專利名稱：低噪聲張馳式振蕩器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于一種張馳式振蕩器(relaxation type oscillator)，特別是關(guān)于利用濾波電路的低噪聲張馳式振蕩器。
背景技術(shù)：
圖1是顯示已知的張馳式振蕩器的電路圖，由一電阻R1102、電流鏡MR1、MR2及MR3104、302及304、二個比較器COMP1及COMP2410及412，以及二個電容器C1及C2406及408所組成。藉由電流流經(jīng)電阻R1102產(chǎn)生壓降而獲得一直流輸出OSCI電壓，并且利用此電壓控制電流鏡MR2及MR3302及304的電流，進而決定電容C1及C2406及408的充放電電流。此外，OSCI電壓為比較器COMP1及COMP2410及412的一輸入?yún)⒖茧妷?，而該二比較器的另一輸入端則分別與電容C1及C2406及408連接。當電容C1406經(jīng)由晶體管MP1402充電至電壓VDD時，電容C2408則藉由電流鏡MR3304放電；電容C2408的電壓會因為放電而逐漸下降，當VC2電壓低于比較器輸入?yún)⒖茧妷杭碠SCI電壓時，比較器則開始改變輸出結(jié)果，而使得電容C1406開始放電電容C2408則開始充電，以完成一振蕩輸出結(jié)果。
由此可知，OSCI電壓與整個振蕩器運作是密不可分，而隨著集成電路制造技術(shù)的進步，電路愈來愈復雜而且功能越來越強，使得振蕩電壓易受噪聲耦合影響及振蕩頻率易受電壓漂移影響，使得以已知的方式達到振蕩并不穩(wěn)定，當OSCI電壓一旦受到干擾，振蕩器即無法正常運作進而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
鑒于上述已知技術(shù)的缺陷，有必要研制一種能夠克服已知技術(shù)的缺陷的低噪聲張馳式振蕩器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種低噪聲張馳式振蕩器，利用濾波方式，以提高振蕩器的噪聲容忍能力，使其不受到外界噪聲干擾進而影響振蕩器的效能。
根據(jù)本發(fā)明，一種低噪聲張馳式振蕩器包括參考電流產(chǎn)生電路、外掛電阻、濾波電路、電流鏡電路及振蕩電路。其中，參考電流產(chǎn)生電路利用外掛電阻產(chǎn)生參考電壓及參考電流，參考電壓則藉由濾波電路過濾噪聲而得到穩(wěn)定的電壓，并以此作為控制電流鏡電路鏡射參考電流而產(chǎn)生穩(wěn)定的二振蕩電流，此穩(wěn)定的電壓及振蕩電流供應給振蕩電路使用而產(chǎn)生交互振蕩訊號輸出。由于利用濾波電路過濾噪聲，進而降低噪聲干擾效應，獲得穩(wěn)定的輸出頻率。


對于熟習本技術(shù)的人員而言，從以下結(jié)合附圖所作的詳細敘述，將使本發(fā)明能夠更清楚地被了解，上述及其他目的及優(yōu)點將會變得更明顯，其中圖1是已知張馳式振蕩器的電路圖；圖2是本發(fā)明的一實施例的電路圖；以及圖3及圖4是本發(fā)明的實施例與已知的張馳式振蕩器受到干擾的模擬結(jié)果。
具體實施例方式
圖2是本發(fā)明的一實施例的電路圖。一參考電流產(chǎn)生電路10藉外掛電阻R1102產(chǎn)生參考電壓OSCI及參考電流Ir，其連接一濾波電路20以過濾參考電壓OSCI的高頻噪聲而得到穩(wěn)定的柵極電壓VG1，利用電流鏡電路30鏡射參考電流Ir以得到二振蕩電流Io1及Io2，將振蕩電流Io1及Io2及柵極電壓VG1輸入振蕩電路40，利用二振蕩電容C1及C2與柵極電壓VG1經(jīng)二比較器COMP1及COMP2比較其電壓，而產(chǎn)生交互振蕩信號輸出。
首先，晶體管MR1利用外掛電阻R1102產(chǎn)生參考電流Ir及參考電壓OSCI，晶體管MR1104的柵極與電阻R2202的一端連接，電容C3204的一端與電阻R2202的另一端及晶體管MR2302的柵極連接，另一端則接地，利用電阻R2202對電容C3204充放電，以濾除參考電壓OSCI的高頻噪聲而得到穩(wěn)定的柵極電壓VG1。晶體管MR2及MR3302及304的柵極相連接以構(gòu)成電流鏡電路30，以鏡射參考電流Ir而得到二振蕩電流Io1及Io2，并且以柵極電壓VG1當作晶體管MR2及MR3302及304的控制電壓而產(chǎn)生穩(wěn)定的二振蕩電流Io1及Io2。晶體管MR2及MR3302及304與振蕩電容C1及C2406及408以及比較器COMP1及COMP2410及412的一輸入端IN1的節(jié)點為A及B，因此振蕩電流Io1及Io2流經(jīng)振蕩電容C1及C2406及408所產(chǎn)生的電壓VC1及VC2分別為比較器COMP1及COMP2410及412的一輸入電壓，而比較器COMP1及COMP2410及412的另一輸入電壓則為柵極電壓VG1。
