振荡抖动生成电路和振荡电路

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种振荡抖动生成电路和振荡电路。

背景技术

电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）是一种在电路设计时会考虑到的可能干扰电子设备正常工作的干扰之一。振荡器产生的时钟振荡信号本质上是电磁波，这些电磁波在传播过程中可能会干扰电子设备的电磁场，从而影响电子设备的工作，因此，对于振荡器及有周期性开关动作的系统而言，EMI干扰主要源于其产生的振荡信号或者周期性的开关信号。

如果时钟振荡信号的频率是相对分散的，则电磁干扰的能量也就会分散开，因此，需要提供一种可靠振荡抖动的方案，以减小电磁干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种振荡抖动生成电路和振荡电路，以至少部分解决上述问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种振荡抖动生成电路，包括：充放电模块，用于根据充放电控制状态进行充放电控制，得到充放电电压；抖动控制模块，与振荡器以及所述充放电模块连接，用于接收所述振荡器的时钟振荡信号，并且根据所述时钟振荡信号的脉冲宽度的预设抖动状态，生成所述充放电控制状态；电压转换模块，与所述充放电模块连接，用于将所述充放电电压转换成所述振荡器的充放电电流的抖动反馈电流。

在本发明的另一实现方式中，振荡抖动生成电路还包括：反馈模块，连接在所述电压转换模块与所述振荡器之间，用于将所述抖动反馈电流反馈到所述振荡器的充电电流。

在本发明的另一实现方式中，所述抖动控制模块包括计数触发电路和逻辑电路，所述计数触发电路的输出端与所述逻辑电路的输入端。所述计数触发电路的输入端与所述振荡器连接，所述计数触发电路对所述时钟振荡信号的振荡周期数目进行计数，在所述振荡周期数目每次到达所述预设抖动状态指示的预设周期数目时输出充放电切换状态。所述逻辑电路用于根据所述时钟振荡信号的脉冲沿状态、以及所述计数触发电路的充放电切换状态进行逻辑运算，得到所述充放电控制状态。所述逻辑电路的输出端与所述充放电模块连接，用于向所述充放电模块输出所述充放电控制状态。

在本发明的另一实现方式中，所述逻辑电路包括第一非门、第二非门、第一与非门和第二与非门，所述第一与非门的第一输入端与第二与非门的第一输入端均连接到所述振荡器的输出端，用于接收所述时钟振荡信号。所述计数触发电路的输出端连接到所述第一与非门的第二输入端和第一非门的输入端，所述第一非门的输出端连接到所述第二与非门的第二输入端，所述第二与非门的输出端连接到第二非门的输入端。所述第一与非门的输出端的第一电平状态和所述第二非门的输出端的第二电平状态之间的组合指示所述充放电控制状态。

在本发明的另一实现方式中，所述充放电模块包括第一PMOS管、第一NMOS管以及充放电电路，所述充放电电路的一端连接在所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极之间，所述充放电电路的另一端连接到低偏置电压侧，所述第一PMOS管的漏极连接到所述第一NMOS管的漏极，所述第一PMOS管的源极连接到高偏置电压侧，所述第一NMOS管的源极连接到低偏置电压侧。在所述充放电电路的一端流入电流时，所述充放电电路处于充电状态，在所述充放电电路的一端流出电流时，所述充放电电路处于放电状态。

在本发明的另一实现方式中，所述第一与非门的输出端连接到第一PMOS管的栅极，所述第二非门的输出端连接到第一NMOS管的栅极。

在本发明的另一实现方式中，所述充放电控制电路还包括第三电流源，所述第三电流源连接在所述第一PMOS管的源极与高偏置电压侧之间，用于在所述第一PMOS管接通时产生从所述第一PMOS管的源极到漏极的电流。

在本发明的另一实现方式中，所述充放电控制电路还包括第四电流源，所述第四电流源连接在所述第一NMOS管的源极与低偏置电压侧之间，用于在所述第一NMOS管接通时产生从所述第一NMOS管的漏极到源极的电流。

在本发明的另一实现方式中，所述电压转换模块包括运算放大器、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联在高偏置电压侧与低偏置电压侧之间，所述运算放大器的正相输入端连接到所述第一电容的一端，所述运算放大器的反相输入端连接到所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述运算放大器的输出端连接到所述第二电阻的另一端。

在本发明的另一实现方式中，振荡抖动生成电路还包括：由第二PMOS管和第三PMOS管组成的电流镜，所述第二PMOS管的栅极连接到所述第三PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的源极与所述第三PMOS管的源极连接到高偏置电压侧，所述第二PMOS管的漏极连接到所述第二电阻的另一端以及所述运算放大器的输出端，所述第三PMOS管的漏极连接到所述振荡器的充电电路。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种振荡电路，包括：根据第一方面所述的振荡抖动生成电路和振荡器，所述振荡抖动生成电路接收所述振荡器的时钟振荡信号，并且根据所述时钟振荡信号生成抖动反馈电流反馈到所述振荡器。

