RC振荡电路和RC振荡设备的制作方法

文档序号:17157350发布日期:2019-03-20 00:10阅读:284来源:国知局
RC振荡电路和RC振荡设备的制作方法

本申请涉及电路技术领域,具体而言,涉及一种rc振荡电路和rc振荡设备。



背景技术:

低频振荡信号,一般是通过rc振荡电路产生。其中,现有的rc振荡电路一般会设置两个比较器,且两个比较器获取同一个输入电压,然后分别将该输入电压与自身的翻转电压进行比较(如图1所示)。通过将两个比较器设置不同的翻转电压,以使两个比较器按照一定的先后顺序翻转,从而控制电容进行充电或放电,以产生振荡信号。

经发明人研究发现,现有的rc振荡电路中因两个比较器需要设置不同的翻转电压而需要设置不同的供电电路以提供不同的翻转电压,从而导致电路结构复杂的问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本申请的目的在于提供一种rc振荡电路和rc振荡设备,以改善现有技术中因两个比较器需要设置不同的翻转电压而导致电路结构复杂的问题。

为实现上述目的,本申请实施例采用如下技术方案:

一种rc振荡电路,包括:

第一振荡单元,该第一振荡单元具有第一比较器,该第一比较器的输出端作为所述第一振荡单元的输出端;

第二振荡单元,该第二振荡单元具有第二比较器,该第二比较器的输出端作为所述第二振荡单元的输出端;

逻辑门单元,该逻辑门单元的输入端与所述第一振荡单元的输出端和所述第二振荡单元的输出端分别连接、第一输出端与所述第一振荡单元的控制端连接、第二输出端与所述第二振荡单元的控制端连接,该第一输出端输出的电平信号与该第二输出端输出的电平信号的极性相反;

其中,在所述第一振荡单元充电、所述第二振荡单元放电一预设时长之后,所述第一比较器翻转以使所述逻辑门单元控制所述第一振荡单元放电、所述第二振荡单元充电,并在一预设时长之后所述第二比较器翻转以使所述逻辑门单元控制所述第一振荡单元充电、所述第二振荡单元放电。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第一振荡单元还包括:

第一场效应管,该第一场效应管的栅极与所述第一比较器的第一输入端连接,其中,该第一场效应管的栅极电容通过一充电电流充电预设时长之后,该栅极电容的电压大于所述第一比较器的翻转电压,以使所述第一比较器翻转。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第一振荡单元还包括:

第二场效应管,该第二场效应管的源极和漏极中的一个用于获取所述充电电流、另一个与所述第一场效应管的栅极连接,栅极与所述逻辑门单元的第一输出端连接;

第三场效应管,该第三场效应管的源极和漏极中的一个与所述第一场效应管的栅极连接、另一个接地,栅极与所述逻辑门单元的第一输出端连接;

其中,所述第二场效应管与所述第三场效应管的极性相反,以使基于所述逻辑门单元的第一输出端输出的电平信号其中一个导通、另一个关断,且所述第二场效应管导通时所述第一场效应管的栅极电容通过所述充电电流充电、所述第三场效应管导通时所述第一场效应管的栅极电容放电。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第一振荡单元还包括:

第四场效应管,该第四场效应管的源极和漏极中的一个用于获取偏置电流、另一个与所述第一比较器的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元的第一输出端连接;

与所述第四场效应管极性相反的第五场效应管,该第五场效应管的源极和漏极中的一个用于获取所述偏置电流、另一个与所述第一比较器的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元的第二输出端连接。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,还包括用于根据一基准电流分别生成所述充电电流和所述偏置电流的镜像电流源单元,该镜像电流源单元包括:

镜像电流模块,用于复制所述基准电流生成一镜像电流,并通过复制该镜像电流分别生成成比例的所述充电电流和所述偏置电流;

多个选通模块,用于在不同数量的选通模块导通之后,控制所述镜像电流的大小。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,还包括用于生成所述基准电流的基准电流源单元,该基准电流源单元包括:

正温度系数电流模块,包括第一固定电流子模块和与该第一固定电流子模块并联的多个第一单位电流模块;

与所述正温度系数电流模块并联的负温度系数电流模块,包括第二固定电流子模块和与该第二固定电流子模块并联的多个第二单位电流模块;

