CN108418557B - 一种环形振荡器、温度传感电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形振荡器、温度传感电路及电子设备，通过第一控制模块与反相控制模块中的输入模块、输出模块以及差分反相模块的相互配合，并通过使第一电流与第二电流的电流值之和等于第三电流与第四电流的电流值之和，在第一参考信号端的电压或第二参考信号端的电压由于波动变化时，可以保持差分反相模块进行充电与放电的时间的稳定，从而使环形振荡器输出的信号的频率稳定。

Description

一种环形振荡器、温度传感电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别涉及一种环形振荡器、温度传感电路及电子设备。

背景技术

环形振荡器可以产生高低电平切换的周期性的时钟信号，被广泛地应用于各种集成电路中。例如，应用于温度传感电路设计中，以通过产生的时钟信号来辅助完成温度检测。目前，环形振荡器一般由3个以上的奇数个反相器构成，其频率由每级反相器的延迟决定，而反相器的延迟取决于反相器的充放电电流及负载电容。因为反相器的晶体管中载流子迁移率随温度呈现指数变化，所以晶体管电流等参数都随温度显著变化，从而使得其频率发生变化，以实现辅助检测温度的功能。然而，环形振荡器一般还需要直流电压进行供电，而输入反相器的直流电压会存在波动，导致充放电电流变化，从而造成产生的时钟信号的频率也相应发生变化，进而在进行温度检测时，导致所测得的温度不精确。

发明内容

本发明实施例提供了一种环形振荡器、温度传感电路及电子设备，用以解决现有技术中存在的由于输入反相器的直流电压存在波动，导致时钟信号频率发生变化的问题。

因此，本发明实施例提供了一种环形振荡器，包括：第一控制模块和级联的N个反相控制模块，其中，级联的所述N个反相控制模块中的第1个反相控制模块的第一输入端和第二输入端分别与最后1个反相控制模块的第一输出端和第二输出端耦接；除所述第1个反相控制模块之外，其余各级反相控制模块的第一输入端和第二输入端分别与其相邻的前一级反相控制模块的第一输出端和第二输出端耦接；N为大于或等于3的奇数；

所述第一控制模块分别与第一参考信号端、第二参考信号端、控制信号端以及连接节点耦接，用于根据所述控制信号端的电压、所述第一参考信号端的电压以及所述第二参考信号端的电压产生预设电流，并通过所述预设电流使所述连接节点产生电压；

所述反相控制模块包括输入模块、输出模块以及差分反相模块；其中，

所述输入模块分别与所述第一参考信号端、所述第二参考信号端、所述连接节点以及所述差分反相模块耦接，用于根据所述第一参考信号端的电压与所述连接节点的电压产生由所述第一参考信号端流向所述差分反相模块的第一电流，根据所述第一参考信号端的电压和所述第二参考信号端的电压产生由所述第一参考信号端流向所述差分反相模块的第二电流；

所述输出模块分别与所述第一参考信号端、所述第二参考信号端、所述控制信号端以及所述差分反相模块耦接，用于根据所述控制信号端的电压与所述第二参考信号端的电压产生由所述差分反相模块流向所述第二参考信号端的第三电流，根据所述第一参考信号端的电压和所述第二参考信号端的电压产生由所述差分反相模块流向所述第二参考信号端的第四电流；所述第一电流与所述第二电流的电流值之和等于所述第三电流与所述第四电流的电流值之和；

所述差分反相模块用于使所在的反相控制模块的第一输出端输出与第一输入端的电平相反的信号，并使所在的反相控制模块的第二输出端输出与第二输入端的电平相反的信号。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述差分反相模块包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管；

所述第一晶体管的控制极作为所在的反相控制模块的第一输入端，所述第一晶体管的第一极分别与所述第三晶体管的第二极以及所述第四晶体管的控制极耦接，作为所在的反相控制模块的第一输出端，所述第一晶体管的第二极分别与所述第二晶体管的第二极以及所述输出模块耦接；

所述第二晶体管的控制极作为所在的反相控制模块的第二输入端，所述第二晶体管的第一极分别与所述第三晶体管的控制极以及所述第四晶体管的第二极耦接，作为所在的反相控制模块的第二输出端；

所述第三晶体管的第一极分别与所述第四晶体管的第一极以及所述输入模块耦接。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述第一晶体管与所述第二晶体管为N型晶体管，所述第三晶体管与所述第四晶体管为P型晶体管。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述输入模块包括：第五晶体管与第六晶体管；

