[發(fā)明專利]一種無參考電壓的RC張弛振蕩器

有效

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111092609B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設計）人: 馬彥昭;葉崢杰;陰玥;樊曉椏
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種無需外部參考電壓的RC張弛振蕩器電路結(jié)構，該電路采用了電荷泵技術產(chǎn)生兩個峰峰值相等，相位差180°的三角波信號。且不需要外部參考電壓，比較器輸出信號的翻轉(zhuǎn)點只與三角波的相交電位有關。通過比較器對這兩個三角波信號進行比較產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號。

技術領域

本發(fā)明屬于電子電路技術領域，尤其涉及RC張弛振蕩器電路。

背景技術

時鐘電路或計時器是低功耗電子設備的關鍵模塊。例如，在無線傳感器網(wǎng)絡中，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)定性都至關重要。RC張弛振蕩器具有低功耗，易于片上集成的特點，非常適合應用在這些電子設備中。實際中振蕩器的頻率受溫度、電壓、工藝等因素影響，設計具有穩(wěn)定工作頻率的低功耗振蕩器具有重要意義。

參照圖5。文獻“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.”公開了一種張弛振蕩器。該結(jié)構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S1的一端相連組成充電支路，放電電流源I_REF2與開關S2一端相連組成放電支路，開關S1和開關S2的另一端連接到電容C的正端V_C，電容C的負端接地。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S1，RS觸發(fā)器的輸出控制開關S2。當電容上的電壓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)楦唠娖健ｉ_關S1關斷，開關S2導通，電容C上的電荷通過放電支路開始放電。當電容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)榈碗娖健ｉ_關S1導通，開關S2關斷，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)構簡單，但存在以下缺點：需要額外電路提供參考電壓，增加了電路設計復雜性和面積；振蕩器的頻率和占空比的穩(wěn)定性會受電源電壓波動、參考電壓的波動以及溫度變化的影響。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術問題

為了克服現(xiàn)有方案中RC張弛振蕩器的頻率和占空比受電源電壓變化、溫度變化、參考電壓變化而不穩(wěn)定的不足，本發(fā)明提供一種無參考電壓，對電源電壓變化和溫度變化不敏感的RC張弛振蕩器電路。采用電荷泵技術產(chǎn)生兩個相位差為180°，峰峰值相等的兩個周期性三角波信號，通過比較器對這兩個三角波信號進行比較產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號。由于設計的電容充放電電流和三角波的峰峰值均隨著電源電壓變化，保證了在每種工作狀態(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。該方法僅使用了一個比較器，使比較器的數(shù)量減少了一半，減小了芯片面積。

技術方案