CN103888137A - 一种振荡器和电子终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振荡器和电子终端，其中，振荡器包括斜坡信号产生模块、窗口电压设置模块、比较模块和逻辑控制模块。本发明由斜坡信号产生模块接收逻辑控制模块产生的第一方波信号，并根据第一方波信号产生相同频率的斜坡信号发送给比较模块，并为窗口电压设置模块提供同步电流，窗口电压设置模块设定高、低阈值电压输出给比较模块；比较模块将产生的斜坡信号与高、低阈值电压进行比较，产生与斜坡信号频率一致的第一占空比的第二方波信号输出给逻辑控制模块；逻辑控制模块将第二方波信号整形为第一方波信号输出，并反馈给斜坡信号产生模块控制斜坡信号的频率，使斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致，从而提高了振荡器输出频率的稳定性。

Description

一种振荡器和电子终端

技术领域

 本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种振荡器和电子终端。

背景技术

振荡器是一种用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方波）的电子元件，它能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出。振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海、航空等领域发挥着重要作用，作为集成电路系统中应用广泛的模块之一，它可产生固定频率的信号，是PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）调制系统、锁相环系统、数模混合系统等必不可少的子电路模块。

现有振荡器多数采用普通的张弛结构，利用恒定电流使内置或外置电容充放电的模式工作，此类发明的主要缺点有：1、振荡器电路出于功耗考虑，一般工作电压需限制在5V以下，由于受到输入电压范围的限制，振荡器产生的斜坡信号的电压范围也相应受到限制，基本被限制在5V以内，无法在中高压（5V以上）范围应用；2、普通张弛结构的振荡器由于内部MOS管和电容受其工艺、温度等因素影响较大，导致振荡器的输出频率随工艺、温度等因素的影响变化较大，稳定性较差；3、由于工作电压需限制在5V以下，在许多高压供电的场合必须需要额外加入降压式的稳压结构，例如加入LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）、内部电压源等结构，这样不仅增加了电路的复杂性，而且芯片面积和成本也较高。

因此，有必要对现有振荡器进行改进和创新。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种振荡器，能提高振荡器输出频率的稳定性。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种振荡器，其包括：斜坡信号产生模块、窗口电压设置模块、比较模块和逻辑控制模块；

所述斜坡信号产生模块接收逻辑控制模块产生的第一方波信号，并根据所述第一方波信号产生相同频率的斜坡信号发送给比较模块，并为窗口电压设置模块提供同步电流，所述窗口电压设置模块设定与所述斜坡信号进行比较的高、低阈值电压输出给比较模块；所述比较模块将产生的斜坡信号与所述高、低阈值电压进行比较，产生与所述斜坡信号频率一致的第一占空比的第二方波信号输出给逻辑控制模块；所述逻辑控制模块将比较模块产生的第一占空比的第二方波信号整形为第二占空比的第一方波信号输出，并反馈给斜坡信号产生模块控制斜坡信号的频率，使斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致。

所述的振荡器中，所述斜坡信号产生模块包括第一分压单元、等比例电流镜单元、充放电控制单元、第一放大单元和充放电单元；

所述第一放大单元根据所述第一分压单元的分压值产生的电流由等比例电流镜单元复制给充放电控制单元，并给窗口电压设置模块提供同步电流；所述充放电控制单元根据所述电流给充放电单元充电产生斜坡上升信号、及使第充放电单元放电产生斜坡下降信号，输出给比较模块。

所述的振荡器中，所述等比例电流镜单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第二NMOS管和第三NMOS管，第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极和第三PMOS管的栅极均连接所述第一放大单元中的第一NMOS管的漏极，第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极和第三PMOS管的源极均连接VCC供电端，第一PMOS管的漏极连接第一NMOS管的漏极，第二PMOS管的漏极连接第二NMOS管的漏极、栅极和第三NMOS管的栅极，第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极均接地，第三NMOS管的漏极连接所述充放电控制单元和窗口电压设置模块。

所述的振荡器中，所述充放电控制单元包括第四PMOS管、第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管，所述第四PMOS管的栅极、第五PMOS管的栅极、第四NMOS管的栅极和第五NMOS管的栅极连接逻辑控制模块，第四PMOS管的源极和第五PMOS管的源极连接第三PMOS管的漏极，第四PMOS管的漏极接地，第五PMOS管的漏极和第五NMOS管的漏极均通过所述第一电容接地；所述第四NMOS管的漏极连接VCC供电端，第四NMOS管的源极和第五NMOS管的源极连接第三NMOS管漏极。

