An integrated rc oscillator with frequency trimming to decrease impact of supply voltage variations

Abstract

El presente artículo presenta un oscilador de relajación RC de frecuencia ajustable junto con sistema simple de calibración, fabricado en tecnología CMOS de 180nm. Esta arquitectura utiliza un amplificador de error con el fin de comparar la tensión de salida RC con una tensión de referencia interna. El consumo de potencia del oscilador es reducido gracias a un lazo de control auxiliar que desactiva el amplificador de error durante la mayor parte del periodo de oscilación. Dicho amplificador de error conmutado utiliza un Schmitt trigger con puntos de conmutación fijos en contraste con otras arquitecturas. El uso de un Schmitt trigger es menester debido a la necesidad de ajustar los puntos de conmutación a un valor cercano a la tensión de referencia y para permitir la carga completa del capacitor antes de un nuevo ciclo. Además, el diseño de la referencia interna garantiza robustez ante las variaciones de la tensión de alimentación al seguir a ésta de manera proporcional. El circuito propuesto consigue un coeficiente de estabilidad en tensión de ±0.5% sin la necesidad de un lazo de control para el ciclo útil del amplificador. La optimización del consumo de potencia, por lo tanto, pasa a centrarse en el diseño del Schmitt trigger debido a que éste se convierte en el bloque del sistema que más corriente estática consume. El oscilador ocupa un área de 0.055 mm2 con un consumo de potencia de 0.33µW@32.768kHz y 1.5µW@1.024MHz. Además, un tiempo de establecimiento de 220µSq@32.768kHz y 4.4µS@1.024MHz es conseguido.