其中,调节导通的第一单位电流模块的数量与导通的第二单位电流模块的数量,以使所述基准电流的变化系数与所述第一场效应管的栅极电容的温度系数相同。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第一比较器还包括:

第二输入端,该第二输入端用于获取翻转电压;

第三输入端,该第三输入端与所述逻辑门单元的第一输出端连接,以在所述第一场效应管的栅极电容开始充电时对所述第一比较器的输出进行置位处理。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第二振荡单元还包括:

第六场效应管,该第六场效应管的栅极与所述第二比较器的第一输入端连接,其中,该第六场效应管的栅极电容通过一充电电流充电预设时长之后,该栅极电容的电压大于所述第二比较器的翻转电压,以使所述第二比较器翻转。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第二振荡单元还包括:

第七场效应管,该第七场效应管的源极和漏极中的一个用于获取所述充电电流、另一个与所述第六场效应管的栅极连接,栅极与所述逻辑门单元的第二输出端连接;

第八场效应管,该第八场效应管的源极和漏极中的一个与所述第六场效应管的栅极连接、另一个接地,栅极与所述逻辑门单元的第二输出端连接;

其中,所述第七场效应管与所述第八场效应管的极性相反,以使基于所述逻辑门单元的第二输出端输出的电平信号其中一个导通、另一个关断,且所述第七场效应管导通时所述第六场效应管的栅极电容通过所述充电电流充电、所述第八场效应管导通时所述第六场效应管的栅极电容放电。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第二振荡单元还包括:

第九场效应管,该第九场效应管的源极和漏极中的一个用于获取偏置电流、另一个与所述第二比较器的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元的第二输出端连接;

与所述第九场效应管极性相反的第十场效应管,该第十场效应管的源极和漏极中的一个用于获取所述偏置电流、另一个与所述第二比较器的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元的第一输出端连接。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,在所述第一振荡单元包括第四场效应管和第五场效应管时,所述第四场效应管与所述第九场效应管的极性相同,所述第五场效应管与所述第十场效应管的极性相同。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述第二比较器还包括:

第二输入端,该第二输入端用于获取翻转电压;

第三输入端,该第三输入端与所述逻辑门单元的第二输出端连接,以在所述第六场效应管的栅极电容开始充电时对所述第二比较器的输出进行置位处理。

在本申请实施例较佳的选择中,在上述rc振荡电路中,所述逻辑门单元由两个rs触发器和四个反相器构成。

在上述基础上,本申请实施例还提供了一种rc振荡设备,包括电路板和上述的rc振荡电路,该rc振荡电路集成于该电路板。

本申请提供的rc振荡电路和rc振荡设备,通过第一振荡单元、第二振荡单元以及逻辑门单元的配合设置,以使第一比较器和第二比较器交替处于充电状态和放电状态,使得即使第一比较器和第二比较器的翻转电压相同,也会由于第一比较器的输入电压和第二比较器的输入电压并不相同而导致第一比较器和第二比较器的翻转并不同步,也能实现振荡信号的产生。也就是说,通过上述设置,可以对第一比较器和第二比较器设置相同的翻转电压,以改善现有技术中因两个比较器需要设置不同的翻转电压而需要设置不同的供电电路以提供不同的翻转电压,从而导致电路结构复杂的问题,具有极高的实用价值。

进一步地,通过采用场效应管的栅极电容以替代现有技术中的片上电容,一方面可以降低环境温度的影响而导致产生的振荡信号精度低的问题;另一方面还能减小集成芯片的面积,具有极高的经济特性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的rc振荡电路的电路原理图。

图2为本申请实施例提供的rc振荡电路的电路原理图。

图3为本申请实施例提供的镜像电流源单元的电路原理图。

图4为本申请实施例提供的基准电流源单元的电路原理图。

图标:100-rc振荡电路;110-第一振荡单元;u1-第一比较器;q1-第一场效应管;q2-第二场效应管;q3-第三场效应管;q4-第四场效应管;q5-第五场效应管;130-第二振荡单元;u2-第二比较器;q6-第六场效应管;q7-第七场效应管;q8-第八场效应管;q9-第九场效应管;q10-第十场效应管;150-逻辑门单元;170-镜像电流源单元;171-镜像电流模块;173-选通模块;190-基准电流源单元;191-正温度系数电流模块;192-第一固定电流子模块;193-第一单位电流模块;195-负温度系数电流模块;196-第二固定电流子模块;197-第二单位电流模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例只是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述,而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图2所示,本申请实施例还提供一种rc振荡电路100,可以包括第一振荡单元110、第二振荡单元130以及逻辑门单元150。