所述的振荡器中，所述窗口电压设置模块包括第二分压单元、第三分压单元、第二放大单元、第一开关控制单元和第二开关控制单元，所述第二放大单元的第一输入端连接所述第二分压单元，第二放大单元的第二输入端连接第三分压单元的第一端，第二放大单元的输出端连接第二开关控制单元，第三分压单元的第二端为窗口电压设置模块的高电压输出端、连接比较模块的高窗口电压输入端，第三分压单元的第三端为窗口电压设置模块的低电压输出端、连接比较模块的低窗口电压输入端和第二开关控制单元，所述第一开关控制单元的控制端连接振荡器的外部信号使能端，第一开关控制单元的源极端连接斜坡信号产生模块，第一开关控制单元的的漏极端连接第三分压单元的第二端。

所述的振荡器中，所述窗口电压设置模块还包括用于防止高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间的信号串扰的抗干扰单元，所述抗干扰单元串联在比较模块的高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间。

所述的振荡器中，所述窗口电压设置模块还包括用于提高第二放大单元和第二开关控制单元的稳定性的频率补偿单元，所述频率补偿单元串联在第二放大单元的输出端和第二开关控制单元的漏极端之间。

所述的振荡器中，所述比较模块包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正相输入端为比较模块的高窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块的高电压输出端、第二比较器的正相输入端为比较模块的低窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块的低电压输出端，第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端为比较模块的斜坡信号输入端、均连接斜坡信号产生模块的第二输出端，第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均连接逻辑控制模块。

所述的振荡器中，所述逻辑控制模块包括RS锁存器、第一反相器和第二反相器，所述RS锁存器的第一输入端连接第一比较器的输出端、RS锁存器的第二输入端连接第二比较器的输出端，所述RS锁存器的输出端通过第一反相器连接第二反相器，所述第二反相器的输出端为振荡器的输出端，该第二反相器的输出端连接所述斜坡信号产生模块。

本发明的另一目的在于提供一种电子终端，包括主板，在所述主板上设置有上述的振荡器。

相较于现有技术，本发明提供的振荡器，由所述斜坡信号产生模块接收逻辑控制模块产生的第一方波信号，并根据所述第一方波信号产生相同频率的斜坡信号发送给比较模块，并为窗口电压设置模块提供同步电流，所述窗口电压设置模块设定与所述斜坡信号进行比较的高、低阈值电压输出给比较模块；所述比较模块将产生的斜坡信号与所述高、低阈值电压进行比较，产生与所述斜坡信号频率一致的第一占空比的第二方波信号输出给逻辑控制模块；所述逻辑控制模块将比较模块产生的第一占空比的第二方波信号整形为第二占空比的第一方波信号输出，并反馈给斜坡信号产生模块控制斜坡信号的频率，使斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致，从而提高了振荡器输出频率的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的振荡器较佳实施例的结构框图。

图2为本发明提供的振荡器较佳实施例的电路原理图。

图3为本发明提供的振荡器较佳实施例中斜坡信号产生模块的结构框图。

图4为本发明提供的振荡器较佳实施例中斜坡信号产生模块的电路图。

图5为本发明提供的振荡器较佳实施例中窗口电压设置模块的结构框图。

图6为本发明提供的振荡器较佳实施例中窗口电压设置模块的电路图。

图7为本发明提供的振荡器较佳实施例中比较模块和逻辑控制模块的电路图。

图8为本发明提供的振荡器的应用实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供的振荡器可以适用于任何需要振荡器的集成电路系统上，尤其针对PWM调制系统、锁相环系统、ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换）系统、DC-DC（DC-DC converter，直流电压变换）系统、LED驱动系统等等，本发明也适用于集成电路以外的任何需要振荡器的电子系统。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的振荡器是一种不受工作电压限制、输出频率稳定性高、输出斜坡信号电压范围宽、且可以通过多种方式调节设定的振荡器。在普通CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）工艺或BCD工艺（Bipolar、CMOS、DMOS，称为BCD工艺，是一种单片集成工艺技术）条件下，振荡器不需外加电路结构的基础上可以做到宽范围电压输入及输出，同时设计了独特的同步电流结构和窗口电压中心值反馈结构提高了振荡器的稳定性。

