CN102427328A - 一种正弦波振荡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路和稳幅电路；相移正弦波振荡电路输出振荡的正弦波；稳幅电路使正弦波稳定在预定的幅度；稳幅电路包括：比较器、第一电流源、第二电流源、NMOS管和第四电容；比较器正输入端连接相移正弦波振荡电路的输出端，比较器负输入端连接第一参考电压；比较器输出端连接NMOS管的栅极；NMOS管的漏极通过第一电流源连接VDD；NMOS管的源极通过第二电流源接地；第二电流源大于第一电流源；第四电容的一端连接NMOS管的漏极，另一端接地；NMOS管的漏极作为反馈端，反馈至相移正弦波振荡电路形成负反馈。第一参考电压使用带隙基准实现，做到很低的温度系数，实现低温漂功能。
Description
技术领域
本发明涉及信号产生电路技术领域，特别涉及一种正弦波振荡电路。
背景技术
正弦波常作为驱动信号用于驱动传感器的线圈。在汽车电子领域中，对正弦波的幅度的温漂要求很严格。
参见图1，该图为现有技术中的一种正弦波振荡电路的示意图。
图1所示的正弦波振荡电路包括相移正弦波振荡电路100a和稳幅电路200a。其中，相移正弦波振荡电路100a用于产生正弦波，稳幅电路200a用于使正弦波的幅度稳定在某一个固定值。
其中，相移正弦波振荡电路100a包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、PMOS管P1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器A1。
第一运算放大器A1的输出端为相移正弦波振荡电路100a的输出端。
第一运算放大器A1的负输入端依次通过串联的第三电阻R3、第三电容C3、第二电容C2、第一电容C1连接第一运算放大器A1的输出端。
第一运算放大器A1的正输入端连接参考电压VCM。
第一运算放大器A1的负输入端连接P1的漏极，第一运算放大器A1的输出端连接P1的源极。
P1的栅极连接稳幅电路200a的输出端。
稳幅电路200a包括第一二极管D1、第四电阻R4、第四电容C4和第二运算放大器A2。
第二运算放大器A2的负输入端和输出端之间连接并联的第四电阻R4和第四电容C4。
第二运算放大器A2的正输入端连接参考电压VCM。
第二运算放大器A2的输出端作为稳幅电路200a的输出端。
第一运算放大器A1的输出端通过第一二极管D1连接第二运算放大器A2的负输入端。
下面介绍图1的工作原理。
相移正弦波振荡电路100a开始起振时，要求P1的导通电阻与R3的比值较大，随着振幅的不断增大，要求P1的导通电阻与R3的比值逐渐缩小，从而使正弦波振荡以稳定的幅度输出。
稳幅电路200a用于不断检测正弦波的振幅，输出反馈到P1的栅极，改变P1的导通电阻以实现正弦波以稳定的幅度输出。
当A1的输出电压VOSC比A2的负输入端的电压VPD高出D1的正向压降时，A2的输出信号VCTRL变低，使P1的导通电阻降低，从而使VOSC的幅度降低，一旦VOSC与VPD的差值低于D1的正向压降的时候，A2的输出会慢慢升高，VOSC的幅度又会慢慢升高，这样相移正弦波振荡电路100a和稳幅电路200a组成的环路便形成了一个负反馈，从而使正弦波的输出幅度稳定在D1的正向压降上。
图1所示的电路存在以下缺点：由于该电路输出的正弦波的幅度取决于D1的正向压降，而D1的正向压降的温度系数较大，所以正弦波的幅度会随温度的变化而变化，存在较大的温漂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种正弦波振荡电路，具有较低的温漂，能够使正弦波的幅度满足要求。
本发明提供一种正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路和稳幅电路；所述相移正弦波振荡电路，用于输出振荡的正弦波；所述稳幅电路，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
其特征在于，
所述稳幅电路包括：比较器、第一电流源、第二电流源、NMOS管和第四电容；
所述比较器的正输入端连接所述相移正弦波振荡电路的输出端，所述比较器的负输入端连接第一参考电压；所述比较器的输出端连接NMOS管的栅极；
所述NMOS管的漏极通过第一电流源连接VDD；所述NMOS管的源极通过第二电流源接地；
所述第二电流源大于第一电流源；
所述第四电容的一端连接NMOS管的漏极，另一端接地；
所述NMOS管的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路形成负反馈。
优选地，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、PMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第三电阻、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第一运算放大器的负输入端连接PMOS管的漏极，第一运算放大器的输出端连接PMOS管的源极；
PMOS管的栅极连接所述NMOS管的漏极；
第一电容和第二电容的公共端通过第一电阻接地；
第二电容和第三电容的公共端通过第二电阻接地。
