一种张弛振荡器及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种张弛振荡器及电子装置。该张弛振荡器包括：充放电单元；开关单元，所述开关单元配置为控制所述充放电单元进行周期性充放电；比较器单元，所述比较器单元配置为对所述充放电单元上的电压和基准电压进行比较；触发器单元，所述触发器单元配置为基于所述比较器单元的输出信号产生振荡信号并输出至所述开关单元，以控制所述充放电单元进行周期性充放电；其中，比较器单元采用迟滞比较器，迟滞比较器的迟滞电压Vh，充放电单元上电压信号的摆幅电压Vs，张弛振荡器工作时的周期T，触发器单元的反应时间t满足：Vh﹥2Vs×t/T。该张弛振荡器可以消除潜在快速反馈回路的自激，从而提高张弛振荡器的稳定性。该电子装置具有类似的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种张弛振荡器及电子装置
本专利技术涉及半导体集成电路
，具体而言涉及一种张弛振荡器及电子装置。
技术介绍
在很多集成电路应用中，时钟产生电路是一个必不可少的模块，根据不同的应用场景需求，有很多种类型的时钟产生电路。图1示出一种常见的时钟产生电路：张弛振荡器。如图1所示，张弛振荡器100包括电容C1、C2，四个MOS管M1～M4，比较器101和102，以及RS触发器103组成的振荡电路，电流源和电压源104为该振荡电路提供基准电流Ir和基准电压Vr，锁存器103包括两个反相器1030和1031。图1所示的张弛振荡器100使用电流源给电容C1和C2周期性的充放电来决定输出频率，图1所示张弛振荡器的输出频率由电容C1，C2，基准电流Ir以及基准电压Vr来决定，正常工作时，M1～M4用作开关，C1和C2交替从0电压到Vr电压之间充放电，充放电的电流为Ir，所以最终时钟输出频率为Fclock＝Ir/Vr/C/2(C1和C2电容相等)。然而，这种张弛振荡器电路结构存在一个潜在快速反馈通路：Va节点通过比较器101，反相器1030，反相器M1和M3再回到Va，当比较器101的反应速度快于RS触发器103的速度时，Qa处就会出现由该高速反馈通道决定的高频输出，该频率由高速反馈环路的延时决定，而跟上述公式里面的电容电流电压都无关(类似地，Vb、比较器102、反相器1031，反相器M2和M4再回到Vb也潜在快速反馈通路)。为了避免出现这种情况，一般简单的做法就是通过降低比较器的增益或者带宽，或者直接在比较器的后面再加一些反相器延时来达到降低比较器反应速度的目的。但是这样做至少有两个缺点：1)正常工作时，比较器反应过慢所引入的延时是要计算在总输出内的，该延时在高频时钟输出时影响更大。2)没有完全消除这种现象，只是将这种现象出现的几率降低。因此，有必要提出一种的张弛振荡器，以解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种张弛振荡器，其包括：充放电单元；开关单元，所述开关单元配置为控制所述充放电单元进行周期性充放电；比较器单元，所述比较器单元配置为对所述充放电单元上的电压和基准电压进行比较；触发器单元，所述触发器单元配置为基于所述比较器单元的输出信号产生振荡信号并输出至所述开关单元，以控制所述充放电单元进行周期性充放电；其中，所述比较器单元采用迟滞比较器，所述迟滞比较器的迟滞电压Vh，所述充放电单元上电压信号的摆幅电压Vs，所述张弛振荡器工作时的周期T，所述触发器单元的反应时间t满足：Vh﹥2Vs×t/T。进一步地，所述充放电单元包括第一电容和第二电容，所述开关单元包括第一开关单元和第二开关单元，所述比较器单元包括第一比较器和第二比较器，所述触发器单元为RS触发器；所述第一电容在所述第一开关单元的控制下进行周期性充放电；所述第二电容在所述第二开关单元的控制下进行周期性充放电；所述第一比较器配置为对所述第一电容上的电压和基准电压进行比较，并将比较结果输出至所述RS触发器的第一输入端；所述第二比较器配置为对所述第二电容上的电压和基准电压进行比较，并将比较结果输出至所述RS触发器的第二输入端；所述RS触发器的第一输出端和第二输出端输出振荡信号，并且所述RS触发器的第一输出端和第二输出端分别连接至所述第一开关单元和第二开关单元，以控制所述第一电容和第二电容进行周期性充放电。