專利名稱：一種頻率振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯片級電路設(shè)計，尤其涉及一種電路設(shè)計簡單、器件噪聲較低、輸出頻譜純度也較高的頻率振蕩器。
背景技術(shù)：
在集成電路的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常見的振蕩器分為環(huán)形振蕩器和電感電容振蕩器兩種。其中環(huán)形振蕩器，一般是由多個反相器級聯(lián)成環(huán)路來實現(xiàn)。如圖I所示，至少需要三級或者三級以上奇數(shù)個反相器串聯(lián)，環(huán)路才會振蕩。如果反相器鏈中某一級倒向連接，偶數(shù)個反相器相連也能夠發(fā)生振蕩，但起振相對困難。這種環(huán)形振蕩器的主要缺點為(1)振蕩頻率較低，只能應(yīng)用在低頻率范圍內(nèi)。(2)頻譜純度差，其相位噪聲和雜散性能都比較差。 [3]起振速度慢。另一種常見的振蕩器為電感電容振蕩器。如圖2所示，該振蕩器是由電感、電容和交叉互補有源MOS管三者并聯(lián)構(gòu)成。其基本工作原理就是由并聯(lián)的電感和電容形成諧振腔，產(chǎn)生一個諧振頻率，理想情況下，該頻率值為LC振蕩器的振蕩頻率值，然后與交叉互補有源MOS管構(gòu)成的負阻并聯(lián)，來補充諧振網(wǎng)絡(luò)所消耗的能量，使整個電路一直振蕩下去。其主要缺點(1)功耗大，需要消耗較大的電流才能起振。(2)設(shè)計復(fù)雜度高，由于電路是由有源器件和無源器件共同構(gòu)成，設(shè)計考慮因素較多，復(fù)雜度較高。(3)振蕩頻率范圍小。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的旨在提供一種頻率振蕩器，解決以較簡單的電路設(shè)計，較低的功耗消費，獲得低器件噪聲、頻譜純度較高的頻率振蕩信號的問題。本發(fā)明解決目的的技術(shù)方案是一種頻率振蕩器，其特征在于頻率振蕩器的電路結(jié)構(gòu)組成包括兩路電流轉(zhuǎn)電壓器，兩個比較器和一個鎖存器，其中一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入一個脈沖信號，另一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入另一個脈沖信號，兩個脈沖信號的占空比相異；每一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸出端接一個具參考電壓Vref的電壓比較器，兩個比較器一并輸出連接至鎖存器，所述鎖存器的輸出為頻率振蕩器的頻率輸出。進一步地，所述電流轉(zhuǎn)電壓器為一個含電容及電流源的充電電路，所述電容的正極為電壓輸出并接入電壓比較器。進一步地，所述電壓比較器為用于將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號得到方波的二級放大器。進一步地，所述鎖存器為兩個或非門構(gòu)成的時鐘同步電路，一個比較器與一個或非門的一個輸入端相接，另一個比較器與另一個或非門的一個輸入端相接，兩個或非門的輸出端互相接入對方的另一個輸入端，并且任意一個或非門的輸出端為鎖存器的輸出。本發(fā)明頻率振蕩器的研制與應(yīng)用，由于振蕩器所用組成構(gòu)件的運行速度均較快且器件噪聲較低，因此大大提高了整個電路的輸出頻譜純度，同時組成構(gòu)件為數(shù)字單元，有效降低了電路設(shè)計的復(fù)雜程度。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)環(huán)形振蕩器的電路示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)電感電容振蕩器的電路示意圖。圖3是本發(fā)明占空比控制的頻率振蕩器的電路框圖。圖4是圖3中電流轉(zhuǎn)電壓器的電路框圖。圖5是圖3中鎖存器的電路框圖。
具體實施方式

本發(fā)明針對傳統(tǒng)振蕩器起振條件高、頻譜(相位噪聲和雜散性)純度差、功耗大、振蕩頻率范圍小等缺陷，針對性地提出了一種占空比控制的頻率振蕩器，以解決上述問題。如圖3至圖5所示的該種頻率振蕩器的電路框圖可見，該振蕩器的電路結(jié)構(gòu)組成包括兩路電流轉(zhuǎn)電壓器，兩個比較器和一個鎖存器，其中一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入脈沖信號1，另一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入脈沖信號2，且脈沖信號I與脈沖信號2的占空比相異；每一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸出端接一個具參考電壓Vref的電壓比較器，兩個比較器一并輸出連接至鎖存器，鎖存器的輸出為頻率振蕩器的頻率輸出。進一步細化來看，該電流轉(zhuǎn)電壓器為一個含電容及電流源的充電電路(如圖4所示)，電容的正極為電壓輸出V2并接入電壓比較器。