CN101771401A

CN101771401A - 振荡器电路

Info

Publication number: CN101771401A
Application number: CN200810190374A
Authority: CN
Inventors: 张淙豪; 许庆勋
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2028-12-31
Also published as: CN101771401B

Abstract

一种振荡器电路，包含充放电单元、容值放大器、以及电平检测电路。充放电单元用以接收控制信号，并根据控制信号对一充放电端进行充电或放电的运作。容值放大器包含第一阻抗、第二阻抗、电压随耦器、以及电容器，可以提供具放大的等效电容值。电平检测电路的输入端电性连接充放电单元的充放电端，电平检测电路根据充放电单元的充放电端来产生所述控制信号给充放电单元。本发明的振荡器电路可以以较小等级的电容值来提供具放大特性的等效电容值而实现振荡器功能。

Description

振荡器电路

技术领域

本发明涉及一种振荡器电路，且特别涉及一种具有放大一电容器的等效电容值的振荡器电路。

背景技术

由于科技日新月异的进步，电子装置的设计发展逐渐趋向于轻巧为主。但是，对于芯片形式的振荡器电路尚无法在芯片内部制造出纳(nano)等级以上的电容器，而使得使用者在设计纳等级的振荡器电路时除了使用该芯片的电路，还需另外使用到一个外接的电容器，才能正常实现振荡的功能。其中，主要原因是电容器的电容值过大，例如电容值1nf以上。而且这外接的电容器会限制到振荡器电路的设计及应用范围。

集成电路(integrated circuit，IC)制造厂商针对上述缺陷莫不积极寻求对策，期能在同一芯片的集成电路内即能实现完整的振荡器功能，而且是不使用到外接的电容器。

发明内容

本发明的目的是提供一种振荡器电路，可以产生振荡频率，其中特别的是利用放大器和两个阻抗来放大一电容器的等效电容值。

基于上述目的，本发明提出一种振荡器电路，包括充放电单元、第一阻抗、第二阻抗、电压随耦器、电容器、以及电平检测电路。充放电单元用以接收控制信号，并根据控制信号对一充放电端进行充电或放电的运作。第一阻抗的第一端电性连接充放电单元的充放电端。第二阻抗的第一端电性连接充放电单元的充放电端。电压随耦器的输入端耦接第一阻抗的第二端，电压随耦器的输出端耦接第二阻抗的第二端。电容器的第一端耦接电压随耦器的输入端，电容器的第二端耦接参考电位。电平检测电路的输入端电性连接充放电单元的充放电端，电平检测电路根据充放电单元的充放电端来产生所述控制信号给充放电单元。

本发明可以在振荡器电路中的容值放大器可以提供具放大的等效电容值，也可以在同一芯片的集成电路上产生并提供振荡功能，芯片内的电容器可根据集成电路的设计需求来提供具放大特性的等效电容值，进而不需要外接的大电容值的电容器。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的振荡器电路的架构图。

图2绘示了容值放大器130的另一实施例。

图3为依照本发明另一实施例的振荡器电路的架构图。

图4A至图4C绘示了充放电单元的不同实施方式。

【主要元件符号说明】

100：振荡器电路

102：电容器

104：电压随耦器

106：第一阻抗

108：第二阻抗

110：充放电单元

120：电平检测电路

130：容值放大器

300：振荡器电路

302：电容器

304：电压随耦器

306：第一阻抗

308：第二阻抗

310、310A～310C：充放电单元

320：电平检测电路

322、324：比较器

326：SR拴锁器

I1：充电电流源

I2：放电电流源

SW1、SW2：开关

V1：电压

VH、VL：电平设定值

Vref：参考电位

Vsaw：电位信号

Vsr：控制信号

GND：接地电压

具体实施方式

本发明的后续描述通常是参照特定的结构性实施例和方法。应当理解的是其并不意图将本发明局限于具体公开的实施例和方法，而是本发明可使用其他特征、元件、方法和实施例实现。描述优选实施例是为了说明本发明，并非限制其范围，其范围由权利要求书的范围定义。本领域技术人员将意识到后续描述的各种等同变化。各实施例中相似的元件统一地用相似的标号来表示。

图1是依据本发明一实施例的振荡器电路100的架构图。请参见图1，振荡器电路100可以包含充放电单元(charge discharge unit)110、电容器(capacitor)102、电压随耦器(voltage follower)104、第一阻抗(firstimpedance)106、第二阻抗(second impedance)108、以及电平检测电路(leveldetection circuit)120。充放电单元110用以接收控制信号Vsr，并根据此控制信号Vsr对一充放电端进行充电(charge)的运作或是放电(discharge)的运作。第一阻抗106的第一端、第二阻抗108的第一端、以及电平检测电路120的输入端电性连接至充放电单元110的充放电端。电压随耦器104的输入端耦接第一阻抗106的第二端、以及电容器102的第一端，电压随耦器104的输出端耦接第二阻抗108的第二端。电容器102的第二端耦接参考电位Vref。电平检测电路120可以根据充放电单元110的充放电端的电位信号Vsaw的变化来产生相应的控制信号Vsr。