进一步地，所述第一开关单元包括第一开关元件和第二开关元件，并且所述第一开关单元配置为在所述第一开关元件导通时所述第一电容进行充电，在所述第二开关元件导通时所述第一电容进行放电；所述第二开关单元包括第三开关元件和第四开关元件，所述第二开关单元配置为在所述第三开关元件导通时所述第二电容进行充电，在所述第四开关元件导通时所述第二电容进行放电；所述第一比较器的第一输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一比较器的第二输入端与基准电压连接；所述第二比较器的第一输入端与所述第二电容的第一端连接，所述第二比较器的第二输入端与基准电压连接；所述RS触发器的第一输出端与所述第一开关元件和所述第二开关元件的控制端连接，以控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通，所述RS触发器的第二输出端与所述第三开关元件和所述第四开关元件的控制端连接，以控制所述第三开关元件和所述第四开关元件的导通。进一步地，所述第一开关元件和所述第三开关元件为PMOS晶体管；所述第一开关元件的漏极与所述第一电容的第一端连接，所述第一开关元件的栅极与所述RS触发器的第一输出端连接；所述第三开关元件的漏极与所述第二电容的第一端连接，所述第三开关元件的栅极与所述RS触发器的第二输出端连接。进一步地，所述第二开关元件和所述第四开关元件为NMOS晶体管；所述第二开关元件的漏极与所述第一电容的第一端连接所述第二开关元件的栅极与所述RS触发器的第一输出端连接；所述第四开关元件的漏极与所述第二电容的第一端连接，所述第四开关元件的栅极与所述RS触发器的第二输出端连接。进一步地，所述RS触发器包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的输入端与所述第一比较器的输出端以及所述第一反相器的输出端连接；所述第二反相器的输入端与所述第二比较器的输出端以及所述第一反相器的输出端连接。进一步地，所述迟滞比较器包括比较器模块和正反馈模块，所述正反馈模块设置在所述比较器模块的输入端和输出端之间为所述比较器模块提供正反馈。进一步地，所述比较器模块包括差分比较器，所述差分比较器包括第一晶体管至第五晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管的栅极用作所述差分比较器的两个输入端，所述第三晶体管为所述差分放大器提供尾电流，所述第四晶体管和第五晶体管作为所述差分放大器的负载；所述正反馈模块包括第六晶体管和第七晶体管，所述第六晶体管与所述第四晶体管用于组成电流镜，并且所述第六晶体管的漏极与所述第二晶体管的漏极连接，所述第七晶体管与所述第五晶体管用于组成电流镜，并且所述第七晶体管的漏极与所述第一晶体管的漏极连接，所述第六晶体管和所述第七晶体管用于为所述差分比较器提供正反馈。进一步地，所述第六晶体管的宽长比为所述第四晶体管宽长比的2倍；所述第七晶体管的宽长比为所述第五晶体管宽长比的2倍。进一步地，所述迟滞比较器还包括输出驱动模块，所述输出驱动模块包括第八晶体管至第十一晶体管，所述第八晶体管和和第十晶体管串联连接，并且所述第八晶体管与所述第四晶体管用于组成电流镜，所述第九晶体管和第十一晶体管串联连接，并且所述第九晶体管与所述第五晶体管用于组成电流镜，所述第十一晶体管与所述第十晶体管组成电流镜，所述第九晶体管和第十一晶体管的漏极用作所述迟滞比较器的输出端。进一步地，所述第一、第二、第三、第十、第十一晶体管为NMOS晶体管，所述第四至第九晶体管为PMOS晶体管。