振荡器的制作方法

文档编号:14477035
研发日期:2018/5/18
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本发明涉及,特别涉及一种振荡器。



背景技术:

环形振荡器,是由三个非门或更多奇数个非门输出端和输入端首尾相接,构成环状的机器。这种振荡器的特点是线路简单,起振容易,便于集成化,缺点是没有延迟网络频率不便于灵活选择,要实现低频振荡需要很多的非门因而不易实现,另外由于门电路延迟时间有一定误差,制作时频率不太准确。

压控振荡器(VCO)是指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路,频率是输入信号电压的函数的振荡器,振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制,就可构成一个压控振荡器。压控振荡器的优点主要有:频率稳定度好、控制灵敏度高、调频范围宽、频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。但压控振荡器的占空比难以调节,有时不能处于完全的开关状态,且环形振荡器和压控振荡器的驱动电流较大,不适合节能型电路。且压控振荡器的输出电压无法实现轨到轨,即高电平无法达到电源正值,低电平无法达到电源负值。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种振荡器,以解决现有的振荡器的振荡频率和占空比不易调节的问题。

为解决上述技术问题,本发明提供一种振荡器,所述振荡器包括两个脉冲发生电路,两个所述脉冲发生电路依次相连接,且最末端的所述脉冲发生电路的输出端与最起始的所述脉冲发生电路的输入端耦合,其中:

每个所述脉冲发生电路根据一输入信号输出第一信号或第二信号;

每个所述脉冲发生电路均包括充放电电路和开关电路,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号为第一电平时充电,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号为第二电平时放电,所述第一电平低于所述第二电平;

当所述输入信号为第一电平时,第一信号为第一电平,所述第二信号为第二电平;

当所述输入信号为第二电平时,第一信号为第二电平,所述第二信号为第一电平,当所述充放电电路完成放电后,第一信号变为第一电平,第二信号变为第二电平。

可选的,在所述的振荡器中,所述开关电路包括第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极输入所述输入信号,所述第一晶体管的源极连接电源,所述第一晶体管的漏极连接所述充放电电路,所述第二晶体管的源极连接所述第一晶体管的漏极,所述第二晶体管的漏极连接所述充放电电路。

可选的,在所述的振荡器中,所述第一晶体管为P沟道场效应晶体管,所述第二晶体管为N沟道场效应晶体管。

可选的,在所述的振荡器中,所述脉冲发生电路还包括一与非门,所述与非门的两个输入端分别连接所述输入信号和所述第一晶体管的漏极。

可选的,在所述的振荡器中,所述与非门包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管,其中:

所述第三晶体管和所述第四晶体管的栅极连接所述输入信号,所述第五晶体管和所述第六晶体管的栅极连接所述第一晶体管的漏极;

所述第三晶体管和所述第五晶体管为P沟道场效应晶体管,所述第四晶体管和所述第六晶体管为N沟道场效应晶体管;

所述第三晶体管和所述第五晶体管的源极连接所述电源,所述第三晶体管和所述第五晶体管的漏极连接所述与非门的输出端;

所述第四晶体管的源极连接所述第三晶体管的漏极,所述第四晶体管的漏极连接所述第六晶体管的源极,所述第六晶体管的漏极接地;

所述第三晶体管和所述第五晶体管的沟道宽长比小于所述第四晶体管和所述第六晶体管的沟道宽长比。

可选的,在所述的振荡器中,所述振荡器还包括第七晶体管和第八晶体管,其中:

所述第七晶体管和所述第八晶体管为N沟道场效应晶体管;

所述第七晶体管的栅极连接所述与非门的输出端,所述第七晶体管的源极连接所述第一晶体管漏极,所述第七晶体管的漏极连接所述第八晶体管的源极;

所述第八晶体管的栅极连接所述输入信号,所述第八晶体管的漏极接地。

可选的,在所述的振荡器中,所述脉冲发生电路还包括第一反相器和第二反相器,所述第一反相器的输入端连接所述与非门的输出端,所述第一反相器输出第一信号,所述第二反相器的输入端连接所述第一反相器的输出端,所述第二反相器输出第二信号。

可选的,在所述的振荡器中,所述振荡器包括第一脉冲发生电路和第二脉冲发生电路,所述第一脉冲发生电路的第二信号提供至所述第二脉冲发生电路,作为所述第二脉冲发生电路的输入信号。