请参阅图1，其为本发明提供的振荡器较佳实施例的结构框图。如图1所示，本发明提供的振荡器包括：斜坡信号产生模块10、窗口电压设置模块20、比较模块30和逻辑控制模块40。

其中，所述斜坡信号产生模块10的输入端连接逻辑控制模块40的输出端，斜坡信号产生模块10的第一输出端通过窗口电压设置模块20连接比较模块30的高窗口电压输入端和低窗口电压输入端、斜坡信号产生模块10的第二输出端连接比较模块30的斜坡信号输入端。所述斜坡信号产生模块10用于接收逻辑控制模块40产生的第一方波信号，并根据所述第一方波信号控制其内部的电容充放电，产生与第一方波信号相同频率的斜坡信号发送给比较模块30，并为窗口电压设置模块20提供同步电流。

所述窗口电压设置模块20设定与所述斜坡信号进行比较的高、低阈值电压输出给比较模块30，通过窗口电压设置模块20设置此高、低阈值电压来确定斜坡信号的高低点电压。

所述比较模块30的输出端连接逻辑控制模块40的输入端，用于将产生的斜坡信号与所述高、低阈值电压进行比较，产生与所述斜坡信号频率一致的第一占空比的第二方波信号输出给逻辑控制模块40，通过逻辑控制模块40将比较模块30产生的第一占空比的第二方波信号整形为第二占空比的第一方波信号输出，并反馈给斜坡信号产生模块10控制斜坡信号的频率，使斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致。

本实施例中，所述第二方波信号的占空比为1%-3%，斜坡信号产生模块10在充电时输出高电平，放电时输出低电平，充电时间为斜坡信号的上升部分，放电时间为斜坡信号的下降部分，并且充电时间越长，放电时间越短，该第二方波信号再通过逻辑控制模块40整形为占空比为50%的第一方波信号输出。

请一并参阅图2，其为本发明提供的振荡器较佳实施例的电路原理图。斜坡信号产生模块10包括充电电流产生部分OPA和第一电容C1，其中，所述第一电容C1为充电电容，由充电电流产生部分OPA产生的充电电流为Ichagre，此电流为第一电容C1充电，在结点V11产生斜坡上升信号，第一电容C1停止充电时，第一电容C1通过充电电流产生部分OPA内的NMOS管对地放电，放电电流为Idischarge，产生斜坡下降信号，第一电容C1放电完毕后再由充电电流Icharge进行充电，此过程不断循环产生不间断的斜坡信号。为保持斜坡信号的稳定，还可在充电电流产生部分OPA的输出部分加入一级缓冲跟随器Buffer，使结点V13、V14的信号稳定跟随结点V11的斜坡信号。其中，缓冲跟随器Buffer可采用现有的缓冲跟随器电路，只要能使信号稳定跟随即可，本发明对此不作详述。

在斜坡信号产生模块10中，充电电流产生部分OPA产生的充电电流Icharge还为窗口电压设置模块20提供同步电流，窗口电压设置模块20产生高窗口电压VH和低窗口电压VL，通过比较模块30将斜坡信号与高窗口电压VH和低窗口电压VL比较输出第一占空比的第二方波信号，逻辑控制模块40主要将该第二方波信号调整为占空比为50%的第一方波信号作为输出信号OUT，同时将占空比为50%的输出信号OUT反馈至斜坡信号产生模块10的充电电流产生部分OPA控制充电电流Icharge和放电电流Idischarge的时间点，完成斜坡信号的充放电过程的控制。本发明提供的振荡器工作时处于动态平衡状态，并且产生频率恒定的斜坡信号和方波信号，从而提高了振荡器输出频率的稳定性。

请参阅图3和图4，其中，图3为本发明提供的振荡器较佳实施例中斜坡信号产生模块的结构框图。图4为本发明提供的振荡器较佳实施例中斜坡信号产生模块的电路图。

如图3和图4所示，所述斜坡信号产生模块10还包括第一分压单元101、等比例电流镜单元102、充放电控制单元103、第一放大单元104和充放电单元105，其中，第一分压单元101、等比例电流镜单元102、充放电控制单元103、第一放大单元104构成充电电流产生部分OPA。

所述第一分压单元101、第一放大单元104、等比例电流镜单元102、充放电控制单元103和充放电单元105依次连接；所述充放电控制单元103连接逻辑控制模块40和比较模块30的斜坡信号输入端；所述等比例电流镜单元102还连接所述窗口电压设置模块20。