优选地，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第二NMOS管、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第三电阻的两端分别连接第一运算放大器的负输入端和输出端；
第二NMOS管的栅极连接所述NMOS管的漏极。
本发明还提供一种正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路和稳幅电路；所述相移正弦波振荡电路，用于输出振荡的正弦波；所述稳幅电路，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
所述稳幅电路包括：比较器、第一电流源、第二电流源、第二PMOS管和第四电容；
所述比较器的负输入端连接所述相移正弦波振荡电路的输出端，所述比较器的正输入端连接第一参考电压；所述比较器的输出端连接第二PMOS管的栅极；
所述第二PMOS管的源极通过第一电流源连接VDD；所述第二PMOS管的漏极通过第二电流源接地；
所述第一电流源大于第二电流源；
所述第四电容并联在所述第二电流源的两端；
第二PMOS管的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路形成负反馈。
优选地，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一PMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第三电阻、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第一运算放大器的负输入端连接第一PMOS管的漏极，第一运算放大器的输出端连接第一PMOS管的源极；
第一PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极；
第一电容和第二电容的公共端通过第一电阻接地；
第二电容和第三电容的公共端通过第二电阻接地。
优选地，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第二NMOS管、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第三电阻的两端分别连接第一运算放大器的负输入端和输出端；
第二NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的正弦波振荡电路包括相移正弦波振荡电路和稳幅电路，相移正弦波振荡电路和稳幅电路，形成的负反馈系统使正弦波的输出幅度被稳定在第一参考电压VREF上面。相移正弦波振荡电路的输出电压的温漂取决于VREF的温漂。由于本发明提供的电路中的VREF可以使用带隙基准实现，可以做到很低的温度系数，实现低温漂的功能，因此，本发明提供的电路适用于对正弦波的幅度温漂要求很严格的场合。
附图说明
图1是现有技术中的一种正弦波振荡电路的示意图；
图2是本发明提供的正弦波振荡电路的实施例一示意图；
图3是本发明提供的正弦波振荡电路的实施例二示意图；
图4是本发明提供的正弦波振荡电路的实施例三示意图；
图5是本发明提供的正弦波振荡电路的实施例四示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图2，该图为本发明提供的正弦波振荡电路的实施例一示意图。
本实施例提供的正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路100和稳幅电路200；
所述相移正弦波振荡电路100，用于输出振荡的正弦波；
所述稳幅电路200，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
所述稳幅电路200包括：比较器A2、第一电流源I1、第二电流源I2、NMOS管N1和第四电容C4；
所述比较器A2的正输入端连接所述相移正弦波振荡电路100的输出端，所述比较器A2的负输入端连接第一参考电压VREF；所述比较器A2的输出端连接NMOS管N1的栅极；
所述NMOS管N1的漏极通过第一电流源I1连接VDD；所述NMOS管N1的源极通过第二电流源I2接地；
所述第二电流源I2大于第一电流源I1；
所述第四电容C4的一端连接NMOS管N1的漏极，另一端接地；
所述NMOS管N1的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路100形成负反馈。
本实施例提供的相移正弦波振荡电路100与现有技术中的相移正弦波振荡电路相同。具体结构参见图2。
所述相移正弦波振荡电路100包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、PMOS管P1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器A1；
第一运算放大器A1的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器A1的负输入端依次通过串联的第三电阻R3、第三电容C3、第二电容C2、第一电容C1连接第一运算放大器A1的输出端；
第一运算放大器A1的正输入端连接第二参考电压VCM；
第一运算放大器A1的负输入端连接PMOS管P1的漏极，第一运算放大器A1的输出端连接PMOS管P1的源极；
PMOS管P1的栅极连接所述NMOS管N1的漏极。
第一电容C1和第二电容C2的公共端通过第一电阻R1接地；