可选的,在所述的振荡器中,所述振荡器还包括使能信号输入电路,一使能信号提供至所述使能信号输入电路,以使所述使能信号输入电路向第一脉冲发生电路提供初始信号。

可选的,在所述的振荡器中,所述使能信号输入电路包括或非门和第三反相器,其中,所述使能信号提供至所述第三反相器的输入端,所述或非门的两个输入端分别连接至所述第三反相器的输出端和所述第二脉冲发生电路的第一反相器的输出端,所述或非门的输出端连接所述第一脉冲发生电路,并向其提供所述第一脉冲发生电路的输入信号。

可选的,在所述的振荡器中,所述充放电电路包括第一电阻和第一电容,其中:

所述第一电阻的一端接地,另一端连接所述第二晶体管的漏极;

所述第一电容的一端接地,另一端连接所述第一晶体管的漏极。

可选的,在所述的振荡器中,调节所述第一电阻的阻值和第一电容的容值以改变所述振荡器的占空比。

可选的,在所述的振荡器中,所述充放电电路包括第九晶体管、第十晶体管和第一电容,其中:

所述第九晶体管的栅极连接第一栅控电压,所述第九晶体管的源极连接所述第二晶体管的漏极,所述第九晶体管的漏极接地;

所述第十晶体管的栅极连接第二栅控电压,所述第十晶体管的源极连接所述第二晶体管的漏极,所述第十晶体管的漏极接地;

所述第一电容的一端接地,另一端连接所述第一晶体管的漏极。

可选的,在所述的振荡器中,调节所述第一栅控电压以改变所述振荡器的占空比,所述第二栅控电压使所述第十晶体管在所述振荡器停止振荡时保持导通。

在本发明提供的振荡器中,通过每个所述脉冲发生电路根据一输入信号输出第一信号或第二信号,当最起始的脉冲发生电路的输入信号为第二电平时,第一信号为第二电平,所述第二信号为第一电平,当所述充放电电路完成放电后,第一信号变为第一电平,第二信号变为第二电平,则一个脉冲发生电路完成一次振荡,两个脉冲发生电路以适当的方式进行连接后,可使最起始的脉冲发生电路的输入信号再次变换为第一电平,从而使充放电电路再次充电,从而这个电路开始振荡。而充放电电路的充放电可使振荡频率延长,且可简便的根据充放电电路的充电时间和放电时间的调节来调节振荡频率和占空比,进一步的,电路中的门电路数量较少,驱动电流大大减小。

附图说明

图1是本发明一实施例振荡器中第一脉冲发生电路示意图;

图2是本发明一实施例振荡器中第一脉冲发生电路波形示意图;

图3是本发明另一实施例振荡器结构示意图;

图4是本发明另一实施例振荡器波形示意图;

图5是本发明另一实施例振荡器电路示意图;

图6是本发明另一实施例振荡器电路示意图;

图7是本发明另一实施例振荡器的与非门电路示意图;

图中所示:10-第一脉冲发生电路;20-第二脉冲发生电路;30-使能信号输入电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的振荡器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种振荡器,以解决现有的振荡器的振荡频率和占空比不易调节的问题。

为实现上述思想,本发明提供了一种振荡器,所述振荡器包括两个脉冲发生电路,两个所述脉冲发生电路依次相连接,且最末端的所述脉冲发生电路的输出端与最起始的所述脉冲发生电路的输入端耦合,其中:每个所述脉冲发生电路根据一输入信号输出第一信号或第二信号;每个所述脉冲发生电路均包括充放电电路和开关电路,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号为第一电平时充电,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号为第二电平时放电,所述第一电平低于所述第二电平;当所述输入信号为第一电平时,第一信号为第一电平,所述第二信号为第二电平;当所述输入信号为第二电平时,第一信号为第二电平,所述第二信号为第一电平,当所述充放电电路完成放电后,第一信号变为第一电平,第二信号变为第二电平。

如图3所示,本实施例提供一种振荡器,所述振荡器包括两个脉冲发生电路,两个所述脉冲发生电路依次相连接,一个脉冲发生电路的输出端连接下一个脉冲发生电路的输入端,且最末端的所述脉冲发生电路的输出端与最起始的所述脉冲发生电路的输入端耦合(以图3中的10和20为例,一个脉冲发生电路10的输出端连接下一个脉冲发生电路20的输入端,且最末端的所述脉冲发生电路20的输出端与最起始的所述脉冲发生电路10的输入端耦合)。