所述第一放大单元104根据所述第一分压单元101的分压值产生的电流由等比例电流镜单元102复制给充放电控制单元103，并给窗口电压设置模块20提供同步电流；所述充放电控制单元103根据所述电流给充放电单元105充电产生斜坡上升信号、及使充放电单元105放电产生斜坡下降信号，输出给比较模块30的斜坡信号输入端。

具体实施时，所述第一放大单元104包括第一运算放大器OP11、第一电阻R1和第一NMOS管NM21。所述第一运算放大器OP11的正相输入端通过第二电阻R2连接VCC供电端（即输入电压VCC）、还通过第三电阻R3接地，所述第一NMOS管NM21的反相输入端连接第一NMOS管NM21的源极、还通过第一电阻R1接地，所述第一运算放大器OP11的输出端连接第一NMOS管NM21的栅极。

所述等比例电流镜单元102包括第一PMOS管PM21、第二PMOS管PM22、第三PMOS管PM23、第二NMOS管NM22和第三NMOS管NM23，第一运算放大器OP11根据所述第一分压单元101的分压值产生的电流I21，通过等比例电流镜单元102将第一运算放大器OP11产生的电流复制为两路，一路为I22流入第二PMOS管PM22、另一路为I23流入第三PMOS管PM23。

其中，第一PMOS管PM21的栅极、第二PMOS管PM22的栅极和第三PMOS管PM23的栅极均连接第一NMOS管NM21的漏极，第一PMOS管PM21的源极、第二PMOS管PM22的源极和第三PMOS管PM23的源极均连接VCC供电端，第一PMOS管PM21的漏极连接第一NMOS管NM21的漏极，第二PMOS管PM22的漏极连接第二NMOS管NM22的漏极、栅极和第三NMOS管NM23的栅极，第二NMOS管NM22的源极、第三NMOS管NM23的源极均接地，第三NMOS管NM23的漏极连接所述充放电控制单元103和窗口电压设置模块20，为充放电控制单元103提供充电电流，并同步为窗口电压设置模块20提供同步电流Icharge。

所述充放电控制单元103包括第四PMOS管PM24、第五PMOS管PM25、第四NMOS管NM24和第五NMOS管NM25，由四PMOS管、第五PMOS管PM25、第四NMOS管NM24和第五NMOS管NM25，该充放电控制单元103根据逻辑控制模块40输出第一方波信号控制第一电容C1充放电。

其中，所述第四PMOS管PM24的栅极、第五PMOS管PM25的栅极、第四NMOS管NM24的栅极和第五NMOS管NM25的栅极连接逻辑控制模块40，第四PMOS管PM24的源极和第五PMOS管PM25的源极连接第三PMOS管PM23的漏极，第四PMOS管PM24的漏极接地，第五PMOS管PM25的漏极和第五NMOS管NM25的漏极均通过所述第一电容C1接地、还连接比较模块30的斜坡信号输入端；所述第四NMOS管NM24的漏极连接VCC供电端，第四NMOS管NM24的源极和第五NMOS管NM25的源极连接第三NMOS管NM23漏极。

请继续参阅图2至图4，在斜坡信号产生模块10中，VCC供电端的电压通过第二电阻R2和第三电阻R3的阻值比分压产生，即VCC×R3/(R2+R3)提供给第一运算放大器OP11正相输入端VP，因此，本发明可以通过设置第二电阻R2和第三电阻R3的阻值比例，使得当VCC供电端满幅输入时第一运算放大器OP11仍然可以正常工作，从而使振荡器不受工作电压限制且输出斜坡信号也满足宽电压范围，实现了宽电压范围输入及输出，同时系统在低压工作时也可以保持低功耗。

所述第一运算放大器OP11和第一NMOS管NM21构成跟随器，第一NMOS管NM21的源极电压反馈至第一运算放大器OP11的反相输入端，使第一运算放大器OP11正常工作时，两个输入端的电压VP和VN近似相等，即VP=VN，则第一电阻R1这一路的电流为：VN/R1，即I21=VCC×R3/R1(R2+R3)。

由于等比例电流镜单元102将第一运算放大器OP11的输出电流复制为两路，即电流I22和E23，因此电流I22和E23只跟输入电压VCC相关（即VCC供电端的电压），通过设置第二电阻R2和第三电阻R3的阻值比，使VP点的电压始终满足第一运算放大器OP11的共模输入范围，此时，即使VCC满幅输入，振荡器也处于正常工作状态，故实现不受输入电压范围限制。

