[發(fā)明專利]比較器失調(diào)抵消的RC張弛振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710491649.1
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107332541B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬彥昭;王黨輝;張盛兵;樊曉椏
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K3/0231
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明公開了一種比較器失調(diào)抵消的RC張弛振蕩器，用于解決現(xiàn)有RC張弛振蕩器頻率和占空比穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是包括參考電壓產(chǎn)生電路、電容充放電電路、比較器以及反相器鏈。本發(fā)明采用電荷泵產(chǎn)生兩個相位差為180°周期性三角波信號，通過比較器對這兩個三角波信號進(jìn)行比較產(chǎn)生時鐘信號。由于三角波信號的峰峰值由一個固定的參考電壓決定，與比較器的失調(diào)電壓無關(guān)，在每種工作狀態(tài)下電容的充放電時間保持不變，從而使振蕩器的頻率保持不變。由于比較器失調(diào)抵消，避免了比較器的失調(diào)電壓對振蕩器的頻率和占空比的影響，頻率和占空比穩(wěn)定性好。并且僅使用了一個比較器，使比較器的數(shù)量減少了一半。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種RC張弛振蕩器，特別是涉及一種比較器失調(diào)抵消的RC張弛振蕩器。

背景技術(shù)

時鐘電路或計時器是低功耗電子設(shè)備的關(guān)鍵模塊。例如，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，時鐘電路作為計時器，周期性的喚醒節(jié)點收發(fā)信號，其功耗、集成度、頻率穩(wěn)定性性能都至關(guān)重要。RC張弛振蕩器具有低功耗，易于片上集成的特點，非常適合應(yīng)用在這些電子設(shè)備中。實際中振蕩器的頻率受溫度、電壓、工藝等因素影響，設(shè)計具有穩(wěn)定工作頻率的低功耗振蕩器具有重要意義。

參照圖7。文獻(xiàn)“S.L.J.Gierkink and E.van Tuij,A coupled sawtoothoscillator combining low jitter with high control linearity[J],IEEE Journalof Solid-State Circuits,vol.37,no.6,pp.702-710,June 2002.”公開了一種RC張弛振蕩器。該結(jié)構(gòu)主要包括一個電容充放電電路、兩個比較器和一個RS觸發(fā)器。在電容充放電電路中，充電電流源I_REF1與開關(guān)S1的一端相連組成充電支路，放電電流源I_REF2與開關(guān)S2一端相連組成放電支路，開關(guān)S1和開關(guān)S2的另一端連接到電容C的正端V_C，電容C的負(fù)端接地。電容C的正端V_C與比較器CMP1的同相端和比較器CMP2的反向端相連，比較器CMP1的反向端連接參考電壓V_H，比較器CMP2的同相端連接參考電壓V_L。比較器CMP1的輸出連接RS觸發(fā)器的輸入R，比較器CMP2的輸出連接RS觸發(fā)器的輸入S。RS觸發(fā)器的輸出Q控制開關(guān)S1，RS觸發(fā)器的輸出控制開關(guān)S2。當(dāng)電容上的電壓V_C超過參考電壓V_H時，比較器CMP1的輸出翻轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器的輸出Q變?yōu)楦唠娖?。開關(guān)S1關(guān)斷，開關(guān)S2導(dǎo)通，電容C上的電荷通過放電支路開始放電。當(dāng)電容C上的電壓V_C低于參考電壓V_L時，比較器CMP2的輸出翻轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器的輸出Q變?yōu)榈碗娖?。開關(guān)S1導(dǎo)通，開關(guān)S2關(guān)斷，電容C通過充電支路開始充電，如此循環(huán)。振蕩器的周期由充電電流I_REF1、放電電流I_REF2、電容C、以及比較器的閾值電壓V_H、V_L決定。該RC張弛振蕩器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但存在以下缺點：比較器的失調(diào)電壓隨著溫度、電壓、工藝的變化而變化，導(dǎo)致振蕩器的頻率和占空比不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有RC張弛振蕩器頻率和占空比穩(wěn)定性差的不足，本發(fā)明提供一種比較器失調(diào)抵消的RC張弛振蕩器。該RC張弛振蕩器包括參考電壓產(chǎn)生電路、電容充放電電路、比較器以及反相器鏈。本發(fā)明采用電荷泵產(chǎn)生兩個相位差為180°周期性三角波信號，通過比較器對這兩個三角波信號進(jìn)行比較產(chǎn)生時鐘信號。由于三角波信號的峰峰值由一個固定的參考電壓決定，與比較器的失調(diào)電壓無關(guān)，在每種工作狀態(tài)下電容的充放電時間保持不變，從而使振蕩器的頻率保持不變。由于比較器失調(diào)抵消，避免了比較器的失調(diào)電壓對振蕩器的頻率和占空比的影響，頻率和占空比穩(wěn)定性好。并且僅使用了一個比較器，使比較器的數(shù)量減少了一半。