CN102315839A

CN102315839A - 信号产生装置

Info

Publication number: CN102315839A
Application number: CN2010102258202A
Authority: CN
Inventors: 陈国祚
Original assignee: OPTROMAX CORP
Current assignee: OPTROMAX CORP
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明提供一种信号产生装置，包括反相器串列、p个降压电路及控制电路，且反相器串列包括相互串联的n级反相器，其中n为不小于3的奇数，p为正整数且p小于或是等于n。这些降压电路穿插在上述n级反相器之间。控制电路连接在反相器串列的输入端与输出端之间，用以控制反相器串列的振荡与否。当反相器串列产生振荡时，上述反相器逐级传递一振荡信号，并通过这些降压电路扩展振荡信号的摆幅。

Description

信号产生装置

技术领域

本发明涉及一种信号产生装置，尤其涉及一种内插降压电路的信号产生装置。

背景技术

随着科技的进步，电子装置的使用已相当普遍，并且在电子装置中会配置信号产生装置，以依据信号产生装置的时脉信号进行操作。并且，在某些电子装置中，如笔记本电脑或可携式电子装置，会在电子装置未操作时进入休眠模式以降低电力消耗。此时，电子装置会关闭部分电路的操作电压，以使这些电路停止运作，并且为了节省更多电力，部分电子装置会控制信号产生装置停止运作，以使信号产生装置也进入休眠状态。

图1为现有信号产生装置的电路示意图。请参照图1，信号产生装置100包括偶数个反相器110，其中最后一个反相器110作为输出级，以缓冲振荡信号CLK。在进行振荡时，最后一个反相器110所接收的信号会反馈至第一个反相器110，以使信号产生装置100能够持续振荡。并且，这些反相器110由休眠状态恢复至起振需要一段时间，并且所需要的时间为振荡信号CLK的周期的20～50倍。举例来说，当信号产生装置100为产生周期为1μ(微)秒的振荡信号CLK时，则需要20～50μ秒才能由休眠状态恢复至起振。

发明内容

本发明提供一种信号产生装置，可减少起振所需的时间以加速起振。

本发明提供一种信号产生装置，包括反相器串列、p个降压电路及控制电路。反相器串列包括相互串联的n级反相器，其中n为不小于3的奇数。这些降压电路穿插在上述n级反相器之间，p为正整数且p小于或是等于n。控制电路连接在反相器串列的输入端与输出端之间，用以控制反相器串列的振荡与否。其中，当反相器串列产生振荡时，所述n级反相器逐级传递一振荡信号，并通过这些降压电路扩展振荡信号的摆幅。

在本发明的一实施例中，上述的每一降压电路包括第一二极管及第二二极管。第二二极管的阴极端连接第一二极管的阳极端，第二二极管的阳极端连接第一二极管的阴极端。

在本发明的一实施例中，上述的p相等于1时，且第1个降压电路连接在第1级反相器的输出端与第2级反相器的输入端之间。

在本发明的一实施例中，上述的p相等于n时，且第i个降压电路连接在第i级反相器的输出端与第i+1级反相器的输入端之间，i为整数且1≤i≤n-1，且第n个降压电路连接在第n级反相器的输出端与反相器串列的输出端之间。

在本发明的一实施例中，上述的控制电路包括第一晶体管及传输门。第一晶体管的第一端连接反相器串列的输入端，第一晶体管的第二端连接接地电压，第一晶体管的控制端接收第一控制信号。传输门的第一端连接反相器串列的输入端，传输门的第二端连接反相器串列的输出端，传输门的第一控制端接收第一控制信号，传输门的第二控制端接收第二控制信号。

基于上述，本发明的信号产生装置，其配置至少一降压电路于上述反相器之间，通过降压电路扩展振荡信号的摆幅。此外，在扩展振荡信号的摆幅的同时，将调整反相器的驱动能力，以将振荡信号的频率维持在原先所设定的状态，并由此减少信号产生装置所需的起振时间。并且，可使休眠中的系统依然可以对外来的信号做快速的反应，致使系统还可以放心的进入休眠状态，并由此增加系统的总休眠时间，进而减少总能量损耗。