在充放电控制单元103中，信号EN21和信号EN22为逻辑控制模块40提供，且两者为反相的方波信号，即当信号EN21为高电平时、信号EN22为低电平；当信号EN21为低电平时、信号EN22为高电平，并且振荡频率由逻辑控制模块40输出的第一方波信号决定。本实施施中，当信号EN21为低电平、信号EN22为高电平时，第五PMOS管PM25和第四NMOS管NM24同时导通，电流Icharge由等比例电流镜单元102复制的I23=I22=I21决定，此时第四PMOS管PM24和第五NMOS管NM25截止，Icharge即I23流进第一电容C1中为第一电容C1充电，产生斜坡上升信号；当信号EN21为高电平、信号EN22为低电平时，第四PMOS管PM24和第五NMOS管NM25同时导通，此时第五PMOS管PM25和第四NMOS管NM24截止，第一电容C1中的电流经由第五NMOS管NM25对地放电，产生斜坡下降信号，并且将产生斜坡上升信号和产生斜坡下降信号输出给比较模块30。

请参阅图1、图2、图5和图6，其中，图5为本发明提供的振荡器较佳实施例中窗口电压设置模块20的结构框图。图6为本发明提供的振荡器较佳实施例中窗口电压设置模块20的电路图。

如图1、图2、图5和图6所示，所述窗口电压设置模块20包括第二分压单元201、第三分压单元202、第二放大单元203、第一开关控制单元204和第二开关控制单元205，所述第二开关控制单元203的第一输入端连接所述第二分压单元201，第二开关控制单元203的第二输入端连接第三分压单元202的第一端1，第二放大单元203的输出端连接第二开关控制单元205，第三分压单元202的第二端2为窗口电压设置模块20的高电压输出端VH′、连接比较模块30的高窗口电压输入端，第三分压单元202的第三端3为窗口电压设置模块20的低电压输出端VL′、连接比较模块30的低窗口电压输入端第二开关控制单元205。

所述第一开关控制单元204的控制端G连接振荡器的外部信号使能端ENABLE，第一开关控制单元204的源极端S连接斜坡信号产生模块10的同步电流Icharge的输出端（如图4所示的第三PMOS管PM23的漏极），第一开关控制单元204的漏极端D连接第三分压单元202的第二端。

具体实施时，所述第二放大单元203包括第二运算放大器OP12，第一开关控制单元 205包括第六NMOS管NM26，所述第二开关控制单元包括开关管PM26。其中，所述开关管PM26为PMOS管，其栅极为第一开关控制单元204的控制端、漏极为第一开关控制单元204的漏极端、源极为第一开关控制单元204的源极端，由斜坡信号产生模块10提供产生的同步电流为开关管PM26的源极提供高电位，所述第二运算放大器OP12和第六NMOS管NM26构成反馈结构，将稳定跟随第二运算放大器OP12的反相输入端的电压。

所述第二分压单元201包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的一端连接VCC供电端、另一端连接第二运算放大器OP12的正相输入端、还通过第五电阻R5接地，所述第二运算放大器OP12的反相输入端连接第三分压单元202的第一端1，第二运算放大器OP12的输出端连接第六NMOS管NM26的栅极。所述第三分压单元202包括第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6的一端为第三分压单元202的第二端2、连接开关管PM26的漏极和比较模块30的高窗口电压输入端，第六电阻的另一端为第三分压单元202的第一端1、连接第二运算放大器OP12的反正输入端和第七电阻的一端，第七电阻的另一端为第三分压单元202的第三端3、连接第六NMOS管NM26的漏极管比较模块30的低窗口电压输入端。

在窗口电压设置模块20中，VCC供电端的电压（即输入电压VCC）通过第四电阻R4和第五电阻R5分压得到Vref=VCC×R5/（R4+R5），结点电压VM通过反馈结构将Vref稳定跟随，故结点电压Vref作为窗口电压设置模块20的中间电压值。开关管PM26源极同步斜坡信号产生模块10中的电流Icharge，通过第六电阻R6和第七电阻R7（R6=R7）的分压得到VH=Vref+Icharge×R6和VL=Vref-Icharge×R6，使窗口电压范围为Vref±Icharge×R6。

