CN105262457A - 一种可片内和片外调频的rc振荡器的偏置电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可片内和片外调频的RC振荡器的偏置电路，偏置电路包括一偏置电阻、两组电流镜及一片内电流源；所述偏置电阻及所述片内电流源通过开关接于所述电流镜。通过本发明，将内部RC振荡器和外部RC振荡器能够调频的优点结合在一起，可通过寄存器调频，也可通过片外电阻调频，应用范围较广。
Description
技术领域
本发明属于单片机，特别涉及特别针对单片机(MCU)芯片的架构和应用方案。
背景技术
单片机(MCU,microcontrolunit)是目前消费电子、工业电子领域广泛使用的一种电子元件，用于实现对电子产品的智能化控制。单片机最基本的功能和需求之一是时钟信号，该时钟的作用包括为单片机的逻辑控制单元提供时钟以执行指令、输出到片外控制LED灯的亮度或电压的大小等。
产生时钟的方法通常有三种：1.内部RC振荡器；2.外部RC振荡器；3.外部晶体振荡器。由于这三种振荡器的应用场合和性能特点不同，单片机设计厂家一般会在单片机内同时设计三种振荡器的电路以满足不同客户的需求。
以内部RC振荡器和外部RC振荡器为例。内部RC振荡器的调频较为简单，一般通过给单片机写代码的方式改变振荡器相应寄存器的值即可，但是缺点是寄存器的位数有限，在某些特殊的应用场合，可能调节不到客户所需要的频率。外部RC振荡器则弥补了内部RC振荡器调节范围不够灵活的缺点，该振荡器的频率可以通过改变芯片指定管脚所连接电阻大小来调节，由于电阻的选择范围很大，外部RC振荡器的调节范围也较内部RC振荡器大。但是并没有将二者结合在一起的应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可片内和片外调频的RC振荡器的偏置电路，该偏置电路既可通过寄存器调频，也可通过片外电阻调频，应用范围较广。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种可片内和片外调频的RC振荡器的偏置电路，其特征在于偏置电路包括一偏置电阻、两组电流镜及一片内电流源；所述偏置电阻及所述片内电流源通过开关接于所述电流镜。
所述两组电流镜，一组PMOS管构成，具有限流作用，接于片内电流源和RC振荡器电路之间，另一个为NMOS管，具有稳压作用，接于偏置电阻与PMOS管之间。
所述NMOS管与偏置电阻之间，还接有运算放大器，以稳定电压，使片外电阻调节偏置电路电流的关系更为线性。
所述偏置电阻，为可调电阻。
所述开关，具有两组，一组开关设置于偏置电阻与电流镜之间，实现对偏置电阻的控制，另一组则设置于片内电流源与电流镜之间，控制片内电流源。
通过本发明，将内部RC振荡器和外部RC振荡器能够调频的优点结合在一起，可通过寄存器调频，也可通过片外电阻调频，应用范围较广。
附图说明
图1是本发明所实施方式一的电路图。
图2是本发明所实施方式二的电路图。
图3是本发明所实施方式三的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
RC振荡器的偏置电流与振荡频率f通常有如下关系：
f＝Icg/(2C*Vref)，
其中，Icg是RC振荡器的偏置电流如图1，C是振荡器的电容，Vref是参考电压。可以看出振荡频率f与偏置电流Icg成正比关系，所以调整Icg也就调整了振荡器的频率。
因此，图1为本发明提出的第一种RC振荡器偏置电路，其中，R1是电阻，S1/S2/S3是开关，MN1/MN2是NMOS管，MP1/MP2是PMOS管，I1是电流源，VBN是节点电压、VCC是电源、Icg是支路电流。
该偏置电路的原理是通过开关选择片内电流源或是片外由电源在电阻R1上产生的电流源。
当开关S3打开，S1/S2关闭时，片内电流源I1产生的电流流过MP1，并由MP2将此电流镜像给RC振荡器电路使用。I1的大小可以通过写芯片内部的寄存器值来调整。
当开关S1/S2打开，S3关闭时，流过R1的电流
IR1＝(VCC-VBN)/R1
经过电流镜MN1/MN2后流过MP1，并由MP2将此电流镜像给RC振荡器电路。电流IR1的大小可以通过改变电阻R1来调整。
以上过程即实现了分别通过芯片寄存器和片外电阻来调整RC振荡器偏置电流和振荡频率f的目的。
图2为本发明提出的第二种RC振荡器偏置电路，其中，R1是电阻，S1/S2/S3是开关，MN1/MN2是NMOS管，MP1/MP2/MP3是PMOS管，I1是电流源，VBN是节点电压、VCC是电源、Icg是支路电流、Vref是参考电压、OP1是运算放大器。
该方式对图1的改进，通过增加运算放大器OP1将电阻R1下端的电压固定在Vref，则电流
IR1＝(VCC-Vref)/R1
由于Vref较VBN更为稳定，通过片外电阻调节偏置电路电流的关系更为线性。
图3为本发明提出的第三种RC振荡器偏置电路，其中，R1是电阻，S1/S2是开关，MN1/MN2是NMOS管，MP1/MP2是PMOS管，I1是电流源，VBN是节点电压、VCC是电源、Icg是支路电流。
在该实施方式中，片内电流源I1接到MN1和MN2的中间，并且具有一开关S2，由此就省掉了MN2和MPI之间的开关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可片内和片外调频的RC振荡器的偏置电路，其特征在于偏置电路包括一偏置电阻、两组电流镜及一片内电流源；所述偏置电阻及所述片内电流源通过开关接于所述电流镜。
2.如权利要求1所述的可修正OTP烧录问题的MCU系统，其特征在于所述两组电流镜，一组PMOS管构成，具有限流作用，接于片内电流源和RC振荡器电路之间，另一个为NMOS管，具有稳压作用，接于偏置电阻与PMOS管之间。
3.如权利要求2所述的可修正OTP烧录问题的MCU系统，其特征在于所述NMOS管与偏置电阻之间，还接有运算放大器，以稳定电压，使片外电阻调节偏置电路电流的关系更为线性。
4.如权利要求1所述的可修正OTP烧录问题的MCU系统，其特征在于所述偏置电阻，为可调电阻。
5.如权利要求1所述的可修正OTP烧录问题的MCU系统，其特征在于所述开关，具有两组，一组开关设置于偏置电阻与电流镜之间，实现对偏置电阻的控制，另一组则设置于片内电流源与电流镜之间，控制片内电流源。
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- 2015-09-24 CN CN201510615586.7A patent/CN105262457A/zh active Pending
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