其中,如图1、5所示(以图3中的10为例),每个所述脉冲发生电路根据一输入信号IN1输出第一信号OUT1(对第二脉冲发生电路来说是图3、5中的OUT2)或第二信号(对第二脉冲发生电路来说是图3、5中的);即10的输入端输入IN1,每个所述脉冲发生电路均包括充放电电路和开关电路,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号IN1为第一电平时充电,所述开关电路控制所述充放电电路在输入信号IN1为第二电平时放电,所述第一电平低于所述第二电平,在数字电路中,第一电平为逻辑“0”,第二电平为逻辑“1”;如图2所示,当所述输入信号IN1为第一电平时,第一信号OUT1为第一电平,所述第二信号为第二电平;当所述输入信号IN1为第二电平时,第一信号OUT1为第二电平,所述第二信号为第一电平,当所述充放电电路完成放电后,第一信号OUT1变为第一电平,第二信号变为第二电平。

具体的,在所述的振荡器中,所述开关电路包括第一晶体管Q1和第二晶体管Q2,所述第一晶体管Q1的栅极和所述第二晶体管Q2的栅极输入所述输入信号IN1,所述第一晶体管Q1的源极连接电源VDD,所述第一晶体管Q1的漏极连接所述充放电电路,所述第二晶体管Q2的源极连接所述第一晶体管Q1的漏极,所述第二晶体管Q2的漏极连接所述充放电电路。所述第一晶体管Q1为P沟道场效应晶体管,所述第二晶体管Q2为N沟道场效应晶体管。

进一步的,如图1、5所示,所述充放电电路包括第一电阻R1和第一电容C1,所述第一电阻R1的一端接地,另一端连接所述第二晶体管的漏极,所述第一电容C1的一端接地,另一端连接所述第一晶体管的漏极(该点的电位为放电电压FD),可以调节所述第一电阻的阻值和第一电容的容值以改变所述振荡器的占空比。充放电电路还有另一种实施方式,如图6所示,所述充放电电路包括第九晶体管Q9、第十晶体管Q10和第一电容C1,其中:所述第九晶体管Q9的栅极连接第一栅控电压to_ng,所述第九晶体管Q9的源极连接所述第二晶体管Q2的漏极,所述第九晶体管Q9的漏极接地;所述第十晶体管Q10的栅极连接第二栅控电压ENB,所述第十晶体管Q10的源极连接所述第二晶体管Q2的漏极,所述第十晶体管Q10的漏极接地;所述第一电容C1的连接方式如上,一端接地,另一端连接所述第一晶体管的漏极,调节所述第一栅控电压to_ng可以改变所述振荡器的占空比,例如提高第一栅控电压to_ng,第九晶体管的导通程度增加,则第一电容的放电电压FD的放电电流较大,放电时间较短,振荡器的频率较大,反之则频率较小。所述第二栅控电压ENB使所述第十晶体管Q10在所述振荡器停止振荡时保持导通,则振荡器不振荡时可以接地,防止第一电容C1的放电电压FD悬空不稳定,第二栅控电压可以直接连接到第三反相器的输出端,即作为使能信号EN的反向信号。

进一步的,在所述的振荡器中,所述脉冲发生电路还包括一与非门11(对第二脉冲发生电路来说是图5中的21),所述与非门11的两个输入端分别连接所述输入信号IN1和所述第一晶体管Q1的漏极。所述脉冲发生电路还包括第一反相器12(对第二脉冲发生电路来说是图5中的22)和第二反相器13,所述第一反相器12的输入端连接所述与非门11的输出端,所述第一反相器12输出第一信号OUT1,所述第二反相器13的输入端连接所述第一反相器12的输出端,所述第二反相器输出第二信号

所述与非门11包括第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管Q6,其中:所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的栅极连接所述输入信号,所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6的栅极连接所述第一晶体管Q1的漏极;所述第三晶体管Q3和所述第五晶体管Q5为P沟道场效应晶体管,所述第四晶体管Q4和所述第六晶体管Q6为N沟道场效应晶体管;所述第三晶体管Q3和所述第五晶体管Q5的源极连接所述电源,所述第三晶体管Q3和所述第五晶体管Q5的漏极连接所述与非门的输出端;所述第四晶体管Q4的源极连接所述第三晶体管Q3的漏极,所述第四晶体管Q4的漏极连接所述第六晶体管Q6的源极,所述第六晶体管Q6的漏极接地;所述第三晶体管Q3和所述第五晶体管Q5的沟道宽长比小于所述第四晶体管Q4和所述第六晶体管Q6的沟道宽长比,以使与非门更容易从“1”状态翻转到“0”状态,不容易从“0”状态翻转到“1”状态,可以更好的使放电电压FD彻底降低到零。

