专利名称：一种驰张振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驰张振荡器，特别涉及一种双电容驰张振荡器。
背景技术：
振荡器简可以说是一个频率源， 一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为 交流电能的装置。 一般分为正反馈和负阻型两种。所谓"振荡"，其涵义就暗指交流，振荡 器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样 的装置就可以称为"振荡器"。
一个低功耗低噪声弛张振荡器对于一个便携设备的待机功耗是至关重要的。 一方面低功 耗将有效的延长电池的使用时间；另一方面，低噪声将使设备的工作更加精确。在单芯片系 统中，如生物传感器，微处理器，高速接口电路中尤为重要。弛张振荡器，特别是电阻电容 振荡器(RC oscillator)更是一种易于CMOS电路集成的电路技术，有着良好的发展前景。
现有的RC振荡器的技术多是基于电荷充放电的原理来完成的。请参阅图l，电流源2与 电流源3通过选择开关4选择性的对电容1充放电，反馈电路(FEEDBACK CIRCUIT)对整个 振荡器起到调节作用。在美国专利US-4, 742， 315中提出了一种用电容充放电的方法来实现弛 张振荡器的功能。在美国专利US-4，871，985采用中双极性器件来实现低噪声的振荡器。在美 国专利US-0241832 Al中提出用两次充电的方法来降低因为放电过程引起的噪声。 AsadA. Abidi and Robert G. Meyer, Noise in Relaxation Oscillators, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. SC018, pp 794-802, Dec, 1983,详细描述了用充放电路来实 现弛张振荡器的噪声的成因。然而，上述这些现有技术的主要问题在于电路过于复杂，而在 这些复杂的电路实现中，又引入了新的噪声源。此外，过于复杂的电路，需要的器件也越多， 功耗随之增大，不利于集成电路低功耗的要求。
因此，如何提供一种电路简单，低功耗低噪声的驰张振荡器，已成为本领域技术人员急 需解决的问题。
发明内容
本发明的所要解决的技术方案是提供一种驰张振荡器，以解决现有技术的不足。为解决上述技术方案，本发明提供一种驰张振荡器，包括具有第一端与第二端的第一 电容；若干个受控开关；具有第三端与第四端的第二电容，与所述若干个受控开关相连接， 通过所述若干个受控开关的开闭，使所述第三端交替与所述第一端和第二端相连接、且所述 第四端交替与所述第二端和第一端相连接，以形成所述第一电容和第二电容的并联电路；电
流源，与所述并联电路相连接以提供充电电流；比较器，与所述并联电路的一端相连接，以 将所述并联电路的电压与一预设参考电压比较，并将比较结果生成一脉冲信号输出；触发器 模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述脉冲信号生成控制所述多个受控开关的控制 信号，以控制所述多个受控开关的开闭。
较佳地，所述多个受控开关包括第一开关和第二开关形成的第一串联电路、及第三开关 和第四开关形成的第二串联电路，其中，所述第一串联电路和第二串联电路分别与所述第一 电容相并连，所述第一开关和第二开关的共同连接点与所述第三端相连接，所述第三开关和 第四开关的共同连接点与所述第四端相连接。
较佳地，所述触发器模块为T触发器，其时钟信号输入端与所述比较器的输出端相连接， 其一输出端与所述第一开关及第三开关的受控端相连接，其另一输出端与所述第二开关及第 四开关的受控端相连接。
较佳地，所述第一电容及第二电容的电容值相等。
较佳地，所述触发器模块包括生成第一控制信号的触发器、及用于将所述第一控制信号 反相的反相器。
较佳地，所述触发器的输出端与所述第一开关及所述第三开关的受控端相连接，所述反 相器的输出端与所述第二开关及所述第四开关的受控端相连接。 较佳地，所述触发器及所述反相器集成在一起。
本发明的有益效果在于驰张振荡器采用的器件大大减少，噪声及功耗亦随之减少，电 容放电时间充足。
图1为现有技术的驰张振荡器电路示意图。 图2为本发明提供的驰张振荡器电路示意图。 图3为信号Vc、 c、 A的时序图。
图4为第一控制信号^ = 1时的驰张振荡器等效电路示意图。 图5为第一控制信号^ = 0时的驰张振荡器等效电路示意图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
请参阅图2，本发明提供的驰张振荡器包括电流源IREF，第一电容Cl,第二电容C2， 构成多个受控开关的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、及第四开关K4，比较器及触 发器D。第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、及第四开关K4均为受控开关。触发器 D为一D触发器。在本实施例中，第一电容C1和第二电容C2的电容值可相等，为描述清晰 起见，定义第一电容C1的两端为第一端及第二端，第二电容C2的两端为第三端及第四端。
其中，第一电容C1的第一端连接电流源IREF、其第二端接地。第一开关K1与第二开关 K2形成第一串联电路，第三开关K3与第四开关K4形成第二串联电路，且第一串联电路与 第二串联电路分别并联在第一电容Cl的两端，且第一开关Kl与第二开关K2的共同连接点 与第二电容C2的第三端相连接，第三开关K3与第四开关K4的共同连接点再与第二电容C2 的第四端相连接。比较器的两个输入端分别输入第一电容Cl第一端的电压Vc及一预设的参 考电压VREF，其输出端连接触发器D的时钟输入端，也就是说，比较器的输出的脉冲信号c 作为触发器D的时钟信号。触发器D的另一输入端与其反相输出端连接，实际上，使得触发 器D变为一集成了反相器的T触发器，即构成了一个触发器模块，每过一个时钟脉冲，其输
