振荡器电路装置制造方法及图纸

一种振荡器电路装置，其包括开关电容器电路(100)，该开关电容器电路(100)包括至少一个电容器(110)，所述至少一个电容器(110)选择性地耦合到电源端子(103)和地电位端子(10)之一。斩波器电路(400)设置在开关电容器电路(100)与比较器(500)之间。该斩波器电路选择性地将输入端子(403、404)和参考电位端子(405)之一耦合到其输出端子(401、402)。缓冲器电路(600)耦合到比较器电路(400)的输出端(513)。缓冲器电路(600)连接到开关电容器电路(100)和斩波器电路(400)以控制它们中的选择性耦合操作。操作。操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振荡器电路装置
[0001]本专利申请要求2020年12月15日提交的德国专利申请102020133457.5的优先权，其公开内容通过引用并入本文。


[0002]本公开涉及一种振荡器电路装置。具体来讲，本公开涉及一种振荡器电路装置，其包括开关电容器电路、比较器电路和缓冲器电路以生成时钟信号。本公开还涉及一种包括振荡器电路装置的电子设备。

技术介绍

[0003]振荡器广泛用于电子设备中以生成稳定的时钟信号来操作由时钟驱动的数字电路。因为弛张振荡器能够完全集成在集成电路上且不需要诸如石英部件之类的外部元件，因此可以使用弛张振荡器代替基于石英的振荡器。弛张振荡器通常用于kHz至数百kHz范围内的低频应用。
[0004]输出时钟信号的频率的稳定性取决于振荡器设计中所用部件的参数的变化以及比较器的非理想性，振荡器设计中所用部件的参数例如像电阻器和电容器等参考元件的参数，这些参数通常取决于技术。比较器通常具有影响比较器的切换阈值的偏置电压。比较器相对于其阈值电压的切换取决于偏置电压，该偏置电压通常因每个单个振荡器而异，因此输出时钟信号的频率取决于弛张振荡器中使用的比较器的偏置电压。
[0005]常规的弛张振荡器设计包括开关电容级，该开关电容级生成被转接到比较器的振荡信号。比较器将该信号与阈值电压进行比较，该阈值电压可以由参考电压源生成，其中比较器的切换涉及单独的偏置电压和下降信号与上升信号转换的延迟时间。输出级生成输出时钟信号并提供控制信号以控制开关电容级的操作。开关电容级可以具有各种设计变型，包括旋转电容器或RC设计。输出级可以包括触发器(例如T触发器(Toggle Flip
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Flop)或D触发器)，包括执行分频以使比较器的输出信号适应开关电容级中的控制要求的触发器。
[0006]随着未来电子电路对弛张振荡器的需求不断增加，需要一种弛张振荡器来生成具有高度稳定和可预测频率的输出时钟信号。输出频率应独立于比较器偏置电压。此外，电源电压的变化对输出频率的影响应尽可能低，并且输出频率较少地依赖温度。
[0007]本公开的目标是提供一种振荡器电路装置，其生成具有稳定输出频率的输出时钟信号。
[0008]本公开的另一个目标是提供一种振荡器电路装置，其生成的输出时钟信号的频率较少或者甚至不依赖于比较器偏置电压以及温度和电源电压的变化。
[0009]本公开的另一个目标是提供一种尽管提供具有稳定频率的输出时钟信号但不是很复杂的振荡器电路装置。