详细地,所述第一振荡单元110具有第一比较器u1,该第一比较器u1的输出端作为所述第一振荡单元110的输出端。所述第二振荡单元130具有第二比较器u2,该第二比较器u2的输出端作为所述第二振荡单元130的输出端。所述逻辑门单元150的输入端与所述第一振荡单元110的输出端和所述第二振荡单元130的输出端分别连接、第一输出端与所述第一振荡单元110的控制端连接、第二输出端与所述第二振荡单元130的控制端连接,且该第一输出端输出的电平信号与该第二输出端输出的电平信号的极性相反。

并且,在所述第一振荡单元110充电、所述第二振荡单元130放电一预设时长之后,所述第一比较器u1翻转以使所述逻辑门单元150控制所述第一振荡单元110放电、所述第二振荡单元130充电,并在一预设时长之后所述第二比较器u2翻转以使所述逻辑门单元150控制所述第一振荡单元110充电、所述第二振荡单元130放电。

需要说明的是,“所述第一振荡单元110充电、所述第二振荡单元130放电一预设时长”是指,在该预设时长内,所述第一振荡单元110进行充电且所述第二振荡单元130进行放电。“控制所述第一振荡单元110放电、所述第二振荡单元130充电”是指,控制所述第一振荡单元110放电且控制所述第二振荡单元130充电。也就是说,在本实施例中,所述第一振荡单元110和所述第二振荡单元130交替充电和放电,以使所述第一比较器u1的输入电压和所述第二比较器u2的输入电压并不相同,从而实现即使第一比较器u1和第二比较器u2的翻转电压相同,也能使第一比较器u1和第二比较器u2的翻转并不同步,从而实现振荡信号的产生。

也就是说,通过上述设置,可以对所述第一比较器u1和所述第二比较器u2设置相同的翻转电压,以改善现有技术中因两个比较器需要设置不同的翻转电压而需要设置不同的供电电路以提供不同的翻转电压,从而导致电路结构复杂的问题,具有极高的实用价值。

可选地,所述第一振荡单元110包括的电气元件的数量和类型不受限制,可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中,在所述第一振荡单元110包括第一比较器u1的基础上,所述第一振荡单元110还可以包括第一场效应管q1。

详细地,所述第一场效应管q1的栅极与所述第一比较器u1的第一输入端连接。其中,该第一场效应管q1的栅极电容通过一充电电流充电预设时长之后,该栅极电容的电压大于所述第一比较器u1的翻转电压,以使所述第一比较器u1翻转。

需要说明的是,所述第一比较器u1在具有第一输入端的基础上,还可以具有第二输入端。该第二输入端用于获取所述第一比较器u1的翻转电压,也就是说,当所述第一比较器u1的第一输入端的电压大于第二输入端的电压时,所述第一比较器u1翻转。其中,所述第一比较器u1的第一输入端可以为该第一比较器u1的负极、第二输入端可以为该第一比较器u1的正极。

进一步地,为对所述第一场效应管q1的栅极电容的充电或放电进行控制,在本实施例中,所述第一振荡单元110还可以包括第二场效应管q2和第三场效应管q3。

详细地,所述第二场效应管q2的源极和漏极中的一个用于获取所述充电电流、另一个与所述第一场效应管q1的栅极连接,栅极与所述逻辑门单元150的第一输出端连接。所述第三场效应管q3的源极和漏极中的一个与所述第一场效应管q1的栅极连接、另一个接地,栅极与所述逻辑门单元150的第一输出端连接。

其中,所述第二场效应管q2与所述第三场效应管q3的极性相反,以使基于所述逻辑门单元150的第一输出端输出的电平信号其中一个导通、另一个关断,且所述第二场效应管q2导通时所述第一场效应管q1的栅极电容通过所述充电电流充电、所述第三场效应管q3导通时所述第一场效应管q1的栅极电容放电。

