[發明專利]一種加速起振LC振蕩器

有效

• 申請號: 202111337732.6
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114039548B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 徐凱;王彬;趙佳佳;王中杰;程晨;唐晴桃
• 申請（專利權）人: 江蘇稻源科技集團有限公司
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04;H03B5/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種加速起振LC振蕩器，由傳統LC振蕩電路和輔助快速起振電路兩大部分構成。傳統LC振蕩電路包括交叉耦合電路、諧振回路以及差分放大電路，輔助快速起振電路包括峰值檢測電路、品質因數控制電路以及能量注入電路。本發明在電路起振時通過串入電阻減小諧振回路的品質因數以增大噪聲通過率從而加速起振，同時通過注入能量的方式彌補加入電阻帶來的負阻減小的影響，有效加快起振速度。

技術領域

本發明涉及一種LC振蕩器。

背景技術

對于模擬電路，LC振蕩器是一個重要模塊，它可以產生穩定的時鐘信號，而時鐘信號是時序電路不可或缺的一部分。對于某一個芯片而言，上電時間是一個非常重要的指標，常常需要盡可能的縮短上電時間來使得芯片更快速響應。在很多應用中，上電時間取決于LC振蕩器的起振時間，因此縮短LC振蕩器的起振時間對改善電子系統的應用至關重要。

如圖1所示，傳統LC振蕩器在起振時，其初始能量來自于電路在接入電源時瞬間產生的擾動和器件自身的噪聲，然而由于LC網絡中電感的高品質因素，其等效于一個帶寬很窄的帶通濾波器，噪聲能量只有極少部分能灌輸到LC諧振腔，因此其振蕩的幅值正反饋累積的比較慢，需要較長一段時間才能到穩定狀態。因此對高Q值的振蕩器，其上電時間比較慢，這給很多應用的上電時間帶來了不利。

對于諧振回路的快速起振，現有方法中有通過加入各種頻譜分量的脈沖以加快起振速度，也有通過輸入與諧振頻率一致的周期電流信號以加速起振，還可以在LC諧振回路的兩端施加大電壓差以加速起振。然而，以上方法的實現都需要額外的信號激勵，這樣就要求電路在產生所需時鐘信號的同時還要產生其他信號，無疑會增大電路的復雜度，也增加了功耗。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種加速起振LC振蕩器，在不用額外的信號激勵的情況下，解決傳統振蕩器起振速度慢的問題。

技術方案：一種加速起振LC振蕩器，包括傳統LC振蕩電路和輔助快速起振電路；所述輔助快速起振電路包括峰值檢測電路和品質因數控制電路，所述峰值檢測電路用于對所述傳統LC振蕩電路起振時的實時最大幅值進行檢測，所述品質因數控制電路用于在所述傳統LC振蕩電路起振時串入電阻來減小諧振回路的品質因數，從而加速振蕩器起振。

進一步的，所述輔助快速起振電路還包括能量注入電路，用于在諧振回路中串入電阻時為諧振電路注入能量，補償加入電阻后帶來的環路增益減小。

進一步的，所述品質因數控制電路包括運算放大器M2、PMOS管Q7和電阻R1；電阻R1串聯在諧振回路中，運算放大器M2的正輸入端接入所述峰值檢測電路的輸出電壓，運算放大器M2的負輸入端接入參考電壓Vref；運算放大器M2的輸出端與PMOS管Q7的柵端相連，PMOS管Q7的源端和漏端并接在電阻R1兩端。

進一步的，所述峰值檢測電路包括二極管D1與電容C2，二極管D1的正極連接諧振回路，二極管D1的負極作為峰值檢測電路的輸出，電容C2連接在二極管D1的負極和地之間。

進一步的，所述能量注入電路包括運算放大器M1和PMOS管Q6；運算放大器M1的正輸入端接入參考電壓Vref，運算放大器M1的負輸入端接入所述峰值檢測電路的輸出電壓；運算放大器M1的輸出端與PMOS管Q6的柵端相連，PMOS管Q6的源端接地，PMOS管Q6的漏端與所述傳統LC振蕩電路的差分放大電路連接。

有益效果：本發明的一種加速起振LC振蕩器，通過降低起振階段諧振回路的品質因數以達到加速起振的目的，在不需要額外產生信號源的情況下可以有效加快LC振蕩電路的起振速度，從而提高電子系統的上電速度，改善了時延特性。具體的，在信號起振時，給電感串聯電阻降低回路的品質因數，使得更多的噪聲注入諧振腔以加速起振，同時給電路產生負阻的尾電流源注入諧振電路以補償串聯電阻帶來的負阻降低，保證回路能夠起振的同時達到快速起振的目的。

附圖說明

圖1為傳統LC振蕩器的電路結構圖；