为降低静态功耗，采用PMOS管作为开关管PM26来控制系统的工作状态，当ENABLE信号（该ENABLE信号由振荡器的外部电路提供，可以是振荡器的使能信号，起到类似于开关的作用）为低电平时开关管PM26导通，Icharge电流经开关管PM26流入，使窗口电压设置模块20正常工作，当ENABLE信号为高电平时开关管PM26截止，Icharge电流无法流入，窗口电压设置模块20处于静态待机状态，此时振荡器的功耗为零。

在该窗口电压设置模块20中，由第二运算放大器OP12和第六NMOS管NM26构成的反馈结构，可提高振荡器的稳定性，防止中间VM受到电源抖动、温度变化、工艺偏差等影响。第二运算放大器OP12的正相输入端由输入电压VCC通过第四电阻R4和第五电阻R5分压得到，VM电压通过此反馈结构稳定跟随Vref电压值。

当温度、工艺发生变化时，振荡器内部的MOS管、电容、电阻会发生变化导致Icharge变化，本发明设置同步电流Icharge，其目的是使高、低窗口阈值电压VH、VL都与Icharge产生关系，而斜坡信号也由Icharge对第一电容C1充放电产生，因此，此同步电流使得Icharge对二者变化一致，从而对温度、工艺等因素的影响降到最低，实现了振荡器输出频率稳定。

优选地，在所述在比较模块30的高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间串联有抗干扰单元206，用于用于防止高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间的信号串扰，进一步提高振荡器输出频率的稳定性。其中，所述抗干扰单元206包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端连接比较模块30的高窗口电压输入端和第六电阻R6的一端，第二电容C2的另一端连接比较模块30的低窗口电压输入端和第七电阻的另一端。

为了进一步提高反馈结构的稳定性，所述窗口电压设置模块20还包括用于提高第二放大单元203和第二开关控制单元205的稳定性的频率补偿单元207，所述频率补偿单元207在第二放大单元203的输出端和第二开关控制单元205的漏极端D之间，也即串联在第二运算放大器OP12的输出端和第六NMOS管NM26的漏极之间。其中，频率补偿单元207包括第三电容C3和第八电阻R8，所述第三电容C3的一端连接第二运算放大器OP12的输出端和第六NMOS的栅极，第三电容C3的另一端通过第八电阻R8第六NMOS的漏极、第七电阻的另一端和比较模块30。即使Icharge、第六电阻R6和第七电阻R7受到温度变化、工艺偏差等因素的影响，由于VM点电压始终强烈跟随Vref，故VM点电压可以始终稳定在Vref，为窗口电压设置模块20提供精准的中间电压值。

在窗口电压设置模块20中，同步电流Icharge仅与输入电压VCC相关，而窗口电压设置模块20的高电压输出端VH′输出的电压为：VH=Vref+Icharge×R6，低电压输出端VL′输出的电压为：VL=Vref-Icharge×R6，因此，窗口电压设置模块20的工作都不受输入电压范围的限制，高电压输出端的电压VH最高可达VCC，最低VL可低至0V。而窗口电压设置模块20设置的最高电压VH和最低电压VL的电压范围决定了输出斜坡信号的电压范围，故本发明的振荡器不仅可以在低压场合应用，也可以适用于中高压场合应用，应用范围更加宽广。

请参阅图1、图2和图7，其中，图7为本发明提供的振荡器较佳实施例中比较模块30和逻辑控制模块40的电路图。所述比较模块30包括第一比较器OP43和第二比较器OP44，该第一比较器OP43和第二比较器OP44均采用高分辨率的比较器。

所述第一比较器OP43的正相输入端为比较模块30的高窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块20的高电压输出端，接入窗口高电压信号；第二比较器OP44的正相输入端为比较模块30的低窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块20的低电压输出端，接入窗口低电压信号；第一比较器OP43的反相输入端和第二比较器OP44的反相输入端为比较模块30的斜坡信号输入端、均连接斜坡信号产生模块10的第二输出端（具体连接第五NMOS管NM25的漏极），接入斜坡信号；第一比较器OP43的输出端和第二比较器OP44的输出端均连接逻辑控制模块40。当斜坡上升信号达到VH时，引起第一比较器OP43输出端翻转，当斜坡下降信号达到VL时，引起第二比较器OP44翻转，通过两个比较器产生两个反相的低占空比的方波信号。