进一步地,为对所述第一比较器u1是否工作进行控制,在本实施例中,所述第一振荡单元110还可以包括第四场效应管q4和第五场效应管q5。

详细地,所述第四场效应管q4与所述第五场效应管q5的极性相反。并且,所述第四场效应管q4的源极和漏极中的一个用于获取偏置电流、另一个与所述第一比较器u1的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元150的第一输出端连接。所述第五场效应管q5的源极和漏极中的一个用于获取所述偏置电流、另一个与所述第一比较器u1的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元150的第二输出端连接。

也就是说,在所述第四场效应管q4和所述第五场效应管q5都关断时,所述第一比较器u1因无法获取到所述偏置电流,而无法进行工作以降低功耗。在所述第四场效应管q4和所述第五场效应管q5中至少有一个导通时,所述第一比较器u1获取到所述偏置电流,以基于该偏置电流而工作。

进一步地,为对所述第一比较器u1的输出进行置位处理,在本实施例中,所述第一比较器u1还可以包括第三输入端。

详细地,所述第一比较器u1的第三输入端与所述逻辑门单元150的第一输出端连接,以在所述第一场效应管q1的栅极电容开始放电时对所述第一比较器u1的输出进行置位处理。例如,若所述第一比较器u1的输出为0,则将所述第一比较器u1的输出置为1。

可选地,所述第二振荡单元130包括的电气元件的数量和类型不受限制,可以根据实际应用需求进行选择,例如,既可以是与所述第一振荡单元110包括的电气元件相同,也可以不同。在本实施例中,所述第二振荡单元130可以包括第六场效应管q6。

详细地,所述第六场效应管q6的栅极与所述第二比较器u2的第一输入端连接,其中,该第六场效应管q6的栅极电容通过一充电电流充电预设时长之后,该栅极电容的电压大于所述第二比较器u2的翻转电压,以使所述第二比较器u2翻转。

需要说明的是,所述第二比较器u2在具有第一输入端的基础上,还可以具有第二输入端。该第二输入端用于获取所述第二比较器u2的翻转电压,也就是说,当所述第二比较器u2的第一输入端的电压大于第二输入端的电压时,所述第二比较器u2翻转。其中,所述第二比较器u2的第一输入端可以为该第二比较器u2的负极、第二输入端可以为该第二比较器u2的正极。

通过上述第二场效应管q2和第六场效应管q6的设置,利用栅极电容代替现有技术中的片上电容,一方面可以降低环境温度的影响;另一方面还能减小集成芯片的面积,具有极高的经济特性。

进一步地,为对所述第六场效应管q6的栅极电容的充电或放电进行控制,在本实施例中,所述第二振荡单元130还可以包括第七场效应管q7和第八场效应管q8。

详细地,所述第七场效应管q7的源极和漏极中的一个用于获取所述充电电流、另一个与所述第六场效应管q6的栅极连接,栅极与所述逻辑门单元150的第二输出端连接。所述第八场效应管q8的源极和漏极中的一个与所述第六场效应管q6的栅极连接、另一个接地,栅极与所述逻辑门单元150的第二输出端连接。

其中,所述第七场效应管q7与所述第八场效应管q8的极性相反,以使基于所述逻辑门单元150的第二输出端输出的电平信号其中一个导通、另一个关断,且所述第七场效应管q7导通时所述第六场效应管q6的栅极电容通过所述充电电流充电、所述第八场效应管q8导通时所述第六场效应管q6的栅极电容放电。

进一步地,为对所述第二比较器u2是否工作进行控制,在本实施例中,所述第二振荡单元130还可以包括第九场效应管q9和第十场效应管q10。

详细地,所述第九场效应管q9与所述第十场效应管q10的极性相反。并且,所述第九场效应管q9的源极和漏极中的一个用于获取偏置电流、另一个与所述第二比较器u2的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元150的第二输出端连接。所述第十场效应管q10的源极和漏极中的一个用于获取所述偏置电流、另一个与所述第二比较器u2的偏置电流端连接、栅极与所述逻辑门单元150的第一输出端连接。

