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一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路

阅读：34发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路，其中，所述石英晶体振荡驱动电路由石英晶体、跨阻放大器、可变增益放大器和幅度检测单元构成。本发明中，跨阻放大器检测石英晶体一端的压电感应电流信号并转换为电压信号，再将该信号通过幅度检测单元来控制可变增益放大器的增益，最终使回路工作在稳幅正弦振荡状态；此外，前述石英晶体振荡驱动电路还可以适于进行单片集成，本发明的优点在于整体电路具有结构简单、体积小、功耗低以及适合标准CMOS工艺单片集成的优势。，下面是一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于，包括石英晶体G1、跨阻放大器U1、可变增益放大器U2、幅度检测单元U3，所述跨阻放大器U1的输入端与所述石英晶体G1的第一端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与幅度检测单元U3的输入端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与所述可变增益放大器U2的第一输入端相连接，跨阻放大器U1、反向放大器U7、衰减网络U6依次相连，衰减网络U6与可变增益放大器U2的第二输入端相连接，所述幅度检测单元U3的输出端与所述可变增益放大器U2的增益控制输入端相连接，所述可变增益放大器U2的输出端与所述石英晶体G1的第二端相连接；
所述可变增益放大器U2包括第一PMOSFET晶体管M1、第二PMOSFET晶体管M2、第三PMOSFET晶体管M3、第四PMOSFET晶体管M6、第一NMOSFET晶体管M4、第二NMOSFET晶体管M5、第三NMOSFET晶体管M7以及第九电阻R9；其中所述第一PMOSFET晶体管M1的源极接第一电源，栅极作为所述可变增益放大器U2的增益控制输入端，漏极接所述第二PMOSFET晶体管M2的源极以及所述第三PMOSFET晶体管M3的源极；所述第二PMOSFET晶体管M2的栅极作为所述可变增益放大器U2的反相输入端，漏极接所述第一NMOSFET晶体管M4的栅极和漏极；所述第三PMOSFET晶体管M3的栅极作为所述可变增益放大器U2的同相输入端，漏极接所述第二NMOSFET晶体管M5的漏极；所述第一NMOSFET晶体管M4采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源；所述第二NMOSFET晶体管M5源极接第二电源，栅极接所述第一NMOSFET晶体管M4的栅极，漏极接所述第四PMOSFET晶体管M6的栅极以及所述第三NMOSFET晶体管M7的栅极；所述第四PMOSFET晶体管M6的源极接第一电源，漏极接所述第三NMOSFET晶体管M7的漏极；所述第三NMOSFET晶体管M7的源极接第二电源，漏极作为所述可变增益放大器U2的输出端；所述第九电阻R9并联接在所述第三NMOSFET晶体管M7的栅极和漏极间。
2.根据权利要求1所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：所述幅度检测单元U3包括有峰值检测器U4，所述峰值检测器U4包括第一尾电流源I1、第二尾电流源I2、第五PMOSFET晶体管M8、第六PMOSFET晶体管M9、第四NMOSFET晶体管M10、第五NMOSFET晶体管M11、第六NMOSFET晶体管M12以及第三电容C3；其中所述第五PMOSFET晶体管M8的栅极作为所述峰值检测器U4的输入端，源极接所述第一尾电流源I1的一端，漏极接所述第四NMOSFET晶体管M10的漏极；所述第一尾电流源I1一端接第一电源，另一端接所述第五PMOSFET晶体管M8的源极和所述第六PMOSFET晶体管M9的源极；所述第四NMOSFET晶体管M10的栅极接所述第五NMOSFET晶体管M11的栅极，源极接第二电源，漏极接所述第六NMOSFET晶体管M12的栅极；所述第六PMOSFET晶体管M9的源极接所述第五PMOSFET晶体管M8的源极，栅极接所述第二尾电流源I2的一端，漏极接所述第五NMOSFET晶体管M11的漏极；所述第五NMOSFET晶体管M11采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源；所述第二尾电流源I2一端接第一电源，另一端接所述第六PMOSFET晶体管M9的栅极；所述第六NMOSFET晶体管M12的源极接第二电源，漏极接所述第六PMOSFET晶体管M9的栅极并作为所述峰值检测电路U4的输出端；所述第三电容C3一端接第二电源，另一端接所述第六NMOSFET晶体管M12的漏极。
