消除比較器延遲的振蕩電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種消除比較器延遲的振蕩電路，包括恒流電流源、每組由至少三個(gè)開(kāi)關(guān)組成的三組開(kāi)關(guān)、至少三個(gè)等值的接地電容、比較器、減法器以及邏輯模塊。這些電容的上極板分別對(duì)應(yīng)連接三組開(kāi)關(guān)的一端；比較器的正輸入端連接第一組開(kāi)關(guān)的另一端和恒流電流源間的節(jié)點(diǎn)并接收該節(jié)點(diǎn)的電壓VP、負(fù)輸入端接收參考電壓VREF；減法器的輸出端連接第二組開(kāi)關(guān)的另一端、第一輸入端連接第三組開(kāi)關(guān)的另一端、第二輸入端接收參考電壓VREF。每組開(kāi)關(guān)的至少三個(gè)開(kāi)關(guān)分別由至少三個(gè)控制信號(hào)控制其通斷，各控制信號(hào)輪流置為高電平且同一時(shí)間僅一個(gè)為高電平。邏輯模塊根據(jù)比較器的輸出產(chǎn)生各控制信號(hào)，使得各電容從電壓VP-VREF開(kāi)始被充電以抵消比較器的延遲。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及模擬電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種可消除比較器延遲的振蕩電路。
技術(shù)介紹
能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路，其在電子科學(xué)
中得到廣泛地應(yīng)用，如通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的載波振蕩器、接收機(jī)中的本機(jī)振蕩器、醫(yī)療儀器以及測(cè)量?jī)x器中的信號(hào)源等。振蕩器的種類很多，按信號(hào)的波形來(lái)分，可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形非常接近于正弦波或余弦波，且振蕩頻率比較穩(wěn)定；非正弦波振蕩器產(chǎn)生的波形是非正弦的脈沖波形，如方波、矩形波、鋸齒波等。請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中常用的雙電容振蕩電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該環(huán)形振蕩電路通常包括4個(gè)開(kāi)關(guān)(兩個(gè)K開(kāi)關(guān)和兩個(gè)KB開(kāi)關(guān))、兩個(gè)電容C1和C2、兩個(gè)比較器COMP以及一個(gè)邏輯單元LOGIC。其中，開(kāi)關(guān)K和開(kāi)關(guān)KB是兩個(gè)相反的信號(hào)，它們使4個(gè)開(kāi)關(guān)分成兩組，兩個(gè)K開(kāi)關(guān)為一組，兩個(gè)KB開(kāi)關(guān)為另外一組；一組閉合時(shí)另一組一定斷開(kāi)，即當(dāng)兩個(gè)K開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，兩個(gè)KB開(kāi)關(guān)一定斷開(kāi)，反之，當(dāng)兩個(gè)KB開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，兩個(gè)K開(kāi)關(guān)一定斷開(kāi)。假設(shè)兩個(gè)K開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，則恒流電流源I向電容C1充電，電容C1的上極板電壓V1上升，當(dāng)電壓V1大于參考電壓VREF時(shí)，兩個(gè)比較器COMP的輸出翻轉(zhuǎn)，邏輯單元LOGIC中K和KB信號(hào)改變，CLK信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)上升(或下降)沿，電壓V1通過(guò)開(kāi)關(guān)KB放電到地，同時(shí)電流源I開(kāi)始對(duì)電容C2充電，如此循環(huán)，便產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK。請(qǐng)參閱圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中雙電容振蕩電路所產(chǎn)生的電壓V1、V2和時(shí)鐘信號(hào)CLK的波形示意圖。如圖所示，當(dāng)電壓V1或電壓V2在到達(dá)VREF后仍然上升一段時(shí)間，這是由于比較器COMP的延遲造成的。電壓V1或電壓V2在到達(dá)VREF后仍然上升一段時(shí)間，這會(huì)使輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率降低。同時(shí)，這一段延時(shí)時(shí)間無(wú)法預(yù)測(cè)，其受到溫度和工藝等因素的影響，使得時(shí)鐘信號(hào)CLK的輸出頻率變化較大，這就是造成非正弦振蕩器的頻率往往穩(wěn)定度不高的原因。因此，需要消除因比較器延遲所產(chǎn)生的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為達(dá)成上述目的，本專利技術(shù)提供一種消除比較器延遲的振蕩電路，其通過(guò)消除比較器延遲帶來(lái)的影響，能夠得到頻率更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)CLK幅度和時(shí)鐘信號(hào)CLK信號(hào)頻率。