一种超低功耗RC振荡器设计

基于SMIC 55 nm CMOS工艺,设计并制备了工作在1.2V电源电压下的超低功耗RC振荡器.该振荡器主要包括运算放大器、压控振荡器(VCO)、基准电流源、低温漂电阻和可修调开关电容以及非交叠时钟产生电路.该振荡器用工作在亚阈值区的运算放大器和VCO取代了传统单比较器型RC振荡器中的比较器,显著降低了功耗;用开关电容取代了充放电电容,并且将输出时钟的频率转换成了阻抗,与参考电阻进行比较.利用负反馈环路锁定了输出时钟信号频率,从而得到了稳定的时钟信号.测试结果表明,1.2V电源电压、27℃环境下,该RC振荡器的输出时钟信号频率为32.63 kHz,功耗为65 nW;在-10 ～ 100℃,其温度系数为1.95×10-4/℃;在0.7～1.8 V电源电压内,其电源电压调整率为3.2％/V.芯片面积为0.168 mm2.