环形振荡器电路的制作方法

本发明属于电子电路设计领域，具体而言，涉及一种用于产生振荡信号的环形振荡器电路。本发明具有让电路的漏电流显著降低，并维持振荡性能的稳定性等优点，适用于现代电子装置的需求。

背景技术：

1、随着集成电路技术的不断进步，特别是在低功耗应用中，如何有效减少电路的待机功耗已成为设计上的重要课题。环形振荡器是一种常见的振荡信号产生器，其基本原理是利用奇数个逻辑门（通常为反相器）串联形成闭合回路，当信号通过这些逻辑门时，因延迟与逻辑反转而产生持续的振荡。这种结构简单且易于整合，因此广泛应用于时钟产生、频率调制及测试电路中。然而，随着半导体制程工艺进入纳米级（如22nm或14nm），晶体管的尺寸缩小导致子阈值漏电流（subthreshold leakage）显著增加，这使得传统环形振荡器在停止状态（即启动信号为低）下仍会产生不必要的功耗。这种漏电流不仅降低了电路的能源效率，还对电池供电的装置（如移动电话或物联网设备）造成了额外的负担。

2、研究人员尝试通过多种方法解决漏电流问题。例如，增加晶体管的阈值电压（threshold voltage）可以减少漏电，但往往以牺牲振荡速度为代价。此外，传统环形振荡器的设计多数专注于启动状态下的性能优化，对停止状态下的功耗控制关注不足，无法满足现代低功耗应用日益严苛的要求。因此，如何在不显著影响振荡性能的前提下，有效降低漏电流，成为亟待解决的技术挑战。本发明正是在这样的背景下提出的，旨在通过结构创新提供一个兼顾效率与性能的解决方案。

技术实现思路

1、本发明提供一种环形振荡器电路，其特征在于包含一环形振荡器，包含多个串联的逻辑元件，用以产生振荡信号，以及一传输门，耦接在该环形振荡器的信号路径中，其中当该环形振荡器处于停止状态时，该传输门关闭以阻断该信号路径，从而减少该环形振荡器的漏电流。

2、本发明的主要目的在于提供一种环形振荡器电路，解决传统设计在停止状态下漏电流过高的问题，并同时确保振荡信号的质量。为达成此目的，本发明引入一传输门，耦接在环形振荡器的信号路径中，当电路处于停止状态时，传输门关闭以阻断信号路径，从而有效减少漏电流。这种设计不仅简单易于实现，还能根据应用需求进行灵活调整，具有广泛的实用性。

3、本发明的特征在于，本发明提供的环形振荡器电路包含环形振荡器及传输门。环形振荡器由多个串联的逻辑元件组成，例如nand门与反相器，其功能是产生稳定的振荡信号。传输门则作为一可控开关，配置在信号路径的关键位置，当启动信号为低（即停止状态）时，传输门关闭，切断逻辑元件间的信号流动，从而抑制子阈值漏电流的产生。相较于已知技术，本发明的优势在于其能够显著降低待机功耗，并提供进一步优化的可能性，例如动态控制或旁路设计，使其适用于多种低功耗场景。

1.一种环形振荡器电路，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该环形振荡器包含至少一nand门以及多个反相器（inverters），该传输门耦接在该nand门与所述反相器之间。

3.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门包含p型晶体管与n型晶体管并联配置，且该传输门的控制信号与该环形振荡器的启动信号同步。

4.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门的尺寸设计为宽长比（w/l）为3*2/0.03微米或20/0.016微米，以优化漏电流减少与电路速度之间的均衡。

5.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该环形振荡器在稳态下的待机电流（istandby），相较于未配置传输门的传统环形振荡器减少至0.07倍以下。

6.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门采用高阈值电压（hvt）晶体管或标准阈值电压（svt）晶体管，以进一步降低子阈值漏电流。

7.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该环形振荡器的操作频率在加入该传输门后，相较于未配置传输门的情况，其速度下降幅度控制在5.1%至5.9%之间。

8.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门进一步耦接控制单元，该控制单元根据该环形振荡器的操作条件动态调整该传输门的导通状态，以优化漏电流减少与振荡性能的均衡。

9.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门在该环形振荡器启动状态下可选择性地部分导通，以调整该环形振荡器的振荡频率。

10.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门耦接稳定单元，该稳定单元包含电容元件或主动稳压电路，该稳定单元用以在该传输门关闭时稳定该环形振荡器的信号路径电压。

11.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该传输门的配置进一步包含旁路电路，用以在该环形振荡器处于启动状态时，提供替代信号路径以维持振荡性能。

12.如权利要求1所述的环形振荡器电路，其特征在于，其中该环形振荡器电路应用于低功耗电子装置中，以提升整体电路的能源效率。