一种显著提高控制电流—输出频率线性度的张弛振荡器

摘要

一种显著提高控制电流—输出频率线性度的张弛振荡器，包括振荡电路、延时误差检测电路和调制电流产生电路，延时误差检测电路用于检测振荡电路中充放电电容的峰值电压，并根据峰值电压产生延时误差消除信号，使振荡器振荡在预设的频率上，调制电流产生电路根据充放电电容上的峰值电压，产生相应的附加控制电流，提高充放电电容的充电速率，消除振荡电路延时的影响，提高控制电流—频率的线性度，由于调制电流产生电路输出的额外控制电流会使充放电电容C1和C2上的电压进一步增加，因此本发明还能够降低振荡器输出信号的抖动。

主权项

一种显著提高控制电流—输出频率线性度的张弛振荡器，其特征在于，包括振荡电路、延时误差检测电路及调制电流产生电路，延时误差检测电路用于检测振荡电路中充放电电容的峰值电压，并根据峰值电压产生延时误差消除信号，使振荡器振荡在预设的频率上；调制电流产生电路根据充放电电容上的峰值电压，产生相应的附加控制电流，提高充放电电容的充电速率，消除振荡电路延时的影响，提高控制电流—频率的线性度和降低振荡器抖动，其中：振荡电路包括电流源I₀、PMOS管M1、M2，控制开关S1、S2、S3、S4，充放电电容C1、C2，比较器COMP1、COMP2及RS触发器和参考电平V_ref，电流源I₀的正极接地，电流源I₀的负极连接PMOS管M1的漏极和栅极，PMOS管M1的源极与PMOS管M2的源极互连并连接电源VDD，PMOS管M1的栅极与PMOS管M2的栅极互连，PMOS管M2的漏极分别连接控制开关S1和控制开关S3的一端，控制开关S1的另一端连接控制开关S2的一端和充放电电容C1的一端以及比较器COMP1的同相输入端，充放电电容C1的另一端及控制开关S2的另一端均接地，控制开关S1的控制端与控制开关S2的控制端互连并连接RS触发器的输出端Q，控制开关S3的另一端与控制开关S4的一端、充放电电容C2的一端以及比较器COMP2的同相输入端相连，充放电电容C2的另一端及控制开关S4的另一端均接地，控制开关S3的控制端与控制开关S4的控制端互连并连接RS触发器的输出非端RS触发器的置位输入端S及复位输入端R分别连接比较器COMP1的输出端及比较器COMP2的输出端，比较器COMP1的反相输入端与比较器COMP2的反相输入端互连并接参考电平V_ref；调制电流产生电路包括比较器COMP3、NMOS管M_R和电阻R_R，NMOS管M_R的漏极连接振荡电路中电流源I₀的负极，NMOS管M_R的源极连接电阻R_R的一端和比较器COMP3的反向输入端，电阻R_R的另一端接地，NMOS管M_R的栅极与比较器COMP3的输出端连接；延时误差检测电路包括控制开关S5、控制开关S6、控制开关S7、控制开关S8，反相器INV1、反相器INV2以及包括运算放大器AMP1、AMP2，三极管BJT及电容C4构成的峰值检测与保持电路，包括减法器SUB、除法器DIV、比较器COMP4以及作为电压保持的运算放大器AMP3构成的延时误差信号产生电路和包括PMOS管M3、PMOS管M4、电容C3构成的延时单元，延时单元中PMOS管M3的源极连接电源VDD，PMOS管M3的的漏极与PMOS管M4的源极互连，PMOS管M3的栅极与PMOS管M4的栅极互连并连接偏置电压VB，PMOS管M4的漏极与电容C3的一端、控制开关S8的控制端以及反相器INV2的输入端连接在一起，电容C3的另一端接地，反相器INV2的输出端连接控制开关S7的控制端，控制开关S7的一端连接延时误差信号产生电路中减法器SUB的一个输入端，减法器SUB的另一个输入端连接2V_ref，减法器SUB的输出端连接加法器DIV的一个输入端，加法器DIV的另一个输入端连接V²_ref，加法器DIV的输出端连接电压保持运算放大器AMP3的同相输入端，电压保持运算放大器AMP3的反相输入端与电压保持运算放大器AMP3的输出端互连并连接比较器COMP4的反相输入端，比较器COMP4的同相输入端与控制开关S7的另一端、控制开关S8的一端以及作为峰值检测与保持电路输出端的运算放大器AMP2的输出端连接在一起，比较器COMP4的输出端作为延时误差信号产生电路的输出端连接反相器INV1的输入端和控制开关S6的控制端，反相器INV1的输出端连接控制开关S5的控制端，控制开关S5的一端连接振荡电路中充放电电容C1的非接地端，控制开关S5的另一端连接控制开关S6的一端和作为峰值检测与保持电路输入端的运算放大器AMP1的同相输入端，控制开关S6的另一端接地，运算放大器AMP1的反相输入端与电容C4的一端、三极管BJT的发射极以及运算放大器AMP2的同相输入端连接在一起，电容C4另一端接地，三极管BJT的基极和集电极连接运算放大器AMP1的输出端，运算放大器AMP2的反相输入端与运算放大器AMP2的输出端互连，控制开关S8的另一端连接调制电流产生电路中比较器COMP3的同相输入端。