低功耗张弛振荡器缓冲级漏电问题

Analog_2020

先上图

如图，为本人搭的一个简单的电流模relaxation_oscillation；目标频率为32.763kHz，工作电压可选择低压或者高压；mos器件也可选择高压/低压管，只要求功耗越低越好；
通过开关控制电容充放电，比较器输出至缓冲级clk与开关相接，形成环路；左半部分通过电流镜及开关控制电路的工作电流大小而控制评率修调范围
理想状态下，比较器正负端及输出端应该为下图状态：在这里我用代入了理想比较器仿真

实际状态：

这一斜率导致了缓冲级反相器产生漏电流，因而我将反相器长L串联至很大，来避免漏电流，但效果不佳，在5.5V下还是会产生奖金1uA的平均电流，而预算电流只有200nA，差距还是非常大的；
困扰了好久了，不知道怎么再降低功耗，继续串联反相器会导致延迟时间增加，路过的大佬们麻烦帮忙看看~~感激不尽！

lynker

比较器+反相器是用来给电容复位的，因此只需要某一个沿用来复位，那么3级反相器的前2级就可以对另一个沿做限流处理。对第1级反相器的地限流，对2级反相器的电源限流，限流使用电流镜实现，你再试试看。你这里还没有D触发器，使输出信号保持50%占空比，没有起振指示。做好了全套下来0.2uA是没问题的。

lynker

比较器一样可以省功耗，使用单端比价器，要比差分更节能。对反相器的电源地同时限流也是可以的。

夜冷了

反相器翻转的时候，确实会产生电流，把上拉和下拉做的弱一些，驱动电流就会降下来。
实际上的功耗，应该是看Iavg的吧，peak 电流很大，平均下来很小的。

Analog_2020

lynker 发表于 2021-7-20 19:19
比较器一样可以省功耗，使用单端比价器，要比差分更节能。对反相器的电源地同时限流也是可以的。 ...

感谢回复，我对反相器限流后发现确实把功耗降低了，但是波形觉得就不对了，clk放电放不完，就重新开始充电过程
自己又想了下，在之前的基础上，将比较器的摆率提上来，让他充放电更快，这样也可以减小反相器翻转时候的漏电，不知道这样想对不对~赐教

Analog_2020

夜冷了 发表于 2021-7-21 00:03
反相器翻转的时候，确实会产生电流，把上拉和下拉做的弱一些，驱动电流就会降下来。
实际上的功耗，应该是 ...

感谢回复~我将反相器的P N管子L做的很大，W做的很小，这样是不是就是你所说的把上下拉做弱？
这样做一方面功耗降低得不理想，需要串联非常大的L，因而会产生很大的延迟，会影响到比较器，工作状态就会有问题

lynker

Analog_2020 发表于 2021-7-21 10:38
感谢回复，我对反相器限流后发现确实把功耗降低了，但是波形觉得就不对了，clk放电放不完，就重新开始充 ...

增大放电管尺寸，复位信号应该是个脉冲，我查了下我上个电路，复位脉冲宽度是振荡器周期的0.5%，充电电容在2pF左右，这个脉冲基本上就是比较器+反相器的环路延迟产生的。复位信号的上升沿延迟尽量要小，复位撤销的下降沿延迟稍微大一些，这样让复位脉冲宽度足够放电。那么形成的三角波形状会比较好看，顶端超过复位参考电压也会比较小。

Analog_2020

lynker 发表于 2021-7-21 10:55
增大放电管尺寸，复位信号应该是个脉冲，我查了下我上个电路，复位脉冲宽度是振荡器周期的0.5%，充电电容 ...

感谢~复位脉宽也是由比较器＋反相器的延时共同决定的，同时比较器的精度也会影响到，电路电流过低延迟高，我只需要28us左右的频率，而延迟/脉宽再低也都有5us，降低不下去了。采用latch结构可能会好很多吧。我看到你的电路，只用共源单极放大器来当比较器，会快一些，但是增益是不是就不够了？

lynker

Analog_2020 发表于 2021-7-21 14:27
感谢~复位脉宽也是由比较器＋反相器的延时共同决定的，同时比较器的精度也会影响到，电路电流过低延迟高 ...

增益应该还好，比较器可以看做是源级输入的共栅级放大器，担心增益不够就再加一层N管形成共源共栅。把反相器的限流值给得更大，增加压摆率，我给的值是偏小的数值不够严谨，毕竟只是在翻转的时候限流。

夜冷了

Analog_2020 发表于 2021-7-21 10:41
感谢回复~我将反相器的P N管子L做的很大，W做的很小，这样是不是就是你所说的把上下拉做弱？
这样做一方 ...

上下拉做的弱一些，确实可以降低peak 电流，限流也可以，缺点都是延时变大；我不太理解的是，你为什么这么关心peak 电流，功耗和peak 电流没有必然联系。