[发明专利]一种CMOS振荡器

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体的说涉及一种CMOS振荡器。

背景技术

振荡器(英文：Oscillator)，简称OSC，是一种用来产生重复电子信号(通常是正弦波或者矩形波)的电子装置，其产生的各种振荡信号可提供各种时序、开关控制以及信号的各种调制等，成为模拟和数字电路系统中的关键功能模块，对数字和模拟信号处理的性能具有重要的影响。随着半导体CMOS技术的日趋成熟，CMOS振荡器发展很快，并逐渐取代了传统的振荡器。

振荡器按照电路结构的不同主要分为RC振荡器、LC振荡器以及晶体振荡器等。图1所示为传统的RC振荡器结构框图，包括：运算放大器A1、A2，充放电电容C0，RS触发器以及充放电控制电路部分。其中充放电控制电路与运放A1的正相输入端以及运放A2的反相输入端连接，充放电电容C0与运放A1的反相输入端以及运放A2的正相输入端连接，RS触发器的输入S端与运放A1的输出端连接，RS触发器的输入R端与运放A2的输出端连接，V1和V2都是翻转电压，其中V1与运放A1的反相输入端连接，V2与运放A2的正相输入端连接。电容C0在充放电的过程中产生周期性的锯齿波，锯齿波与两个翻转电压V1、V2相比较，进而两个运放A1、A2的输出端产生周期性的脉冲信号，两个脉冲信号经过RS触发器，最终产生周期性的振荡信号。

传统的RC振荡器应用十分广泛，但是也存在着不小的缺点：由于电路中存在两个翻转电压V1、V2，因此电路需要两个运放A1、A2来作为比较器，这样就会增加电路的面积和成本，增加了电路结构的复杂程度，而且两个比较器的失调电压的不同又会造成振荡器输出频率的偏差。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述传统RC振荡器存在的问题，提出一种结构简单的高频CMOS振荡器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种CMOS振荡器，如图2所示，包括电平转换电路、充放电电路、电流源I1、第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、与非门NAND、直流电源VDC和第一电容C1构成；其中，所述电平转换电路的电源输入端接电源VDD，其第一输入端接第二NMOS管N2的漏极、第五反相器的输出端和第四反相器的输入端，其第二输入端接第一NMOS管N1的漏极、第五反相器的输入端和第四反相器的输出端，其输出端接充放电电路的第一输入端以及与非门NAND的第一输入端和第一反相器的输入端；所述充放电电路的电源输入端接电流源I1的输出端，其第二输入端接与非门NAND的输出端，其第一输出端接第二NMOS管N2的栅极，其第二输出端接第一NMOS管N1的栅极；与非门NAND的第二输入端接直流电源VDC的正极；直流电源VDC的负极接地GND；第一反相器INV1的输出端接第二反相器INV2的输入端；第二反相器INV2的输出端接第三方向器N3的输出端；第二反相器INV2和第三反相器INV3的连接点通过第一电容C1后接地GND；第三反相器INV3的输出端为振荡器的输出端。

进一步的，如图3所示，所述充放电电路由第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第二电容C2和第三电容C3构成；其中，第一PMOS管P1的源极和第二PMOS管P2的源极为充放电电路的电源输入端；第一PMOS管P1的栅极作为充放电电路的第一输入端；第一PMOS管P1的栅极接第三NMOS管N3的栅极作为充放电电路的第三输出端；第二PMOS管P2的栅极接第四NMOS管MN4的栅极作为充放电电路的第二输入端；第一PMOS管P1的漏极接第三NMOS管N3的漏极和第三电容C3的一端；第一PMOS管P1、第三NMOS管N3和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第一输出端；第二PMOS管P2的漏极接第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的另一端；第二PMOS管P2的漏极、第四NMOS管N4的漏极和第三电容C3的连接点作为充放电电路的第二输出端；第二输出端还通过第二电容C2后接地GND。