[發明專利]全條件下實現產生高穩定性頻率的振蕩器結構

有效

• 申請號: 201110322053.1
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103066951A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 周平;古炯均
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K3/3565
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術領域

本發明涉及半導體集成電路電路設計領域。

背景技術

振蕩器(英文：oscillator)是用來產生重復電子訊號(通常是正弦波或方波)的電子元件。其構成的電路叫振蕩電路。能將直流電轉換為具有一定頻率交流電信號輸出的電子電路或裝置。

振蕩器種類很多，按振蕩激勵方式可分為白激振蕩器、他激振蕩器；按電路結構可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒波等振蕩器。廣泛用于電子工業、醫療、科學研究等方面。

現有的振蕩器結構受溫度與電壓影響比較大，無法實現在各種條件下的振蕩頻率的穩定。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全條件下實現產生高穩定性頻率的振蕩器結構，它可以在全溫度與全工作電壓范圍內，實現振蕩器輸出頻率的穩定。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種全條件下實現產生高穩定性頻率的振蕩器結構；包括：P1與R1，R2組成電流基準電流源；P2，C1，N1與組成鏡像電流充放電路；比較器與施密特比較器組成遲滯比較器電路；P1，R1，R2之間的產生基準電壓VR作為比較器CMP的比較輸入端。

本發明的有益效果在于：在全溫度與全工作電壓范圍內，實現振蕩器輸出頻率的穩定。

P2鏡像P1的電流，給C1充電，當C1的電位高于VR時，比較器CMP輸出翻轉，導致帶遲滯特性的施密特觸發器的輸出翻轉，控制N1管的導通，使得C1放電；

這時，C1電位下降，遠低于VR，比較器CMP輸出翻轉，導致帶遲滯特性的施密特觸發器的輸出翻轉，控制N1管的關閉，P2繼續給C1充電，完成一次振蕩過程。

所述過程周而復始循環，振蕩器輸出一個固定的頻率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，P1，R1，R2組成電流源基準，P2鏡像P1的電流，給C1充電，當C1的電位高于VR時，比較器(CMP)輸出翻轉，導致帶遲滯特性的施密特觸發器(Schmitt?trigger)的輸出翻轉，控制N1管的導通，使得C1放電，這時，C1電位下降，遠低于VR，比較器(CMP)輸出翻轉，導致帶遲滯特性的施密特觸發器(Schmitt?trigger)的輸出翻轉，控制N1管的關閉，P2繼續給C1充電，完成一次振蕩過程，上述過程周而復始循環，振蕩器輸出一個固定的頻率。

對時鐘的頻率的最大要求就是在各種條件下實現輸出頻率的穩定，但是由于電源電壓的變化，會引出基準電流源的變化，從而影響鏡像過來的充電電流大小的變化，從而影響C1的充電時間，使得輸出頻率的不穩定。另外當溫度變化時，電阻R1與R2的大小會明顯變化，使得基準電流會比較明顯的變化，使得最終的輸出頻率有明顯變化。

但是在圖1結構中，巧妙地利用了，P1，R1，R2分壓產生的電壓VR作為比較器的比較電平，當電源電壓升高時，基準電流增大，C1的充電電流隨著增大，但是VR由于電源電壓電壓的升高，亦隨著升高，使得C1需要的充電最高電平隨著升高，抵消了充電電流增大的影響，同理電源電壓降低，也可實現充電時間保持不變的結果。

當受溫度影響時，如溫度升高，電阻變小(R1，R2采用負溫度的電阻)，基準電流變大，C1的充電電流隨著增大，但是VR由于電源電壓電壓的升高，亦隨著升高，使得C1需要的充電最高電平隨著升高，抵消了充電電流增大的影響，同理電源電壓降低，也可實現充電時間保持不變的結果。

綜上所述，圖1的振蕩器的結構，能夠實現在電壓與溫度波動的情況下，實現穩定的頻率輸出。

在一款采用上述結構的振蕩器作為基準時鐘頻率的霍爾傳感器芯片，實現全條件下(1.8～3.6V的電源電壓，與-40～85.C的工作溫度)下，+-10％的采樣頻率的偏差，實現高穩定性的外部磁場信號的捕捉。

本發明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在于為了描述和說明本發明涉及的技術方案。基于本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為落入本發明的保護范圍。以上的具體實施方式用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的目的。