專利名稱：一種馳張振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馳張振蕩器，特別涉及一種雙電容馳張振蕩器。
背景技術(shù)：
振蕩器簡可以說是一個頻率源， 一個不需要外信號激勵、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為 交流電能的裝置。 一般分為正反饋和負阻型兩種。所謂"振蕩"，其涵義就暗指交流，振蕩 器包含了一個從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣 的裝置就可以稱為"振蕩器"。
一個低功耗低噪聲弛張振蕩器對于一個便攜設(shè)備的待機功耗是至關(guān)重要的。 一方面低功 耗將有效的延長電池的使用時間；另一方面，低噪聲將使設(shè)備的工作更加精確。在單芯片系 統(tǒng)中，如生物傳感器，微處理器，高速接口電路中尤為重要。弛張振蕩器，特別是電阻電容 振蕩器(RC oscillator)更是一種易于CMOS電路集成的電路技術(shù)，有著良好的發(fā)展前景。
現(xiàn)有的RC振蕩器的技術(shù)多是基于電荷充放電的原理來完成的。請參閱圖l，電流源2與 電流源3通過選擇開關(guān)4選擇性的對電容1充放電，反饋電路(FEEDBACK CIRCUIT)對整個 振蕩器起到調(diào)節(jié)作用。在美國專利US-4, 742， 315中提出了一種用電容充放電的方法來實現(xiàn)弛 張振蕩器的功能。在美國專利US-4，871，985采用中雙極性器件來實現(xiàn)低噪聲的振蕩器。在美 國專利US-0241832 Al中提出用兩次充電的方法來降低因為放電過程引起的噪聲。 AsadA. Abidi and Robert G. Meyer, Noise in Relaxation Oscillators, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. SC018, pp 794-802, Dec, 1983,詳細描述了用充放電路來實 現(xiàn)弛張振蕩器的噪聲的成因。然而，上述這些現(xiàn)有技術(shù)的主要問題在于電路過于復雜，而在 這些復雜的電路實現(xiàn)中，又引入了新的噪聲源。此外，過于復雜的電路，需要的器件也越多， 功耗隨之增大，不利于集成電路低功耗的要求。
因此，如何提供一種電路簡單，低功耗低噪聲的馳張振蕩器，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急 需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)方案是提供一種馳張振蕩器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。為解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種馳張振蕩器，包括具有第一端與第二端的第一 電容；若干個受控開關(guān)；具有第三端與第四端的第二電容，與所述若干個受控開關(guān)相連接， 通過所述若干個受控開關(guān)的開閉，使所述第三端交替與所述第一端和第二端相連接、且所述 第四端交替與所述第二端和第一端相連接，以形成所述第一電容和第二電容的并聯(lián)電路；電
流源，與所述并聯(lián)電路相連接以提供充電電流；比較器，與所述并聯(lián)電路的一端相連接，以 將所述并聯(lián)電路的電壓與一預設(shè)參考電壓比較，并將比較結(jié)果生成一脈沖信號輸出；觸發(fā)器 模塊，連接所述比較器的輸出端，用于根據(jù)所述脈沖信號生成控制所述多個受控開關(guān)的控制 信號，以控制所述多個受控開關(guān)的開閉。
較佳地，所述多個受控開關(guān)包括第一開關(guān)和第二開關(guān)形成的第一串聯(lián)電路、及第三開關(guān) 和第四開關(guān)形成的第二串聯(lián)電路，其中，所述第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路分別與所述第一 電容相并連，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的共同連接點與所述第三端相連接，所述第三開關(guān)和 第四開關(guān)的共同連接點與所述第四端相連接。
較佳地，所述觸發(fā)器模塊為T觸發(fā)器，其時鐘信號輸入端與所述比較器的輸出端相連接， 其一輸出端與所述第一開關(guān)及第三開關(guān)的受控端相連接，其另一輸出端與所述第二開關(guān)及第 四開關(guān)的受控端相連接。
較佳地，所述第一電容及第二電容的電容值相等。
較佳地，所述觸發(fā)器模塊包括生成第一控制信號的觸發(fā)器、及用于將所述第一控制信號 反相的反相器。
