[發明專利]一種環形RC振蕩器電路

在審

• 申請號: 201910341511.2
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110071704A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 陳景闊
• 申請（專利權）人: 成都銳成芯微科技股份有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K3/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種環形RC振蕩器電路，涉及集成電路領域。該環形RC振蕩器電路包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第一電阻，第一反相器的輸入端連接于第三反相器的輸出端，第三反相器的輸入端連接于第二反相器的輸出端，第一電阻的兩端分別連接于第一反相器的輸出端和第三反相器的輸出端；第一反相器和第二反相器之間還連接有比較器，第一反相器的輸出端通過電容連接于比較器的第一輸入端，比較器輸出端連接于第二反相器的輸入端。本發明技術方案通過在環形RC振蕩器電路中設置比較器，比較器的參考電壓與電源電壓成正比，當比較器發生翻轉時，因翻轉電平與電源電壓無關，振蕩器的頻率不隨電源電壓改變。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種環形RC振蕩器電路。

背景技術

振蕩器在各類電子設備中作為時鐘源占有重要的地位，如何產生穩定的時鐘，是迫切需要解決的難題。

圖1是現有技術中振蕩器的基本結構，由4個反相器、1個緩沖器、1個電阻和1個電容組成，該結構由于電路簡單、易于集成而被廣泛使用。反相器V1的輸入端連接至節點Va并作為RC振蕩器的輸入節點，反相器V1的輸出端Vb連接至電容，電容的另一端Vc連接至電阻的一端，節點Vc并作為反相器V2的輸入節點，反相器V2的輸出節點Vd連接至反相器V3的輸入端，反相器V3的輸出端Vo連接至反相器V4的輸入端，并將Vo作為RC振蕩器的輸出，通過緩沖器輸出時鐘。反相器V4的輸出端連接至電阻的另一端Va，并且作為反相器V1的輸入。

該振蕩器的工作原理如圖2所示，橫坐標為時間，縱坐標為電壓，假設上電伊始，t=0時，反相器V1的輸入節點Va=0，則節點Vb的電壓為高電平VDD(電源電壓)，節點Vc的電壓也為高電平VDD；當t=0~T1時，節點Vc通過電阻R對電容進行放電，從而使節點Vc電壓降低，當t=T1時，節點Vc電壓下降至，達到了反相器V2的翻轉點，反相器V2發生翻轉，節點Vd變為高電平，同時反相器V3發生翻轉，節點Vo變為低電平0，緊接著反相器V4也發生翻轉，節點Va變為高電平VDD，反相器V1發生翻轉，節點Vb變為0。而此時Vc≈，由于電容兩端的壓降不能突變，所以當節點Vb的電壓由VDD降為0時，節點Vc由變為。在t=T1~T2，節點Va通過電阻R對電容的節點Vc進行充電，當t=T2時，節點Vc電壓升高到，反相器V2發生翻轉，節點Va變為低電平0，則節點Vb變為高電平VDD，同樣的道理，由于電容兩端的壓降不能突變，所以當節點Vb由0升為VDD時，節點Vc由變為。在t=T2~T3，節點Vc通過電阻R對電容進行放電，當t=T3時，節點Vc的電壓降為，反相器V2發生翻轉，如此循環下去，節點Vo通過緩沖器把時鐘輸出到負載電路。

忽略反相器的延時，該RC振蕩器的周期 ， 其中，，K_SW為反相器的翻轉點，V_SW為該反相器的電壓值。

從上面的表達式可以看出，當V_SW與電源電壓VDD的比值K_SW為常數時，振蕩器的周期T是恒定值，即振蕩器的頻率不隨電源電壓的變化而變化。然而現有的反相器的翻轉電壓很難設計成與電源電壓成正比。對CMOS工藝而言，反相器的翻轉電平與PMOS、NMOS的閾值電壓、寬長比、電源電壓、環境溫度等均有關系，所以現有技術中的振蕩器的頻率是隨電源電壓的變化而變化，影響后續電路的設計，增加電路難度。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種環形RC振蕩器電路，旨在使振蕩器的頻率不隨電壓的變化而變化。

為實現上述目的，本發明提供一種環形RC振蕩器電路，包括第一反相器、第二反相器、第三反相器和第一電阻，所述第一反相器的輸入端連接于所述第三反相器的輸出端，所述第三反相器的輸入端連接于所述第二反相器的輸出端，所述第一電阻的兩端分別連接于所述第一反相器的輸出端和所述第三反相器的輸出端；所述第一反相器和所述第二反相器之間還連接有比較器，所述第一反相器的輸出端通過電容連接于所述比較器的第一輸入端，所述比較器輸出端連接于所述第二反相器的輸入端。