振蕩電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電流控制型的CR振蕩電路，更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，涉及低消耗電流且低占用面積的CR振蕩電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為在電子設(shè)備中使用的振蕩電路，一直以來(lái)都使用了組合半導(dǎo)體集成電路和石英振子而成的石英振蕩電路。當(dāng)在半導(dǎo)體集成電路或石英振子附近存在寄生電容時(shí)，石英振蕩電路的振蕩頻率有時(shí)會(huì)偏離設(shè)定值。
[0003]但是近年來(lái)，由于電子設(shè)備的小型化要求導(dǎo)致電子部件的高密度安裝化增加，所以，處于半導(dǎo)體集成電路或石英振子附近的寄生電容處于增大的趨勢(shì)。因此，作為不依賴(lài)于集成電路的安裝狀態(tài)的振蕩電路，一直以來(lái)公知有CR振蕩電路。
[0004]圖6是示出以往的CR振蕩電路的電路圖。
[0005]以往的CR振蕩電路具有電壓比較器X1、X2、基準(zhǔn)電壓電路VH、VL、恒流源I1、12、開(kāi)關(guān)S1、S2和電容C。
[0006]以往的CR振蕩電路通過(guò)利用電壓比較器X1、X2，對(duì)由恒流源11、12和電容C構(gòu)成的三角波電壓與基準(zhǔn)電壓VH和VL進(jìn)行比較，構(gòu)成了 CR振蕩電路，該CR振蕩電路將基準(zhǔn)電壓VH和VL作為上下的峰值電壓進(jìn)行振蕩。
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003 - 332889號(hào)公報(bào)
[0008]以往的CR振蕩電路存在兩個(gè)電壓比較器，由此存在消耗電流的增加和占用面積的增大的課題。
[0009]此外，由于在電壓比較器中始終產(chǎn)生偏移電壓，所以，會(huì)將與所設(shè)定的基準(zhǔn)電壓不同的電壓和三角波電壓進(jìn)行比較，造成振蕩頻率的誤差。進(jìn)而，兩個(gè)電壓比較器的偏移電壓不是始終恒定的電壓值，所以還難以預(yù)測(cè)振蕩頻率的誤差。
[0010]一般而言，電壓比較器經(jīng)常使用將MOS晶體管設(shè)為了差動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的電路。這里，嘗試考慮電壓比較器的偏移電壓。偏移電壓大體由于形成差動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的MOS晶體管的閾值電壓偏移而產(chǎn)生。如果將差動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的MOS晶體管的閾值電壓分別設(shè)為VTH1、VTH2，則這些閾值電壓的差分A VTH通常用式I表示。
[0011]AVTH = a Xtox/ V (WXL) (I)
[0012]基于式1，如果要減小閾值電壓的差分Δ VTH,簡(jiǎn)便的方法是增大MOS晶體管的面積。但是，由于氧化膜厚度tox根據(jù)制造條件發(fā)生變動(dòng)，因此在僅增大了晶體管面積時(shí)，閾值電壓的差分A VTH雖然減小，但是無(wú)法保持為恒定值。除此之外，由于具有較大的晶體管面積，所以與三角波電壓生成用的電容相比，MOS晶體管的柵極電容增大，其結(jié)果是，可能成為導(dǎo)致振蕩頻率的誤差的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明鑒于上述課題，提供一種低消耗電流、低占用面積和振蕩頻率的精度良好的CR振蕩電路。
[0014]為了解決上述課題，本發(fā)明的CR振蕩電路采用了如下的結(jié)構(gòu)。
[0015]CR振蕩電路的特征在于，具有:基準(zhǔn)電壓電路，其切換并輸出基準(zhǔn)電壓；第一恒流源，其對(duì)電容進(jìn)行充電；第二恒流源，其對(duì)電容進(jìn)行放電；電壓比較器，其對(duì)基準(zhǔn)電壓電路和電容的電壓進(jìn)行比較；以及邏輯電路，邏輯電路根據(jù)電壓比較器的輸出信號(hào)，同時(shí)切換基準(zhǔn)電壓電路和恒流源。
[0016]對(duì)基準(zhǔn)電壓加上或減去偏移電壓而得到的電壓成為電壓比較器的基準(zhǔn)電壓。這里，由于是按照電壓比較器的輸出電壓對(duì)基準(zhǔn)電壓VH、VL進(jìn)行切換的電路結(jié)構(gòu)，所以振蕩頻率不會(huì)由于電壓比較器的偏移電壓而偏移。此外，由于電壓比較器為I個(gè)，所以能夠減小消耗電流和CR振蕩電路的占用面積。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是示出第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的電路圖。
[0018]圖2是第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的動(dòng)作波形。
[0019]圖3是在第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的電壓比較器中產(chǎn)生了偏移電壓時(shí)的動(dòng)作波形。
[0020]圖4是示出第二實(shí)施方式的CR振蕩電路的電路圖。
[0021]圖5是第二實(shí)施方式的CR振蕩電路的動(dòng)作波形。
[0022]圖6是示出以往的CR振蕩電路的電路圖。
[0023]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0024]20、21、22:恒流源電路;30、31:基準(zhǔn)電壓電路;50:電壓比較器；90:DFF。