3.根据权利要求1或2所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：跨阻放大器U1包括第一运算放大器A1、第一电阻R1以及第一电容C1，其中第一电阻R1和第一电容C1并联连接在第一运算放大器A1的反相输入端和输出端间；第一运算放大器A1的同相输入端接地，第一运算放大器A1的反相输入端与石英晶体G1的第一端连接；第一运算放大器A1的反相输入端作为跨阻放大器U1的输入端，第一运算放大器A1的输出端作为跨阻放大器U1的输出端；跨阻放大器U1的作用是用于将检测到的石英晶体G1端的电流信号放大并转换为电压信号。
4.根据权利要求3所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：所述反相放大器U7包括第二运算放大器A2、第二电阻R2以及第三电阻R3，其中所述第三电阻R3并联连接在所述第二运算放大器A2的反相输入端和输出端间，所述第二电阻R2的一端作为所述反相放大器U7的输入端连接至所述跨阻放大器U1的输出端，另一端连接至所述第二运算放大器A2的反相输入端；所述第二运算放大器A2的同相输入端接地，其输出端作为所述反相放大器U7的输出端。
5.根据权利要求4所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：所述衰减网络U6包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，其中所述第五电阻R5的两端分别作为所述衰减网络U6的第一、第二输出端，并联连接在所述可变增益放大器U2的同相输入端和反相输入端间；所述第四电阻R4的一端作为所述衰减网络U6的第一输入端连接至所述反相放大器U7的输出端，另一端作为所示衰减网络U6的第一输出端连接至所述可变增益放大器U2的同相输入端；所述第六电阻R6的一端作为所述衰减网络U6的第二输入端连接至所述跨阻放大器U1的输出端，另一端作为所述衰减网络U6的第二输出端连接至所述可变增益放大器U2的反相输入端。
6.根据权利要求5所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：所述幅度检测单元U3包括峰值检测器U4和积分器U5，所述峰值检测器U4的输入端与跨阻放大器U1的输出端相连接，用于接收所示跨阻放大器U1输出的交流信号并将其转化为可以代表交流信号幅度的直流电压信号；所述积分器U5的一输入端与所述峰值检测器U4的输出端相连接，用于将所述峰值检测器U4输出的直流电压信号与输入到所述积分器U5另一输入端的参考基准电压进行积分比较；所述积分器U5的输出端与所述可变增益放大器U2的增益控制输入端连接，以控制所述可变增益放大器U2的放大倍数。
7.根据权利要求6所述的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，其特征在于：上述积分器U5的具体电路结构包括：第三运算放大器A3、第七电阻R7、第八电阻R8以及第二电容C2；
其中所述第七电阻R7的一端作为所述积分器U5的输入端连接至所述峰值检测器U4的输出端，另一端连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端；所述第八电阻R8与所述第二电容C2先串联，然后再并联连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端和输出端间，即所述第八电阻R8的一端连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端，其另一端连接至所述第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端连接至所述第三运算放大器A3的输出端；所述第三运算放大器A3的同相输入端连接至参考的基准电压，其输出端作为所述积分器U5的输出端。
8.一种单片集成电路，其特征在于：包括上述权利要求1-7任一所述的石英晶体振荡驱动电路。
9.根据权利要求8所述的单片集成电路，其特征在于：所述单片集成电路为标准CMOS工艺单片集成电路。