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为现有信号产生装置的电路示意图。

图2为本发明一实施例的信号产生装置的电路示意图。

图3为图2的降压电路的电路示意图。

图4为图2的降压电路的另一电路示意图。

图5A为图2的控制电路的电路示意图。

图5B为图2的控制电路的另一电路示意图。

图6为本发明另一实施例的信号产生装置的电路示意图。

主要附图标记说明：

100、200、600：信号产生装置； 110、210_1～210_n、231：反相器；

210：反相器串列； TM11：反相器串列的输入端；

TM12：反相器串列的输出端； 220、610_1～610_p：降压电路；

230：输出单元； 240：控制电路；

SW21：开关； CLK：振荡信号；

D1～D4：二极管； M1、M2、M3、M4：晶体管；

Dis、En：控制信号； 510：传输门。

具体实施方式

图2为本发明一实施例的信号产生装置的电路示意图。请参照图2，信号产生装置200包括n级反相器210_1～210_n、降压电路220、输出单元230及控制电路240，其中n为不小于3的奇数。反相器210_1～210_n串联连接以形成一反相器串列210。当反相器串列210的输入端TM11与输出端TM12电性相连时，反相器210_1～210_n将逐级传递一振荡信号，且输出单元230用以缓冲反相器串列所产生的振荡信号，并据以输出缓冲后的振荡信号。此外，在实际应用上，输出单元230可由一反相器231所构成。此外，本领域技术人员可依设计所需来决定是否配置输出单元230，例如：在低负载输出时，信号产生装置200可省略输出单元230。

降压电路220配置于反相器210_1与210_2之间。控制电路240连接于反相器210_1的输入端与反相器210_n的输出端之间，亦即连接于反相器串列210的输入端TM11与输出端TM12之间。其中，控制电路240可以由一开关SW21所构成，并且开关SW21的第一端与第二端分别连接反相器串列210的输入端TM11与输出端TM12。当控制电路240使反相器串列210的输入端TM11与输出端TM12呈现开路(open)时，反相器210n所产生的信号不会反馈至反相器2101，因此反相器串列210不会产生振荡，进而维持在休眠状态。值得一提的是，在休眠状态中反相器串列210的输入端TM11的电压将通过控制电路240维持在固定的电压(例如：接地电压或系统电压Vdd)，以使信号产生装置200处在可知状态(known state)下。

当控制电路240使反相器串列210的输入端TM11与输出端TM12呈现短路(short)时，反相器210_n所输出的信号会反馈至反相器210_1，故此时的反相器串列210将形成一正反馈进而产生振荡。值得注意的是，由于降压电路220会产生压降(例如0.7伏特或1.2伏特)，因此反相器210_1所传送的振荡信号的摆幅会被扩展。如此一来，当反相器串列210从休眠状态切换至起振状态时，随着振荡信号的摆幅的提升，第一次振荡所需的时间与其后的每一次振荡的时间相近。并且，可将振荡周期时间设计得与第一次振荡的时间相近，以达到提升反相器串列210的起振速度的效果。

举例来说，倘若反相器串列210中没有穿插任何一个降压电路220时，振荡信号的振幅为2.4至2.6伏特，且振荡信号从2.4伏特切换至2.6伏特的时间为1μ秒。此外，信号产生装置200在起振过程中信号从接地电压(0伏特)切换至2.4伏特的时间就大约需要24μ秒。然而，当反相器串列210穿插降压电路220时，振荡信号的振幅将扩展为1.5～3.5伏特。此时，反相器210_1所输出的振荡信号的频率会略为下降。为了使振荡信号的频率维持在原先的设定值，可通过调整反相器210_1的驱动能力(亦即充电能力)，来提升振荡信号的频率。如此一来，振荡信号从1.5伏特切换至3.5伏特的时间将依旧为1μ秒，且在起振过程中信号从接地电压(0伏特)切换至3.5伏特的时间大约只需3.5μ秒。

值得一提的是，图2所示的降压电路220为配置于反相器210_1与210_2之间，但在其他实施例中，降压电路220可配置于反相器串列210中某两相邻的反相器之间(如反相器210_2与210_3之间)。并且，在其他实施例中，降压电路220的数量可以为2个以上但小于或是等于n。换言之，虽然图2实施例列举了降压电路的数量与配置位置，但其并非用以限定本发明。

