一种高线性度的张弛振荡器

摘要

本发明提供一种显著提高线性度的张弛振荡器，包括振荡电路，参考电平自调节电路和传输门选择信号产生电路，通过检测振荡电路中充放电电容的电压峰值，求出由于控制电路的延时导致的电容电压过充量，从而把振荡电路中的比较器参考电平减小相应的量作为新的参考电平来使得充放电电容的振荡幅度刚好为理论值，在新的参考电平大于零时，张弛振荡器消除了充放电电容由于控制电路的延时导致的电容电压过充对输出频率产生的影响，显著地提高了张弛振荡器的频率-控制电路的线性度，传输门选择信号产生电路通过控制传输门为比较器提供起始参考电平，在新的参考电平生成后，将其传送到比较器的反相端，而将初始参考电平与比较器反相端隔离。

主权项

一种高线性度的张弛振荡器，其特征是：包括振荡电路、参考电平自调节电路和传输门选择信号产生电路，其中：振荡电路包括电流源I，四个控制开关S1、S2、S3、S4，两个充放电电容C1、C2，两个比较器COMP1、COMP2和一个RS触发器,电流源I的负极连接电源VDD，电流源I的正极分别连接控制开关S1及S3的一端，控制开关S1的另一端连接控制开关S2的一端、充放电电容C1的一端以及比较器COMP1的同相端，充放电电容C1的另一端及控制开关S2的另一端均接地GND，控制开关S1、S2的控制端互连并与RS触发器的输出端Q连接；控制开关S3的另一端连接控制开关S4的一端、充放电电容C2的一端以及比较器COMP2的同相端，充放电电容C2的另一端及控制开关S4的另一端均接地GND，控制开关S3、S4的控制端互连并与RS触发器的输出端连接；比较器COMP1的输出端连接RS触发器的S输入端，比较器COMP2的输出端连接RS触发器的R输入端，比较器COMP1的反相端与比较器COMP2的反相端互连；参考电平自调节电路包括峰值检测与保持电路、减法器及一对传输门TG1和TG2，峰值检测与保持电路的输入端连接振荡电路中充放电电容C1与比较器COMP1同相端的连接端，峰值检测与保持电路的输出连接减法器的一个输入端，减法器另一个输入端连接2倍的起始参考电平2Vref，传输门TG1和TG2结构相同，传输门TG1包括PMOS管M9及NMOS管M10，PMOS管M9的源极与NMOS管M10的漏极互连并连接起始参考电平Vref，PMOS管M9的漏极与NMOS管M10的源极互连，传输门TG2包括PMOS管M11及NMOS管M12，PMOS管M11的源极与NMOS管M12的漏极互连并连接减法器的输出端，PMOS管M11的漏极与NMOS管M12的源极互连并与PMOS管M9的漏极与NMOS管M10的源极互连端连接后连接至振荡电路中比较器COMP1的反相端与比较器COMP2的反相端的互连端，传输门TG1中PMOS管M10的栅极与传输门TG2中PMOS管M11的栅极互连；传输门选择信号产生电路包括PMOS管M7、M8，电容C3及反相器INV，PMOS管M7的源极连接电源VDD，PMOS管M7的漏极连接PMOS管M8的源极，PMOS管M8的漏极与电容C3的一端及反相器INV的输入端连接，电容C3的另一端接地，PMOS管M7的栅极与PMOS管M8的栅极互连并连接偏置信号VB，电容C3的非接地端的信号为V_φ，该信号分别连接到参考电平自调节电路中传输门TG1和TG2中PMOS管M9及NMOS管M12的栅极，反相器INV的输出信号为该信号连接到参考电平自调节电路中传输门TG1中PMOS管M10的栅极与传输门TG2中PMOS管M11的栅极互连端；通过参考电平自调节电路中的峰值检测与保持电路来检测振荡电路中充放电电容C1的电压峰值，求出由于比较器COMP1、COMP2和RS触发器构成的控制电路的延时导致的电容C1上的电压过充量，由于电容C1的充电电流和理论参考电平与电容C2都相同，所以电容C1和C2上的电压过充量也相同，因此把振荡电路中的比较器参考电平COMP1和COMP2减小相应的过充量作为新的参考电平来使得充放电电容C1和C2的振荡幅度刚好为理论值，传输门选择信号产生电路通过控制传输门TG1和TG2为比较器COMP1和COMP2提供起始参考电平，在新的参考电平生成后，将其传送到比较器COMP1和COMP2的反相端，而将初始参考电平与比较器COMP1和COMP2的反相端隔离。