所述第五晶体管的控制极与所述连接节点耦接，所述第五晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接，所述第五晶体管的第二极分别与所述第六晶体管的第二极以及所述差分反相模块耦接；

所述第六晶体管的控制极与所述第二参考信号端耦接，所述第六晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述输出模块包括：第七晶体管与第八晶体管；

所述第七晶体管的控制极与所述控制信号端耦接，所述第七晶体管的第一极分别与所述第八晶体管的第一极以及所述差分反相模块耦接，所述第七晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接；

所述第八晶体管的控制极与所述第一参考信号端耦接，所述第八晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述第一控制模块包括：第九晶体管与第十晶体管；

所述第九晶体管的控制极与所述控制信号端耦接，所述第九晶体管的第一极与所述连接节点耦接，所述第九晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接；

所述第十晶体管的控制极及其第二极均与所述连接节点耦接，所述第十晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接。

可选地，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，所述第一参考信号端的电压大于所述第二参考信号端的电压。

相应地，本发明实施例还提供了一种温度传感电路，包括本发明实施例提供的上述任一种环形振荡器。

相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括本发明实施例提供的上述温度传感电路。

可选地，在本发明实施例提供的上述电子设备中，所述电子设备包括显示装置。

本发明实施例提供的环形振荡器、温度传感电路及电子设备，通过第一控制模块产生预设电流，并通过预设电流使连接节点产生电压，反相控制模块中的输入模块可以根据第一参考信号端与连接节点的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第一电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第二电流。反相控制模块中的输出模块根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第三电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第四电流。通过输入模块与输出模块产生的电流分别对差分反相模块连接的输出端充电与放电，可以使这些模块所在的反相控制模块的第一输出端输出与第一输入端的电平相反的信号，并使第二输出端输出与第二输入端的电平相反的信号。并且通过第一控制模块与反相控制模块中的输入模块、输出模块以及差分反相模块的相互配合，并通过使第一电流与第二电流的电流值之和等于第三电流与第四电流的电流值之和，在第一参考信号端的电压或第二参考信号端的电压由于波动变化时，可以保持差分反相模块进行充电与放电的时间的稳定，从而使环形振荡器输出的信号的频率稳定。

附图说明

图1为相关技术中的环形振荡器的具体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的环形振荡器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的环形振荡器的具体结构示意图；

图4为图3所示的环形振荡器对应的电路时序图；

图5为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，目前的环形振荡器具体可以包括：晶体管T1～T8以及3个反相器N1～N3。其中，晶体管T1～T4在信号端VCTRL与信号端VSS的电压共同控制下分别产生电流值相同的电流I_T1～I_T4，其中，电流I_T2～I_T4为在反相器N1～N3的输出端输出低电平信号时的放电电流。由于晶体管T5分别与晶体管T6～T8组成了电流镜，从而可以通过晶体管T5将电流I_N1镜射到晶体管T6～T8，使晶体管T6～T8分别产生电流值相同的电流I_T6～I_T8，其中，电流I_T6～I_T8为在反相器N1～N3的输出端输出高电平信号时的充电电流。这样，通过放电电流和充电电流的相互配合，可以使环形振荡器输出具有一定频率的高低电平交替出现的时钟信号。一般，环形振荡器的频率由每级反相器的延迟决定，而反相器的延迟取决于反相器的充放电电流及负载电容。在工艺制备过程中，反相器的负载电容是预先设定好的，在同一环形振荡器中，其负载电容的电容值基本保持不变，可以看作常量。由于晶体管的电流等参数随温度显著变化，且该环形振荡器的输出的时钟信号的频率与充放电电流满足一定的关系，因此可以将环形振荡器应用于对温度进行检测的电路中，以通过检测环形振荡器的频率来辅助进行温度的检测。

然而，在实际应用中，电源信号端VCC一般会有噪声，使得电源信号端VCC的电压产生波动，因此使得提供给晶体管T6～T8的局部电压会发生改变，从而使晶体管T6～T8的充电电流也发生改变，造成环形振荡器的频率也随之发生改变，进而在辅助温度检测时，导致检测得到的温度不准确。同理，信号端VSS的电压也会产生波动，使得提供给晶体管T2～T4的局部电压也会发生改变，从而使晶体管T2～T4的放电电流也发生改变，从而造成环形振荡器的频率也随之发生改变，进而在辅助温度检测时，导致检测得到的温度不准确。

