[发明专利]弛张振荡器

说明书

技术领域

本发明是关于一种振荡器的技术，更进一步来说，本发明是关于一种改善逻辑延迟的弛张振荡器（Relaxation Oscillator）。

背景技术

随着科技的进步，电子技术已经由最早的真空管、晶体管，进展到集成电路芯片。其用途十分的广泛，也因此，电子产品也渐渐的成为现代人生活中不可或缺的生活必需品。然而，振荡器更是模拟电路或数字电路中不可或缺的重要元件。弛张振荡器是属于振荡器中，重要的一种。弛张振荡器常用于电容传感器以及单芯片功率集成电路。相较于电感、电容振荡器（LC Oscillator），弛张振荡器仅需一种储能元件。此振荡器的优点在于，具有较宽的频率调整范围，以及高度的线性控制。设计良好的弛张振荡器应具有稳定性高、可调频率范围宽、控制线性度高等特点。

图1为现有技术的弛张振荡器的电路图。请参考图1，此弛张振荡器包括由两个或非门组成的设定－重设闩锁器（latch）101、反相器102、或非门103、或非门104、第一P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP1、第二P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP2、第三P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP3、第四P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP4、第一N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN1、第二N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN2、第三N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN3、第四N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN4、第一电容105以及第二电容106。第一N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN1、第二N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN2、第三P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP3、第四P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP4主要是用来作偏压（电流源）使用，图式中的VBP与VBN则分别是P型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极偏压与N型金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极偏压。为了让所属技术领域普通技术人员了解，此图中标示了节点N1、节点N2、节点S3以及节点S4。

为了详细说明此振荡器的运作原理，先假设设定－重设闩锁器101的重设端R、设定端S、Q输出端以及反Q输出端的初始逻辑状态分别是0、1、1、0。此时，节点S4的电压为逻辑高电压，节点S3的电压则低于第四N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN4的门槛电压。由于重设端R的逻辑状态为0，且Q输出端的逻辑状态为1，因此，或非门104的输出端为逻辑低电压，使得P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP2导通。电容器106被快速的充电到逻辑高电压，使得设定－重设闩锁器101的设定端S转为逻辑低电压，此时，设定－重设闩锁器101的重设端R、设定端S、Q输出端以及反Q输出端的逻辑状态改变为0、0、1、0。

接下来，由于设定－重设闩锁器101的设定端S与反Q输出端的逻辑皆为0，使得或非门103的输出端输出逻辑高电压，因此，P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP1截止，电容器105通过N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN1进行放电。当电容器105被放电到逻辑低电压时，设定－重设闩锁器101的重设端R、设定端S、Q输出端以及反Q输出端的逻辑状态被改变为1、0、0、1。由于此时，设定－重设闩锁器101的设定端S以及其反Q输出端的逻辑分别是0、1，并且，重设端R以及其Q输出端的逻辑分别是1、0，因此，或非门103以及或非门104的输出端皆为逻辑低电压，P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP1以及MP2也因此导通。此时，电容器105被快速的充电到逻辑高电压，而设定－重设闩锁器101的重设端R、设定端S、Q输出端以及反Q输出端的逻辑状态被改变为0、0、0、1。

接下来，由于设定－重设闩锁器101的重设端R与Q输出端的逻辑皆为0，使得第二或非门104的输出端输出逻辑高电压，因此，P型金属氧化物半导体场效应晶体管MP2截止，电容器106通过N型金属氧化物半导体场效应晶体管MN2进行放电。当电容器106被放电到逻辑低电压时，此时，设定－重设闩锁器101的重设端R、设定端S、Q输出端以及反Q输出端的逻辑状态又再度变回0、1、1、0。

图2为现有技术的弛张振荡器的操作波形图。请参考图2，所属技术领域普通技术人员可以看出，节点N1的电压与节点N2的电压虽是反相，但是两者确有同时为逻辑低电压的间隙。因此，导致节点S3在节点N1为逻辑低电压时，并未立刻进行放电，且节点S4在节点N2为逻辑低电压时，并未立刻进行放电。如此，导致此弛张振荡器的操作频率无法提升，相反的，如要得得到相同的频率，就必须耗费更大的电流。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种弛张振荡器，藉此，提升振荡器的操作频率，减少振荡器内部电路的延迟。