图3为图2的降压电路的电路示意图。请参照图2及图3，在本实施例中，降压电路220包括二极管D1及D2，其中二极管D1的阳极连接反相器210_1的输出端，二极管D1的阴极连接反相器210_2的输入端，二极管D2的阳极连接二极管D1的阴极，二极管D2的阴极连接二极管D1的阳极。假设二极管D1及D2的顺向电压为0.7伏特，且信号产生装置200的操作电压为5伏特，则反相器210_1所输出的振荡信号的摆幅大约可被扩展为1.8～3.2伏特。

图4为图2的降压电路的另一电路示意图。请参照图3及图4，在本实施例中，降压电路220还包括二极管D3及D4，其中二极管D3串联连接二极管D1，二极管D4串联连接二极管D2。假设二极管D1～D4的顺向电压为0.7伏特，且信号产生装置200的操作电压为5伏特，则反相器210_1所输出的振荡信号的摆幅大约可被扩展为1.1～3.9伏特。

图5A为图2的控制电路的电路示意图。请参照图2及图5A，在本实施例中，控制电路240包括晶体管M1与传输门510，且传输门510包括晶体管M2及晶体管M3。其中，本实施例的晶体管M1及M3分别以n型晶体管为例，晶体管M2则以p型晶体管为例。晶体管M1的第一端连接反相器串列210的输入端TM11，晶体管M1的第二端连接至接地电压(第一电压)，且晶体管M1的控制端接收控制信号Dis。传输门510的第一端连接反相器串列210的输入端TM11，传输门510的第二端连接反相器串列210的输出端TM12，且传输门510的第一控制端用以接收控制信号Dis，传输门510的第二控制端接收控制信号En。

此外，晶体管M2的第一端连接传输门510的第一端，晶体管M2的第二端连接传输门510的第二端，且晶体管M2的控制端连接传输门510的第一控制端。由此，晶体管M2将受控于控制信号Dis。晶体管M3的第一端连接晶体管M2的第一端，晶体管M3的第二端连接晶体管M2的第二端，晶体管M3的控制端连接传输门510的第二控制端。由此，晶体管M3将受控于控制信号En。其中，控制信号En为控制信号Dis的反相信号。

在实际操作上，当控制电路240将控制信号Dis维持在第一位准(例如：高位准)且控制信号En维持在第二位准(例如：低位准)时，晶体管M1为导通，且晶体管M2及晶体管M3为不导通。由此，反相器210_n所输出的信号将不会反馈至反相器210_1，并且反相器210_1的输入端的电压位准会拉至接地电压，进而致使输出单元230所输出的信号的电压位准保持固定。当控制电路240将控制信号Dis维持在第二位准(例如：低位准)且控制信号En维持在第一位准(例如：高位准)时，晶体管M1为不导通，且晶体管M2及晶体管M3为导通。由此，反相器210_n所输出的信号将会反馈至反相器210_1，进而导致反相器串列210开始振荡。

在实际操作上，当省略图5A的晶体管M3及控制信号En，只由控制信号Dis进行控制，也可得到类似的效果。因此，以其他型式的开关来取代传输门510，也在本专利的保护范围之内。另外，以单一控制信号同时作为起振及固定电压(如接地电压)保持，同样在本专利的保护范围之内。

图5B为图2的控制电路的另一电路示意图。对照图5A与图5B来看，两者主要不同之处在于图5B中的晶体管M4。如图5B所示，晶体管M4以p型晶体管为例，且晶体管M4第一端连接反相器串列210的输入端TM11，晶体管M4的第二端连接至系统电压Vdd(第一电压)，晶体管M4的控制端接收控制信号En。当控制电路240将控制信号Dis维持在第一位准(例如：高位准)且控制信号En维持在第二位准(例如：低位准)时，晶体管M4为导通。由此，反相器210_1的输入端的电压位准会拉至系统电压Vdd，进而使输出单元230所输出的信号的电压位准保持固定。当控制电路240将控制信号Dis维持在第二位准(例如：低位准)且控制信号En维持在第一位准(例如：高位准)时，晶体管M4为不导通，且晶体管M2及晶体管M3为导通。由此，反相器210_n所输出的信号将会反馈至反相器210_1，进而导致反相器串列210开始振荡。