基于此，本发明实施例提供了一种环形振荡器，可以提高环形振荡器输出信号的频率的稳定性。

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的环形振荡器、温度传感电路及电子设备的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供的一种环形振荡器，如图2(图2以N＝3为例)所示，可以包括：第一控制模块10与级联的N个反相控制模块；其中，级联的N个反相控制模块中的第1个反相控制模块20_1的第一输入端In1_1和第二输入端In1_2分别与最后1个反相控制模块20_N的第一输出端Out1_N和第二输出端Out2_N耦接；除第1个反相控制模块20_1之外，其余各级反相控制模块20_n的第一输入端In1_n和第二输入端In2_n分别与其相邻的前一级反相控制模块20_n-1的第一输出端Out1_n-1和第二输出端Out2_n-1耦接；N为大于或等于3的奇数。具体地，级联的N个反相控制模块按照级联的顺序定义为第1至第N个反相控制模块20_1～20_N；第1个反相控制模块20_1的第一输入端In1_1与第N个反相控制模块20_N的第一输出端Out1_N耦接，第1个反相控制模块20_1的第二输入端In2_1与第N个反相控制模块20_N的第二输出端Out2_N耦接；除第1个反相控制模块20_1之外，其余第n个反相控制模块20_n的第一输入端In1_n与第n-1个反相控制模块20_n-1的第一输出端Out1_n-1耦接，其余第n个反相控制模块20_n的第二输入端In2_n与第n-1个反相控制模块20_n-1的第二输出端Out2_n-1耦接；n为大于或等于1且小于或等于N的整数。

第一控制模块10分别与第一参考信号端Vref1、第二参考信号端Vref2、控制信号端Vc以及连接节点D耦接。第一控制模块10用于根据控制信号端Vc的电压、第一参考信号端Vref1的电压以及第二参考信号端Vref2的电压产生预设电流，并通过预设电流使连接节点D产生电压。

各反相控制模块20_n分别包括输入模块21_n、输出模块22_n以及差分反相模块23_n；其中，

输入模块21_n分别与第一参考信号端Vref1、第二参考信号端Vref2、连接节点D以及差分反相模块23_n耦接。输入模块21_n用于根据第一参考信号端Vref1的电压与连接节点D的电压产生由第一参考信号端Vref1流向连接的差分反相模块23_n的第一电流，以及根据第一参考信号端Vref1的电压和第二参考信号端Vref2的电压产生由第一参考信号端Vref1流向连接的差分反相模块23_n的第二电流；

输出模块22_n分别与第一参考信号端Vref1、第二参考信号端Vref2、控制信号端Vc以及差分反相模块23_n耦接。输出模块22_n用于根据控制信号端Vc的电压与第二参考信号端Vref2的电压产生由连接的差分反相模块23_n流向第二参考信号端Vref2的第三电流，以及根据第一参考信号端Vref1的电压和第二参考信号端Vref2的电压产生由连接的差分反相模块23_n流向第二参考信号端Vref2的第四电流。其中，第一电流与第二电流的电流值之和可以等于第三电流与第四电流的电流值之和。

差分反相模块23_n分别与所在的反相控制模块20_n的第一输入端In1_n、第二输入端In2_n、第一输出端Out1_n以及第二输出端Out2_n耦接。差分反相模块23_n用于使所在的反相控制模块20_n的第一输出端Out1_n输出与第一输入端In1_n的电平相反的信号，并使所在的反相控制模块20_n的第二输出端Out2_n输出与第二输入端In2_n的电平相反的信号。

本发明实施例提供的环形振荡器，通过第一控制模块产生预设电流，并通过预设电流使连接节点产生电压，反相控制模块中的输入模块可以根据第一参考信号端与连接节点的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第一电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第二电流。反相控制模块中的输出模块根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第三电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第四电流。通过输入模块与输出模块产生的电流分别对差分反相模块连接的输出端充电与放电，可以使这些模块所在的反相控制模块的第一输出端输出与第一输入端的电平相反的信号，并使第二输出端输出与第二输入端的电平相反的信号。并且通过第一控制模块与反相控制模块中的输入模块、输出模块以及差分反相模块的相互配合，并通过使第一电流与第二电流的电流值之和等于第三电流与第四电流的电流值之和，在第一参考信号端的电压或第二参考信号端的电压由于波动变化时，可以保持差分反相模块进行充电与放电的时间的稳定，从而使环形振荡器输出的信号的频率稳定。

需要说明的是，本发明实施例提供的环形振荡器中提到的相等均是在误差允许范围之内的相等。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，第一参考信号端的电压大于第二参考信号端的电压。在实际应用中，第一参考信号端的电压值与第二参考信号端的电压值需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

