用于产生振荡信号的方法和振荡器电路技术

本发明专利技术公开了一种用于产生振荡信号的方法和振荡器电路。用于产生振荡信号的方法包括：提供n个电容存储元件，n≥2，电容存储元件中的每一个能呈现第一和第二充电状态；提供至少两个阈值检测器，每一个电容存储元件具有与其相关联的一个阈值检测器，且每个阈值检测器被连接成用于检测至少一个相关联的电容存储元件的充电状态；产生振荡信号的一个振荡周期，使得振荡周期包括至少n个相继的子周期。产生每一个子周期包括：将一个电容存储元件的充电状态从第一充电状态改变至第二充电状态，改变充电状态包括向电容存储元件提供恒定充电电流，及在子周期后将一个电容存储元件的充电状态往回设定至第一充电状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及一种振荡器和用于产生振荡信号的方法。
技术介绍
振荡器被广泛应用于用于产生时钟信号的电子电路中。那些时钟信号例如被应用在用于限定脉冲宽度调制(PWM)信号的频率的开关变换器中、应用在用于使数字电路中各个装置的工作同步化的数字电路中、或者应用在用于耦接至传输通道的发射器 和接收器同步化的通信装置中。已知有不同类型的振荡器，例如石英振荡器、微机械振荡器、或者驰张振荡器(relaxation oscillator)。驰张振荡器包括通过恒定电流被周期性充电和放电的电容部件以产生三角形振荡信号。在此类振荡器中，将电容部件上的电压与至少一个参考电压相比较，以限定振荡器在电容部件的充电和放电之间变换的时间，反之亦然。这要求采用至少一个比较器。但是，比较器具有传播延迟，该传播延迟取决于多个不同因素并且其影响振荡信号的频率。比较器的传播延时能够取决于在它的生产过程中的变化，但也取决于在它的工作期间的外部因素，例如环境温度。能够随着时间改变的那些外部因素能够导致具有时变频率的振荡信号。需要提供一种驰张振荡器，其产生具有稳定频率的振荡信号并且其能够被集成在集成电路中，并且需要提供一种产生具有固定频率的振荡信号的方法。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种用于产生振荡信号的方法。该方法包括提供η个电容存储元件，其中η > 2。这些电容存储元件中的每一个能够呈现第一充电状态和第二充电状态，提供至少两个阈值检测器。每一个电容存储元件具有一个与其关联的阈值检测器。每一个阈值检测器被连接成以检测至少一个相关联的电容存储元件的充电状态。产生振荡信号的一个振荡周期，使得其包括至少η个相继的子周期。产生每一个子周期包括将一个电容存储元件的充电状态从由相关联的阈值检测器检测的第一充电状态改变至由相关联的阈值检测器检测的第二充电状态。改变充电状态包括向电容存储元件提供恒定的充电电流。产生每一个子周期进一步包括在子周期后将一个电容存储元件的充电状态往回设定至第一充电状态。第二方面涉及一种用于产生具有相继的振荡器信号周期的振荡信号的方法。该方法包括提供η个振荡器单元，其中n ^ 2，其中振荡器单元中的每一个被构造成交替地呈现激活模式和预设模式。每一个振荡器单元具有能够呈现第一状态和第二状态的内部状态，并且具有内部运行时间并且包括电容存储元件。产生振荡器信号的一个振荡器信号周期来作为一序列的至少η个子周期，每一个子周期具有由处于激活模式的一个振荡器单元限定的子周期持续时间，其中两个直接相继的子周期的持续时间由两个不同的振荡器单元限定。每一个振荡器单元在激活模式中将它的内部状态从第一状态改变至第二状态，并且在预设状态中被预设至第一状态。第一状态和第二状态是由相应的电容存储元件的充电状态限定，且充电状态由存储在电容存储元件中的电荷的量限定。在电容存储元件中，第一和第二状态包括取决于内部运行时间的相同的偏置电荷(offset charge)，使得在第一状态中存储在电容存储元件中的电荷的量与在第二状态中存储在电容存储元件中的电荷的量之间的电荷差不取决于内部运行时间。第三方面涉及用于产生时钟信号的一个子时钟信号的持续时间的方法。该方法包括对电容存储元件预充电，直到阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过阈值。当阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过第一阈值时，对电容存储元件的充电停止。当用于产生子时钟的时间间隔开始时，对电容存储元件的充电继续进行。当阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过第二阈值时，终止该子时钟。第四方面涉及一种振荡器，其包括η个振荡器单元，其中n>2。