第二电容C2和第三电容C3的公共端通过第二电阻R2接地。
下面介绍图2所示电路的工作原理：
当A1的输出电压VOSC的峰值比VREF高时，A2输出高电平，N1导通，由于I2大于I1，所以C4放电，C4的放电电流为(I2-I1)；从而导致N1漏极的电压VCTRL降低，从而使相移正弦波振荡电路100中P1的导通电阻降低，这样VOSC的峰值就会降低。
当VOSC的峰值比VREF低时，A2输出低电平，N1截止，C4通过I1充电，导致VCTRL升高，从而使P1的导通电阻增大，相移正弦波振荡电路的环路增益增大，所以VOSC的幅度就会跟着变大，这样VOSC的峰值就会升高，形成一个负反馈。这样的负反馈系统使正弦波的输出幅度被稳定在VREF上面。VOSC的温漂取决于VREF的温漂。
由于本发明提供的电路中的VREF可以使用带隙基准实现，可以做到很低的温度系数，实现低温漂的功能，因此，本发明提供的电路适用于对正弦波的幅度温漂要求很严格的场合。而现有技术中的电路输出的正弦波的输出幅度被稳定在二极管的正向压降上，温漂较大。
而且现有技术中的二极管不易实现单片集成，所以一般放在片外，这样将增加整个电路的成本。而本发明提供的电路消除了外接的二极管，容易实现单片集成，所以降低了整个电路的成本。
参见图3，该图为本发明提供的正弦波振荡电路的实施例二示意图。
本实施例提供的正弦波振荡电路与实施例一的区别是相移正弦波振荡电路的结构发生了改变。
本实施例提供的相移正弦波振荡电路如图3所示，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二NMOS管N2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器A1；
第一运算放大器A1的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器A1的负输入端依次通过串联的第二NMOS管N2、第三电容C3、第二电容C2、第一电容C1连接第一运算放大器A1的输出端；
第一运算放大器A1的正输入端连接第二参考电压；
第三电阻R3的两端分别连接第一运算放大器A1的负输入端和输出端；
N2的栅极连接所述NMOS管N1的漏极；
第一电容C1和第二电容C2的公共端通过第一电阻R1接地；
第二电容C2和第三电容C3的公共端通过第二电阻R2接地。
下面结合图4和图5介绍本发明提供的另外两个正弦波振荡电路的实施例，这两个实施例与实施例一的最大区别是，稳幅电路中的NMOS管改为了PMOS管。图2和图3中的相移正弦波振荡电路输出的正弦波的波峰与VREF进行比较。但是在图4和图5中是相移正弦波振荡电路输出的正弦波的波谷与VREF进行比较。其他工作原理与实施例一的相同，在此不再详细说明，仅介绍电路结构。
参见图4，该图为本发明提供的正弦波振荡电路的实施例三示意图。
本实施例提供的正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路100和稳幅电路200；
所述相移正弦波振荡电路100，用于输出振荡的正弦波；
所述稳幅电路200，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
所述稳幅电路200包括：比较器A2、第一电流源I1、第二电流源I2、第二PMOS管P2和第四电容C4；
所述比较器A2的负输入端连接所述相移正弦波振荡电路100的输出端，所述比较器A2的正输入端连接第一参考电压VREF；所述比较器A2的输出端连接第二PMOS管P2的栅极；
所述第二PMOS管P2的源极通过第一电流源I1连接VDD；所述第二PMOS管P2的漏极通过第二电流源I2接地；
所述第一电流源I1大于第二电流源I2；
所述第四电容C4并联在所述第二电流源I2的两端；
第二PMOS管P2的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路100形成负反馈。
本实施例提供的所述相移正弦波振荡电路100与现有技术中的相同，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一PMOS管P1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器A1；
第一运算放大器A1的输出端为相移正弦波振荡电路100的输出端；
第一运算放大器A1的负输入端依次通过串联的第三电阻R3、第三电容C3、第二电容C2、第一电容C1连接第一运算放大器A1的输出端；
第一运算放大器A1的正输入端连接第二参考电压VCM；
第一运算放大器A1的负输入端连接的第一PMOS管P1的漏极，第一运算放大器A1的输出端连接的第一PMOS管P1的源极；
第一PMOS管P1的栅极连接所述第一PMOS管P1的漏极；
第一电容C1和第二电容C2的公共端通过第一电阻R1接地；
第二电容C2和第三电容C3的公共端通过第二电阻R2接地。
本实施例提供的正弦波振荡电路提供的负反馈系统使正弦波的输出幅度被稳定在VREF上面。VOSC的温漂取决于VREF的温漂。
由于本发明提供的电路中的VREF可以使用带隙基准实现，可以做到很低的温度系数，实现低温漂的功能，因此，本发明提供的电路适用于对正弦波的幅度温漂要求很严格的场合。而现有技术中的电路输出的正弦波的输出幅度被稳定在二极管的正向压降上，温漂较大。
参见图5，该图为本发明提供的正弦波振荡电路的实施例四示意图。