也就是说,在所述第九场效应管q9和所述第十场效应管q10都关断时,所述第二比较器u2因无法获取到所述偏置电流,而无法进行工作以降低功耗。在所述第九场效应管q9和所述第十场效应管q10中至少有一个导通时,所述第二比较器u2获取到所述偏置电流,以基于该偏置电流而工作。

需要说明的是,在上述示例中,为保证所述第一比较器u1和所述第二比较器u2依次交替工作,所述第四场效应管q4与所述第九场效应管q9的极性相同,所述第五场效应管q5与所述第十场效应管q10的极性相同。

也就是说,在所述第一比较器u1能够获取到所述偏置电流(所述第四场效应管q4和所述第五场效应管q5导通)时,所述第二比较器u2无法获取到所述偏置电流(所述第九场效应管q9和所述第十场效应管q10关断);在所述第二比较器u2能够获取到所述偏置电流(所述第九场效应管q9和所述第十场效应管q10导通)时,所述第一比较器u1无法获取到所述偏置电流(所述第四场效应管q4和所述第五场效应管q5关断)。

通过上述设置,可以改善现有技术中由于第一比较器u1和第二比较器u2同时处于工作状态而存在功耗较大的问题。

进一步地,为对所述第二比较器u2的输出进行置位处理,在本实施例中,所述第二比较器u2还可以包括第三输入端。

详细地,所述第二比较器u2的第三输入端与所述逻辑门单元150的第二输出端连接,以在所述第六场效应管q6的栅极电容开始放电时对所述第二比较器u2的输出进行置位处理。例如,若所述第二比较器u2的输出为0,则将所述第二比较器u2的输出置为1。

可选地,所述逻辑门单元150包括的逻辑器件的类型和数量不受限制,可以根据实际应用需求进行选择,例如,在一种可以替代的示例中,可以由一个rs触发器和两个反相器构成。

又例如,在另一种可以替代的示例中,所述逻辑门单元150可以由两个rs触发器和四个反相器构成。详细地,第一个rs触发器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一比较器u1的输出端和所述第二比较器u2的输出端连接、第一输出端和第二输出端分别与第二个rs触发器的第一输入端和第二输入端连接。第二个rs触发器的第一输出端和第二输出端分别与第一个反相器的输入端和第二反相器的输入端连接。第一个反相器的输出端作为所述逻辑单元的第一输出端,第二个反相器的输出端作为所述逻辑单元的第二输出端。并且,第三个反相器的输入端可以与第一个反相器的输出端连接、输出端作为振荡信号的一个输出端。第四个反相器的输入端可以与第二个反相器的输出端连接、输出端可以作为振荡信号的另一个输出端。

需要说明的是,在本实施例中,所述第一场效应管q1、第二场效应管q2、第三场效应管q3、第四场效应管q4、第五场效应管q5、第六场效应管q6、第七场效应管q7、第八场效应管q8、第九场效应管q9以及第十场效应管q10的具体类型不受限制,可以根据实际应用需求进行选择,例如,既可以是n型场效应管,也可以是p型场效应管。

在本实施例中,提供一种可行的示例,所述第一场效应管q1可以为p型场效应管,所述第二场效应管q2可以为p型场效应管,所述第三场效应管q3可以为n型场效应管,所述第四场效应管q4可以为p型场效应管,所述第五场效应管q5可以为n型场效应管,所述第六场效应管q6可以为p型场效应管,所述第七场效应管q7可以为p型场效应管,所述第八场效应管q8可以为n型场效应管,所述第九场效应管q9可以为p型场效应管,所述第十场效应管q10可以为n型场效应管。

在上述示例中,初始状态下,第一比较器u1的输出为0,第二比较器u2的输出为1,逻辑门单元150的第一输出端的输出为1、第二输出端的输出为0。

基于上述初始状态,第二场效应管q2关断、第三场效应管q3导通,以使第一场效应管q1的栅极电容通过第三场效应管q3接地以放电,第四场效应管q4和第五场效应管q5关断,以使第一比较器u1不工作且输出通过第三输入端置位为1。第七场效应管q7导通、第八场效应管q8关断,以使第二场效应管q2的栅极电容通过第七场效应管q7获取充电电流以充电,第九场效应管q9和第十场效应管q10导通,以使第二比较器u2工作。

