[发明专利]比较器失调抵消的RC张弛振荡器

说明书

本发明公开了一种比较器失调抵消的RC张弛振荡器，用于解决现有RC张弛振荡器频率和占空比稳定性差的技术问题。技术方案是包括参考电压产生电路、电容充放电电路、比较器以及反相器链。本发明采用电荷泵产生两个相位差为180°周期性三角波信号，通过比较器对这两个三角波信号进行比较产生时钟信号。由于三角波信号的峰峰值由一个固定的参考电压决定，与比较器的失调电压无关，在每种工作状态下电容的充放电时间保持不变，从而使振荡器的频率保持不变。由于比较器失调抵消，避免了比较器的失调电压对振荡器的频率和占空比的影响，频率和占空比稳定性好。并且仅使用了一个比较器，使比较器的数量减少了一半。

技术领域

本发明涉及一种RC张弛振荡器，特别是涉及一种比较器失调抵消的RC张弛振荡器。

背景技术

时钟电路或计时器是低功耗电子设备的关键模块。例如，在无线传感器网络中，时钟电路作为计时器，周期性的唤醒节点收发信号，其功耗、集成度、频率稳定性性能都至关重要。RC张弛振荡器具有低功耗，易于片上集成的特点，非常适合应用在这些电子设备中。实际中振荡器的频率受温度、电压、工艺等因素影响，设计具有稳定工作频率的低功耗振荡器具有重要意义。

参照图7。文献“S.L.J.Gierkink and E.van Tuij,A coupled sawtoothoscillator combining low jitter with high control linearity[J],IEEE Journalof Solid-State Circuits,vol.37,no.6,pp.702-710,June 2002.”公开了一种RC张弛振荡器。该结构主要包括一个电容充放电电路、两个比较器和一个RS触发器。在电容充放电电路中，充电电流源I_REF1与开关S1的一端相连组成充电支路，放电电流源I_REF2与开关S2一端相连组成放电支路，开关S1和开关S2的另一端连接到电容C的正端V_C，电容C的负端接地。电容C的正端V_C与比较器CMP1的同相端和比较器CMP2的反向端相连，比较器CMP1的反向端连接参考电压V_H，比较器CMP2的同相端连接参考电压V_L。比较器CMP1的输出连接RS触发器的输入R，比较器CMP2的输出连接RS触发器的输入S。RS触发器的输出Q控制开关S1，RS触发器的输出控制开关S2。当电容上的电压V_C超过参考电压V_H时，比较器CMP1的输出翻转，RS触发器的输出Q变为高电平。开关S1关断，开关S2导通，电容C上的电荷通过放电支路开始放电。当电容C上的电压V_C低于参考电压V_L时，比较器CMP2的输出翻转，RS触发器的输出Q变为低电平。开关S1导通，开关S2关断，电容C通过充电支路开始充电，如此循环。振荡器的周期由充电电流I_REF1、放电电流I_REF2、电容C、以及比较器的阈值电压V_H、V_L决定。该RC张弛振荡器虽然结构简单，但存在以下缺点：比较器的失调电压随着温度、电压、工艺的变化而变化，导致振荡器的频率和占空比不稳定。

发明内容

为了克服现有RC张弛振荡器频率和占空比稳定性差的不足，本发明提供一种比较器失调抵消的RC张弛振荡器。该RC张弛振荡器包括参考电压产生电路、电容充放电电路、比较器以及反相器链。本发明采用电荷泵产生两个相位差为180°周期性三角波信号，通过比较器对这两个三角波信号进行比较产生时钟信号。由于三角波信号的峰峰值由一个固定的参考电压决定，与比较器的失调电压无关，在每种工作状态下电容的充放电时间保持不变，从而使振荡器的频率保持不变。由于比较器失调抵消，避免了比较器的失调电压对振荡器的频率和占空比的影响，频率和占空比稳定性好。并且仅使用了一个比较器，使比较器的数量减少了一半。