本实施例提供的正弦波振荡电路与实施例三的区别是相移正弦波振荡电路的结构发生了改变。
所述相移正弦波振荡电路100包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二NMOS管N2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器A1；
第一运算放大器A1的输出端为相移正弦波振荡电路100的输出端；
第一运算放大器A1的负输入端依次通过串联的第二NMOS管N2、第三电容C3、第二电容C2、第一电容C1连接第一运算放大器A1的输出端；
第一运算放大器A1的正输入端连接第二参考电压VCM；
第三电阻R3的两端分别连接第一运算放大器A1的负输入端和输出端；
第二NMOS管N2的栅极连接所述第二PMOS管P2的漏极；
第一电容C1和第二电容C2的公共端通过第一电阻R1接地；
第二电容C2和第三电容C3的公共端通过第二电阻R2接地。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路和稳幅电路；所述相移正弦波振荡电路，用于输出振荡的正弦波；所述稳幅电路，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
其特征在于，
所述稳幅电路包括：比较器、第一电流源、第二电流源、NMOS管和第四电容；
所述比较器的正输入端连接所述相移正弦波振荡电路的输出端，所述比较器的负输入端连接第一参考电压；所述比较器的输出端连接NMOS管的栅极；
所述NMOS管的漏极通过第一电流源连接VDD；所述NMOS管的源极通过第二电流源接地；
所述第二电流源大于第一电流源；
所述第四电容的一端连接NMOS管的漏极，另一端接地；
所述NMOS管的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路形成负反馈。
2.根据权利要求1所述的正弦波振荡电路，其特征在于，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、PMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第三电阻、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第一运算放大器的负输入端连接PMOS管的漏极，第一运算放大器的输出端连接PMOS管的源极；
PMOS管的栅极连接所述NMOS管的漏极；
第一电容和第二电容的公共端通过第一电阻接地；
第二电容和第三电容的公共端通过第二电阻接地。
3.根据权利要求1所述的正弦波振荡电路，其特征在于，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第二NMOS管、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第三电阻的两端分别连接第一运算放大器的负输入端和输出端；
第二NMOS管的栅极连接所述NMOS管的漏极。
4.一种正弦波振荡电路，包括：相移正弦波振荡电路和稳幅电路；所述相移正弦波振荡电路，用于输出振荡的正弦波；所述稳幅电路，用于使所述正弦波稳定在预定的幅度；
其特征在于，
所述稳幅电路包括：比较器、第一电流源、第二电流源、第二PMOS管和第四电容；
所述比较器的负输入端连接所述相移正弦波振荡电路的输出端，所述比较器的正输入端连接第一参考电压；所述比较器的输出端连接第二PMOS管的栅极；
所述第二PMOS管的源极通过第一电流源连接VDD；所述第二PMOS管的漏极通过第二电流源接地；
所述第一电流源大于第二电流源；
所述第四电容并联在所述第二电流源的两端；
第二PMOS管的漏极作为反馈端，反馈至所述相移正弦波振荡电路形成负反馈。
5.根据权利要求4所述的正弦波振荡电路，其特征在于，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一PMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第三电阻、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第一运算放大器的负输入端连接第一PMOS管的漏极，第一运算放大器的输出端连接第一PMOS管的源极；
第一PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极；
第一电容和第二电容的公共端通过第一电阻接地；
第二电容和第三电容的公共端通过第二电阻接地。
6.根据权利要求4所述的正弦波振荡电路，其特征在于，所述相移正弦波振荡电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二NMOS管、第一电容、第二电容、第三电容和第一运算放大器；
第一运算放大器的输出端为相移正弦波振荡电路的输出端；
第一运算放大器的负输入端依次通过串联的第二NMOS管、第三电容、第二电容、第一电容连接第一运算放大器的输出端；
第一运算放大器的正输入端连接第二参考电压；
第三电阻的两端分别连接第一运算放大器的负输入端和输出端；
第二NMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的漏极。
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