為達(dá)成上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種消除比較器延遲的振蕩電路，包括一個(gè)恒流電流源、每組由N個(gè)開(kāi)關(guān)組成的三組開(kāi)關(guān)、N個(gè)電容值相等的電容C1-CN、比較器、減法器以及一個(gè)邏輯模塊；所述N個(gè)電容C1-CN的上極板分別對(duì)應(yīng)連接第一組開(kāi)關(guān)S11-S1N的一端、第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N的一端以及第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N的一端，下極板接地；所述比較器的正輸入端連接所述第一組開(kāi)關(guān)S11-S1N的另一端和所述恒流電流源之間的節(jié)點(diǎn)并接收該節(jié)點(diǎn)處的電壓VP、負(fù)輸入端接收參考電壓VREF；所述減法器的輸出端連接所述第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N的另一端、第一輸入端連接所述第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N的另一端、第二輸入端接收所述參考電壓VREF；所述第一組開(kāi)關(guān)S11-S1N分別由控制信號(hào)Q1-QN控制其通斷，所述第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N分別由控制信號(hào)QN、Q1-QN-1控制其通斷，所述第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N分別由控制信號(hào)QN-1、QN、Q1-QN-2控制其通斷，其中所述控制信號(hào)Q1-QN輪流置為高電平且同一時(shí)間僅有一個(gè)為高電平；所述邏輯模塊的輸入端連接所述比較器的輸出端，其根據(jù)所述比較器的輸出信號(hào)產(chǎn)生所述控制信號(hào)Q1-QN；當(dāng)控制信號(hào)Qi為高電平時(shí)，所述恒流電流源向所述電容Ci充電使其上極板電壓VP升高，當(dāng)所述電容Ci的上極板電壓VP升高至大于所述參考電壓VREF使所述比較器的輸出翻轉(zhuǎn)時(shí)，所述邏輯模塊將控制信號(hào)Qi+1或Qi+1-N置為高電平，其余控制信號(hào)置為低電平，以使所述減法器的第一輸入端接收所述電壓VP，并將電壓VP-VREF輸出至所述電容Ci+2或Ci+2-N的上極板；N為大于等于3的正整數(shù)；i為小于等于N的正整數(shù)。優(yōu)選的，所述減法器由模擬加法器、運(yùn)算放大器或開(kāi)關(guān)電容電路構(gòu)成。優(yōu)選的，所述比較器由雙端輸入單端輸出的運(yùn)算放大器構(gòu)成。優(yōu)選的，所述邏輯模塊由移位寄存器、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成。優(yōu)選的，所述三組開(kāi)關(guān)均為MOS晶體管。優(yōu)選的，每組所述開(kāi)關(guān)由3個(gè)開(kāi)關(guān)組成。從上述技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)提供的消除比較器延遲的振蕩電路的設(shè)計(jì)，將電容從電壓VP-VREF而非0開(kāi)始充電，由此抵消了比較器的延遲，有效降低了因延遲導(dǎo)致的對(duì)振蕩頻率的影響。附圖說(shuō)明圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中常用的雙電容振蕩電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中雙電容振蕩電路結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的電壓V1、V2和時(shí)鐘信號(hào)CLK的波形示意圖；圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例消除比較器延遲的振蕩電路的示意圖；圖4為本專利技術(shù)一實(shí)施例消除比較器延遲的振蕩電路的控制信號(hào)與電容上極板電壓的波形示意圖；圖5為本專利技術(shù)一實(shí)施例消除比較器延遲的振蕩電路的比較器正相輸入端電壓VP和輸出電壓VCOMP的波形示意圖。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本專利技術(shù)的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本專利技術(shù)并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。在本說(shuō)明書(shū)中及在權(quán)利要求書(shū)中，應(yīng)理解當(dāng)一元件被稱為“連接”到另一元件或與另一元件“相連”時(shí)，其可直接連接，或可存在介入元件。請(qǐng)參閱圖3，圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例消除比較器延遲的振蕩電路的示意圖。振蕩電路包括一個(gè)恒流電流源I、三組開(kāi)關(guān)S11～S13、S21～S23、S31～S33、3個(gè)電容值相等的充放電電容C1-C3、比較器COMP、減法器以及一個(gè)邏輯模塊。