振蕩電容C1及C2406及408的電壓VC1及VC2分別利用比較器COMP1及COMP2410及412與柵極電壓VG1作比較，當C1406的電壓VC1比柵極電壓VG1低，比較器COMP1410的輸出D為低電位(LOW)，V0為低電位，晶體管MP2404被鎖存為高電位(HIGH)，晶體管MP1402為低電位，振蕩電容C1406的電壓VC1便拉升至VDD，振蕩電容C2408被放電，直到振蕩電容C2408的電壓VC2較柵極電壓VG1低；比較器COMP2412的輸出E為低電位，V0為低電位，晶體管MP2402被鎖存為低電位，晶體管MP1402為高電位，振蕩電容C2的電壓VC2被拉升至VDD，振蕩電容C1被放電，如此周而復始，產(chǎn)生周期性的振蕩訊號CLK。
圖3提供在150us時，一振幅為0至5伏特的噪聲經(jīng)由1pF的耦合電容耦合在電壓OSCI上的模擬結(jié)果，其中(A)圖是本發(fā)明實施例的模擬結(jié)果，(B)圖是已知的模擬結(jié)果。由(A)圖與(B)圖作比較可得知，當受到噪聲干擾時，已知振蕩器的頻率會有35％的變化，而本發(fā)明實施例的頻率變化只有15％，因此可獲得20％的頻率漂移改善。
圖4中的(A)是已知振蕩器電路的OSCI電壓與本發(fā)明實施例的柵極電壓VG1的模擬比較結(jié)果，(B)圖是已知振蕩器電路與本發(fā)明實施例的電流鏡(MR2)電流的模擬比較結(jié)果，由圖中可知，本發(fā)明實施例所得到的柵極電壓及電流鏡(MR2)電流較已知穩(wěn)定。
本發(fā)明的振蕩電路與已知的振蕩電路大致相同，不同處為已知技術(shù)是利用外掛電阻產(chǎn)生的參考電壓OSCI作為比較器的輸入電壓，而本發(fā)明是將已知的參考電壓OSCI經(jīng)一濾波電路過濾參考電壓OSCI的高頻噪聲，而得到穩(wěn)定的柵極電壓VG1，并將此電壓作為比較器的輸入電壓及電流鏡電路的控制電壓，通過鏡射參考電流而得到穩(wěn)定的二振蕩電流。因此，當振蕩器受到噪聲干擾時，比較器的輸入?yún)⒖茧妷簳冉?jīng)過一濾波電路，將外界所感應引發(fā)的高頻噪聲過濾后而得到一低噪聲的電壓信號，再以此當作比較器的輸入端，如此即可有效地降低噪聲干擾，得到穩(wěn)定輸出的振蕩頻率。
以上對于本發(fā)明的較佳實施例所作的敘述是為闡明的目的而說明的，并非用于限定本發(fā)明，基于以上的教導或從本發(fā)明的實施例學習而作出修改或變化是可能的，實施例是為說明本發(fā)明的原理以及為使熟習該項技術(shù)的人員以各種實施例將本發(fā)明利用在實際應用上而選擇及敘述的，本發(fā)明的技術(shù)思想是由以下的權(quán)利要求及其等效來決定。
權(quán)利要求
1.一種低噪聲張馳式振蕩器，包括參考電流產(chǎn)生電路，配合一外接電阻器產(chǎn)生參考電壓及參考電流；電流鏡電路，鏡射所述參考電流以產(chǎn)生二振蕩電流；濾波電路，介于所述參考電流產(chǎn)生電路與電流鏡電路之間，以過濾所述參考電壓的噪聲而得到一穩(wěn)定的控制電壓提供給所述電流鏡電路以穩(wěn)定所述二振蕩電流；及振蕩電路，輸入所述控制電壓及二振蕩電流，利用二振蕩電容與所述控制電壓經(jīng)二比較器比較其電壓而產(chǎn)生交互振蕩信號輸出，且所述二振蕩電流分別提供所述二振蕩電容使用。
2.如權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述濾波電路是電阻-電容電路。
3.如權(quán)利要求2所述的振蕩器，其中所述濾波電路包括一電阻連接于所述參考電流產(chǎn)生電路的輸出晶體管的柵極與所述電流鏡電路的晶體管的柵極之間。
4.如權(quán)利要求2所述的振蕩器，其中所述濾波電路包括一電容連接于接地端及所述電流鏡電路的晶體管的柵極之間。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種低噪聲張馳式振蕩器，通過一外掛電阻產(chǎn)生參考電流及參考電壓，利用一濾波電路過濾參考電壓的噪聲以得到較穩(wěn)定的柵極電壓，并且利用該柵極電壓作為電流鏡電路的控制電壓，通過鏡射參考電流而得到穩(wěn)定的二振蕩電流，將該二振蕩電流及柵極電壓輸入振蕩電路中，該二振蕩電流分別流經(jīng)二振蕩電容，利用該二振蕩電容與柵極電壓分別經(jīng)二比較器比較其電壓，而產(chǎn)生交互振蕩信號輸出。如此，利用濾波電路過濾參考電壓噪聲的方式，可以有效地改善時鐘脈沖顫抖及工作周期的效能，不會由于外掛電阻而容易受到耦合而使得時鐘脈沖顫抖變大及工作周期變差。
文檔編號H03B19/06GK1411137SQ0114095
公開日2003年4月16日 申請日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者吳高彬, 趙世民, 曹志永 申請人:義隆電子股份有限公司