振荡器单元中的每一个被构造成交替地呈现激活模式和预设模式。每一个振荡器单元具有能够呈现第一状态和第二状态的内部状态，并且具有内部运行时间并且包括电容存储元件。振荡器电路被构造成产生振荡器信号的一个振荡器信号周期作为一序列的至少η个子周期，每一个子周 期具有由处于激活模式的一个振荡器单元限定的子周期持续时间。两个直接相继的子周期的持续时间由两个不同的振荡器单元限定。每一个振荡器单元在激活模式中将它的内部状态从第一状态改变至第二状态，并且在预设状态中被预设至第一状态。第一状态和第二状态由相应的电容存储元件的充电状态限定，且充电状态由存储在电容存储元件中的电荷的量确定的。处于第一和第二状态中的电容存储元件包括取决于内部运行时间的相同的偏置电荷，因而在第一状态中存储在电容存储元件中的电荷的量与在第二状态中存储在电容存储元件中的电荷的量之间的电荷差不取决于内部运行时间。另一方面涉及一种包括至少两个振荡器单元的振荡器电路。该至少两个振荡器单元被构造成以交替顺序产生确定子周期的频率，其中产生子周期包括将电容存储元件从第一充电状态充电到第二充电状态。通过在之前的子周期期间对电容存储元件预先充电至第一充电状态来对第二充电状态的检测的运行时间误差进行补偿，所述第一充电状态取决于运行时间误差。附图说明现将结合附图解释实例。附图用来示出基本原理，因此仅示出了理解基本原理的必要方面。附图不是成比例的。在附图中，相同的标号表示相似的特征。图I示出了振荡器电路的第一实施例；图2示出了充电电路的实施例；图3示出了放电电路的第一实施例；图4示出了放电电路的第二实施例；图5示出了振荡器电路的第二个实施例，其为图I的振荡器电路的变型；图6不出了描述图5的振荡器电路的工作原理的时序图；图7示出了描述根据第一实施例的输出电路的工作原理的时序图；图8示出了描述根据第二实施例的输出电路的工作原理的时序图9示出了图I和2的振荡器电路的输出电路的实施例；图10不出了振荡器电路的另一实施例；以及图11示出了描述图10的振荡器电路的工作原理的时序图。具体实施例方式图I示出了振荡器电路的第一实施例。振荡器电路包括η个(其中η >2)电容存储元件Il1Uln,诸如例如电容器。图I的振荡器电路包括η=2个电容存储元件。但这仅仅是示例。可以提供比η=2更多的电容存储元件，这将在本文中结合图10在下面进行进一步详细描述。电容存储元件特别地实施为使得它们具有线性电容，这意味着当存储在电容存储元件中的电荷线性增加时每一个电容存储元件上的电压线性增加。电容电荷存储元件能够被实施为传统的电容器(例如平板电容器)作为线之间的耦合电容，或者作为MOS电容器。 电容存储元件Il1Uln中的每一个都被包括在振荡器单元1(V IOn中。振荡器单元IO1UOn每一个均产生由控制和输出电路2接收的时钟子信号CLKp CLKn。控制和输出电路2在输出处提供时钟信号CLK并且以接下来将进一步详细描述的方式控制各个振荡器单元IO1UO1JA工作。振荡器单元IO1、IOn中的每一个包括连接至相应的电容存储元件11、I In的第一端子的充电电路12ρ12η。充电电路12ρ12η是可控制的充电电路，其受到由控制和输出电路2提供的控制信号S12i、S12n控制。充电电路I够由它们的控制信号5121、51211激活和禁用，其中处于激活状态的充电电路12ρ12η向相应的电容存储元件Il1Uln提供非零的恒定充电电流而在禁用状态下充电电流是零。充电电路121、12 每一个均被连接在用于电源电势V+的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生振荡信号的方法，所述方法包括：提供n个电容存储元件，其中n≥2，其中所述电容存储元件中的每一个能够呈现第一充电状态和第二充电状态；提供至少两个阈值检测器，每一个电容存储元件具有与其相关联的一个阈值检测器，并且每个阈值检测器被连接成用于检测至少一个相关联的电容存储元件的充电状态；产生所述振荡信号的一个振荡周期，使得所述振荡周期包括至少n个相继的子周期，其中，产生每一个子周期包括：将一个电容存储元件的充电状态从由相关联的阈值检测器检测的所述第一充电状态改变至由相关联的阈值检测器检测的所述第二充电状态，其中，改变所述充电状态包括向所述电容存储元件提供恒定的充电电流，以及在所述子周期后将所述一个电容存储元件的充电状态往回设定至所述第一充电状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·费尔德特克勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：