一反相器的輸入端；所述充放電電路的電源輸入端接電流源I I的輸出端，其第二輸入端接與非門NAND的輸出端，其第一輸出端接第二 NMOS管N2的柵極，其第二輸出端接第一NMOS管NI的柵極；與非門NAND的第二輸入端接直流電源VDC的正極；直流電源VDC的負(fù)極接地GND ;第一反相器NI的輸出端接第二反相器N2的輸入端；第二反相器N2的輸出端接第三方向器N3的輸出端；第二反相器N2和第三反相器N3的連接點(diǎn)通過第一電容Cl后接地GND ;第三反相器N3的輸出端為振蕩器的輸出端。
[0008]進(jìn)一步的，如圖3所示，所述充放電電路由第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第二電容C2和第三電容C3構(gòu)成；其中，第一 PMOS管Pl的源極和第二 PMOS管P2的源極為充放電電路的電源輸入端；第一 PMOS管Pl的柵極作為充放電電路的第一輸入端；第一 PMOS管Pl的柵極接第三NMOS管N3的柵極作為充放電電路的第三輸出端；第二 PMOS管P2的柵極接第四NMOS管MN4的柵極作為充放電電路的第二輸入端；第一 PMOS管Pl的漏極接第三NMOS管N3的漏極和第三電容C3的一端；第一 PMOS管P1、第三NMOS管N3和第三電容C3的連接點(diǎn)作為充放電電路的第一輸出端；第二 PMOS管P2的漏極接第四NMOS管N4的漏極和第三電容C3的另一端；第二 PMOS管P2的漏極、第四NMOS管N4的漏極和第三電容C3的連接點(diǎn)作為充放電電路的第二輸出端；第二輸出端還通過第二電容C2后接地GND。
[0009]更進(jìn)一步的，如圖4所示，所述電平轉(zhuǎn)換電路由第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6構(gòu)成；其中，第三PMOS管P3的源極和第四PMOS管P4的源極為電平轉(zhuǎn)換電路的電源輸入端；第三PMOS管P3的柵極接第四PMOS管P4的漏極和第六NMOS管N6的漏極作為電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端，其漏極接第四PMOS管P4的柵極和第五NMOS管N5的漏極；第五NMOS管N5的柵極為電平轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端，其源極接地GND ；第六NMOS管N6的柵極為電平轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端，其源極接地GND。
[0010]本發(fā)明的有益效果為，簡(jiǎn)化并改善了傳統(tǒng)RC振蕩器的電路結(jié)構(gòu)，從而降低了電路的面積和成本，同時(shí)采用電平轉(zhuǎn)換和帶有電荷泵效果的充放電電路使得振蕩器的頻率很高，而且，由于雙穩(wěn)態(tài)電路以及電平轉(zhuǎn)換電路的作用，使得電路的上電啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間非常快。
【附圖說明】
[0011]圖1為傳統(tǒng)的RC振蕩器電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的充放電電路具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的電平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明的振蕩器總體結(jié)構(gòu)具體示意圖；
[0016]圖6為本發(fā)明的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0018]本發(fā)明提出的一種CMOS振蕩器，如圖2所示，包括電平轉(zhuǎn)換電路、充放電電路、電流源I 1、第一反相器N1、第二方向器N2、第三方向器N3、第四反相器N4、第五反相器N5、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、與非門NAND、直流電源VDC和第一電容Cl構(gòu)成；其中，所述電平轉(zhuǎn)換電路的電源輸入端接電源VDD，其第一輸入端接第二 NMOS管N2的漏極、第五反相器的輸出端和第四反相器的輸入端，其第二輸入端接第一 NMOS管NI的漏極、第五反相器的輸入端和第四反相器的輸出端，其輸出端接充放電電路的第一輸入端以及與非門NAND的第一輸入端和第一反相器的輸入端；所述充放電電路的電源輸入端接電流源I I的輸出端，其第二輸入端接與非門NAND的輸出端，其第一輸出端接第二 NMOS管N2的柵極，其第二輸出端接第一 NMOS管NI的柵極；與非門NAND的第二輸入端接直流電源VDC的正極；直流電源VDC的負(fù)極接地GND ;第一反相器NI的輸出端接第二反相器N2的輸入端；第二反相器N2的輸出端接第三方向器N3的輸出端；第二反相器N2和第三反相器N3的連接點(diǎn)通過第一電容Cl后接地GND ;第三反相器N3的輸出端為振蕩器的輸出端。
[0019]上述方案中，第四反相器N4和第五反相器N5構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路、第一 NMOS管N1、第二 NMOS管N2、與非門NAND、直流電源VDC、濾波電容Cl、第一反相器N1、第二反相器N2、第三反相器N3構(gòu)成的整形電路。
[0020]如圖3所示，所述充放電電路由第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第二電容C2和第三電容C3構(gòu)成；其中，第一 PMOS管Pl的源極和第二 PMOS管P2的源極為充放電電路的電源輸入端；第一 PMOS管Pl的柵極接第三NMOS管N3的柵極作為充放電電路的第一輸入端；第二 PMOS管P2的柵極接第四NMOS管MN4的柵極作為充放電電路的第二輸入端；第一 PMOS管Pl的漏極接第三NMOS管N3的漏極和第三電容C3的一端；第一 PMOS管P1、第三NMOS管N3和第三電容C3的連接點(diǎn)作為充放電電路的第一輸出端；第二 PMOS管P2的漏極接第四NMOS管N4的漏極和第三電容C3的另一端；第二 PMOS管P2的漏極、第四NMOS管N4的漏極和第三電容C3的連接點(diǎn)作為充放電電路的第二輸出端；第二輸出端還通過第二電容C2后接地GND。
[0021]充放電電路