【具體實(shí)施方式】
[0025]〈第一實(shí)施方式>
[0026]圖1是示出第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的電路圖。
[0027]第一實(shí)施方式的CR振蕩電路具有恒流源20、21、電容器40、基準(zhǔn)電壓電路30、31、電壓比較器50、反相器60、61、62、NAND電路70和開(kāi)關(guān)10、11、12、13、14、15。基準(zhǔn)電壓電路30輸出基準(zhǔn)電壓VH?；鶞?zhǔn)電壓電路31輸出基準(zhǔn)電壓VL?；鶞?zhǔn)電壓處于基準(zhǔn)電壓VH >基準(zhǔn)電壓VL的關(guān)系。
[0028]對(duì)第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的連接進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]在電源端子與接地端子之間，串聯(lián)連接有恒流源20、開(kāi)關(guān)1、開(kāi)關(guān)11和恒流源21。將開(kāi)關(guān)10與開(kāi)關(guān)11的連接點(diǎn)設(shè)為節(jié)點(diǎn)SLOPE?；鶞?zhǔn)電壓電路30經(jīng)由開(kāi)關(guān)12與節(jié)點(diǎn)VREF連接，基準(zhǔn)電壓電路31經(jīng)由開(kāi)關(guān)13與節(jié)點(diǎn)VREF連接。電壓比較器50的同相輸入端子與節(jié)點(diǎn)SLOPE連接，反相輸入端子與節(jié)點(diǎn)VREF連接，輸出端子與節(jié)點(diǎn)OSCOUT連接。并聯(lián)連接的電容器40和開(kāi)關(guān)14連接在節(jié)點(diǎn)SLOPE與接地端子之間。開(kāi)關(guān)15連接在節(jié)點(diǎn)OSCOUT與接地端子之間。反相器60的輸入端子與節(jié)點(diǎn)OSCOUT連接，輸出端子與NAND電路70的一個(gè)輸入端子連接。在NAND電路70的另一個(gè)輸入端子與EN端子連接，輸出端子與反相器61的輸入端子連接。反相器62的輸入端子與EN端子連接。反相器61的輸出端子為節(jié)點(diǎn)SW，反相器62的輸出端子為節(jié)點(diǎn)ENX，NAND電路70的輸出端子為節(jié)點(diǎn)SM。
[0030]開(kāi)關(guān)10和開(kāi)關(guān)12的選擇端子與節(jié)點(diǎn)SW連接。開(kāi)關(guān)11和開(kāi)關(guān)13的選擇端子與節(jié)點(diǎn)SWX連接。開(kāi)關(guān)14和開(kāi)關(guān)15的選擇端子與節(jié)點(diǎn)ENX連接。例如，當(dāng)選擇端子成為高時(shí)，開(kāi)關(guān)10?15接通。
[0031]接著，對(duì)第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖2是第一實(shí)施方式的CR振蕩電路的動(dòng)作波形。
[0032][時(shí)刻TO到時(shí)刻Tl]
[0033]EN端子為低(節(jié)點(diǎn)ENX為高)，開(kāi)關(guān)14、15接通，所以，節(jié)點(diǎn)SLOPE和節(jié)點(diǎn)OSCOUT處于低。
[0034]反相器60的輸入端子為低，所以輸出端子為高。NAND電路70的EN端子為低，所以輸出端子(節(jié)點(diǎn)SWX)為高，開(kāi)關(guān)11、13接通。由于開(kāi)關(guān)13接通，節(jié)點(diǎn)VREF的電壓為基準(zhǔn)電壓VL。電壓比較器50的同相輸入端子為低且反相輸入端子為基準(zhǔn)電壓VL，所以節(jié)點(diǎn)OSCOUT 為低。
[0035][時(shí)刻Tl到時(shí)刻T2]
[0036]在時(shí)刻Tl，EN端子變?yōu)楦?節(jié)點(diǎn)ENX變?yōu)榈?時(shí)，開(kāi)關(guān)14、15斷開(kāi)，CR振蕩電路開(kāi)始動(dòng)作。這時(shí)，節(jié)點(diǎn)SLOPE的電壓仍較低，所以電壓比較器50的輸出端子為低。這里，NAND電路70的兩個(gè)輸入端子均為高，所以輸出端子(節(jié)點(diǎn)SWX)為低。因此，開(kāi)關(guān)11、13斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)10、12接通。由于開(kāi)關(guān)10接通且開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)，所以恒流源20開(kāi)始向電容器40充電。此外，由于開(kāi)關(guān)13斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)12接通，所以節(jié)點(diǎn)VREF的電壓成為基準(zhǔn)電壓VH。
[0037]而且，恒流源20對(duì)電容器40進(jìn)行充電，從而，節(jié)點(diǎn)SLOPE的電壓從低起，隨時(shí)間而上升。這里，恒流源20對(duì)電容器40進(jìn)行充電的時(shí)間是直到節(jié)點(diǎn)SLOPE的電壓變?yōu)楣?jié)點(diǎn)VREF的電壓VH為止。在求出節(jié)點(diǎn)SLOPE的電壓時(shí)，
[0038]VSLOPE{T2_T1) = (I CHG/C) X (T2 — Tl) (2)，
[0039]由于該電壓與基準(zhǔn)電壓VH相等，因此下式成立。
[0040]VH = (ICHG/C) X