同前所述，在实际操作上，当省略图5B的晶体管M2及控制信号Dis，只由控制信号En控制，也可得到类似的效果。

图6为本发明另一实施例的信号产生装置的电路示意图。请参照图2及图6，其不同之处为信号产生装置600包括p个降压电路610_1～610_p，并且p等于n。降压电路610_1～610_p分别穿插于反相器210_1～210_n之间。换言之，降压电路610_1连接于反相器210_1的输出端与反相器210_2的输入端之间，降压电路610_2连接于反相器210_2的输出端与反相器210_3的输入端之间，其余则以此类推。由此，信号产生装置600所产生的振荡信号的波形将会更加的对称。因为本实施例的具体操作原理与图2实施例相似，故在此不予赘述。

综上所述，本发明实施例的信号产生装置，其配置至少一降压电路于上述反相器之间，并通过降压电路扩展振荡信号的摆幅。此外，在扩展振荡信号的摆幅的同时，将调整反相器的驱动能力，以将振荡信号的频率维持在原先所设定的状态。由此，可使第一次起振的时间与往后的每一次振荡的时间，也就是系统应用所设计好的周期时间，皆相接近，以达到加速信号产生装置的起振的目的。

虽然本发明以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意改动或等同替换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种信号产生装置，其特征在于其包括：

一反相器串列，包括相互串联的n级反相器，其中n为不小于3的奇数；

p个降压电路，穿插在所述n级反相器之间，p为正整数且p小于或是等于n；以及

一控制电路，连接在该反相器串列的输入端与输出端之间，用以控制该反相器串列的振荡与否，

其中，当该反相器串列产生振荡时，所述n级反相器逐级传递一振荡信号，并通过所述降压电路扩展该振荡信号的摆幅。

2.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中每一所述降压电路包括：

一第一二极管；以及

一第二二极管，该第二二极管的阴极端连接该第一二极管的阳极端，该第二二极管的阳极端连接该第一二极管的阴极端。

3.根据权利要求2所述的信号产生装置，其特征在于，其中每一所述降压电路还包括：

一第三二极管，串联连接该第一二极管；以及

一第四二极管，串联连接该第二二极管。

4.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中p相等于1，且第1个降压电路连接在第1级反相器的输出端与第2级反相器的输入端之间。

5.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中p相等于n，且第i个降压电路连接在第i级反相器的输出端与第i+1级反相器的输入端之间，i为整数且1≤i≤n-1，且第n个降压电路连接在第n级反相器的输出端与该反相器串列的输出端之间。

6.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中该控制电路由一开关所构成，且该开关的第一端连接该反相器串列的输入端，该开关的第二端连接该反相器串列的输出端。

7.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中该控制电路包括：

一第一开关，该第一开关的第一端连接该反相器串列的输入端，且该第一开关的第二端连接该反相器串列的输出端；以及

一第二开关，该第二开关的第一端连接该反相器串列的输入端，且该第二开关的第二端连接至一第一电压。

8.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于，其中该控制电路包括：

一第一晶体管，该第一晶体管的第一端连接该反相器串列的输入端，该第一晶体管的第二端连接一第一电压，该第一晶体管的控制端接收一第一控制信号；以及

一传输门，该传输门的第一端连接该反相器串列的输入端，该传输门的第二端连接该反相器串列的输出端，该传输门的第一控制端接收该第一控制信号，该传输门的第二控制端接收一第二控制信号。

9.根据权利要求8所述的信号产生装置，其特征在于，其中该传输门包括：

一第二晶体管，该第二晶体管的第一端连接该传输门的第一端，该第二晶体管的第二端连接该传输门的第二端，该第二晶体管的控制端连接该传输门的第一控制端；以及

一第三晶体管，该第三晶体管的第一端连接该第二晶体管的第一端，该第三晶体管的第二端连接该第二晶体管的第二端，该第三晶体管的控制端连接该传输门的第二控制端。

10.根据权利要求8所述的信号产生装置，其特征在于，其中该第二控制信号为该第一控制信号的反相信号。

11.根据权利要求1所述的信号产生装置，其特征在于其还包括：

一输出单元，连接该反相器串列的输出端，用以缓冲该反相器串列所产生的信号。