[发明专利]单电容振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS模拟电路设计，特别涉及一种单电容振荡器。

背景技术

如今的振荡器设计中，单电容RC充放电结构仍然常用。这是因为其结构清晰，原理简单。它的结构如图1所示，由两路大小相等的电流源I1、I2和两个开关M1、M2轮流控制一个电容C的充电与放电，在电容C的极板上产生一个特定频率的三角波信号。这个三角波通过波形转换单元被调整为一个方波。

如果要求频率和占空比稳定，那么这个电路有一个明显的缺陷。如图2所示，开关管M1在关断时，节点P被连接到电源，节点P的电压处于一个较高的状态。在此后的某一时间，开关管M1从关断到打开，节点P处电压与节点X处电压有较大差别，从而导致一股较大的电流冲击节点X，在波形上会导致电容C极板上的电压有一个明显的跳变，从而使频率偏离预期。另一方面，这一现象也存在于M2管开关切换的时候，而往往这两个电压的跳变并不对称，结果导致占空比偏移。

因此，需要提出一种改进的振荡器电路以改善上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，削弱甚至消除现有单电容振荡器设计中电流冲击所带来的电压跳变。

本发明采用如下技术方案：一种振荡器，包括充放电电路、第一补偿电流支路、第二补偿电流支路和波形转换单元。其中充放电电路包括接电源的第一电流源、接地的第二电流源、PMOS开关晶体管、NMOS开关晶体管以及与所述PMOS和NMOS开关晶体管相连的接地电容，所述PMOS开关晶体管与所述第一电流源的输出端连接于第一节点，所述NMOS开关晶体管与所述第二电流源的输入端连接于第二节点，所述PMOS开关晶体管和NMOS开关晶体管根据第一控制信号交替导通以控制所述接地电容的充放电。第一补偿电流支路用于在所述PMOS开关晶体管切换为导通状态前拉低所述第一节点的电压，其包括串联的第一晶体管及第一阻性负载，所述第一晶体管与所述第一电流源的输出端连接于所述第一节点；第二补偿电流支路用于在所述NMOS开关晶体管切换为导通状态前升高所述第二节点的电压，其包括串联的第二晶体管及第二阻性负载，所述第二晶体管与所述第二电流源的输入端连接于所述第二节点；波形转换单元与所述接地电容相连，用于根据所述接地电容充放电所产生的充放电波形输出周期性的振荡方波。

本发明优选的一种技术方案，所述第一晶体管为PMOS晶体管，所述第二晶体管为NMOS晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管根据第二控制信号交替导通且所述第二控制信号与所述第一控制信号反相。

本发明优选的一种技术方案，所述第一阻性负载的一端接地，所述第二阻性负载的一端接电源。

本发明优选的一种技术方案，所述PMOS开关晶体管的栅极接所述第一控制信号，漏极与所述第一电流源的输出端连接于所述第一节点，源极连接所述接地电容及所述NMOS开关晶体管的漏极；所述NMOS开关晶体管的栅极接所述第一控制信号，源极与所述第二电流源连接于所述第二节点。

本发明优选的一种技术方案，所述第一阻性负载为电阻或MOS管或二极管。

本发明优选的一种技术方案，所述第二阻性负载为电阻或MOS管或二极管。

本发明优选的一种技术方案，所述第一晶体管的栅极接所述第二控制信号，源极接所述第一阻性负载，漏极连接于所述第一节点；所述第二晶体管的栅极接所述第二控制信号，漏极接所述第二阻性负载，源极连接于所述第二节点。

本发明优选的一种技术方案，所述第一电流源与所述第二电流源相等。

与现有技术相比，本发明的振荡器在原有电路基础上加入两个支路进行电流补偿，原有电路的频率不会因为增加电流补偿电路而发生改变，但能够有效抑制过冲对频率和占空比的干扰，削弱甚至消除电流冲击所带来的电压跳变。

附图说明

图1是现有技术的振荡器的电路示意图。

图2是现有技术的振荡器的原理图。

图3是本发明一实施例的振荡器的电路示意图。

图4是本发明一实施例的振荡器的原理图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

在本说明书中及在权利要求书中，应理解当一元件被称为“连接”到另一元件或与另一元件“相连”时，其可直接连接到另一元件，或可存在介入元件。