出信号发生一次翻转，触发器D输出两个反相的信号第一控制信号^及第二控制信号？i"，
第一控制信号^控制第一开关Kl及第三开关K3，第二控制信号A控制第二开关K2及第四 开关K4，如此，第一开关K1及第三开关K3同时导通或关断，第二开关K4及第四开关K4 同时导通或关断，且第一开关K1及第三开关K3、与第二开关K2及第四开关K4不会同时导 通或同时关断。
请参阅图3、图4及图5，随着第一电容C1及第二电容C2不断充电，Vc逐渐升高，当 Vc的电压值超过参考电压VREF的电压值时，比较器输出一个脉冲，触发器D的输出信号^ 反相，第二电容C2的第三端与第四端的连接关系互换。当第一控制信号^ = 1，第二控制信号
6=0时，第一电容C1的第一端与第二电容C2的第三端连接，电流源IREF对第一电容C1 及第二电容C2充电，Vc逐渐升高，直至Vc超过VREF,比较器输出信号由低电平转为高电
平，形成一上升沿，触发器D翻转，则第一控制信号-1=0,第二控制信号易=1,则第一开 关K1及第三开关K3关断，第二开关K2及第四开关K4导通，进而第二电容C2第三端与第一电容Cl的第二端相连接，第二电容C2第四端与第一电容Cl的第一端相连接，此刻第一 电容Cl的第一端的电压高于第二电容C2第四端的电压，瞬间电流由电流源IREF和第一电 容C1的第一端流向第二电容C2第四端，导致Vc急剧下降，比较器的输出信号由高电平转 为低电平，由于Vc在短时间内超过参考电压VREF后迅速降低，比较器的输出就形成为脉冲 信号cr，当第一电容C1的第一端与第二电容C2的第四端不再有电压差时，电流源IREF对第 一电容C1和第二电容C2的充电，Vc又逐渐升高直至下一次触发器D翻转。在第一电容C1 放电过程中，电流源IREF依然对第二电容C2充电，然而，放电速度远大于充电速度。
由于电容放电的过程在下一周期的充电过程中完成，从而简化了电路的设计，电路充放 电只需要一个比较器来完成，器件大大减少，电路中产生噪声及功耗也随之减少，电路中的 电容放电是通过电荷中和完成的，并有充足的时间来完成放电，从而避免由于不完全放电引 入噪声。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。本发明的技术要点在于采用了双电 容，利用电荷中和实现电容放电，不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，比如， 采用其他的开关组的连接方式来实现第二电容C2两端连接关系的互换，脉冲信号c釆用低电 平有效，采用其他器件构成能够在比较器的输出信号控制下，输出两个反相的每过一个时钟 信号翻转一次的控制信号的触发器模块，或简单改变触发器的输出信号与开关组的控制关系 等，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1、一种驰张振荡器，其特征在于，包括具有第一端与第二端的第一电容；若干个受控开关；具有第三端与第四端的第二电容，与所述若干个受控开关相连接，通过所述若干个受控开关的开闭，使所述第三端交替与所述第一端和第二端相连接；电流源，与所述并联电路相连接以提供充电电流；比较器，与所述并联电路的一端相连接，以将所述并联电路的电压与一预设参考电压比较，并将比较结果生成一脉冲信号输出；触发器模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述脉冲信号生成控制所述多个受控开关的控制信号，以控制所述多个受控开关的开闭。
2、 如权利要求1所述的驰张振荡器，其特征在于所述多个受控开关包括第一开关和第 二开关形成的第一串联电路、及第三开关和第四开关形成的第二串联电路，其中，所述第一 串联电路和第二串联电路分别与所述第一电容相并连，所述第一开关和第二开关的共同连接 点与所述第三端相连接，所述第三开关和第四开关的共同连接点与所述第四端相连接。
3、 如权利要求2所述的驰张振荡器，其特征在于所述触发器模块为T触发器，其时钟 信号输入端与所述比较器的输出端相连接，其一输出端与所述第一开关及第三开关的受控端 相连接，其另一输出端与所述第二开关及第四开关的受控端相连接。
4、 如权利要求1所述的驰张振荡器，其特征在于所述第一电容及第二电容的电容值相等。
5、 如权利要求1所述的驰张振荡器，其特征在于所述触发器模块包括生成第一控制信 号的触发器、及用于将所述第一控制信号反相的反相器。
6、 如权利要求5所述的驰张振荡器，其特征在于所述触发器的输出端与所述第一开关 及所述第三开关的受控端相连接，所述反相器的输出端与所述第二开关及所述第四开关的受 控端相连接。
7、 如权利要求5或6所述的驰张振荡器，其特征在于所述触发器及所述反相器集成在 一起。
全文摘要
本发明揭示了一种驰张振荡器，包括第一电容；若干个受控开关；第二电容，与所述若干个受控开关相连接，通过所述若干个受控开关的开闭，形成所述第一电容和第二电容的并联电路；电流源，与所述并联电路相连接以提供充电电流；比较器，与所述并联电路的一端相连接，以将所述并联电路的电压与一预设参考电压比较，并将比较结果生成一脉冲信号输出；触发器模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述脉冲信号生成控制所述多个受控开关的控制信号，以控制所述多个受控开关的开闭。本发明的有益效果在于驰张振荡器采用的器件大大减少，噪声及功耗亦随之减少，电容放电时间充足。
文档编号H03K3/00GK101577537SQ20091005286
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者刚 许 申请人:捷顶微电子(上海)有限公司