下面结合具体实施例，对本发明进行详细说明。需要说明的是，本实施例中是为了更好的解释本发明，但不限制本发明。

具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，如图3所示，第一控制模块10可以包括：第九晶体管M9与第十晶体管M10；

第九晶体管M9的控制极与控制信号端Vc耦接，第九晶体管M9的第一极与连接节点D耦接，第九晶体管M9的第二极与第二参考信号端Vref2耦接；

第十晶体管M10的控制极及其第二极均与连接节点D耦接，第十晶体管M10的第一极与第一参考信号端Vref1耦接。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，第九晶体管可以根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生预定电流，并通过预定电流使连接节点产生电压。第十晶体管的控制极及其第二极耦接，形成二极管连接状态。并且，控制信号端的电压值可以大于第二参考信号端的电压值，在实际应用中，控制信号端的电压值需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

在具体实施时，如图3所示，第九晶体管M9可以为N型晶体管，第十晶体管M10可以为P型晶体管。

具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，如图3所示，输入模块21_n可以包括：第五晶体管M5与第六晶体管M6；

第五晶体管M5的控制极与连接节点D耦接，第五晶体管M5的第一极与第一参考信号端Vref1耦接，第五晶体管M5的第二极分别与所述第六晶体管M6的第二极以及差分反相模块23_n耦接；

第六晶体管M6的控制极与第二参考信号端Vref2耦接，第六晶体管M6的第一极与第一参考信号端Vref1耦接。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，第五晶体管可以根据连接节点与第一参考信号端的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第一电流，第六晶体管可以根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第二电流。在理论中，第十晶体管与第五晶体管形成电流镜的结构。

在具体实施时，如图3所示，第五晶体管M5与第六晶体管M6可以为P型晶体管。

具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，如图3所示，输出模块22_n可以包括：第七晶体管M7与第八晶体管M8；

第七晶体管M7的控制极与控制信号端Vc耦接，第七晶体管M7的第一极分别与第八晶体管M8的第一极以及差分反相模块23_n耦接，第七晶体管M7的第二极与第二参考信号端Vref2耦接；

第八晶体管M8的控制极与第一参考信号端Vref1耦接，第八晶体管M8的第二极与第二参考信号端Vref2耦接。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，第七晶体管可以根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第三电流，第八晶体管可以根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第四电流。

在具体实施时，如图3所示，第七晶体管M7与第八晶体管M8可以为N型晶体管。

具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，如图3所示，差分反相模块23_n可以包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4；

第一晶体管M1的控制极作为所在的反相控制模块20_n的第一输入端In1_n，第一晶体管M1的第一极分别与第三晶体管M3的第二极以及第四晶体管M4的控制极耦接，作为所在的反相控制模块20_n的第一输出端Out1_n，第一晶体管M1的第二极分别与第二晶体管M2的第二极以及输出模块22_n耦接；具体地，第一晶体管M1的第二极分别与第二晶体管M2的第二极、输出模块22_n中的第七晶体管M7的第一极以及第八晶体管M8的第一极耦接。

第二晶体管M2的控制极作为所在的反相控制模块20_n的第二输入端In2_n，第二晶体管M2的第一极分别与第三晶体管M3的控制极以及第四晶体管M4的第二极耦接，作为所在的反相控制模块20_n的第二输出端Out2_n；第三晶体管M3的第一极分别与第四晶体管M4的第一极以及输入模块21_n耦接。具体地，第三晶体管M3的第一极分别与第四晶体管M4的第一极、输入模块21_n中的第五晶体管M5的第二极以及第六晶体管M6的第二极耦接。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述环形振荡器中，第五晶体管根据连接节点与第一参考信号端的电压产生第一电流，第六晶体管根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生第二电流，第七晶体管根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生第三电流，第八晶体管根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生第四电流，当第一晶体管在第一输入端的控制下导通时，存在于第一输出端的预先设定的负载电容进行放电，使第一输出端输出低电平信号，由于第一输出端与第四晶体管的控制极耦接，因此第四晶体管导通，存在于第二输出端的预先设定的负载电容进行充电，使第二输出端输出高电平信号。或，当第二晶体管在第二输入端的控制下导通时，存在于第二输出端的预先设定的负载电容进行放电，使第二输出端输出低电平信号，由于第二输出端与第三晶体管的控制极耦接，因此第三开关体管导通，存在于第一输出端的预先设定的负载电容进行充电，使第一输出端输出高电平信号。