如图6所示,所述振荡器还包括第七晶体管Q7和第八晶体管Q8,其中:所述第七晶体管Q7和所述第八晶体管Q8为N沟道场效应晶体管;所述第七晶体管Q7的栅极连接所述与非门11的输出端,所述第七晶体管Q7的源极连接所述第一晶体管Q1漏极,所述第七晶体管Q7的漏极连接所述第八晶体管Q8的源极;所述第八晶体管Q8的栅极连接所述输入信号IN1,所述第八晶体管Q8的漏极接地。第七晶体管和第八晶体管在输入信号IN1为高电平时,可以更好的使放电电压FD彻底降低到零。

如图3、5所示,在所述的振荡器中,所述振荡器包括两个所述脉冲发生电路,分别为第一脉冲发生电路10和第二脉冲发生电路20,所述第一脉冲发生电路10的第二信号提供至所述第二脉冲发生电路20,作为所述第二脉冲发生电路20的输入信号。所述振荡器还包括使能信号输入电路30,一使能信号EN提供至所述使能信号输入电路30,以使所述使能信号输入电路30向第一脉冲发生电路10提供初始信号。所述使能信号输入电路30包括或非门32和第三反相器31,其中,所述使能信号EN提供至所述第三反相器31的输入端,所述或非门32的两个输入端分别连接至所述第三反相器31的输出端和所述第二脉冲发生电路20的第一反相器22的输出端,即所述初始信号和第二脉冲发生电路20的第一信号OUT2一起作为或非门32的输入信号,以使或非门输出的逻辑为所述或非门32的输出端连接所述第一脉冲发生电路10,并向其提供所述第一脉冲发生电路10的输入信号为了使电路更加简单,可以适应的去掉第一脉冲发生电路10中的第一反相器12和第二反相器13。

如图4所示,在本发明提供的振荡器中,通过每个所述脉冲发生电路根据一输入信号输出第一信号或第二信号,当最起始的脉冲发生电路(即第一脉冲发生电路10)的输入信号IN1为第二电平时第一信号OUT1为第二电平,所述第二信号为第一电平,当所述充放电电路完成放电后,第一信号OUT1变为第一电平,第二信号变为第二电平,则第一脉冲发生电路10完成一次振荡(第一脉冲发生电路10重新开始充电),第二信号输入给第二脉冲发生电路20,使第二脉冲的输入信号为第二电平,则其第一信号OUT2为第二电平,所述第二信号为第一电平,当其充放电电路完成放电后,第一信号OUT2变为第一电平,第二信号变为第二电平,则第二脉冲发生电路20完成一次振荡,此时由于第一脉冲发生电路10已经完成充电(具体充电时间根据R1和C1的值决定),且第一脉冲发生电路10起振的条件具备,进行再一次振荡,整个过程循环往复,从而实现电路的振荡。

本发明中的充放电电路的充放电可使振荡频率延长,且可简便的根据充放电电路的充电时间和放电时间的调节来调节振荡频率,另外,可以调节所述第一电阻的阻值和第一电容的容值以改变所述振荡器的占空比,例如,增加第一脉冲发生电路10的第一电阻的阻值和第一电容的容值,或减小第二脉冲发生电路20的第一电阻的阻值和第一电容的容值,可以使OUT1的占空比增加,OUT2的占空比减小。进一步的,电路中的门电路数量较少,驱动电流大大减小。本发明的振荡器可以用于时钟电路、电荷泵以及开关电容中,也可以发挥周期性唤醒主控制器的功能,以使主控制器在某一时间内休眠,节省能量。

最后,将第一电阻R1替换为电流镜电路,电流镜电路中的晶体管栅极电压为常数,以使晶体管处于饱和区时,流过的电流为恒定电流,通过控制栅极电压,可改变电流镜的恒定电流,进一步控制第一电容的充放电时间,从而改变振荡器的占空比,此时振荡器为压控振荡器。

综上,上述实施例对具有振荡器的不同构型进行了详细说明,当然,本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型,任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容,均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

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