说明书全文

一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路

技术领域

[0001] 本发明涉及惯性传感领域，尤其是涉及一种石英音叉陀螺驱动电路，特别是一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路。

背景技术

[0002] 石英陀螺是一种中等精度的角速度传感器，具有体积小、功耗低等优点，一般采用自激振荡方式实现激励驱动。

[0003] 传统的激励驱动电路一般采用方波激励，优点是电路结构简单，缺点是谐波分量多干扰大，激励频率稳定性差。理想的激励驱动方式是正弦激励，电路提供临界增益，晶体刚好处于正弦振荡状态，具有最佳的频率稳定度，对其他电路的干扰也最小。

[0004] 与通常时钟电路所用石英晶体相比，石英陀螺晶体品质因数较低，无法采用常见的单级放大器实现振荡。CN102624335A、CN1909360A提出了一种较为简单的晶体振荡电路，但是其振荡幅度和直流电平都主要由单MOS管来维持，针对Q值较低的石英陀螺可能出现难以起振的问题。

[0005] 通常实现正弦波激励驱动的石英陀螺晶体振荡驱动电路架构如图1所示，前级跨阻放大器U1对石英晶体第一端输出的压电信号进行预放大，该信号再经过可变增益放大器U2进一步放大后反馈驱动晶体第二端。晶体振荡状态由回路信号增益决定，如果回路增益偏低，振荡幅度会越来越小，最终晶体无法振荡；如果回路增益偏高，振荡幅度会越来越大，最终进入限幅状态，无法实现正弦波振荡。通过幅度检测电路U3对回路信号幅度进行检测，并根据检测结果控制可变增益放大器增益，实现回路自动增益控制(AGC)，可以控制回路增益稳定在临界状态，实现正弦振荡。

[0006] 专利US5047734A、US5185585A、US5487015A提出了正弦波晶体振荡驱动电路，但是具有电路结构复杂，体积大，功耗高，硬件要求高等缺点。CN103684262B针对这些缺点提出了一种基于模拟电路的正弦波石英晶体振荡器电路结构，具有电路结构简单，功耗低、体积小等优点，但是其可变增益放大器采用N沟道结型场效应管实现的受控电流源+通用运放实现，幅度检测电路采用二极管+通用运放的精密整流电流结构实现，电路结构仍相对复杂，且不便于采用标准CMOS工艺单片实现。本发明提出一种实现正弦波激励驱动的石英陀螺晶体振荡驱动电路架构，尤其给出详细的可变增益放大器和峰值检测电路结构，整体电路相比之前的专利具有电路简单、体积小、功耗低以及适合标准CMOS工艺单片集成的优势。

发明内容

[0007] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石英晶体振荡驱动电路及其单片集成电路，用于解决现有技术中石英晶体振荡驱动电路的电路结构相对复杂且不便于采用标准CMOS工艺单片实现的问题。

[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

[0009] 一种正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路，包括石英晶体G1、跨阻放大器U1、可变增益放大器U2、幅度检测单元U3，所述跨阻放大器U1的输入端与所述石英晶体G1的第一端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与幅度检测单元U3的输入端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与所述可变增益放大器U2的第一输入端相连接，跨阻放大器U1、反向放大器U7、衰减网络U6依次相连，衰减网络U6与可变增益放大器U2的第二输入端相连接，所述幅度检测单元U3的输出端与所述可变增益放大器U2的增益控制输入端相连接，所述可变增益放大器U2的输出端与所述石英晶体G1的第二端相连接。

[0010] 上述电路的工作原理为：跨阻放大器U1接收石英晶体G1第一端的压电感应电流并将其转换为交流电压信号，幅度检测单元U3将该交流电压信号转化成可以反映交流电压信号幅值的直流信号，并与参考基准电压积分比较，输出信号控制可变增益放大器U2的增益；可变增益放大器U2输出端驱动石英晶体G1的第二端并构成整个反馈环路，环路稳定后，电路工作在稳幅正弦振荡状态。

[0011] 所述可变增益放大器U2包括第一PMOSFET晶体管M1、第二PMOSFET晶体管M2、第三PMOSFET晶体管M3、第四PMOSFET晶体管M6、第一NMOSFET晶体管M4、第二NMOSFET晶体管M5、第三NMOSFET晶体管M7以及第九电阻R9；其中所述第一PMOSFET晶体管M1的源极接第一电源，栅极作为所述可变增益放大器U2的增益控制输入端，漏极接所述第二PMOSFET晶体管M2的源极以及所述第三PMOSFET晶体管M3的源极；所述第二PMOSFET晶体管M2的栅极作为所述可变增益放大器U2的反相输入端，漏极接所述第一NMOSFET晶体管M4的栅极和漏极；所述第三PMOSFET晶体管M3的栅极作为所述可变增益放大器U2的同相输入端，漏极接所述第二NMOSFET晶体管M5的漏极；所述第一NMOSFET晶体管M4采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源；所述第二NMOSFET晶体管M5源极接第二电源，栅极接所述第一NMOSFET晶体管M4的栅极，漏极接所述第四PMOSFET晶体管M6的栅极以及所述第三NMOSFET晶体管M7的栅极；所述第四PMOSFET晶体管M6的源极接第一电源，漏极接所述第三NMOSFET晶体管M7的漏极；所述第三NMOSFET晶体管M7的源极接第二电源，漏极作为所述可变增益放大器U2的输出端；所述第九电阻R9并联接在所述第三NMOSFET晶体管M7的栅极和漏极间。

