适用于MCU的低功耗、高精度RC振荡电路设计

摘要

随着物联网、智能家居等行业的发展,对低功耗微控制单元(MCU)产品的需求日益增加.针对低功耗MCU产品的要求,提出了一种可降压、频率可调、低功耗、高精度的16 MHz RC振荡电路.利用CMOS亚阈值区工作特性设计电路,有效地减小了工作电流.MCU低功耗设计大多支持降压操作,为保证降低工作电压时振荡电路输出频率的精度,内置低功耗、低压差线性稳压器(LDO)为RC振荡电路提供稳定的工作电压.此外,因工艺、温度、电压以及寄生效应其实际输出频率偏差较大,RC震荡电路配备了8位调频控制位,可通过调频控制位调回理想频率.该电路基于0.11 μmCMOS工艺进行设计,使用Cadence Spectre对电路进行仿真,仿真结果显示,工作电压在1.6～3.6V的范围内变化,振荡电路输出频率的精度偏差范围为-0.48％～+0.2％,温度在-40～85℃范围内变化,其输出频率的精度偏差范围为-0.24％～+0.18％,稳定工作后其总电流为82.2 μA,功耗最低仅为131.5 μW,频率可调范围为-32.84％～+33.47％.仿真结果表明该RC振荡电路具有低功耗、高精度、频率可调等优点,非常适合集成于低功耗MCU芯片之内.