图1中的参考编号130为容值放大器(capacitance amplifier)，容值放大器130的工作原理是利用电压随耦器104将所输入的电位锁定和其所输出的电位一致，让第一阻抗106、第二阻抗108的电压差相等。假设第一阻抗106、第二阻抗108的阻抗值分别为Z1、Z2，而流经容值放大器130的总电流为I，其中流经第一阻抗106、第二阻抗108的电流值分别为I1、I2，因此Z1×I1＝Z2×I2，亦即I1∶I2＝Z2∶Z1，所以实际流进电容器102的电流量就变成I×Z2/(Z1+Z2)。值得一提的是，当参考编号130的方块电路图若是不使用到第一阻抗106、第二阻抗108、以及电压随耦器104的结构时，则流入电容器102的电流量为I。由于本实施例的参考编号130的方块电路图是使用了第一阻抗106、第二阻抗108、以及电压随耦器104的结构，可见现在流入电容器102的电流量会衰减成I×Z2/(Z1+Z2)，这个等效电容值的效力相当于原先电容器102的容值放大了(Z1+Z2)/Z2倍。

值得一提的是，微微(pico，10^-12)等级电容值的电容器可以于集成电路上被制造，而纳(或称作毫微，nano，10^-9)等级以上的电容器尚无法在集成电路上被制造，因此对于芯片形式的振荡器电路，可以以微微(pico)等级电容值的电容器，利用容值放大器的等效电容值来设计出纳(nano)等级或是千赫兹(KHz)等级的振荡器电路。与已知技术相比较，本发明实施例的振荡器电路可以于同一芯片的集成电路内实现振荡器功能，不需额外搭接电容器。本领域技术人员应当了解，本发明的实施并不限于上述方式，可以依设计需求来做改变。

图2绘示了容值放大器130的另一实施例。图2为第一阻抗106、第二阻抗108以N型晶体管开关来置换，而电压随耦器104可以以一个运算放大器通过负反馈的方式所组成，其中电压随耦器104的“+”输入端耦接第一阻抗106的第二端，电压随耦器104的“-”输入端和输出端耦接第二阻抗的第二端108。电容器102的一端耦接至放大器的“+”输入端，电容器102的另一端耦接至接地电压GND。假设第一阻抗106、第二阻抗108的阻抗值分别为Z1、Z2，因此图2的电容器102的等效电容值也一样会如图1所述将被放大(Z1+Z2)/Z2倍。同样地，在一些实施例中，第一阻抗106、第二阻抗108可以用P型晶体管开关或电阻来组成或替换，也能达到相同的效果。

图3为依照本发明另一实施例的振荡器电路的架构图。参见图3的绘示，振荡器电路300可以包含充放电单元310、第一阻抗306、第二阻抗308、电压随耦器304、电容器302、以及电平检测电路320。本实施例的充放电单元310可以包含充电电流源I1、第一开关SW1、第二开关SW2、以及放电电流源I2。充电电流源I1的第一端连接至电压V1。第一开关SW1的第一端连接至充电电流源I1的第二端，第一开关SW1的第二端作为充放电单元310的充放电端。第二开关SW2的第一端连接至第一开关SW1的第二端。放电电流源I2的第一端连接至第二开关SW2的第二端，放电电流源I2的第二端连接至接地电压GND，其中，第一开关SW1的充放电端提供第一阻抗306、第二阻抗308、以及电平检测电路320的电性连接，第一开关SW1和第二开关SW2依据控制信号Vsr来使充放电单元310形成充电或是放电的运作。关于控制开关的运作方式：当第一开关SW1接通(turnon)时则第二开关SW2断开(turn off)，或是当第一开关SW1断开时则第二开关SW2接通。

请继续参见图3，电平检测电路320可以包含比较器322、比较器324、以及SR拴锁器326。比较器322的“+”输入端连接充放电单元310的充放电端以接收电位信号Vsaw的变化，比较器322的“-”输入端接收电平设定值VH。比较器324的“-”输入端连接充放电单元310的充放电端以接收电位信号Vsaw，比较器324的“+”输入端接收电平设定值VL。SR拴锁器326的第一输入端与第二输入端电性连接比较器322和比较器324的输出端，并且SR拴锁器326的输出端产生控制信号Vsr给充放电单元310。