根据本专利技术的张弛振荡器通过用迟滞比较器代替普通连续比较器，利用迟滞比较器在迟滞电压附近时等效增益为0的性质来消除潜在快速反馈回路的自激，从而提高张弛振荡器的稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种张弛振荡器，其特征在于，包括：充放电单元；开关单元，所述开关单元配置为控制所述充放电单元进行周期性充放电；比较器单元，所述比较器单元配置为对所述充放电单元上的电压和基准电压进行比较；触发器单元，所述触发器单元配置为基于所述比较器单元的输出信号产生振荡信号并输出至所述开关单元，以控制所述充放电单元进行周期性充放电；其中，所述比较器单元采用迟滞比较器，所述迟滞比较器的迟滞电压Vh，所述充放电单元上电压信号的摆幅电压Vs，所述张弛振荡器工作时的周期T，所述触发器单元的反应时间t满足：Vh﹥2Vs×t/T。

【技术特征摘要】
1.一种张弛振荡器，其特征在于，包括：充放电单元；开关单元，所述开关单元配置为控制所述充放电单元进行周期性充放电；比较器单元，所述比较器单元配置为对所述充放电单元上的电压和基准电压进行比较；触发器单元，所述触发器单元配置为基于所述比较器单元的输出信号产生振荡信号并输出至所述开关单元，以控制所述充放电单元进行周期性充放电；其中，所述比较器单元采用迟滞比较器，所述迟滞比较器的迟滞电压Vh，所述充放电单元上电压信号的摆幅电压Vs，所述张弛振荡器工作时的周期T，所述触发器单元的反应时间t满足：Vh﹥2Vs×t/T。2.根据权利要求1所述的张弛振荡器，其特征在于，所述充放电单元包括第一电容和第二电容，所述开关单元包括第一开关单元和第二开关单元，所述比较器单元包括第一比较器和第二比较器，所述触发器单元为RS触发器；所述第一电容在所述第一开关单元的控制下进行周期性充放电；所述第二电容在所述第二开关单元的控制下进行周期性充放电；所述第一比较器配置为对所述第一电容上的电压和基准电压进行比较，并将比较结果输出至所述RS触发器的第一输入端；所述第二比较器配置为对所述第二电容上的电压和基准电压进行比较，并将比较结果输出至所述RS触发器的第二输入端；所述RS触发器的第一输出端和第二输出端输出振荡信号，并且所述RS触发器的第一输出端和第二输出端分别连接至所述第一开关单元和第二开关单元，以控制所述第一电容和第二电容进行周期性充放电。3.根据权利要求2所述的张弛振荡器，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关元件和第二开关元件，并且所述第一开关单元配置为在所述第一开关元件导通时所述第一电容进行充电，在所述第二开关元件导通时所述第一电容进行放电；所述第二开关单元包括第三开关元件和第四开关元件，所述第二开关单元配置为在所述第三开关元件导通时所述第二电容进行充电，在所述第四开关元件导通时所述第二电容进行放电；所述第一比较器的第一输入端与所述第一电容的第一端连接，所述第一比较器的第二输入端与基准电压连接；所述第二比较器的第一输入端与所述第二电容的第一端连接，所述第二比较器的第二输入端与基准电压连接；所述RS触发器的第一输出端与所述第一开关元件和所述第二开关元件的控制端连接，以控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通，所述RS触发器的第二输出端与所述第三开关元件和所述第四开关元件的控制端连接，以控制所述第三开关元件和所述第四开关元件的导通。4.根据权利要求3所述的张弛振荡器，其特征在于，所述第一开关元件和所述第三开关元件为PMOS晶体管；所述第一开关元件的漏极与所述第一电容的第一端连接，所述第一开关元件的栅极与所述RS触发器的第一输出端连接；所述第三开...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀本鹏，刘飞，徐丽，唐华，朱晓明，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31