一种调节供电进行温度补偿的高精度时钟电路*

刘铭扬 ，王小松 ，刘 昱

(1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.中国科学院大学，北京 100049；3.新一代通信射频芯片技术北京市重点实验室，北京 100029)

0 引言

参考时钟于任何模数混合电路而言，都是尤为重要的组成部分。通常用来产生时钟信号的方式有两种：其一是使用片外晶体振荡器、陶瓷振荡器等，虽说可以输出恒定的频率，却难以避免地增加了整个系统的面积和成本；其二是设计片内集成振荡器，按照结构类型的不同，又可以划分为迟滞振荡器、LC振荡器和环形振荡器[1]。

相较于其他几种片内集成振荡器，环形振荡器仅由奇数个反相器串联而成，其功耗较低，结构简单，且输出频率不受限，所以应用范围更广。但环形振荡器的输出频率更容易受到工艺参数、温度和供电波动带来的影响，由此带来很大的时钟偏差[2]。如何对不可抗因素造成的偏差进行补偿，以提高环振电路输出频率的可靠性与稳定性，一直都是一项具有挑战性的工作。

目前国内外关于温度补偿的片内时钟振荡器设计，如文献[3-6]，大多使用包含运算放大器的带隙基准源、额外的片内电容、LDO稳压电路以及额外的补偿电压运算电路等进行补偿。而本文基于SMIC 0.18 μm CMOS标准工艺设计出的高精度时钟电路，无需繁冗的补偿单元，仅凭借基准电流源和超源跟随器级联的结构，便足以产生对温度自校准的补偿电压，来控制环形振荡器输出稳定的振荡频率，后又通过简单的倍压单元，最终可输出幅值为1.8 V、频率稳定在2 MHz、占空比为50%的时钟信号，其结构框架如图1所示。……