[發(fā)明專利]高電源抑制比低溫飄振蕩器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110262060.7
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102347728A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈克愈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫海威半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): H03B5/04
• 分類號(hào): H03B5/04
• 代理公司: 無錫華源專利事務(wù)所 32228
• 代理人: 孫力堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及集成振蕩電路。

背景技術(shù)

振蕩電路也稱信號(hào)發(fā)生電路，是很多電子電路中經(jīng)常使用的電路。例如為數(shù)字電路提供時(shí)鐘的就是這種電路，將無線電波等各種信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方的載波信號(hào)也是由振蕩電路產(chǎn)生的。振蕩電路產(chǎn)生的波形有很多種，如正弦波、方波、三角波、斜波等。振蕩頻率為恒定的振蕩電路稱為數(shù)字電路或系統(tǒng)的時(shí)鐘發(fā)生器，其輸出波形一般為方波。

晶體振蕩電路是目前使用最廣泛的高精度、高穩(wěn)定度的振蕩電路。晶體振蕩器是利用晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件。若在晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形；反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得很精確，因此晶體振蕩電路可獲得很高的頻率精度和穩(wěn)定度。但也正是因?yàn)榫w振蕩電路本身的性質(zhì)，使得其在可集成化方面存在巨大缺陷，無法和現(xiàn)有的集成電路加工制造工藝兼容，必須外接。使用晶振的電路必須提供兩個(gè)引腳連接晶振的兩端，除此以外還需要外接兩個(gè)瓷片電容，這樣就十分不利于減少電路板的尺寸，無法降低加工制造成本。

RC振蕩器也是目前使用廣泛的一種振蕩電路，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成的特點(diǎn)。最基本的RC振蕩電路如圖1所示，由電容C、電阻R、由反向器I₁~I_n（n為偶數(shù)）實(shí)現(xiàn)的延時(shí)單元以及放電管N₁組成。假設(shè)初始時(shí)電容C上極板的電壓為0，電路的輸出信號(hào)OUT也為0；電容C通過電阻R充電，當(dāng)電容上的電壓超過I₁的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，I₁的輸出變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過n個(gè)反向器的延時(shí)后，輸出信號(hào)OUT變?yōu)楦唠娖剑瑫r(shí)放電管N₁打開，給電容C放電，當(dāng)電容上的電壓低于I₁的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)OUT變?yōu)榈碗娖剑烹姽荜P(guān)斷，如此周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)振蕩。從RC振蕩電路的結(jié)構(gòu)和其工作原理可以看出，輸出信號(hào)OUT的頻率不僅受到加工工藝的影響，而且還隨電源電壓、環(huán)境溫度的變化而變化，因此其頻率的精度和穩(wěn)定度較差，僅能用于對(duì)頻率精度要求不高的場(chǎng)合。

因此，電容充放電電流在電源電壓和環(huán)境溫度變化的情況下如何保持恒定，如何保證比較器閾值電壓不隨電源電壓和環(huán)境溫度波動(dòng)，以及如何通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低集成電路加工制造過程中工藝波動(dòng)對(duì)振蕩器頻率的影響，成為了擺在振蕩電路設(shè)計(jì)者們眼前的急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前的振蕩電路不管是采用晶體振蕩電路實(shí)現(xiàn)，或是采用RC振蕩器實(shí)現(xiàn)均存在缺陷的問題，申請(qǐng)人經(jīng)過研究改進(jìn)，現(xiàn)提供一種高電源抑制比低溫飄振蕩器，在一定程度上可以替代晶體振蕩器，且具有一般RC振蕩器無法提供的頻率精度和穩(wěn)定度，可以有效降低系統(tǒng)的加工制造成本，增加系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：?

一種高電源抑制比低溫飄振蕩器，由恒流恒壓產(chǎn)生模塊和振蕩模塊連接構(gòu)成；

所述恒流恒壓產(chǎn)生模塊包括帶隙基準(zhǔn)電路、跟隨器以及電流鏡；所述帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端與跟隨器的輸入端連接，所述跟隨器的輸出端與電流鏡的輸入端連接；所述帶隙基準(zhǔn)電路的輸出端通過電阻分壓作為振蕩模塊中比較器的翻轉(zhuǎn)電平；所述電流鏡的輸出作為振蕩模塊中產(chǎn)生恒定電容充電電流的電壓偏置；

所述振蕩模塊包括電容、R-S觸發(fā)器以及兩個(gè)電壓比較器；所述電流鏡的輸出對(duì)所述電容充電并連接所述電壓比較器的反向端，帶隙基準(zhǔn)電路輸出端的所述翻轉(zhuǎn)電平連接電壓比較器的同向端，所述兩個(gè)電壓比較器的輸出被送到所述R-S觸發(fā)器，所述R-S觸發(fā)器輸出振蕩波形。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為：所述恒流恒壓產(chǎn)生模塊還包括偏置電路，所述偏置電路的偏置點(diǎn)連接所述帶隙基準(zhǔn)電路和跟隨器中運(yùn)放的可調(diào)端，為所述帶隙基準(zhǔn)電路和跟隨器分別提供工作點(diǎn)。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為：所述恒流恒壓產(chǎn)生模塊還包括復(fù)位電路，分別連接帶隙基準(zhǔn)電路、跟隨器以及電流鏡中MOS管的基極或運(yùn)放的可調(diào)端，用于控制恒流恒壓產(chǎn)生模塊中的各部分是否工作。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為：所述振蕩模塊還包括多級(jí)反相器，分別連接在R-S觸發(fā)器的輸入端和輸出端。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：