[0012] 优选地，所述峰值检测器U4包括第一尾电流源I1、第二尾电流源I2、第五PMOSFET晶体管M8、第六PMOSFET晶体管M9、第四NMOSFET晶体管M10、第五NMOSFET晶体管M11、第六NMOSFET晶体管M12以及第三电容C3；其中所述第五PMOSFET晶体管M8的栅极作为所述峰值检测器U4的输入端，源极接所述第一尾电流源I1的一端，漏极接所述第四NMOSFET晶体管M10的漏极；所述第一尾电流源I1一端接第一电源，另一端接所述第五PMOSFET晶体管M8的源极和所述第六PMOSFET晶体管M9的源极；所述第四NMOSFET晶体管M10的栅极接所述第五NMOSFET晶体管M11的栅极，源极接第二电源，漏极接所述第六NMOSFET晶体管M12的栅极；所述第六PMOSFET晶体管M9的源极接所述第五PMOSFET晶体管M8的源极，栅极接所述第二尾电流源I2的一端，漏极接所述第五NMOSFET晶体管M11的漏极；所述第五NMOSFET晶体管M11采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源；所述第二尾电流源I2一端接第一电源，另一端接所述第六PMOSFET晶体管M9的栅极；所述第六NMOSFET晶体管M12的源极接第二电源，漏极接所述第六PMOSFET晶体管M9的栅极并作为所述峰值检测电路U4的输出端；所述第三电容C3一端接第二电源，另一端接所述第六NMOSFET晶体管M12的漏极。

[0013] 上述电路的优点在于：由于提供的可变增益放大器U2结构可满足石英晶体G1正弦振荡激励驱动需求，同时体积功耗小、精度高并且适合单片集成，适合单电源应用。因此，根据本实施例实现的石英晶体G1振荡驱动电路具有体积小、功耗低、精度高的优点，采用正弦波激励也避免了方波高次谐波对电路的干扰影响。附图说明

[0014] 图1为本发明的应用背景电路图。

[0015] 图2为本发明一种正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路的原理图。

[0016] 图3为本发明正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路在一实施例中的电路结构图。

[0017] 图4为本发明中可变增益放大器在一优选实施例中的电路结构图。

[0018] 图5为本发明中峰值检测器在一优选实施例中的电路结构图。

[0019] 图6为本发明中石英晶体的等效电路模型示意图。

具体实施方式

[0020] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0021] 见图2：给出了一种正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路的原理图，如图所示，该石英晶体振荡驱动电路包括石英晶体G1、跨阻放大器U1、可变增益放大器U2、幅度检测单元U3，所述跨阻放大器U1的输入端与所述石英晶体G1的第一端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与幅度检测单元U3的输入端相连接，所述跨阻放大器U1的输出端与所述可变增益放大器U2的第一输入端相连接，跨阻放大器U1、反向放大器U7、衰减网络U6依次相连，衰减网络U6与可变增益放大器U2的第二输入端相连接，所述幅度检测单元U3的输出端与所述可变增益放大器U2的增益控制输入端相连接，所述可变增益放大器U2的输出端与所述石英晶体G1的第二端相连接。

[0022] 上述电路的工作原理为：跨阻放大器U1接收石英晶体G1第一端的压电感应电流并将其转换为交流电压信号，幅度检测单元U3将该交流电压信号转化成可以反映交流电压信号幅值的直流信号，并与参考基准电压积分比较，输出信号控制可变增益放大器U2的增益；可变增益放大器U2输出端驱动石英晶体G1的第二端并构成整个反馈环路，环路稳定后，电路工作在稳幅正弦振荡状态。

[0023] 上述电路的优点在于：由于提供的可变增益放大器U2结构可满足石英晶体G1正弦振荡激励驱动需求，同时体积功耗小、精度高并且适合单片集成，适合单电源应用。因此，根据本实施例实现的石英晶体G1振荡驱动电路具有体积小、功耗低、精度高的优点，采用正弦波激励也避免了方波高次谐波对电路的干扰影响。

[0024] 作为一种优选实施例，如图3，为上述正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路在实际应用中的一电路结构图，下面通过对该电路的结构及原理进行详细说明来便于本领域的技术人员更好的理解和实施。