較佳地，所述觸發(fā)器的輸出端與所述第一開關(guān)及所述第三開關(guān)的受控端相連接，所述反 相器的輸出端與所述第二開關(guān)及所述第四開關(guān)的受控端相連接。 較佳地，所述觸發(fā)器及所述反相器集成在一起。
本發(fā)明的有益效果在于馳張振蕩器采用的器件大大減少，噪聲及功耗亦隨之減少，電 容放電時間充足。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的馳張振蕩器電路示意圖。 圖2為本發(fā)明提供的馳張振蕩器電路示意圖。 圖3為信號Vc、 c、 A的時序圖。
圖4為第一控制信號^ = 1時的馳張振蕩器等效電路示意圖。 圖5為第一控制信號^ = 0時的馳張振蕩器等效電路示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
請參閱圖2，本發(fā)明提供的馳張振蕩器包括電流源IREF，第一電容Cl,第二電容C2， 構(gòu)成多個受控開關(guān)的第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、及第四開關(guān)K4，比較器及觸 發(fā)器D。第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、及第四開關(guān)K4均為受控開關(guān)。觸發(fā)器 D為一D觸發(fā)器。在本實施例中，第一電容C1和第二電容C2的電容值可相等，為描述清晰 起見，定義第一電容C1的兩端為第一端及第二端，第二電容C2的兩端為第三端及第四端。
其中，第一電容C1的第一端連接電流源IREF、其第二端接地。第一開關(guān)K1與第二開關(guān) K2形成第一串聯(lián)電路，第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4形成第二串聯(lián)電路，且第一串聯(lián)電路與 第二串聯(lián)電路分別并聯(lián)在第一電容Cl的兩端，且第一開關(guān)Kl與第二開關(guān)K2的共同連接點 與第二電容C2的第三端相連接，第三開關(guān)K3與第四開關(guān)K4的共同連接點再與第二電容C2 的第四端相連接。比較器的兩個輸入端分別輸入第一電容Cl第一端的電壓Vc及一預設(shè)的參 考電壓VREF，其輸出端連接觸發(fā)器D的時鐘輸入端，也就是說，比較器的輸出的脈沖信號c 作為觸發(fā)器D的時鐘信號。觸發(fā)器D的另一輸入端與其反相輸出端連接，實際上，使得觸發(fā) 器D變?yōu)橐患闪朔聪嗥鞯腡觸發(fā)器，即構(gòu)成了一個觸發(fā)器模塊，每過一個時鐘脈沖，其輸
出信號發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器D輸出兩個反相的信號第一控制信號^及第二控制信號？i"，
第一控制信號^控制第一開關(guān)Kl及第三開關(guān)K3，第二控制信號A控制第二開關(guān)K2及第四 開關(guān)K4，如此，第一開關(guān)K1及第三開關(guān)K3同時導通或關(guān)斷，第二開關(guān)K4及第四開關(guān)K4 同時導通或關(guān)斷，且第一開關(guān)K1及第三開關(guān)K3、與第二開關(guān)K2及第四開關(guān)K4不會同時導 通或同時關(guān)斷。
請參閱圖3、圖4及圖5，隨著第一電容C1及第二電容C2不斷充電，Vc逐漸升高，當 Vc的電壓值超過參考電壓VREF的電壓值時，比較器輸出一個脈沖，觸發(fā)器D的輸出信號^ 反相，第二電容C2的第三端與第四端的連接關(guān)系互換。當?shù)谝豢刂菩盘朸 = 1，第二控制信號
6=0時，第一電容C1的第一端與第二電容C2的第三端連接，電流源IREF對第一電容C1 及第二電容C2充電，Vc逐漸升高，直至Vc超過VREF,比較器輸出信號由低電平轉(zhuǎn)為高電
平，形成一上升沿，觸發(fā)器D翻轉(zhuǎn)，則第一控制信號-1=0,第二控制信號易=1,則第一開 關(guān)K1及第三開關(guān)K3關(guān)斷，第二開關(guān)K2及第四開關(guān)K4導通，進而第二電容C2第三端與第一電容Cl的第二端相連接，第二電容C2第四端與第一電容Cl的第一端相連接，此刻第一 電容Cl的第一端的電壓高于第二電容C2第四端的電壓，瞬間電流由電流源IREF和第一電 容C1的第一端流向第二電容C2第四端，導致Vc急劇下降，比較器的輸出信號由高電平轉(zhuǎn) 為低電平，由于Vc在短時間內(nèi)超過參考電壓VREF后迅速降低，比較器的輸出就形成為脈沖 信號cr，當?shù)谝浑娙軨1的第一端與第二電容C2的第四端不再有電壓差時，電流源IREF對第 一電容C1和第二電容C2的充電，Vc又逐漸升高直至下一次觸發(fā)器D翻轉(zhuǎn)。在第一電容C1 放電過程中，電流源IREF依然對第二電容C2充電，然而，放電速度遠大于充電速度。