所述逻辑控制模块40包括RS锁存器RS1、第一反相器OP45和第二反相器OP46，所述RS锁存器RS1的第一输入端S1连接第一比较器OP43的输出端、RS锁存器RS1的第二输入端S2连接第二比较器OP44的输出端，所述RS锁存器RS1的输出端通过第一反相器OP45连接第二反相器OP46，所述第二反相器OP46的输出端为振荡器的输出端，该第二反相器OP46的输出端连接所述斜坡信号产生模块10，通过该RS锁存器RS1、第一反相器OP45和第二反相器OP46将低占空比的第二方波信号整形成占空比为50%的第一方波信号。

本发明提供的振荡器的输出频率与Icharge、第一电容的大小、窗口电压范围VH和VL因素相关，因此振荡器可以通过这三种参数来实现输出频率的的设定，它可运用到需要振荡器的任何电子设备上。因此本发明实施例还相应提供一种电子终端，其包括主板，在所述主板上设置有振荡器，由于上文已对该振荡器进行了详细详述，此处不再赘述。

为了更好的理解本发明，以下举一应用实施例对本发明的振荡器和电子终端作详细说明：

请参阅图8，其为本发明提供的振荡器的应用实施例的示意图。图8所示的系统为D类音频功放系统，驱动模组由高侧驱动管NM51和低侧驱动管NM52组成，用于驱动经调整的信号至负载；在该D类音频功放系统中，由电感L51、第一滤波电容C51和第二C52滤波电容组成滤波器，用于将方波信号还原为经系统放大后的输入信号，喇叭M51为实际负载；第一运放OP51和第一积分电容C53构成第一积分器、第二运放OP52和第二积分电容C55构成第二积分器，两级积分器主要起信号放大作用；比较器OP53为PWM比较器，作用是将输入级信号同振荡器输出的固定频率的第一方波信号作比较，输出占空比随输入信号变化的方波信号。

该D类音频功放系统的工作原理为：第一运放OP51的反相输入端电压Vbypass作为输入信号，经过两级积分器接入比较器OP53的反相输入端，本发明的振荡器的输出端作为固定频率的第一方波信号接入比较器OP53的正相输入端，通过PWM比较器输出占空比变化的方波信号，经过后级逻辑和驱动部分反馈回第一运放OP51正相输入端，不断与第一运放OP51正相输入端输入信号做比较，及时调整系统输出端的占空比，再经过驱动级输出至负载，由此完成整个系统的工作过程，整个系统工作状态下处于动态平衡状态，实际上是输出放大信号随输入信号不断调整的系统。在该D类音频功放系统中，振荡器的工作电压范围和稳定程度对于整个系统来说至关重要，本发明的振荡器可以很好地满足此应用中的指标。

另外，除此实施例外，本发明还适用于任何需要振荡器的集成电路系统，例如PWM调制系统、锁相环系统、数模混合系统等。

综上所述，本发明提供的振荡器和电子终端，在振荡器中斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致，使第一方波信号的频率随斜坡信号的频率变化，从而提高了振荡器输出频率的稳定性。

另外，由于窗口电压设置模块与第一电容的充电电流均由输入电压VCC提供，输入电压VCC可达到满幅输入，整个振荡器的工作不受工作电压限制且输出斜坡信号也可以满足宽电压范围，实现了宽电压范围输入及输出，在普通CMOS工艺或BCD工艺条件下，振荡器的工作不受工作电压范围限制，特别是当低于5V供电时同样实现低功耗，实现了振荡器工作电压高低压兼容且未增加额外功耗。

同时，由于设置了同步电流和由第二运算放大器和第六NMOS管构成的反馈结构，稳定了窗口电压设置模块的中心电压值，避免了振荡器内部的MOS管、电容、电阻等器件受到工艺、温度等因素变化所影响，使振荡器输出频率随工艺、温度偏差变化极小。

而且，本发明还可以通过调整Charge、第一电容的大小、窗口电压范围VH和VL等方式来调整斜坡信号的电压范围和振荡器的输出频率，使得振荡器的输出频率调节简便，使振荡器可应用于各种频率的振荡器的电子终端。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种振荡器，其特征在于，包括：斜坡信号产生模块、窗口电压设置模块、比较模块和逻辑控制模块；所述斜坡信号产生模块接收逻辑控制模块产生的第一方波信号，并根据所述第一方波信号产生相同频率的斜坡信号发送给比较模块，并为窗口电压设置模块提供同步电流，所述窗口电压设置模块设定与所述斜坡信号进行比较的高、低阈值电压输出给比较模块；所述比较模块将产生的斜坡信号与所述高、低阈值电压进行比较，产生与所述斜坡信号频率一致的第一占空比的第二方波信号输出给逻辑控制模块；所述逻辑控制模块将比较模块产生的第一占空比的第二方波信号整形为第二占空比的第一方波信号输出，并反馈给斜坡信号产生模块控制斜坡信号的频率，使斜坡信号的频率与第一方波信号保持一致。