电平检测电路320的工作原理：利用电位信号Vsaw的电压值超过电平设定值VH时比较器322的输出改变，或是电位信号Vsaw的电压值低于电平设定值VL时比较器324的输出改变，而当SR拴锁器326接收到比较器322(或比较器324)的输出改变时SR拴锁器326的输出就随之改变，进而所产生的控制信号Vsr可以用来将开关SW1接通、开关SW2断开(或是将开关SW1断开、开关SW2接通)；然后，对电容器302充电(或是放电)；当将电位信号Vsaw的电位值抬升(或拉下)直到电位信号Vsaw的电位值高于电平设定值VH(或低于电平设定值VL)时则又改变比较器322和324的输出；然后SR拴锁器326又重新将开关SW1断开、开关SW2接通；再将电位信号Vsaw的电压拉下、抬升，如此循环下去，就可以形成一振荡器。本领域技术人员应当了解，SR拴锁器326的实施并不限于上述方式，只要可以达到相当于SR拴锁器的逻辑电路都属于本发明的保护范围。

充放电单元310的实施并不限于上述方式。图4A至图4C绘示了充放电单元310A～310C的几种实施方式。请参照图3所讨论的充放电单元310的各种组件与相关的控制、以及工作原理，因此此处将不再重复各种组件耦接与运作的讨论。

综上所述，本发明实施例的振荡器电路至少具有以下的优点：

1.振荡器电路中的容值放大器可以提供具放大的等效电容值；

2.可以在同一芯片的集成电路上产生及提供振荡频率，不需额外搭接电容器；

3.可以依设计需求以较小等级的电容值，来提供具放大特性的等效电容值而实现振荡器功能。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种振荡器电路，包括：

一充放电单元，用以接收一控制信号，并根据该控制信号对一充放电端进行充电或放电的运作；

一第一阻抗，该第一阻抗的第一端电性连接该充放电单元的充放电端；

一第二阻抗，该第二阻抗的第一端电性连接该充放电单元的充放电端；

一电压随耦器，该电压随耦器的输入端耦接该第一阻抗的第二端，该电压随耦器的输出端耦接该第二阻抗的第二端；

一电容器，该电容器的第一端耦接该电压随耦器的输入端，该电容器的第二端耦接一参考电位；以及

一电平检测电路，该电平检测电路的输入端电性连接该充放电单元的充放电端，该电平检测电路根据该充放电单元的充放电端来产生该控制信号给该充放电单元。

2.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该充放电单元包括：

一充电电流源，该充电电流源的第一端连接至一第一电压；

一第一开关，该第一开关的第一端连接至该充电电流源的第二端，该第一开关的第二端作为该充放电单元的充放电端；

一第二开关，该第二开关的第一端连接至该第一开关的第二端；以及

一放电电流源，该放电电流源的第一端连接至该第二开关的第二端，该放电电流源的第二端连接至一第二电压；

其中该第一开关和该第二开关依据该控制信号来使该充放电单元形成充电或放电的运作，并且当该第一开关接通时则该第二开关断开，而当该第一开关断开时则该第二开关接通。

3.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该充放电单元包括：

一第一开关，该第一开关的第一端连接至一第一电压；

一充电电流源，该充电电流源的第一端连接至该第一开关的第二端，该充电电流源的第二端作为该充放电单元的充放电端；

一第二开关，该第二开关的第一端连接至该充电电流源的第二端；以及

4.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该充放电单元包括：

一充电电流源，该充电电流源的第一端连接至一第一电压；

一放电电流源，该放电电流源的第一端连接至该第一开关的第二端；以及

一第二开关，该第二开关的第一端连接至该放电电流源的第二端，该第二开关的第二端连接至一第二电压；

5.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该充放电单元包括：

一第一开关，该第一开关的第一端连接至一第一电压；

一放电电流源，该放电电流源的第一端连接至该充电电流源的第二端；以及

6.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该电平检测电路包括：

一第一比较器，该第一比较器的第一输入端电性连接该充放电单元的充放电端，该第一比较器的第二输入端接收一第一电平设定值；

一第二比较器，该第二比较器的第一输入端电性连接该充放电单元的充放电端，该第二比较器的第二输入端接收一第二电平设定值；以及

一SR拴锁器，该SR拴锁器的第一输入端与第二输入端电性连接该第一比较器和该第二比较器的输出端，该SR拴锁器的输出端产生该控制信号给该充放电单元。

7.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该第一阻抗为一第一晶体管、该第二阻抗为一第二晶体管。

8.如权利要求7所述的振荡器电路，其中该第一晶体管的第一端与第二端分别做为该第一阻抗的第一端与第二端，该第二晶体管的第一端与第二端分别做为该第二阻抗的第一端与第二端，而该第一晶体管的控制端电性连接至该第二晶体管的控制端。

9.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该电压随耦器包括一放大器，该放大器的第一输入端耦接该第一阻抗的第二端，该放大器的第二输入端和输出端耦接该第二阻抗的第二端。

10.如权利要求1所述的振荡器电路，其中该参考电位为接地电压。