在具体实施时，如图3所示，第一晶体管M1与第二晶体管M2可以为N型晶体管，第三晶体管M3与第四晶体管M4可以为P型晶体管。

以上仅是举例说明本发明实施例提供的环形振荡器中各模块的具体结构，在具体实施时，上述各模块的具体结构不限于本发明实施例提供的上述结构，还可以是本领域技术人员可知的其他结构，在此不作限定。

进一步的，在具体实施时，在本发明实施例提供的环形振荡器中，N型晶体管在高电平信号作用下导通，在低电平信号作用下截止；P型晶体管在高电平信号作用下截止，在低电平信号作用下导通。

需要说明的是本发明上述实施例中提到的晶体管可以是薄膜晶体管(TFT，ThinFilm Transistor)，也可以是金属氧化物半导体场效应管(MOS，Metal OxideScmiconductor)，在此不做限定。在具体实施中，上述各晶体管的控制极作为其栅极，并且根据晶体管类型以及信号的不同，可以将第一极作为源极，第二极作为漏极；或者将第一极作为漏极，第二极作为源极，在此不做具体区分。

下面以图3所示的环形振荡器为例，结合图4所示的电路时序图对本发明实施例提供的环形振荡器的工作过程作以详细的描述。下述描述中以1表示高电平信号，0表示低电平信号，其中，1和0代表其逻辑电平，仅是为了更好的解释本发明实施例提供的环形振荡器的工作过程。并且，第一参考信号端Vref1的电压V_ref1大于第二参考信号端Vref2的电压V_ref2，控制信号端Vc的电压V_c大于第二参考信号端Vref2的电压V_ref2。具体地，选取如图4所示的输出时序图中的第一阶段F1与第二阶段F2两个阶段。

在第一阶段F1，第九晶体管M9根据电压Vc与电压V_ref2产生由第十晶体管M10流向第九晶体管M9的预设电流I₀，其中，预设电流I₀满足公式：

V_gs(M9)代表第九晶体管M9的栅源电压，V(M9)_th代表第九晶体管M9的阈值电压，

代表第九晶体管M9的宽长比。

其中μ代表迁移率，C_o代表单位面积栅氧化层电容，同一电路中，k的数值相对稳定，可以算作常量。并且通过预设电流I₀可以使连接节点D产生电压V_d，第十晶体管M10的控制极与第二极耦接，处于二极管连接状态。

针对第1个反相控制模块20_1，其第一输入端In1_1输入高电平信号，第二输入端In2_1输入低电平信号，则第一晶体管M1导通、第二晶体管M2截止。第五晶体管M5根据连接节点D的电压V_d与电压V_ref1产生第一电流I₁，

其中，V(M5)_sg代表第五晶体管M5的源栅电压，V(M5)_th代表第五晶体管M5的阈值电压，

代表第五晶体管M5的宽长比。第六晶体管M6根据电压V_ref1与电压V_ref2产生第二电流I₂，

其中，V(M6)_sg代表第六晶体管M6的源栅电压，V(M6)_th代表第六晶体管M6的阈值电压，

代表第六晶体管M6的宽长比。第七晶体管M7根据电压V_c与电压V_ref2产生第三电流I₃，即

其中，V(M7)_gs代表第七晶体管M7的栅源电压，V(M7)_th代表第七晶体管M7的阈值电压，

代表第七晶体管M7的宽长比。第八晶体管M8根据电压V_ref1与电压V_ref2产生第四电流I₄，

其中，V(M8)_gs代表第八晶体管M8的栅源电压，V(M8)_th代表第八晶体管M8的阈值电压，

代表第八晶体管M8的宽长比。由于第一晶体管M1导通，使存在于第一输出端Out1_1的负载电容与第二参考信号端Vref2形成电流通路以进行放电，使第一输出端Out1_1输出低电平信号，并使第四晶体管M4导通。则第一电流I1与第二电流I2通过第四晶体管M4流入第二输出端Out2_1，对第二输出端Out2_1进行充电，使第二输出端Out2_1输出高电平信号。由于在第二输入端In2_1由高电平信号切换为低电平的时间内，第二晶体管M2会导通，因此，第一电流I1与第二电流I2通过第四晶体管M4、第二晶体管M2与第二参考信号端Vref2形成电流通路。在实际应用中，第一参考信号端Vref1的电压V_ref1会出现波动，使得提供给第五晶体管M5的电压会发生改变，从而导致由第五晶体管M5产生的第一电流I₁会随之变化。同理，第二参考信号端Vref2的电压V_ref2也会出现波动，使得第三电流I3会随之变化。下面分别以电压V_ref1增加，电压V_ref2在误差允许范围内不变以及电压V_ref2增加，电压V_ref1在误差允许范围内不变为例进行说明。