[0025] 在具体实施中，跨阻放大器U1包括第一运算放大器A1、第一电阻R1以及第一电容C1，其中第一电阻R1和第一电容C1并联连接在第一运算放大器A1的反相输入端和输出端间；第一运算放大器A1的同相输入端接地，第一运算放大器A1的反相输入端与石英晶体G1的第一端连接；第一运算放大器A1的反相输入端作为跨阻放大器U1的输入端，第一运算放大器A1的输出端作为跨阻放大器U1的输出端。跨阻放大器U1的作用是用于将检测到的石英晶体G1端的电流信号放大并转换为电压信号。

[0026] 进一步地，所述反相放大器U7包括第二运算放大器A2、第二电阻R2以及第三电阻R3，其中所述第三电阻R3并联连接在所述第二运算放大器A2的反相输入端和输出端间，所述第二电阻R2的一端作为所述反相放大器U7的输入端连接至所述跨阻放大器U1的输出端，另一端连接至所述第二运算放大器A2的反相输入端；所述第二运算放大器A2的同相输入端接地，其输出端作为所述反相放大器U7的输出端。

[0027] 更进一步地，所述衰减网络U6包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，其中所述第五电阻R5的两端分别作为所述衰减网络U6的第一、第二输出端，并联连接在所述可变增益放大器U2的同相输入端和反相输入端间；所述第四电阻R4的一端作为所述衰减网络U6的第一输入端连接至所述反相放大器U7的输出端，另一端作为所示衰减网络U6的第一输出端连接至所述可变增益放大器U2的同相输入端；所述第六电阻R6的一端作为所述衰减网络U6的第二输入端连接至所述跨阻放大器U1的输出端，另一端作为所述衰减网络U6的第二输出端连接至所述可变增益放大器U2的反相输入端。

[0028] 在具体实施中，所述幅度检测单元U3包括峰值检测器U4和积分器U5，所述峰值检测器U4的输入端与跨阻放大器U1的输出端相连接，用于接收所示跨阻放大器U1输出的交流信号并将其转化为可以代表交流信号幅度的直流电压信号；所述积分器U5的一输入端与所述峰值检测器U4的输出端相连接，用于将所述峰值检测器U4输出的直流电压信号与输入到所述积分器U5另一输入端的参考基准电压进行积分比较；所述积分器U5的输出端与所述可变增益放大器U2的增益控制输入端连接，以控制所述可变增益放大器U2的放大倍数。

[0029] 具体的，上述积分器U5的具体电路结构包括：第三运算放大器A3、第七电阻R7、第八电阻R8以及第二电容C2；其中所述第七电阻R7的一端作为所述积分器U5的输入端连接至所述峰值检测器U4的输出端，另一端连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端；所述第八电阻R8与所述第二电容C2先串联，然后再并联连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端和输出端间，即所述第八电阻R8的一端连接至所述第三运算放大器A3的反相输入端，其另一端连接至所述第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端连接至所述第三运算放大器A3的输出端；所述第三运算放大器A3的同相输入端连接至参考的基准电压，其输出端作为所述积分器U5的输出端。

[0030] 上述幅度检测部分U3的工作原理在于：跨阻放大器U1输出的正弦交流信号通过峰值检测器U4检测，峰值检测器U4得到一个代表跨阻放大器U1输出正弦交流信号幅度的电压信号并与输入到积分器U5另一端的外接幅度控制电压比较，积分器U5的输出端接可变增益放大器U2的增益控制输入端，积分器U5输出电压控制可变增益放大器U2的放大倍数，最终激励驱动回路增益通过反馈控制回路稳定在临界水平，保证石英晶体的稳幅正弦振荡。

[0031] 更具体的来说，在石英晶体起振阶段，幅度检测单元U3检测到的正弦信号幅度很小，使可变增益放大器U2的放大倍数远远大于1，因此环路增益远大于1，从而缩短了起振时间；在石英晶体起振后，幅度检测单元U3调节可变增益放大器U2的放大倍数使整个环路增益恒等于1，从而保证环路各点工作在稳定的正弦波状态。