在本发明实施例的方案中，通过振荡器的时钟振荡信号的脉冲宽度的预设抖动状态，确定了对应的充放电控制状态，通过充放电控制状态对充放电模块进行充放电控制，将脉冲宽度的预设抖动状态转换成所得到的充放电电压，进而通过电压转换模块将充放电电压转换成抖动反馈电流，反馈到振荡器的充放电电流，可靠地实现了预设抖动状态，进而分散了时钟振荡信号的频率抖动，减小了电磁干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为根据一个示例的振荡器的示意性电路图。

图1B为图1A的实施例的时钟振荡信号的示意性时序图。

图2为根据本发明的一个实施例的振荡抖动生成电路的示意性框图。

图3为包括图2实施例的振荡抖动生成电路的振荡电路的示意性电路图。

图4为图3实施例的各个节点信号的示意性时序图。

图5为根据本发明的另一实施例的振荡电路的示意性框图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

图1A为根据一个示例的振荡器的示意性电路图。图1A的振荡器包括比较器COM1用于比较输入端C与输入端A的参考电压VR1或输入端B的参考电压VR2，将两者之间的比较结果作为输出到缓冲器BUFFER（可选地），进而得到振荡器的时钟振荡信号。

具体而言，振荡器还包括充放电控制电路和充放电电路。参考图1A，比较器COM1的输入端C与低偏置电压侧（例如，接地）之间连接有诸如电容C0的充放电电路。

进一步参考图1A，充放电控制电路可以包括PMOS管PM0和NMOS管NM0。PM0的源极连接到高偏置电压侧（例如，偏置电压VDD），PM0的栅极连接到输入端C，可选地，PM0的源极与高偏置电压侧之间还可以设置有电流源I1。NM0的源极连接到低偏置电压侧（例如，接地），NM0的栅极连接到输入端C，NM0的源极与低偏置电压侧之间还可以设置有电流源I2。

在输入端C的输入电压V

相应地，如果输入电压V

应理解，参考电压VR2可以被设置成使NM0关断且PM0接通的低电平，参考电压VR1可以被设置成使NM0接通且PM0关断的高电平，从而在比较器COM1的输出端得到了时钟振荡信号CLK。

下面将结合图2详细描述根据本发明的一个实施例的振荡抖动生成电路200。振荡抖动电路200包括：

充放电模块210，用于根据充放电控制状态进行充放电控制，得到充放电电压。

抖动控制模块220，与振荡器以及充放电模块连接，用于接收振荡器的时钟振荡信号，并且根据时钟振荡信号的脉冲宽度的预设抖动状态，生成充放电控制状态。

电压转换模块230，与充放电模块连接，用于将充放电电压转换成振荡器的充放电电流的抖动反馈电流。

可选地，振荡抖动电路200还包括反馈模块240。反馈模块240连接在电压转换模块与振荡器之间，用于将抖动反馈电流反馈到振荡器的充电电流。

在本发明实施例的方案中，通过振荡器的时钟振荡信号的脉冲宽度的预设抖动状态，确定了对应的充放电控制状态，通过充放电控制状态对充放电模块进行充放电控制，将脉冲宽度的预设抖动状态转换成所得到的充放电电压，进而通过电压转换模块将充放电电压转换成抖动反馈电流，反馈到振荡器的充放电电流，可靠地实现了预设抖动状态，进而分散了时钟振荡信号的频率抖动，减小了电磁干扰。

下面将结合图3详细描述包括图2实施例的振荡抖动生成电路的振荡电路300。如图3所示，抖动控制模块220向充放电模块210发送指示充放电控制状态的控制信号。

具体地，抖动控制模块220包括计数器（CNT）以及逻辑电路，逻辑电路可以包括第一非门（INV1）第二非门（INV2）、第一与非门（NAND1）和第二与非门（NAND2）。

在一些示例中，计数器的输入端以及第一与非门的第一输入端连接到振荡器20的输出端。第一与非门的第一输入端与第二与非门的第一输入端均连接到振荡器的输出端，用于接收时钟振荡信号。计数触发电路的输出端连接到第一与非门的第二输入端和第一非门的输入端，第一非门的输出端连接到第二与非门的第二输入端，第二与非门的输出端连接到第二非门的输入端。

应理解，第一与非门的输出端的第一电平状态和第二非门的输出端的第二电平状态之间的组合指示充放电控制状态，即，第一电平状态和第二电平状态输出到充放电模块210。

下面结合图4的示意性时序图对抖动生成过程中各个节点信号的电平变化进行详细地描述。

振荡器20输出时钟振荡信号到抖动控制模块220。抖动控制模块220中的逻辑电路用于根据时钟振荡信号的脉冲沿状态、以及计数触发电路的充放电切换状态进行逻辑运算，得到充放电控制状态。