当电压V_ref1增加，电压V_ref2在误差允许范围内不变时，由于电压V_ref1增加，电压V_ref2不变，则第一电流I₁、第二电流I₂、第四电流I₄均增加，第三电流I₃不变。由于I₁+I₂＝I₃+I₄，因此可以通过使第一电流I₁增加的电流与第二电流I₂的增加的电流之和在误差允许范围内等于第四电流I₄增加的电流，以使充入第二输出端Out2_1的电流值与从第一输出端Out1_1放电的电流值可以相同，进而保证电流的充电时间与放电时间相等。而由第一至第四电流I₁～I₄满足的公式可以知道，晶体管产生的电流与晶体管的宽长比有关，因此可以通过设置第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比，以使I₁+I₂＝I₃+I₄，从而使放电时间与充电时间相同，进而可以保证第1个反相控制模块20_1输出的信号的频率稳定。在实际应用中，第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

当电压V_ref2增加，电压V_ref1在误差允许范围内不变时，则第二电流I₂、第三电流I₃、第四电流I₄均减小，第一电流I₁不变。由于I₁+I₂＝I₃+I₄，因此可以通过使第二电流I₂减少的电流在误差允许范围内等于第三电流I₃减少的电流与第四电流I₄减少的电流之和，以使充入第二输出端Out2_1的电流值与从第一输出端Out1_1放电的电流值可以相同，进而保证电流的充电时间与放电时间相等。而由第一至第四电流I₁～I₄满足的公式可以知道，晶体管产生的电流与晶体管的宽长比有关，因此可以通过设置第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比，以使I₁+I₂＝I₃+I₄，从而使放电时间与充电时间相同，进而可以保证第1个反相控制模块20_1输出的信号的频率稳定。在实际应用中，第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

针对第2个反相控制模块20_2，其第一输入端In1_2接收第1个反相控制模块20_1的第一输出端Out1_1的低电平信号，第二输入端In2_2接收第1个反相控制模块20_1的第二输出端Out2_1的高电平信号，则第二晶体管M2导通、第一晶体管M1截止。第五晶体管M5根据电压V_d与电压V_ref1产生第一电流I₁，

第六晶体管M6根据电压V_ref1与电压V_ref2产生第二电流I₂，

第七晶体管M7根据电压V_c与电压V_ref2产生第三电流I₃，

第八晶体管M8根据电压V_ref1与电压V_ref2产生第四电流I₄，

由于第二晶体管M2导通，使存在于第二输出端Out2_2的负载电容与第二参考信号端Vref2形成电流通路以进行放电，使第二输出端Out2_2输出低电平信号，并使第三晶体管M3导通。则第一电流I₁与第二电流I₂通过第三晶体管M3流入第一输出端Out1_2，对第一输出端Out1_2进行充电，使第一输出端Out1_2输出高电平信号。由于在第一输入端In1_2由高电平信号切换为低电平的时间内，第一晶体管M1会导通，因此，第一电流I₁与第二电流I₂通过第三晶体管M3、第一晶体管M1与第二参考信号端Vref2形成电流通路。下面分别以电压V_ref1增加，电压V_ref2在误差允许范围内不变以及电压V_ref2增加，电压V_ref1在误差允许范围内不变为例进行说明。

当电压V_ref1增加，电压V_ref2在误差允许范围内不变时，由于电压V_ref1增加，电压V_ref2不变，则第一电流I₁、第二电流I₂、第四电流I₄均增加，第三电流I₃不变。由于I₁+I₂＝I₃+I₄，因此可以通过使第一电流I₁增加的电流与第二电流I₂的增加的电流之和在误差允许范围内等于第四电流I₄增加的电流，以使充入第一输出端Out1_2的电流值与从第二输出端Out2_2放电的电流值可以相同，进而保证电流的充电时间与放电时间相等。而由第一至第四电流I₁～I₄满足的公式可以知道，晶体管产生的电流与晶体管的宽长比有关，因此可以通过设置第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比，以使I₁+I₂＝I₃+I₄，从而使放电时间与充电时间相同，进而可以保证第2个反相控制模块20_2输出的信号的频率稳定。在实际应用中，第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