[0032] 在一优选实施例中，由于本发明提供的电路具有适合单片集成的特点，本实施例给出一种可变增益放大器的电路结构图，如图4，所述可变增益放大器U2包括第一PMOSFET晶体管M1、第二PMOSFET晶体管M2、第三PMOSFET晶体管M3、第四PMOSFET晶体管M6、第一NMOSFET晶体管M4、第二NMOSFET晶体管M5、第三NMOSFET晶体管M7以及第九电阻R9；其中，PMOSFET晶体管M1的源极接第一电源Vp，栅极作为可变增益放大器的增益控制输入端，漏极接PMOSFET晶体管M2和M3的源极；PMOSFET晶体管M2的栅极作为可变增益放大器的反相输入端，漏极接NMOSFET晶体管M4的栅极和漏极；PMOSFET晶体管M3的栅极作为可变增益放大器的同相输入端，漏极接NMOSFET晶体管M5的漏极；NMOSFET晶体管M4采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源Vn；NMOSFET晶体管M5源极接第二电源Vn，栅极接NMOSFET晶体管M4的栅极，漏极接PMOSFET晶体管M6的栅极和NMOSFET晶体管M7的栅极；PMOSFET晶体管M6的源极接第一电源Vp，漏极接NMOSFET晶体管M7的漏极；NMOSFET晶体管M7的源极接第二电源Vn，漏极作为可变增益放大器的输出端；电阻R9并联接在NMOSFET晶体管M7的栅极和漏极间。

[0033] 可变增益放大器中第一级运算放大器尾电流即流过PMOSFET晶体管M1的电流如下公式(1)所示：

[0034]

[0035] 其中，μp为载流子迁移率，COX为单位面积的栅氧化层电容，Vp为第一电源电压，VC为增益控制输入端电压，Vthp为M1管的阈值电压，W为M1管的栅宽，L为M1管的栅长。

[0036] 晶体管M2、M3、M4、M5构成跨导运算放大器(OTA)，该跨导运算放大器的跨导增益如下公式(2)：

[0037]

[0038] 其中，晶体管M6、M7、R9构成第二级跨阻放大器，该放大器跨阻增益近似为R9，因此可变增益放大器总体放大倍数如下公式(3)：

[0039] Av＝gm3*R9 (3)

[0040] 其中，结合公式(2)(3)，可以得出可变增益放大器的放大倍数因此增益控制电压VC能够线性地控制可变增益放大器的放大倍数，使整个反馈回路更加容易控制。

[0041] 在另一优选实施例中，如图5，给出了上述峰值检测器的一种优选电路结构图，如图所示，所述峰值检测器U4包括第一尾电流源I1、第二尾电流源I2、第五PMOSFET晶体管M8、第六PMOSFET晶体管M9、第四NMOSFET晶体管M10、第五NMOSFET晶体管M11、第六NMOSFET晶体管M12以及第三电容C3；其中，PMOSFET晶体管M8的栅极作为峰值检测器的输入端，源极接尾电流源I1的一端，漏极接NMOSFET晶体管M10的漏极；尾电流源I1一端接第一电源Vp，另一端接PMOSFET晶体管M8、M9的源极；NMOSFET晶体管M10的栅极接NMOSFET晶体管M11的栅极，源极接第二电源Vn，漏极接NMOSFET晶体管M12的栅极；PMOSFET晶体管M9的源极接PMOSFET晶体管M8的源极，栅极接尾电流源I2的一端，漏极接NMOSFET晶体管M11的漏极；NMOSFET晶体管M11采用二极管接法，其栅极和漏极相连，源极接第二电源Vn；尾电流源I2一端接第一电源Vp，另一端接PMOSFET晶体管M9的栅极；NMOSFET晶体管M12的源极接第二电源Vn，漏极接PMOSFET晶体管M9的栅极并作为峰值检测电路的输出端；电容C3一端接第二电源Vn，另一端接NMOSFET晶体管M12的漏极。

[0042] 在另一优选实施例中，如图6，还给出了上述电路中石英晶体G1的等效电路模型，该等效电路模型的一条支路由动态电阻R0、动态电容C0以及动态电感L0串联组成，称之为串联支路。动态电阻R0主要代表了石英晶体机械损耗的大小，而动态电容C0和动态电感L0主要由石英晶体的尺寸、密度、压电常数和弹性常数决定。石英晶体电极间的静电电容等效为Cb，在等效电路模型中与串联支路相并联。

[0043] 综上所述，在本发明提供的正弦波激励的石英晶体振荡驱动电路中，跨阻放大器检测石英晶体一端的压电感应电流信号并转换为电压信号，再将该信号通过幅度检测单元来控制可变增益放大器的增益，最终使回路工作在稳幅正弦振荡状态，再结合给出可变增益放大器和峰值检测电路结构，本发明的整体电路具有结构简单、体积小、功耗低以及适合标准CMOS工艺单片集成的优势。

[0044] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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