[發明專利]弛張振蕩器

在審

• 申請號: 201310339533.8
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN104242874A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 羅世明;陸敏
• 申請（專利權）人: 凌通科技股份有限公司
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明是關于一種振蕩器的技術，更進一步來說，本發明是關于一種改善邏輯延遲的弛張振蕩器（Relaxation?Oscillator）。

背景技術

隨著科技的進步，電子技術已經由最早的真空管、晶體管，進展到集成電路芯片。其用途十分的廣泛，也因此，電子產品也漸漸的成為現代人生活中不可或缺的生活必需品。然而，振蕩器更是模擬電路或數字電路中不可或缺的重要元件。弛張振蕩器是屬于振蕩器中，重要的一種。弛張振蕩器常用于電容傳感器以及單芯片功率集成電路。相較于電感、電容振蕩器（LC?Oscillator），弛張振蕩器僅需一種儲能元件。此振蕩器的優點在于，具有較寬的頻率調整范圍，以及高度的線性控制。設計良好的弛張振蕩器應具有穩定性高、可調頻率范圍寬、控制線性度高等特點。

圖1為現有技術的弛張振蕩器的電路圖。請參考圖1，此弛張振蕩器包括由兩個或非門組成的設定－重設閂鎖器（latch）101、反相器102、或非門103、或非門104、第一P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP1、第二P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP2、第三P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP3、第四P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP4、第一N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN1、第二N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN2、第三N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN3、第四N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN4、第一電容105以及第二電容106。第一N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN1、第二N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN2、第三P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP3、第四P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP4主要是用來作偏壓（電流源）使用，圖式中的VBP與VBN則分別是P型金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極偏壓與N型金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極偏壓。為了讓所屬技術領域普通技術人員了解，此圖中標示了節點N1、節點N2、節點S3以及節點S4。

為了詳細說明此振蕩器的運作原理，先假設設定－重設閂鎖器101的重設端R、設定端S、Q輸出端以及反Q輸出端的初始邏輯狀態分別是0、1、1、0。此時，節點S4的電壓為邏輯高電壓，節點S3的電壓則低于第四N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN4的門檻電壓。由于重設端R的邏輯狀態為0，且Q輸出端的邏輯狀態為1，因此，或非門104的輸出端為邏輯低電壓，使得P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP2導通。電容器106被快速的充電到邏輯高電壓，使得設定－重設閂鎖器101的設定端S轉為邏輯低電壓，此時，設定－重設閂鎖器101的重設端R、設定端S、Q輸出端以及反Q輸出端的邏輯狀態改變為0、0、1、0。

接下來，由于設定－重設閂鎖器101的設定端S與反Q輸出端的邏輯皆為0，使得或非門103的輸出端輸出邏輯高電壓，因此，P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP1截止，電容器105通過N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN1進行放電。當電容器105被放電到邏輯低電壓時，設定－重設閂鎖器101的重設端R、設定端S、Q輸出端以及反Q輸出端的邏輯狀態被改變為1、0、0、1。由于此時，設定－重設閂鎖器101的設定端S以及其反Q輸出端的邏輯分別是0、1，并且，重設端R以及其Q輸出端的邏輯分別是1、0，因此，或非門103以及或非門104的輸出端皆為邏輯低電壓，P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP1以及MP2也因此導通。此時，電容器105被快速的充電到邏輯高電壓，而設定－重設閂鎖器101的重設端R、設定端S、Q輸出端以及反Q輸出端的邏輯狀態被改變為0、0、0、1。

接下來，由于設定－重設閂鎖器101的重設端R與Q輸出端的邏輯皆為0，使得第二或非門104的輸出端輸出邏輯高電壓，因此，P型金屬氧化物半導體場效應晶體管MP2截止，電容器106通過N型金屬氧化物半導體場效應晶體管MN2進行放電。當電容器106被放電到邏輯低電壓時，此時，設定－重設閂鎖器101的重設端R、設定端S、Q輸出端以及反Q輸出端的邏輯狀態又再度變回0、1、1、0。

圖2為現有技術的弛張振蕩器的操作波形圖。請參考圖2，所屬技術領域普通技術人員可以看出，節點N1的電壓與節點N2的電壓雖是反相，但是兩者確有同時為邏輯低電壓的間隙。因此，導致節點S3在節點N1為邏輯低電壓時，并未立刻進行放電，且節點S4在節點N2為邏輯低電壓時，并未立刻進行放電。如此，導致此弛張振蕩器的操作頻率無法提升，相反的，如要得得到相同的頻率，就必須耗費更大的電流。

發明內容

本發明的一目的在于提供一種弛張振蕩器，藉此，提升振蕩器的操作頻率，減少振蕩器內部電路的延遲。