当电压V_ref2增加，电压V_ref1在误差允许范围内不变时，则第二电流I₂、第三电流I₃、第四电流I₄均减小，第一电流I₁不变。由于I₁+I₂＝I₃+I₄，因此可以通过使第二电流I₂减少的电流在误差允许范围内等于第三电流I₃减少的电流与第四电流I₄减少的电流之和，以使充入第一输出端Out1_2的电流值与从第二输出端Out2_2放电的电流值可以相同，进而保证电流的充电时间与放电时间相等。而由第一至第四电流I₁～I₄满足的公式可以知道，晶体管产生的电流与晶体管的宽长比有关，因此可以通过设置第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比，以使I₁+I₂＝I₃+I₄，从而使放电时间与充电时间相同，进而可以保证第2个反相控制模块20_2输出的信号的频率稳定。在实际应用中，第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7以及第八晶体管M8的宽长比需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

针对第3个反相控制模块20_3，其第一输入端In1_3接收第2个反相控制模块20_2的第一输出端Out1_2的高电平信号，其第二输入端In2_3接收第2个反相控制模块20_2的第二输出端Out2_2的低电平信号。第3个反相控制模块20_3的工作过程与本阶段中的第1个反相控制模块20_1的工作过程基本相同，在此不做赘述。

在第二阶段F2，第九开关晶体管M9根据控制信号端电压Vc与电压Vref2产生预设电流I₀，第十开关晶体管M10的控制极与第二极耦接，处于二极管连接状态。

针对第1个反相控制模块20_1，其第一输入端In1_1接收第3个反相控制模块20_3的第一输出端Out1_3的低电平信号，第二输入端In2_1接收第3个反相控制模块20_3的第二输出端Out2_3的高电平信号。本阶段中第1个反相控制模块20_1的工作过程与第一阶段F1中的第2个反相控制模块20_2的工作过程基本相同，在此不做赘述。

针对第2个反相控制模块20_2，其第一输入端In1_2接收第1个反相控制模块20_1的第一输出端Out1_1的高电平信号，第二输入端In2_2接收第1个反相控制模块20_1的第二输出端Out2_1的低电平信号。本阶段中第2个反相控制模块20_2的工作过程与第一阶段F1中的第1个反相控制模块20_1的工作过程相同，在此不做赘述。

针对第3个反相控制模块20_3，其第一输入端In1_3接收第2个反相控制模块20_2的第一输出端Out1_2的低电平信号，第二输入端In2_3接收第2个反相控制模块20_2的第二输出端Out2_2的高电平信号。本阶段中第3个反相控制模块20_3的工作过程与第一阶段F1中的第2个反相控制模块20_2的工作过程基本相同，在此不做赘述。

在第二阶段F2之后，重复执行第一阶段F1与第二阶段F2的工作过程。

并且，在第一阶段与第二阶段中，由于各反相控制模块中的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管与第四晶体管是利用差分方式进行架构的，且反相控制模块的第二输出端与第一输出端分别接到了下一级反相控制模块的第二输入端与第一输入端。因此可以进一步将电源产生的共模噪声消除。

通过本发明实施例提供的上述各晶体管的相互配合，可以实现振荡器稳定地输出高低电平交替的时钟信号，保证输出频率的稳定性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种温度传感电路，包括本发明实施例提供的上述环形振荡器。由于该温度传感电路解决问题的原理与前述环形振荡器相似，因此该温度传感器的实施可以参见前述环形振荡器的实施例，重复之处在此不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的温度传感电路除上述环形振荡器之外，其余结构和功能可以与相关技术中的相同，并且可以为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括本发明实施例提供的温度传感电路。该电子设备的实施可以参见上述环形振荡器的实施例，重复之处不再赘述。

具体地，在具体实施时，本发明实施例提供的电子设备可以包括显示装置。具体地，显示装置如图5所示，可以包括显示面板100与温度传感电路200。其中，温度传感电路200可以位于显示面板100的边框区域，以通过环形振荡器辅助检测显示面板100的温度。在实际应用中，温度传感电路检测显示面板的方法可以与相关技术中的方法基本相同，在此不作赘述。