技术实现思路

[0010]一个或更多个上述目标通过包含权利要求1特征的振荡器电路装置来解决。
[0011]根据实施例，振荡器电路装置包括开关电容器电路。该开关电容器电路包括电源端子、地电位端子和耦合到下游连接的电路级的输出端子。该开关器电容电路包括一个或更多个电容器。电容器中的至少一个在开关模式下操作，其中开关电容器的至少一个端子连接到具有不同电位的节点。开关电容器的一个端子可以选择性地连接到开关电容器电路的地电位端子、电源端子或输出端子等中的一个或更多个。具体来讲，该开关电容器电路可以被配置成选择性地将至少一个电容器的至少一个端子耦合到电源端子或地电位端子。该开关电容器电路可以具有许多不同的设计，包括旋转电容器设计，该旋转电容器设计包括顺序旋转的开关电容器使得该开关电容器的极性在两个连接端子之间按顺序变化。
[0012]该振荡器电路装置包括比较器电路上游的斩波器电路，其中该斩波器电路对比较器的输入信号进行斩波。该斩波器电路可以包括第一输入端子和第二输入端子以及第一输出端子和第二输出端子，第一输入端子和第二输入端子连接到开关电容器电路和参考电位端子，第一输出端子和第二输出端子连接到比较器的输入端。该斩波器电路被配置为执行斩波操作，其中该斩波器电路选择性地将第一输出端子耦合到第一输入端子或参考电位端子，并选择性地将第二输出端子耦合到第二输入端子或参考电位端子。在一个操作阶段中，启用这些连接中的一个，在紧随的操作阶段中，启用这些连接中的另一个，依此类推。该比较器电路是在其输入侧连接到斩波器级的常规比较器。该比较器可能表现出固有的切换偏置电压。
[0013]缓冲器电路连接到比较器的下游以缓冲、去耦并生成输出时钟信号，并控制信号以反馈到上游连接的级，例如开关电容器电路和斩波器电路。反馈信号控制开关电容器电路中的开关以执行开关电容器操作，并控制斩波器电路中的开关以执行斩波操作，以确保开关电容器和斩波器电路的相位正确地切换，从而允许生成具有稳定频率的输出时钟信号。
[0014]根据实施例，斩波器电路执行斩波操作，其中第一输入端子连接到第一输出端子且参考电位端子连接到第二输出端子。随后，第二输入端子连接到第二输出端子且参考电位端子连接到第一输出端子。斩波操作从输出频率中消除了比较器的输入参考偏置电压的影响，使得输出时钟信号的频率与比较器的偏置电压无关。输出频率主要取决于振荡器电路中所使用的部件的参数，例如开关电容器电路中所使用的电阻器的电阻和所使用的电容器的电容以及比较器的切换延迟。输出时钟频率不再取决于比较器偏置电压。与其他贡献相比时，比较器处的下降信号和上升信号转换的延迟对输出频率的影响相对小，使得比较器的高到低切换延迟和低到高切换延迟的变化仅以从属方式影响输出频率。
[0015]根据实施例，斩波器电路包括开关，这些开关设置在第一输入端子与第一输出端子之间、参考电位端子与第一输出端子之间、参考电位端子与第二输出端子之间以及第二输入端子与第二输出端子之间。第一开关和第三开关彼此同步或同相操作，第二开关和第四开关彼此同步或同相操作，而第一开关和第三开关与第二开关和第四开关反向或互补或异相操作，以实现对从开关电容器级提供给比较器级的信号进行斩波操作。
[0016]根据实施例，缓冲级包括一个或更多个缓冲器。连接到比较器输出端的缓冲器为斩波器电路的开关提供控制信号。所述缓冲器的输入端(即，比较器的输出端)被转接到斩波器电路的第二开关和第四开关，并且所述缓冲器的输出端连接到第一开关和第三开关，使得缓冲器提供互补的控制信号，该互补的控制信号将被转接到斩波器电路的开关使得斩
波器电路在每个输出时钟周期以与输出时钟信号相同的频率切换。
[0017]根据实施例，开关电容器电路可以实现为旋转电容器电路，该旋转电容器电路包括电容器，该电容器的第一电容器端子和第二电容器端子在某一实例连接到开关电容器电路的电源端子和地电位端子，并随后旋转使得端子被反向连接以反转电容器的极性，其中第二电容器端子连接到电源端子且第一电容器端子连接到地电位端子。通过操作相应的开关，所述开关使开关电容器的第一端子连接到电源和接地端子并且使第二电容器端子连接到接地和电源端子，旋转操作以连续的方式反转并由此旋转两个端子之间的电容器极性。至少两个开关连接到彼此反向或互补操作的每个电容器端子，使得其中一个开关在连接到同一电容器端子的另一个开关断开或不导电的时候闭合或导电。在旋转电容器电路的情况下，旋转电容器端子的电源端子连接到旋转电容器电路的输出端子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种振荡器电路装置，其包括：
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开关电容器电路(100)，其具有至少一个输出端子(101)、电源端子(103)和地电位端子(10)，所述开关电容器电路(100)包括具有至少一个端子(102)的至少一个电容器(110、121)，所述开关电容器电路被配置为选择性地将所述至少一个端子(102)耦合到所述电源端子(103)和所述地电位端子(10)之一，所述输出端子(101)耦合到所述至少一个电容器(110、121)；
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斩波器电路(400)，其具有连接到所述开关电容器电路(100)的第一输入端子(403)和第二输入端子(404)、参考电位(VREF)端子(405)、第一输出端子(401)和第二输出端子(402)，所述斩波器电路被配置为选择性地将所述第一输出端子(401)耦合到所述第一输入端子(403)和所述参考电位(VREF)端子(405)之一，并将所述第二输出端子(402)耦合到所述第二输入端子(404)和所述参考电位(VREF)端子(405)之一；
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比较器电路(400)，其具有输出端子(513)和连接到所述斩波器电路的输出端子(401、402)的输入端子(501、502)；
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缓冲器电路(600)，其包括至少一个缓冲器(610)，所述至少一个缓冲器(610)连接到所述比较器电路(500)的输出端子(513)，连接到所述开关电容器电路(100)以控制所述至少一个电容器(110、121)的选择性耦合，以及连接到所述斩波器电路(400)以控制所述第一输出端子(401)和所述第二输出端子(402)的选择性耦合；和
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输出端子(700)，其连接到所述缓冲器电路(600)以提供时钟信号(CLK)。2.如权利要求1所述的振荡器电路装置，其中，所述斩波器电路(400)被配置为将所述斩波器电路的第一输入端子(403)耦合到所述斩波器电路的第一输出端子(401)并将所述参考电位(VREF)端子(405)耦合到所述斩波器电路的第二输出端子(402)，并且随后，将所述斩波器电路的第二输入端子(404)耦合到所述斩波器电路的第二输出端子(402)并将所述参考电位(VREF)端子(405)耦合到所述斩波器电路的第一输出端子(401)。3.如权利要求1所述的振荡器电路装置，其中，所述斩波器电路(400)包括第一开关(411)、第二开关(412)、第三开关(413)和第四开关(414)，所述第一开关(411)连接在所述斩波器电路的第一输入端子(403)与所述斩波器电路的第一输出端子(401)之间，所述第二开关(412)连接在所述参考电位(VREF)端子(405)与所述斩波器电路的第一输出端子(401)之间，所述第三开关(413)连接在所述参考电位(VREF)端子(405)与所述斩波器电路的第二输出端子(402)之间，所述第四开关(414)连接在所述斩波器电路的第二输入端子(404)与所述斩波器电路的第二输出端子(402)之间，所述第一开关(411)和所述第三开关(413)彼此同相操作，而与所述第二开关(412)和所述第四开关(414)异相或互补操作。4.如权利要求3所述的振荡器电路装置，其中，所述斩波器电路的第一开关(411)和第三开关(413)由所述缓冲器电路的所述至少一个缓冲器(610)控制，并且，所述第二开关(412)和第四开关(414)被控制为与所述第一开关和第三开关(411、413)互补。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟普，
申请(专利权)人：AMS欧司朗有限公司，
类型：发明
国别省市：