由于電容放電的過程在下一周期的充電過程中完成，從而簡化了電路的設(shè)計，電路充放 電只需要一個比較器來完成，器件大大減少，電路中產(chǎn)生噪聲及功耗也隨之減少，電路中的 電容放電是通過電荷中和完成的，并有充足的時間來完成放電，從而避免由于不完全放電引 入噪聲。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的技術(shù)要點在于采用了雙電 容，利用電荷中和實現(xiàn)電容放電，不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，比如， 采用其他的開關(guān)組的連接方式來實現(xiàn)第二電容C2兩端連接關(guān)系的互換，脈沖信號c釆用低電 平有效，采用其他器件構(gòu)成能夠在比較器的輸出信號控制下，輸出兩個反相的每過一個時鐘 信號翻轉(zhuǎn)一次的控制信號的觸發(fā)器模塊，或簡單改變觸發(fā)器的輸出信號與開關(guān)組的控制關(guān)系 等，均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1、一種馳張振蕩器，其特征在于，包括具有第一端與第二端的第一電容；若干個受控開關(guān)；具有第三端與第四端的第二電容，與所述若干個受控開關(guān)相連接，通過所述若干個受控開關(guān)的開閉，使所述第三端交替與所述第一端和第二端相連接；電流源，與所述并聯(lián)電路相連接以提供充電電流；比較器，與所述并聯(lián)電路的一端相連接，以將所述并聯(lián)電路的電壓與一預設(shè)參考電壓比較，并將比較結(jié)果生成一脈沖信號輸出；觸發(fā)器模塊，連接所述比較器的輸出端，用于根據(jù)所述脈沖信號生成控制所述多個受控開關(guān)的控制信號，以控制所述多個受控開關(guān)的開閉。
2、 如權(quán)利要求1所述的馳張振蕩器，其特征在于所述多個受控開關(guān)包括第一開關(guān)和第 二開關(guān)形成的第一串聯(lián)電路、及第三開關(guān)和第四開關(guān)形成的第二串聯(lián)電路，其中，所述第一 串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路分別與所述第一電容相并連，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的共同連接 點與所述第三端相連接，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)的共同連接點與所述第四端相連接。
3、 如權(quán)利要求2所述的馳張振蕩器，其特征在于所述觸發(fā)器模塊為T觸發(fā)器，其時鐘 信號輸入端與所述比較器的輸出端相連接，其一輸出端與所述第一開關(guān)及第三開關(guān)的受控端 相連接，其另一輸出端與所述第二開關(guān)及第四開關(guān)的受控端相連接。
4、 如權(quán)利要求1所述的馳張振蕩器，其特征在于所述第一電容及第二電容的電容值相等。
5、 如權(quán)利要求1所述的馳張振蕩器，其特征在于所述觸發(fā)器模塊包括生成第一控制信 號的觸發(fā)器、及用于將所述第一控制信號反相的反相器。
6、 如權(quán)利要求5所述的馳張振蕩器，其特征在于所述觸發(fā)器的輸出端與所述第一開關(guān) 及所述第三開關(guān)的受控端相連接，所述反相器的輸出端與所述第二開關(guān)及所述第四開關(guān)的受 控端相連接。
7、 如權(quán)利要求5或6所述的馳張振蕩器，其特征在于所述觸發(fā)器及所述反相器集成在 一起。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種馳張振蕩器，包括第一電容；若干個受控開關(guān)；第二電容，與所述若干個受控開關(guān)相連接，通過所述若干個受控開關(guān)的開閉，形成所述第一電容和第二電容的并聯(lián)電路；電流源，與所述并聯(lián)電路相連接以提供充電電流；比較器，與所述并聯(lián)電路的一端相連接，以將所述并聯(lián)電路的電壓與一預設(shè)參考電壓比較，并將比較結(jié)果生成一脈沖信號輸出；觸發(fā)器模塊，連接所述比較器的輸出端，用于根據(jù)所述脈沖信號生成控制所述多個受控開關(guān)的控制信號，以控制所述多個受控開關(guān)的開閉。本發(fā)明的有益效果在于馳張振蕩器采用的器件大大減少，噪聲及功耗亦隨之減少，電容放電時間充足。
文檔編號H03K3/00GK101577537SQ20091005286
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者剛 許 申請人:捷頂微電子(上海)有限公司