[发明专利]一种无参考电压的RC张弛振荡器

说明书

本发明涉及一种无需外部参考电压的RC张弛振荡器电路结构，该电路采用了电荷泵技术产生两个峰峰值相等，相位差180°的三角波信号。且不需要外部参考电压，比较器输出信号的翻转点只与三角波的相交电位有关。通过比较器对这两个三角波信号进行比较产生固定频率的脉冲信号。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及RC张弛振荡器电路。

背景技术

时钟电路或计时器是低功耗电子设备的关键模块。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，其功耗、集成度、频率稳定性都至关重要。RC张弛振荡器具有低功耗，易于片上集成的特点，非常适合应用在这些电子设备中。实际中振荡器的频率受温度、电压、工艺等因素影响，设计具有稳定工作频率的低功耗振荡器具有重要意义。

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,June 2002.”公开了一种张弛振荡器。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。在电容充放电电路中，充电电流源I_REF1与开关S1的一端相连组成充电支路，放电电流源I_REF2与开关S2一端相连组成放电支路，开关S1和开关S2的另一端连接到电容C的正端V_C，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压V_H，比较器CMP2的同相端连接参考电压V_L。比较器CMP1的输出连接RS触发器的输入R，比较器CMP2的输出连接RS触发器的输入S。RS触发器的输出Q控制开关S1，RS触发器的输出控制开关S2。当电容上的电压V_C超过参考电压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低于参考电压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。振荡器的周期由充电电流I_REF1、放电电流I_REF2、电容C、以及比较器的阈值电压V_H、V_L决定。该RC张弛振荡器虽然结构简单，但存在以下缺点：需要额外电路提供参考电压，增加了电路设计复杂性和面积；振荡器的频率和占空比的稳定性会受电源电压波动、参考电压的波动以及温度变化的影响。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服现有方案中RC张弛振荡器的频率和占空比受电源电压变化、温度变化、参考电压变化而不稳定的不足，本发明提供一种无参考电压，对电源电压变化和温度变化不敏感的RC张弛振荡器电路。采用电荷泵技术产生两个相位差为180°，峰峰值相等的两个周期性三角波信号，通过比较器对这两个三角波信号进行比较产生固定频率的脉冲信号。由于设计的电容充放电电流和三角波的峰峰值均随着电源电压变化，保证了在每种工作状态下电容的充放电时间保持不变，从而使振荡器的频率保持不变。该方法仅使用了一个比较器，使比较器的数量减少了一半，减小了芯片面积。

技术方案