如图4所示，各个节点（P2、P3、P4、P5）的时序形成了4种状态，分别对应t1时段、t2时段、t3时段和t4时段。在第一种状态（t1时段）的一些示例中，在时钟振荡信号为高电平时，高电平信号输入到第一与非门的第一输入端和第二与非门的第一输入端。并行地，高电平信号输入到计数器，在计数器（计数触发电路的示例）到达预设周期数目（计数器的切换阈值数目）从而与时钟振荡信号的电平状态相反的情况下，计数器（例如，P2）输出低电平信号到第一非门的输入端以及第一与非门的第二输入端，从而第一非门的输出端输出高电平信号到第二与非门的第二输入端。相应地，第一与非门的两个输入端为高电平信号和低电平信号，输出高电平信号（例如，P4），第二与非门的两个输入端为高电平信号，输出低电平信号。第二非门的输入端连接到第二非门的输入端，第二非门输出高电平信号（例如，P3）。

进一步地，在第二种状态（t2时段）的一些示例中，在时钟振荡信号为低电平时，低电平信号输入到第一与非门的第一输入端和第二与非门的第一输入端。并行地，低电平信号输入到计数器，在计数器（计数触发电路的示例）未到达预设周期数目（计数器的切换阈值数目）从而与时钟振荡信号的电平状态相同的情况下，计数器（例如，P2）输出低电平信号到第一非门的输入端以及第一与非门的第二输入端，从而第一非门的输出端输出高电平信号到第二与非门的第二输入端。相应地，第一与非门的两个输入端为低电平信号，输出高电平信号（例如，P4），第二与非门的两个输入端为高电平信号和低电平信号，输出高电平信号。第二非门的输入端连接到第二非门的输入端，第二非门输出低电平信号（例如，P3）。

在第三种状态（t3时段）的一些示例中，在时钟振荡信号为高电平时，高电平信号输入到第一与非门的第一输入端和第二与非门的第一输入端。并行地，高电平信号输入到计数器，在计数器（计数触发电路的示例）未到达预设周期数目（计数器的切换阈值数目）从而与时钟振荡信号的电平状态相同的情况下，计数器（例如，P2）输出高电平信号到第一非门的输入端以及第一与非门的第二输入端，从而第一非门的输出端输出低电平信号到第二与非门的第二输入端。相应地，第一与非门的两个输入端为高电平信号，输出低电平信号（例如，P4），第二与非门的两个输入端为高电平信号和低电平信号，输出高电平信号。第二非门的输入端连接到第二非门的输入端，第二非门输出低电平信号（例如，P3）。

在第四种状态（t4时段）的一些示例中，在时钟振荡信号为低电平时，低电平信号输入到第一与非门的第一输入端和第二与非门的第一输入端。并行地，高电平信号输入到计数器，在计数器（计数触发电路的示例）到达预设周期数目（计数器的切换阈值数目）从而与时钟振荡信号的电平状态相反的情况下，计数器（例如，P2）输出高电平信号到第一非门的输入端以及第一与非门的第二输入端，从而第一非门的输出端输出低电平信号到第二与非门的第二输入端。相应地，第一与非门的两个输入端为低电平信号，输出高电平信号（例如，P4），第二与非门的两个输入端为低电平信号，输出高电平信号。第二非门的输入端连接到第二非门的输入端，第二非门输出低电平信号（例如，P3）。

也就是说，第一与非门的输出端P4的第一电平状态和第二非门的输出端P3的第二电平状态的组合指示充放电控制状态，在上述示例中，可以将充放电模块配置成在时钟振荡信号与计数器输出的电平状态相同的情况下处于不充电且不放电的状态，即，充放电保持状态；在时钟振荡信号与计数器输出的电平状态不同且时钟振荡信号处于高电平的情况下，充放电模块处于放电状态；在时钟振荡信号与计数器输出的电平状态不同且时钟振荡信号处于低电平的情况下，充放电模块处于充电状态。

进一步地，充放电模块210可以包括充放电电路和充放电控制电路，在一个示例中，充放电控制电路包括第一PMOS管（例如，PM1）和第一NMOS管（例如，NM1），参考图3。也就是说，通过充放电控制电路实现充放电电路的充放电控制。具体地，充放电电路（例如，电容C1）的一端连接在第一PMOS管的漏极与第一NMOS管的漏极之间，充放电电路的另一端连接到低偏置电压侧，第一PMOS管的漏极连接到第一NMOS管的漏极，第一PMOS管的源极连接到高偏置电压侧（例如，连接到偏置电压VDD），第一NMOS管的源极连接到低偏置电压侧（例如，接地）。

