[发明专利]一种用于ADC的高精度张弛振荡器

说明书

本发明提出一种用于ADC的高精度张弛振荡器，所述振荡器包括电流源I1与I2、电容器CRES、比较器、反相器INV1、INV2、振荡器晶体管组和电压选择开关TG；所述比较器与反相器INV1、电容器CRES相连，还与振荡器晶体管M1、M2相连；比较器连有偏置电源VB1、VB2、VB3，以及校准信号端口Caln1~CalnN、Calp1~CalpN，通过接入校准信号Vn1~VnN、Vp1~VpN，来校准在比较过程中存在的失配问题；所述振荡器通过对比较器失配的校准来实现振荡器的高精度，电压选择开关根据比较器输出结果选择相应标准电压以实现振荡输出；本发明电路结构简单，易于集成，可操作性强并且功耗低，能实现高精度的效果，适合应用于ADC系统。

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，尤其是一种用于ADC的高精度张弛振荡器。

背景技术

随着物联网行业的兴起，传感器作为一种能够将自然界中的非电学信号转换为电学信号的器件，是整个物联网系统信息的来源。在自然界中的信号都是连续的模拟信号，以目前的技术能力，要处理模拟信号比较困难，而处理数字信号更为容易，所以信息很多时候需要通过模数转换器(Analog-to-digital converter，ADC)来实现模拟域到数字域的转换。

在ADC系统中，需要使用振荡器为其提供时钟频率。不同的振荡器电路结构在功耗、频率稳定性和面积等方面各有优劣。常用的作为时钟的振荡器电路有晶体振荡器、环形振荡器、LC振荡器和RC振荡器。

(1)晶体振荡电路具有精度高、抗干扰性强等优点。但是晶体振荡器需要外界接入石英晶体，因此不利于芯片的内部集成。

(2)环形振荡器有电路结构简单、使用方便等优点。然而环形振荡器的输出频率易受环境影响，抗干扰能力弱，导致频率稳定性不高。

(3)LC振荡器有良好的温度特性和电压特性。但其需要大量电容器件C与电感器件L，对于芯片面积的占用太大，并且不易集成。

(4)RC振荡器可操作性强，且可集成到芯片内部，面积和成本较小。但是RC振荡器频率稳定性不高，输出频率比较容易受到温度、器件失配和电源电压的影响。

对于ADC这样要求集成度高的系统，常采用环形振荡器与RC振荡器，RC振荡器相比于环形振荡器，温度系数更小，输出频率更加稳定。故而RC振荡器被广泛应用。而RC振荡器存在容易受到温度、器件失配与电压的影响，振荡频率不稳定的问题。因此研究高精度的振荡器是当下研究热点。张弛振荡器也是RC振荡器的一种类型。本发明涉及一种用于ADC的高精度张弛振荡器。

发明内容

本发明提出一种用于ADC的高精度张弛振荡器，电路结构简单，易于集成，可操作性强并且功耗低。

本发明采用以下技术方案。

一种用于ADC的高精度张弛振荡器，所述振荡器包括电流源I1与I2、电容器CRES、比较器、反相器INV1、INV2、振荡器晶体管组和电压选择开关TG；所述比较器与反相器INV1、电容器CRES相连，还与振荡器晶体管M1、 M2相连；

比较器连有偏置电源VB1、VB2、VB3，以及校准信号端口Caln1~ CalnN、Calp1~CalpN，通过接入校准信号Vn1~VnN、Vp1~VpN，来校准在比较过程中存在的失配问题；

所述振荡器通过对比较器失配的校准来实现振荡器的高精度，电压选择开关根据比较器输出结果选择相应标准电压以实现振荡输出。

所述电流源I1的下端连接振荡器晶体管M1的源极，上端接入供电电源；电流源I2的上端连接振荡器晶体管M2的源极，下端接地；

振荡器晶体管M1、M2的漏极与比较器输入端口VIP以及电容CRES上极板接在一起，栅极与比较器输出端口Vout相接；

电容器CRES上极板接比较器输入端VIP；下级板接地；