第二场效应管q2的栅极电容经过预设时长的充电后,栅极电容的电压大于第二比较器u2的翻转电压,第二比较器u2的输出变为0,对应地,逻辑门单元150的第一输出端的输出变为0、第二输出端的输出变为1。

基于上述变更状态,第七场效应管q7关断、第八场效应管q8导通,以使第六场效应管q6的栅极电容通过第八场效应管q8接地以放电,第九场效应管q9和第十场效应管q10关断,以使第二比较器u2不工作且输出通过第三输入端置位为1。第二场效应管q2导通、第三场效应管q3关断,以使第一场效应管q1的栅极电容通过第二场效应管q2获取充电电流以充电,第四场效应管q4和第五场效应管q5导通,以使第一比较器u1工作。

第一场效应管q1的栅极电容经过预设时长的充电后,栅极电容的电压大于第一比较器u1的翻转电压,第一比较器u1的输出变为0,对应地,逻辑门单元150的第一输出端的输出变为1、第二输出端的输出变为0。

如此重复上述各个阶段,可以实现振荡信号的产生,具体地,各个端口的状态值可以参照下表:

其中,r为第一比较器u1的输出端的状态,s为第二比较器u2的输出端的状态,q为逻辑门单元150的第一输出端的状态,qb为逻辑门单元150的第二输出端的状态。

在上述示例中,若第一场效应管q1的栅极电容和第六场效应管q6的栅极电容的电容值相同,第一场效应管q1的栅极电容和第六场效应管q6的栅极电容的充电时长相同;第一场效应管q1的栅极电容和第六场效应管q6的栅极电容的充电电流相同,第一比较器u1的翻转电压和第二比较器u2的翻转电压相同,则输出的振荡信号的周期为:

其中,td为第一场效应管q1的栅极电容或第六场效应管q6的栅极电容的充电时长,vref为第一比较器u1或第二比较器u2的翻转电压,c为第一场效应管q1的栅极电容或第六场效应管q6的栅极电容的电容值,i1为第一场效应管q1的栅极电容或第六场效应管q6的栅极电容的充电电流。

通过上述公式可以知道,在翻转电压来自于基准电压时,振荡信号的周期的精度受栅极电容的电容值和充电电流的影响。也就是说,振荡信号的周期的精度受环境温度和工艺角变化的影响。

因此,为克服上述工艺角变化对振荡信号的周期造成影响的问题,在本实施例中,结合图3,所述rc振荡电路100还可以包括镜像电流源单元170,用于根据一基准电流分别生成所述充电电流和所述偏置电流。

详细地,所述镜像电流源单元170可以包括镜像电流模块171和多个选通模块173。其中,所述镜像电流模块171用于复制所述基准电流生成一镜像电流,并通过复制该镜像电流分别生成成比例的所述充电电流和所述偏置电流。所述多个选通模块173用于在不同数量的选通模块173导通之后,控制所述镜像电流的大小。

需要说明的是,所述镜像电流是指流经图3所示p1的电流。并且,该镜像电流是由所述基准电流经过三个镜像结构复制得到。然后,p2和p3分别与p1也形成对应的镜像结构,以分别复制所述镜像电流生成所述充电电流和所述偏置电流。

通过所述镜像电流模块171和所述多个选通模块173的配合设置,可以实现对基准电流大小的调节,从而调节充电电流和偏置电流的大小,以补充工艺角对振荡信号的频率造成的偏差。并且,通过同一基准电流以分别生成所述充电电流和偏置电流,可以有效地降低电路结构的复杂程度,利用电路的集成化处理。

可选地,所述选通模块173的数量不受限制,可以根据实际应用需求进行选择。在本实施例中,在一种可以替代的示例中,所述选通模块173可以为四个,具体的电路构成可以参照图3所示。

进一步地,为克服栅极电容的电容值跟随环境温度变化而导致振荡信号的周期精度不高的问题,在本实施例中,结合图4,所述rc振荡电路100还可以包括基准电流源单元190,用于生成所述基准电流。

详细地,所述基准电流源单元190可以包括正温度系数电流模块191和与所述正温度系数电流模块191并联的负温度系数电流模块195。所述正温度系数电流模块191,包括第一固定电流子模块192和与该第一固定电流子模块192并联的多个第一单位电流模块193。所述负温度系数电流模块195,包括第二固定电流子模块196和与该第二固定电流子模块196并联的多个第二单位电流模块197。