在一个示例中，第一与非门的输出端连接到第一PMOS管的栅极，第二非门的输出端连接到第一NMOS管的栅极。

结合上述的4种状态，在第一与非门（例如，P4）输出高电平信号且第二非门（例如，P3）输出高电平信号的情况下，第一PMOS管关断，第一NMOS管接通，如图4的t1时段所示，P2节点为低电平状态，诸如C1的充放电电路进行放电，相应地，在P5节点采集到充放电电路的采样电压在减小。

相应地，在第一与非门（例如，P4）输出低电平信号且第二非门（例如，P3）输出低电平信号的情况下，第一PMOS管接通且第一NMOS管关断，如图4的t3时段所示，诸如C1的充放电电路进行充电，相应地，在节点P5采集到充放电电路的采样电压在增大。

不失一般性地，在充放电电路的一端流入电流时，充放电电路处于充电状态，在充放电电路的一端流出电流时，充放电电路处于放电状态。

进一步地，抖动控制模块包括计数触发电路（例如，计数器）和逻辑电路，计数触发电路的输出端与逻辑电路的输入端。计数触发电路的输入端与振荡器连接，计数触发电路对时钟振荡信号的振荡周期数目进行计数，在振荡周期数目每次到达预设抖动状态指示的预设周期数目时输出充放电切换状态。逻辑电路的输出端与充放电模块连接，用于向充放电模块输出充放电控制状态。抖动控制模块220还可以设置有针对计数触发电路的计数控制电路，在计数触发电路为计数器时，计数控制电路可以为另一计数器，计数控制电路与计数触发电路的输出端以及控制端连接，控制端用于维护计数触发电路的切换阈值数目，将当前的切换阈值数目反馈给计数触发电路。例如，在作为计数控制电路的计数器可以在计数触发电路的电平状态切换时，将切换阈值数目每次增加一（即，+1）或减小一（即，-1）。例如，在连续增加N次之后连续减小N次，N的值按照与充放电电路对应的P5点电压的抖动范围设置。

进一步参考图3，充放电控制电路还可以包括第三电流源I3，第三电流源I3连接在第一PMOS管的源极与高偏置电压侧（例如，偏置电压VDD）之间，用于在第一PMOS管接通时产生从第一PMOS管的源极到漏极的电流，从而有利于提供充放电电路的稳定充电电流。

进一步地，充放电控制电路还可以包括第四电流源I4，第四电流源I4连接在第一NMOS管的源极与低偏置电压侧（例如，接地）之间，用于在第一NMOS管接通时产生从第一NMOS管的漏极到源极的电流，从而有利于提供充放电电路的稳定放电电流。

进一步参考图3，电压转换模块230包括运算放大器OP、第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1与第二电阻R2串联在高偏置电压侧（例如，偏置电压VDD）与低偏置电压侧（例如，接地）之间，运算放大器OP的正相输入端连接到第一电容C1的一端，运算放大器OP的反相输入端连接到第一电阻R1与第二电阻R2之间，运算放大器OP的输出端连接到第二电阻R2的另一端。通过这样的电路配置，节点P5的充放电电压能够转换为抖动反馈电流（经过R1的电流），即，时钟振荡信号的脉冲宽度抖动对应的抖动反馈电流ΔI=V

可以通过上述的反馈模块240实现抖动反馈电流的反馈。作为反馈模块240的一个示例，如图3所示，反馈模块240可以包括由第二PMOS管（例如，PM2）和第三PMOS管（例如，PM3）组成的电流镜，第二PMOS管的栅极连接到第三PMOS管的栅极，第二PMOS管的源极与第三PMOS管的源极连接到高偏置电压侧，第二PMOS管的漏极连接到第二电阻的另一端以及运算放大器的输出端，第三PMOS管的漏极连接到振荡器20的充电电路。在实现电压电流转换的运算放大器OP生成的抖动反馈电流流经处于低偏置电压侧的R1的情况下，通过由两个PMOS管组成的电流镜，将抖动反馈电流镜像到高偏置电压侧，有利于将抖动反馈电流从电压转换模块230中解耦出来，使抖动反馈电流与振荡器20的充电电流I1都从高偏置电压侧输入。

下面将结合图5的示意性框图描述根据本发明的另一实施例的振荡电路300。图5的振荡电路300是图3的振荡电路300的更一般的情况。振荡电路300包括振荡器20和振荡抖动生成电路200。

具体地，振荡抖动生成电路200的抖动控制模块220连接到振荡器20（例如，图1A所示的振荡器）的输出端，用于接收振荡器的时钟振荡信号。振荡抖动生成电路200的反馈模块240连接到振荡器20的充放电电路，用于将抖动反馈电流反馈到充放电控制电路的充电电流中。

至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。