脈沖信號2控制電流源I與電容間的打開和關(guān)閉，利用電流源對電容的充電來實現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換為電壓V2，電壓值的大小與脈沖信號的占空比有關(guān)，因為脈沖信號2的占空比控制電流對電容的充電時間，從而得到與之相對應(yīng)的電壓值，用于輸入電壓比較器與參考電壓Vref相比較。該電壓比較器為一個二級放大器，主要用于將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號得到方波信號，其主要將V2和參考電壓Vref進行比較，用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系。對于脈沖信號I的原理及實施方式與脈沖信號2相同，故不再復(fù)述。該鎖存器為兩個或非門構(gòu)成的時鐘同步電路，一個比較器與一個或非門的一個輸入端CLKl相接，另一個比較器與另一個或非門的一個輸入端CLK2相接，兩個或非門的輸出端互相接入對方的另一個輸入端，并且任意一個或非門的輸出端為鎖存器的輸出CLK0UT,其主要作用是完成兩路時鐘的最終同步。該頻率振蕩器的工作原理為由兩路占空比不同的脈沖信號，打開或者關(guān)閉電流轉(zhuǎn)電壓器的電流開關(guān)，實現(xiàn)電容的充放電，將電流轉(zhuǎn)換為電壓，再分別與參考電壓Vref在電壓比較器中進行電壓比較，產(chǎn)生兩路時鐘信號，最終輸入到鎖存器中進行時鐘同步處理，得到所需的輸出信號頻率。該電路的工作狀態(tài)近似于數(shù)字電路工作狀態(tài)，整個電路的功耗非常低，對于低功耗產(chǎn)品的研發(fā)具有重要的作用；由于電流轉(zhuǎn)電壓器、電壓比較器和鎖存器工作時的速度都比較快，整個電路的工作速度也是非?？斓模挥捎谄骷肼曒^低，整個電路的輸出頻譜純度也較高；另外整個電路的組成單位都是常見的數(shù)字單元，所以設(shè)計復(fù)雜度也較低。綜上所述，是對本發(fā)明一種頻率振蕩器通過具體實施例的詳細描述，但并非以這些實施例來限制本發(fā)明多樣性的實施方式及要求的權(quán)利要求保護范圍。因此，但凡理解本發(fā)明，并根據(jù)上述實施例進行的等效結(jié)構(gòu)變化或構(gòu)件替換，能夠?qū)崿F(xiàn)相同目的和效果的設(shè)計，均應(yīng)視為對本專利申請保護內(nèi)容的侵犯。 ·
權(quán)利要求
1.一種頻率振蕩器，其特征在于頻率振蕩器的電路結(jié)構(gòu)組成包括兩路電流轉(zhuǎn)電壓器，兩個比較器和一個鎖存器，其中一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入一個脈沖信號，另一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入另一個脈沖信號，兩個脈沖信號的占空比相異；每一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸出端接一個具參考電壓Vref的電壓比較器，兩個比較器一并輸出連接至鎖存器，所述鎖存器的輸出為頻率振蕩器的頻率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率振蕩器，其特征在于所述電流轉(zhuǎn)電壓器為一個含電容及電流源的充電電路，所述電容的正極為電壓輸出并接入電壓比較器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率振蕩器，其特征在于所述電壓比較器為用于將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號得到方波的二級放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率振蕩器，其特征在于所述鎖存器為兩個或非門構(gòu)成的時鐘同步電路，一個比較器與一個或非門的一個輸入端相接，另一個比較器與另一個或非門的一個輸入端相接，兩個或非門的輸出端互相接入對方的另一個輸入端，并且任意一個或非門的輸出端為鎖存器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種頻率振蕩器，其電路結(jié)構(gòu)組成包括兩路電流轉(zhuǎn)電壓器，兩個比較器和一個鎖存器。其中一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入一個脈沖信號，另一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸入端接入另一個脈沖信號，兩個脈沖信號的占空比相異；每一路電流轉(zhuǎn)電壓器的輸出端接一個具參考電壓Vref的電壓比較器，兩個比較器一并輸出連接至鎖存器，鎖存器的輸出為頻率振蕩器的頻率輸出。通過控制兩個脈沖信號的占空比差異度，調(diào)控該頻率振蕩器輸出所需的輸出信號頻率。研制與應(yīng)用本發(fā)明頻率振蕩器，由于振蕩器所用組成構(gòu)件的運行速度均較快且器件噪聲較低，因此大大提高了整個電路的輸出頻譜純度，同時組成構(gòu)件為數(shù)字單元，有效降低了電路設(shè)計的復(fù)雜程度。
文檔編號H03B5/26GK102931915SQ201210452850
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者時鍇 申請人:蘇州磐啟微電子有限公司