2.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，所述斜坡信号产生模块包括第一分压单元、等比例电流镜单元、充放电控制单元、第一放大单元和充放电单元，所述第一分压单元、第一放大单元；

所述第一放大单元根据所述第一分压单元的分压值产生的电流由等比例电流镜单元复制给充放电控制单元，并给窗口电压设置模块提供同步电流；所述充放电控制单元根据所述电流给充放电单元充电产生斜坡上升信号、及使充放电单元放电产生斜坡下降信号，输出给比较模块。

3.根据权利要求2所述的振荡器，其特征在于，所述等比例电流镜单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第二NMOS管和第三NMOS管，第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极和第三PMOS管的栅极均连接所述第一放大单元中的第一NMOS管的漏极，第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极和第三PMOS管的源极均连接VCC供电端，第一PMOS管的漏极连接第一NMOS管的漏极，第二PMOS管的漏极连接第二NMOS管的漏极、栅极和第三NMOS管的栅极，第二NMOS管的源极、第三NMOS管的源极均接地，第三NMOS管的漏极连接所述充放电控制单元和窗口电压设置模块。

4.根据权利要求3所述的振荡器，其特征在于，所述充放电控制单元包括第四PMOS管、第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管，所述第四PMOS管的栅极、第五PMOS管的栅极、第四NMOS管的栅极和第五NMOS管的栅极连接逻辑控制模块，第四PMOS管的源极和第五PMOS管的源极连接第三PMOS管的漏极，第四PMOS管的漏极接地，第五PMOS管的漏极和第五NMOS管的漏极均通过所述第一电容接地；所述第四NMOS管的漏极连接VCC供电端，第四NMOS管的源极和第五NMOS管的源极连接第三NMOS管漏极。

5.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，所述窗口电压设置模块包括第二分压单元、第三分压单元、第二放大单元、第一开关控制单元和第二开关控制单元，所述第二放大单元的第一输入端连接所述第二分压单元，第二放大单元的第二输入端连接第三分压单元的第一端，第二放大单元的输出端连接第二开关控制单元，第三分压单元的第二端为窗口电压设置模块的高电压输出端、连接比较模块的高窗口电压输入端，第三分压单元的第三端为窗口电压设置模块的低电压输出端、连接比较模块的低窗口电压输入端和第二开关控制单元，所述第一开关控制单元的控制端连接振荡器的外部信号使能端，第一开关控制单元的源极端连接斜坡信号产生模块，第一开关控制单元的的漏极端连接第三分压单元的第二端。

6.根据权利要求5所述的振荡器，其特征在于，所述窗口电压设置模块还包括用于防止高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间的信号串扰的抗干扰单元，所述抗干扰单元串联在比较模块的高窗口电压输入端和低窗口电压输入端之间。

7.根据权利要求5所述的振荡器，其特征在于，所述窗口电压设置模块还包括用于提高第二放大单元和第二开关控制单元的稳定性的频率补偿单元，所述频率补偿单元串联在第二放大单元的输出端和第二开关控制单元的漏极端之间。

8.根据权利要求1所述的振荡器，其特征在于，所述比较模块包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的正相输入端为比较模块的高窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块的高电压输出端、第二比较器的正相输入端为比较模块的低窗口电压输入端、连接窗口电压设置模块的低电压输出端，第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端为比较模块的斜坡信号输入端、均连接斜坡信号产生模块的第二输出端，第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均连接逻辑控制模块。

9.根据权利要求8所述的振荡器，其特征在于，所述逻辑控制模块包括RS锁存器、第一反相器和第二反相器，所述RS锁存器的第一输入端连接第一比较器的输出端、RS锁存器的第二输入端连接第二比较器的输出端，所述RS锁存器的输出端通过第一反相器连接第二反相器，所述第二反相器的输出端为振荡器的输出端，该第二反相器的输出端连接所述斜坡信号产生模块。

10.一种电子终端，其特征在于，包括主板，在所述主板上设置有如权利要求1-9任意一项所述的振荡器。

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