[發明專利]弛張振蕩器

在審

• 申請號: 201310513318.5
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104579170A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 曹銘原
• 申請（專利權）人: 普誠科技股份有限公司
• 主分類號: H03B5/02
• 分類號: H03B5/02;H03K3/45
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明有關于一種弛張振蕩器，特別是有關于一種用于觸控面板中的弛張振蕩器。

背景技術

振蕩器(oscillator)一般是用來產生具有周期性的模擬信號的電子電路。一般來說，振蕩器主要分成兩種，一種是諧波振蕩器(harmonic?oscillator)，其是依靠電路的自激振蕩而產生正弦波輸出電壓的電路;另外一種是弛張振蕩器(relaxation?oscillator)。弛張振蕩器用來產生非正弦波的輸出電壓，例如方波、鋸齒波或三角波的輸出電壓，其內含有如晶體管之類的非線性組件，以便將儲存于電容或電感中的能量周期性地釋放出來，使得輸出信號波形瞬間改變。另一方面，由于智能型手機與平板式計算機的興起，觸控面板(touch?panel)也逐漸被廣泛應用作為用戶輸入信號至主機的接口。現今一般的觸控面板通常會采用弛張振蕩器的技術，來感測使用者在觸控面板上的觸控點之上的電容所產生的電壓的頻率變化，提供予后級的處理器進行分析。

近年來，已經有許多弛張振蕩器的技術研究報告被發表。這些技術研究結果的出版物包含，例如，庫茲(Kutz?et?al.)的美國專利US7375535，史耐德(Snyder?et?al.)的美國專利US7307485，塞裘恩(Seguine)的美國專利US8159462，以及秦(Qin?et?al.)的美國專利US8058937。然而，上述這些參考文獻所提出的弛張振蕩器的電路結構，在輸出節點上都會設置一個場效應晶體管開關(field-effect?transistor?switch,FET?switch)，其信號輸入端及信號輸出端分別連接于用來對電容充電/放電的電流源、以及用來產生周期性的振蕩信號的電容之間。因此，前述的參考文獻所揭露的弛張振蕩器都會產生時脈饋入(clock?feedthrough)的問題，造成場效應晶體管開關的輸出信號的電壓偏移(offset)，進而影響振蕩器的操作準確度。

另外，陳(Chen)在美國專利US8373502中揭露一種弛張振蕩器。這篇參考文獻中的弛張振蕩器由一個運算轉導放大器(operational?transconductance?amplifier)和一個運算放大器(operational?amplifier)所組成，并且包含了六個開關來切換輸入到運算轉導放大器的一對輸入端和運算放大器的非反相輸入端的一對參考電壓。在這篇參考文獻中，運算轉導放大器的輸出電流信號對一電容進行充電/放電操作，以產生周期性振蕩信號，并且其輸出電流信號在電容上所形成的電壓信號，會輸入到運算放大器的反相輸入端。運算放大器的一對輸出頻率信號彼此互補且傳送到六個開關的控制端，以控制他們的開關操作。雖然這篇參考文獻并未將開關連接于用來充電/放電的電流源與用來產生周期性的振蕩信號的電容之間，而可以避免時脈饋入的問題。然而，這篇參考文獻所揭露的弛張振蕩器需要多達六個晶體管開關來選擇欲輸入的參考電壓，而會占用許多電路板面積以及增加成本，并且會增加電路中的噪聲。

針對上述問題，本發明提出一種弛張振蕩器，其可以在采用最少開關組件的電路設計下，解決時脈饋入所引起的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種弛張振蕩器，其中弛張振蕩器的輸出節點上并沒有設置任何開關，且能夠徹底解決時脈饋入(clock?feedthrough)的問題。

本發明的次要目的在于提供一種弛張振蕩器，其可以使用最少數目的開關組件來完成，進而減少電路板的使用面積與減少成本，以及降低電路中的噪聲。

本發明提供一種弛張振蕩器。該弛張振蕩器包括：一第一放大器，具有用以接收一輸出電壓信號的一第一輸入端、用以接收一參考電壓信號的一第二輸入端、以及一輸出端，該第一放大器用以比較該輸出電壓信號及該參考電壓信號，并且響應比較的結果輸出一控制信號；一第二放大器，具有用以接收該輸出電壓信號的一第一輸入端、連接至該第一放大器的輸出端以接收該控制信號的一第二輸入端、以及連接至該第一放大器的第一輸入端以及該第二放大器的第一輸入端的一輸出端，該第二放大器用以比較該控制信號及該輸出電壓信號，并且響應比較的結果輸出該輸出電壓信號。該輸出電壓信號為一具有非正弦波波形的周期性振蕩信號。

本發明所述的弛張振蕩器還包括：一開關組合，連接于該第一放大器的第二輸入端，用以經由該控制信號的驅動選擇性地連接一第一參考電壓或一第二參考電壓至該第一放大器的第二輸入端，以作為該參考電壓信號。

本發明所述的弛張振蕩器，該第一參考電壓與該第二參考電壓具有不同的電平。