其中,调节导通的第一单位电流模块193的数量与导通的第二单位电流模块197的数量,以使所述基准电流的变化系数与所述第一场效应管q1的栅极电容的温度系数相同。也就是说,在所述栅极电容的电容值的变化与所述基准电流的变化相同时,电容值与电流值的比值固定,对应地,计算得到的周期值也为固定值。

可选地,所述第一单位电流模块193的数量和所述第二单位电流模块197的数量不受限制,可以根据实际应用需求进行选择,例如,在一种可以替代的示例中,所述所述第一单位电流模块193的数量和所述第二单位电流模块197的数量都为4,具体的电路构成可以参照图4所示。

在如图4所示的电路中,存在以下关系:

iptat=i3+n1*ip;

ictat=i4+n2*in;

其中,iptat为正温度系数电流模块191的电流,ictat为负温度系数电流模块195的电流,i3为第一固定电流子模块192的电流,i4为第二固定电流子模块196的电流,ip为第一单位电流模块193的电流,in为第二单位电流模块197的电流,n1为导通的第一单位电流模块193的数量,n2为导通的第二单位电流模块197的数量。

由于i3和ip有相同的正温度系数,且为kp,i4和in有相同的负温度系数,且为kn,因此,存在以下关系:

i3=kp*t+ia1;

ip=kp*t+ib1;

i4=kn*t+ia2;

in=kn*t+ib2;

其中,ia1、ib1、ia2以及ib2分别为对应模块的初始电流。对应地,基准电流具有如下关系:

ibias=iptat+ictat;

iptat+ictat=kp*t+ia1+n1*(kp*t+ib1)+kn*t+ia2+n2*(kn*t+ib2);

然后,将基准电流对温度求导可以得到:

由上述公式可以知道,由于kp和kn的大小取决于工艺和结构,因此,通过配置n1和n2可以使振荡信号的周期(频率)与温度无关。

本申请实施例还提供了一种rc振荡设备,用于产生振荡信号。其中,所述rc振荡设备可以包括电路板和上述的rc振荡电路100。

详细地,所述rc振荡电路100集成于所述电路板,以形成所述rc振荡设备。其中,所述电路板可以是指pcb板,也可以是硅片。并且,在将所述rc振荡电路100集成于所述硅片时,还可以通过一系列的封装等操作以得到一芯片。

综上所述,本申请提供的rc振荡电路100和rc振荡设备,通过第一振荡单元110、第二振荡单元130以及逻辑门单元150的配合设置,以使第一比较器u1和第二比较器u2交替处于充电状态和放电状态,使得即使第一比较器u1和第二比较器u2的翻转电压相同,也会由于第一比较器u1的输入电压和第二比较器u2的输入电压并不相同而导致第一比较器u1和第二比较器u2的翻转并不同步,也能实现振荡信号的产生。也就是说,通过上述设置,可以对第一比较器u1和第二比较器u2设置相同的翻转电压,以改善现有技术中因两个比较器需要设置不同的翻转电压而需要设置不同的供电电路以提供不同的翻转电压,从而导致电路结构复杂的问题,具有极高的实用价值。其次,通过采用场效应管的栅极电容以替代现有技术中的片上电容,一方面可以降低环境温度的影响而导致产生的振荡信号精度低的问题;另一方面还能减小集成芯片的面积,具有极高的经济特性。并且,通过第四场效应管q4与第九场效应管q9的极性相同、第五场效应管q5与第十场效应管q10的极性相同的设置,可以使得第一比较器u1和第二比较器u2不能同时获取到偏置电流,以使第一比较器u1和第二比较器u2交替工作,从而有效降低电路的功耗。然后,通过镜像电流模块171和多个选通模块173的配合设置,可以实现对基准电流大小的调节,从而调节充电电流和偏置电流的大小,以补充工艺角对振荡信号的频率造成的偏差。最后,通过正温度系数电流模块191和负温度系数电流模块195的配合设置,可以避免电容受环境温度的影响而导致产生的振荡信号的频率存在偏差的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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