3個(gè)電容C1-C3上極板分別對(duì)應(yīng)連接第一組開(kāi)關(guān)S11-S13的一端、第二組開(kāi)關(guān)S21-S23的一端以及第三組開(kāi)關(guān)S31-S33的一端，下極板接地。第一組開(kāi)關(guān)S11-S13的另一端連接恒流電流源I。第二組開(kāi)關(guān)S21-S23的另一端連接減法器的輸出端VOUT，第三組開(kāi)關(guān)S31-S33的另一端連接減法器的第一輸入端VIN，減法器的第二輸入端接收參考電壓VREF。比較器COMP的正輸入端連接恒流電流源I和第二組開(kāi)關(guān)S21-S23之間的節(jié)點(diǎn)P，接收該節(jié)點(diǎn)P的電壓VP，比較器COMP的負(fù)輸入端接收參考電壓VREF，當(dāng)電壓VP大于VREF時(shí)，比較器COMP輸出高電平，否則輸出低電平，如圖5所示。第一組的三個(gè)開(kāi)關(guān)S11-S13分別由控制信號(hào)Q1、Q2、Q3控制其通斷，第二組的三個(gè)開(kāi)關(guān)S21-S23分別由控制信號(hào)Q3、Q1、Q2控制其通斷，第三組開(kāi)關(guān)S31-S33分別由控制信號(hào)Q2、Q3、Q1控制其通斷。其中，控制信本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種消除比較器延遲的振蕩電路，其特征在于，包括一個(gè)恒流電流源、每組由N個(gè)開(kāi)關(guān)組成的三組開(kāi)關(guān)、N個(gè)電容值相等的電容C1?CN、比較器、減法器以及一個(gè)邏輯模塊；所述N個(gè)電容C1?CN的上極板分別對(duì)應(yīng)連接第一組開(kāi)關(guān)S11?S1N的一端、第二組開(kāi)關(guān)S21?S2N的一端以及第三組開(kāi)關(guān)S31?S3N的一端，下極板接地；所述比較器的正輸入端連接所述第一組開(kāi)關(guān)S11?S1N的另一端和所述恒流電流源之間的節(jié)點(diǎn)并接收該節(jié)點(diǎn)處的電壓VP、負(fù)輸入端接收參考電壓VREF；所述減法器的輸出端連接所述第二組開(kāi)關(guān)S21?S2N的另一端、第一輸入端連接所述第三組開(kāi)關(guān)S31?S3N的另一端、第二輸入端接收所述參考電壓VREF；所述第一組開(kāi)關(guān)S11?S1N分別由控制信號(hào)Q1?QN控制其通斷，所述第二組開(kāi)關(guān)S21?S2N分別由控制信號(hào)QN、Q1?QN?1控制其通斷，所述第三組開(kāi)關(guān)S31?S3N分別由控制信號(hào)QN?1、QN、Q1?QN?2控制其通斷，其中所述控制信號(hào)Q1?QN輪流置為高電平且同一時(shí)間僅有一個(gè)為高電平；所述邏輯模塊的輸入端連接所述比較器的輸出端，其根據(jù)所述比較器的輸出信號(hào)產(chǎn)生所述控制信號(hào)Q1?QN；當(dāng)控制信號(hào)Qi為高電平時(shí)，所述恒流電流源向所述電容Ci充電使其上極板電壓VP升高，當(dāng)所述電容Ci的上極板電壓VP升高至大于所述參考電壓VREF使所述比較器的輸出翻轉(zhuǎn)時(shí)，所述邏輯模塊將控制信號(hào)Qi+1或Qi+1?N置為高電平，其余控制信號(hào)置為低電平，以使所述減法器的第一輸入端接收所述電壓VP，并將電壓VP?VREF輸出至所述電容Ci+2或Ci+2?N的上極板；N為大于等于3的正整數(shù)；i為小于等于N的正整數(shù)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種消除比較器延遲的振蕩電路，其特征在于，包括一個(gè)恒流電流源、每組由N個(gè)開(kāi)
關(guān)組成的三組開(kāi)關(guān)、N個(gè)電容值相等的電容C1-CN、比較器、減法器以及一個(gè)邏輯模塊；所
述N個(gè)電容C1-CN的上極板分別對(duì)應(yīng)連接第一組開(kāi)關(guān)S11-S1N的一端、第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N的
一端以及第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N的一端，下極板接地；所述比較器的正輸入端連接所述第一組開(kāi)
關(guān)S11-S1N的另一端和所述恒流電流源之間的節(jié)點(diǎn)并接收該節(jié)點(diǎn)處的電壓VP、負(fù)輸入端接收
參考電壓VREF；所述減法器的輸出端連接所述第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N的另一端、第一輸入端連接
所述第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N的另一端、第二輸入端接收所述參考電壓VREF；
所述第一組開(kāi)關(guān)S11-S1N分別由控制信號(hào)Q1-QN控制其通斷，所述第二組開(kāi)關(guān)S21-S2N分
別由控制信號(hào)QN、Q1-QN-1控制其通斷，所述第三組開(kāi)關(guān)S31-S3N分別由控制信號(hào)QN-1、QN、
Q1-QN-2控制其通斷，其中所述控制信號(hào)Q1-QN輪流置為高電平且同一時(shí)間僅有一個(gè)為高電平；
所述邏輯模塊的輸入端連接所述比較器的輸出端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張軒，張寧，陳璐，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海華力微電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31