在具体实施时，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

本发明实施例提供的环形振荡器、温度传感电路及电子设备，通过第一控制模块产生预设电流，并通过预设电流使连接节点产生电压，反相控制模块中的输入模块可以根据第一参考信号端与连接节点的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第一电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由第一参考信号端流向连接的差分反相模块的第二电流。反相控制模块中的输出模块根据控制信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第三电流，以及根据第一参考信号端与第二参考信号端的电压产生由连接的差分反相模块流向第二参考信号端的第四电流。通过输入模块与输出模块产生的电流分别对差分反相模块连接的输出端充电与放电，可以使这些模块所在的反相控制模块的第一输出端输出与第一输入端的电平相反的信号，并使第二输出端输出与第二输入端的电平相反的信号。并且通过第一控制模块与反相控制模块中的输入模块、输出模块以及差分反相模块的相互配合，并通过使第一电流与第二电流的电流值之和等于第三电流与第四电流的电流值之和，在第一参考信号端的电压或第二参考信号端的电压由于波动变化时，可以保持差分反相模块进行充电与放电的时间的稳定，从而使环形振荡器输出的信号的频率稳定。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种环形振荡器，其特征在于，包括：第一控制模块和级联的N个反相控制模块，其中，级联的所述N个反相控制模块中的第1个反相控制模块的第一输入端和第二输入端分别与最后1个反相控制模块的第一输出端和第二输出端耦接；除所述第1个反相控制模块之外，其余各级反相控制模块的第一输入端和第二输入端分别与其相邻的前一级反相控制模块的第一输出端和第二输出端耦接；N为大于或等于3的奇数；

所述第一控制模块分别与第一参考信号端、第二参考信号端、控制信号端以及连接节点耦接，用于根据所述控制信号端的电压、所述第一参考信号端的电压以及所述第二参考信号端的电压产生预设电流，并通过所述预设电流使所述连接节点产生电压；

所述反相控制模块包括输入模块、输出模块以及差分反相模块；其中，

所述输入模块分别与所述第一参考信号端、所述第二参考信号端、所述连接节点以及所述差分反相模块耦接，用于根据所述第一参考信号端的电压与所述连接节点的电压产生由所述第一参考信号端流向所述差分反相模块的第一电流，根据所述第一参考信号端的电压和所述第二参考信号端的电压产生由所述第一参考信号端流向所述差分反相模块的第二电流；

所述输出模块分别与所述第一参考信号端、所述第二参考信号端、所述控制信号端以及所述差分反相模块耦接，用于根据所述控制信号端的电压与所述第二参考信号端的电压产生由所述差分反相模块流向所述第二参考信号端的第三电流，根据所述第一参考信号端的电压和所述第二参考信号端的电压产生由所述差分反相模块流向所述第二参考信号端的第四电流；所述第一电流与所述第二电流的电流值之和等于所述第三电流与所述第四电流的电流值之和；

所述差分反相模块包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管；

所述第一晶体管的控制极作为所在的反相控制模块的第一输入端，所述第一晶体管的第一极分别与所述第三晶体管的第二极以及所述第四晶体管的控制极耦接，作为所在的反相控制模块的第一输出端，所述第一晶体管的第二极分别与所述第二晶体管的第二极以及所述输出模块耦接；

所述第二晶体管的控制极作为所在的反相控制模块的第二输入端，所述第二晶体管的第一极分别与所述第三晶体管的控制极以及所述第四晶体管的第二极耦接，作为所在的反相控制模块的第二输出端；

所述第三晶体管的第一极分别与所述第四晶体管的第一极以及所述输入模块耦接；

所述差分反相模块用于使所在的反相控制模块的第一输出端输出与第一输入端的电平相反的信号，并使所在的反相控制模块的第二输出端输出与第二输入端的电平相反的信号。

2.如权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述第一晶体管与所述第二晶体管为N型晶体管，所述第三晶体管与所述第四晶体管为P型晶体管。

3.如权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述输入模块包括：第五晶体管与第六晶体管；

所述第五晶体管的控制极与所述连接节点耦接，所述第五晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接，所述第五晶体管的第二极分别与所述第六晶体管的第二极以及所述差分反相模块耦接；

所述第六晶体管的控制极与所述第二参考信号端耦接，所述第六晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接。

4.如权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述输出模块包括：第七晶体管与第八晶体管；

所述第七晶体管的控制极与所述控制信号端耦接，所述第七晶体管的第一极分别与所述第八晶体管的第一极以及所述差分反相模块耦接，所述第七晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接；

所述第八晶体管的控制极与所述第一参考信号端耦接，所述第八晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接。

5.如权利要求1所述的环形振荡器，其特征在于，所述第一控制模块包括：第九晶体管与第十晶体管；

所述第九晶体管的控制极与所述控制信号端耦接，所述第九晶体管的第一极与所述连接节点耦接，所述第九晶体管的第二极与所述第二参考信号端耦接；

所述第十晶体管的控制极及其第二极均与所述连接节点耦接，所述第十晶体管的第一极与所述第一参考信号端耦接。

6.如权利要求1-5任一项所述的环形振荡器，其特征在于，所述第一参考信号端的电压大于所述第二参考信号端的电压。

7.一种温度传感电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的环形振荡器。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的温度传感电路。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括显示装置。

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