[發(fā)明專利]一種能夠同步外部時鐘的振蕩器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010039806.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111193500B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 明鑫;羅淞民;劉媛媛;胡曉冬;王卓;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03K3/03
• 分類號: H03K3/03
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種能夠同步外部時鐘的振蕩器，屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出的振蕩器，增加了同步外部時鐘模塊，當(dāng)需要同步外部時鐘時，將振蕩器的輸出時鐘同步至外部時鐘，當(dāng)不需要同步外部時鐘時，振蕩器內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號，實現(xiàn)了同步外部時鐘的功能，有利于多個芯片協(xié)同工作的一致性；且本發(fā)明只同步外部時鐘的上升沿，不會將占空比一起同步，占空比由窄脈沖寬度和時鐘周期共同決定；對比較器進行改進，避免了同步時鐘時比較器的誤翻轉(zhuǎn)；另外還增加了頻率抖動功能以優(yōu)化系統(tǒng)的EMI特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種振蕩器，能夠?qū)崿F(xiàn)同步外部時鐘的功能，以及設(shè)置了能實現(xiàn)抖頻功能的振蕩器，能夠適用于BUCK電路、BOOST電路或者其他需要系統(tǒng)時鐘的電路。

背景技術(shù)

開關(guān)電源的BUCK電路中，在脈沖寬度調(diào)制PWM的控制模式下，開啟上管由系統(tǒng)時鐘決定，關(guān)閉上管由PWM比較器和峰值電流限比較決定。因此，在BUCK芯片中，需要產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘的模塊。在多個芯片協(xié)同工作時，為了保證芯片工作的一致性，會使用同一外部時鐘進行控制，避免內(nèi)部時鐘由于各種非理想因素造成的誤差。

在高集成度的片上系統(tǒng)(systemon?chip,SOC)中，BUCK電源的電磁干擾(EMI)特性受到格外的關(guān)注，尤其是在開關(guān)電源的開關(guān)頻率愈發(fā)高頻化。BUCK電源因其高效的特點而被廣泛應(yīng)用，但是其缺點在于輸出紋波和噪聲比較大，可能會對其供電的敏感模擬模塊以及集成在其周圍的敏感模擬模塊造成影響。

BUCK電路的噪聲可以用EMI體現(xiàn)，而EMI則由電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。BUCK的EMI可以分為傳導(dǎo)EMI和輻射EMI。傳導(dǎo)EMI主要通過信號線路進行傳播，頻率較低。輻射EMI則是通過空間電磁場進行傳播，頻率較高。EMI的能量尖峰主要分布在BUCK的開關(guān)頻率以及其倍頻處，通過優(yōu)化EMI的能量尖峰以達到EMC標(biāo)準(zhǔn)。目前，優(yōu)化EMI的方式有分段驅(qū)動、頻率抖動等。分段驅(qū)動通過控制功率管的di/dt和dv/dt來優(yōu)化EMI，頻率抖動則是通過使開關(guān)頻率發(fā)生抖動來分散EMI的能量尖峰。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生電路如圖1所示。INTVCC為電源電壓。運算放大器OP和第一NMOS管MN1以及選頻電阻RT構(gòu)成一個等效電流源，Vref1為第一基準(zhǔn)電壓。通過運算放大器OP，將選頻電阻RT上端電壓箝位為第一基準(zhǔn)電壓Vref1，此時產(chǎn)生的電流I＝Vref1/RT。充電電流I通過第一PMOS管MP1和第二MOS管MP2構(gòu)成的電流鏡鏡像后，對計時電容Cc進行充電，直到計時電容Cc上的電壓達到第二基準(zhǔn)電壓Vref2后，比較器CMP翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生控制信號去控制第二NMOS管MN2對計時電容Cc放電，形成一個時鐘周期。待放電完成后，比較器CMP翻轉(zhuǎn)，充電電流I繼續(xù)對計時電容Cc充電。周而復(fù)始，產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘。

當(dāng)芯片協(xié)同工作時，若采用各自的系統(tǒng)內(nèi)部時鐘，即使選擇相同的選頻電阻RT，由于溫度、corner、芯片內(nèi)部的工作環(huán)境的影響，可能會使得各自的系統(tǒng)內(nèi)部時鐘產(chǎn)生誤差，從而對芯片工作的一致性產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述傳統(tǒng)振蕩器由于各自產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)部時鐘造成的芯片一致性問題以及電磁干擾(EMI)特性不高的問題，本發(fā)明提出了一種振蕩器，增加了同步時鐘的邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)多芯片聯(lián)合使用；對比較器進行改進，避免了同步時鐘時比較器的誤翻轉(zhuǎn)；另外還增加了頻率抖動功能以優(yōu)化系統(tǒng)的EMI特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種能夠同步外部時鐘的振蕩器，包括運算放大器、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、計時電容和比較器，

運算放大器的同相輸入端連接第一基準(zhǔn)電壓，其反相輸入端連接第一NMOS管的源極并連接選頻電阻，其輸出端連接第一NMOS管的柵極；

第一PMOS管的柵源短接并連接第一NMOS管的漏極和第二PMOS管的柵極，其源極連接第二PMOS管的源極和電源電壓；