CN102983840B - 一种可调谐的频率发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本可调谐的OSC振荡器，此振荡器能方便的通过外部电阻来调节震荡频率，频率不随电源电压，温度等影响，且实现简单可靠，成本较低，适合消费类芯片低成本可靠应用。所述OSC振荡器包括一个运放，电流镜，两个比较器和一个RS触发器构成。运放将电压钳位，产生只与电阻成比例的恒定的电流，对恒定电容冲放电产生锯齿波，再将锯齿波转换为方波频率输出。这样产生的方波的频率只与芯片外的电阻和片内的电容相关。
Description
技术领域
本实用新型涉及可调谐OSC振荡器，具体涉及一种可调谐振频率的频率发生器。
背景技术
可调谐的频率发生器在芯片设计中广泛用到，大部分的频率发生器都采用有源或者无源的晶振产生，但是成本高，开销较大，而且不方便调整频率。而以往的可调谐频率发生器采用晶振作为参考时钟，用分数分频锁相环来产生所需频率的方法，需要的面积和开销更大。另外的简易频率发生器，如环形振荡器等，频率随着电源电压和温度变化很大。那么对于消费类电子芯片中，简易调谐，且频率不随电压，温度等影响的OSC振荡器的设计要求应运而生。
发明内容
鉴于以上内容，有必要设计一个方便调谐且频率稳定的频率发生器。
可调谐的频率发生器，内部包括电阻串，用来钳位的运算放大器，电流镜，充放电的电容或可调电容器，比较器和RS触发器。
频率发生器的原理是首先片外RX电阻用来调节调节频率，由电阻串分压产生vrefp vrefn两个电压，运放opamp1和P管MN1将RX下端电压钳位和vrefn相等，这样流过RX电阻的电流为I＝(VDD-VREFN)/RX，将这个电流镜像后对片内电容C充电和放电。比较器用来比较电容C端的电压，达到VREFP电压后控制开关对电容放电，放电到VREFN电压值则比较器翻转。转换开关对电容充电，这样电容端的电压显示的是锯齿波，而比较器输出的是方波，也就是最终频率的输出。最终的频率仅仅由外部电阻RX和电容C决定，和电源电压，温度等无关。
频率(vrefp-vrefn)*C＝I/f
f＝(vdd-vrefn)/[(vrefp-vrefn)*RX*C]
因为vrefn,vrefp都是电源电压分压得到，所以最终频率只是1/RxC的函数，而片内电容C也是固定值，那么调节外部电阻Rx，就可以达到调节输出频率的目的。
附图说明
图1为本实用新型可调谐频率发生器的实施方式电路。
图2为信号示意图。
具体实施方式：
图1为芯片内部的电路图，电阻R1,R2.R3对电源电压分压产生vrefp,vrefn的两个电压，mn1管漏极接外部RX电阻，同时接运放的正端。运放的负端接vrefn.mn1,mn2,mn3的栅极相连，mp1,mp2的栅极也相连，构成了电流镜，mp2,mp3,mn4,mn3相连，其中mp3,mn4起到开关的作用，电容接在mp3,mn4中间，输出电压控制mp3,mn4的导通和闭合，交错导通和开启，对电容充电和放电。产生的锯齿波输入给比较器和两个电压vrefp,vrefn比较，比较器输出给RS触发器，最终输出方波，完成频率的输出。
图2为频率发生器工作时候信号示意图，看到锯齿波在参考电压VREFP，VREFN之间来回反复，进而产生了方波输出。
Claims (1)
1.一种可调谐的频率发生器：其特征在于芯片外部电阻Rx用来调整频率，芯片包括运放钳位电路，分压电阻电路和电流镜电路，比较器和RS触发器，RS触发器包括与非门NAND1和与非门NAND2；
运放opamp1和mn1构成运放钳位电路，运放opamp1输出接mn1栅极，mn1漏极接运放opamp1正端，mn1源极接地，分压电阻电路包括电阻R1、R2和R3，R1的一端接VDD，R1的另一端接R2的一端，R2的另一端接R3的一端，R3的另一端接地，R1与R2的公共连接点上产生vrefp，运放opamp1的N端连接在R2与R3的公共连接端上，R2与R3的公共连接点上产生vrefn，RX的一端接VDD，RX的另一端与mn1的漏极相连，由分压电阻电路分压产生vrefp和vrefn两个电压，运放opamp1和N管MN1将RX下端电压钳位在与vrefn相等；mn1，mn2，mn3的栅极相连，mn2、mn3的源极分别接地，mp1，mp2的栅极相连，构成电流镜，mn2的漏极连mp1的源极，mp1、mp2的漏极连VDD；流经芯片外部电阻Rx的电流为I=(VDD-VREFN)/RX，将这个电流经电流镜电路镜像后对片内电容C充电和放电；
mp3，mn4构成开关，mp3的源极连接mn4的漏极，mp3的漏极连接mp2的源极，mn4的源极连接mn3的漏极，电容C的一端连接在mp3与mn4的公共连接端上，另一端接地；mp3，mn4的栅极连接与非门NAND1的输出端，mp3，mn4的栅极由RS触发器输出控制；
比较器comparator1的正端接vrefp，比较器comparator2的负端接vrefn；比较器comparator1的负端和比较器comparator2的正端接电容C，比较器comparator1的输出端连接与非门NAND1的一个输入端，与非门NAND1另一个输入端连接与非门NAND2的输出端，比较器comparator2的输出端连接与非门NAND2的一个输入端，与非门NAND2的另一个输入端连接与非门NAND1的输出端，比较器用来比较电容C端的电压，达到VREFP电压后控制开关对电容放电，放电到VREFN电压值则比较器翻转，转换开关对电容C充电，这样电容端的电压显示的是锯齿波，而比较器输出的是方波，也就是最终频率的输出。
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