[发明专利]无比较器的RC张弛振荡器

说明书

本发明公开了一种无比较器的RC张弛振荡器，用于解决现有RC张弛振荡器频率稳定性差的技术问题。技术方案是包括电容充放电电路、缓冲器、多路选择器和伪反相器链。电容充放电电路的输出端V_RAMP与缓冲器的输入端相连；缓冲器的输出端V_H和输出端V_L与多路选择器的输入端相连；多路选择器的输出端V_LS与反相器链的输入端相连；反相器链的输出端φ和输出端与电容充放电电路和多路选择器的输入端相连。本发明通过产生具有阶跃电压的周期性三角波信号，并利用伪反相器判断三角波信号的平均电压，产生周期性的时钟信号。该方法不使用比较器，避免了比较器失调和延迟对振荡器频率的影响，频率稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种RC张弛振荡器，特别是涉及一种无比较器的RC张弛振荡器。

背景技术

时钟电路广泛应用在植入式医疗器件、无线传感器网络等低功耗的电子设备中。例如，在无线传感器网络中，时钟电路作为计时器，周期性的唤醒节点收发信号。当节点同步传输信号时，振荡器的频率的稳定性至关重要。在无线通信中，接收器和发射器必须保持同步，以保证数据包能够正确传送，这也要求时钟信号具有稳定的频率。RC张弛振荡器具有低功耗，易于片上集成的特点，非常适合于应用在这些低功耗电子设备中。

参照图5。文献“S.L.J.Gierkink and E.van Tuij,A coupled sawtoothoscillator combining low jitter with high control linearity[J],IEEE Journalof Solid-State Circuits,vol.37,no.6,pp.702-710,Jun 2002.”公开了一种张弛振荡器电路。该结构主要包括一个电容充放电电路、两个比较器和一个RS触发器。在充放电电路中，充电电流源I_REF1与开关S1的一端相连，放电电流源I_REF2与开关S2一端相连，开关S1和开关S2的另一端连接到电容C正端，电容C的负端接地。电容C的正端V_C与比较器CMP1的同相端和比较器CMP2的反向端相连，比较器CMP1的反向端连接参考电平V_H，比较器CMP2的同相端连接参考电平V_L。比较器CMP1的输出连接RS触发器的R端，比较器CMP2的输出连接RS触发器的S端。RS触发器的输出端Q端控制开关S1，RS触发器的输出端控制开关S2。当电容上的电压V_C超过比较器CMP1的阈值电压V_H时，比较器CMP1的输出翻转，RS触发器的输出Q变为高电平。开关S1关断，开关S2导通，电容C上的电荷通过放电支路开始放电。当电容C上的电压V_C低于比较器CMP2的阈值电压V_L时，比较器CMP2的输出翻转，RS触发器的输出Q变为低电平。开关S1导通，开关S2关断，电容C通过充电支路开始充电，如此循环。振荡器的周期与充放电电流I_REF1和I_REF2、电容C以及参考电压V_H和参考电压V_L有关。该RC张弛振荡器存在以下缺点：1)比较器的失调随着温度、电压、工艺的变化而变化，导致振荡器的频率不稳定。2)比较器的延迟时间随着温度、电压、工艺的变化而变化，导致振荡器的频率不稳定。

发明内容

为了克服现有RC张弛振荡器频率稳定性差的不足，本发明提供一种无比较器的RC张弛振荡器。该RC张弛振荡器包括电容充放电电路、缓冲器、多路选择器和伪反相器链。电容充放电电路的输出端V_RAMP与缓冲器的输入端相连；缓冲器的输出端V_H和输出端V_L与多路选择器的输入端相连；多路选择器的输出端V_LS与反相器链的输入端相连；反相器链的输出端φ和输出端与电容充放电电路和多路选择器的输入端相连。本发明通过产生具有阶跃电压的周期性三角波信号，并利用伪反相器判断三角波信号的平均电压，产生周期性的时钟信号。该方法不使用比较器，避免了比较器失调和延迟对振荡器频率的影响，频率稳定性好。