CN204886873U - 一种分立式非对称多谐振荡器电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种分立式非对称多谐振荡器电路系统，放电回路二极管阳极连接于电源正极、其阴极连接于放电电阻一端；放电电阻的另一端连接串联积分电容一端和充电开关管集电极；串联积分电容的另一端连接串联积分电阻一端及放电开关速度控制电阻一端，串联积分电阻另一端连接放电开关管集电极、充电开关速度控制电阻一端以及充电电阻一端，放电开关管基极连接所述充电开关速度控制电阻另一端，放电开关管发射极接地。充电回路的充电开关速度控制电阻另一端连接充电开关管基极，充电开关管发射极接地，所述充电电阻另一端接电源正极。本新型满足中等精度时钟信号要求；电路简单，器件数目少、成本低；可进行低功耗控制；又能进行温度补偿。

Description

一种分立式非对称多谐振荡器电路系统

技术领域

本实用新型涉及振荡器电路技术领域，具体为满足32.768kHz中等精度时钟信号的一种分立式非对称多谐振荡器电路系统。

背景技术

车载停车计时、环境监控，电子产品开机启动等模块所监测的参数对时间信息的敏感度较弱，均使用中等精度32.768kHz时钟信号(时钟精度0.5％-15％)完成其工作。目前实现此时钟信号的电路：一是使用石英晶体构成的多谐振荡器电路，石英晶体通过匹配电容的方式，能完全满足时钟信号精度要求，但成本高。二是使用阻容(RC)器件与集成器件构成的多谐振荡器电路，使用RC与集成器件的多谐振荡器电路,结构简单，也能满足中等定时精度时钟信号要求，但存在集成器件利用率不高或占用电路板(PCB)面积大等问题，另外，当此种电路要进行温度补偿，其结构将相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种分立式非对称多谐振荡器电路系统，包括非对称性的RC器件构成的放电回路和充电回路，两个回路中分别含有分立式器件放电开关管和充电开关管，满足中等精度时钟信号要求，结构简单，器件数目少，成本低，功耗小，且可对其多谐振荡器电路进行温度补偿。

本实用新型设计的一种分立式非对称多谐振荡器电路系统包括电源、放电回路和充电回路，放电回路含有放电开关管和放电开关速度控制电阻，充电回路含有充电开关管和充电开关速度控制电阻。

所述放电回路包括二极管，放电电阻，串联积分电阻，串联积分电容和放电开关管。所述二极管阳极连接于所述电源正极、其阴极连接于放电电阻一端；所述放电电阻的另一端连接串联积分电容一端和充电开关管集电极；所述串联积分电容的另一端连接串联积分电阻一端及放电开关速度控制电阻一端，所述串联积分电阻另一端连接放电开关管集电极、充电开关速度控制电阻一端以及充电电阻一端，所述放电开关管基极连接所述充电开关速度控制电阻另一端，所述放电开关管发射极接地。

所述电源为整个分立式非对称多谐振荡器电路提供供电电压。电源供电电压范围为1.8V～12V，优选为4.5V～5.5V。

所述二极管为1～3个放电回路二极管串联，用于温度补偿和控制放电时间。优选方案采用1个二极管。

所述放电电阻用于调节放电时间常数和低功耗设定，阻值范围50kΩ～1000kΩ，优选范围为90kΩ～110kΩ。

所述串联积分电阻用于微调放电时间常数，阻值范围1kΩ～50kΩ，优选范围为17kΩ～18kΩ。

所述串联积分电容用于调节放电时间常数，电容范围10pF～10000pF，优选范围为90pF～110pF。

所述放电开关管为NPN三极管或者MOS场效应晶体管(MOSFET)。

所述放电开关速度控制电阻用于调节所述放电开关管开启关闭时间，从而控制放电回路的开关速度，阻值范围50mΩ～3×10⁷mΩ，优选范围为50mΩ～60mΩ。

所述充电回路包括充电电阻，串联积分电阻，串联积分电容和充电开关管。其中所述串联积分电阻和串联积分电容与所述放电回路共用。

所述充电开关速度控制电阻另一端连接于所述充电开关管基极，所述充电开关管发射极接地，所述充电电阻另一端接所述电源正极。

所述充电电阻，用于调节充电时间常数和低功耗设定，阻值范围50kΩ～1000kΩ，优选范围为90kΩ～110kΩ。

所述充电开关管，为NPN三极管或者MOS场效应晶体管(MOSFET)。

所述充电开关速度控制电阻，用于调节所述充电开关管开启关闭时间，从而控制充电回路的开关速度，阻值范围50mΩ～3×10⁷mΩ，优选范围为50mΩ～60mΩ。

与现有技术相比，本实用新型一种分立式非对称多谐振荡器电路系统具有如下优点：1、满足0.5％～15％的中等精度时钟信号要求；2、非对称性的RC器件与分立器件开关管构成非对称性多谐振荡器电路，电路简单，器件数目少、成本低；3、在充、放电回路的输出端增加充电电阻R₁和放电电阻R₂，在满足其输出端高低电平要求前提下，可进行低功耗控制；4、放电回路中增加二极管，既可控充电时间常数，又能进行温度补偿；5、分立器件开关管作为充、放电的通断控制开关，结构简单，器件成本低。

附图说明图

图1是本分立式非对称多谐振荡器电路系统实施例的电路结构图。

图2是本分立式非对称多谐振荡器电路系统实施例仿真结果的示意图。

图中标号为：

D₁、二极管，R₁、充电电阻，R₂、放电电阻，R₃、串联积分电阻，R₄、放电开关速度控制电阻，R₅、充电开关速度控制电阻，C₁、串联积分电容，Q₁、放电开关管，Q₂、充电开关管，V_cc、电源。

具体实施方式

以下参照实施例和附图，进一步详细叙述本实用新型的具体实施方案。

本分立式非对称多谐振荡器电路系统实施例电路结构如图1中所示。

本例放电回路包括二极管D₁，放电电阻R₂，串联积分电阻R₃，串联积分电容C₁和放电开关管Q₁。本例放电回路二极管D₁的阳极连接于电源V_cc正极，所述二极管D₁的阴极连接于放电电阻R₂一端，所述放电电阻R₂的另一端连接串联积分电容C₁一端和充电开关管Q₂集电极，所述串联积分电容C₁的另一端连接所述串联积分电阻R₃一端及放电开关速度控制电阻R₄一端，串联积分电阻R₃另一端连接放电开关管Q₁集电极、充电开关速度控制电阻R₅一端和充电电阻R₁一端，所述放电开关管Q₁基极连接于所述放电开关速度控制电阻R₄另一端，所述放电开关管Q₁发射极接地。

充电开关速度控制电阻R₅另一端连接于充电开关管Q₂基极，所述充电开关管Q₂发射极接地，所述充电电阻R₁另一端接所述电源V_cc正极。

本例电源V_cc为整个分立式非对称多谐振荡器电路系统提供电压，电源电压为5V。

本例二极管D₁为1个型号为BAS40的二极管。

本例放电电阻R₂为100kΩ。

本例串联积分电阻R₃为17.8kΩ。

本例串联积分电容C₁为100pF。

本例放电开关管Q₁为型号BC846的NPN三极管。也可用型号2N3905的NPN三极管，或用参数相当的MOS场效应管。

本例充电回路包括充电电阻R₁，串联积分电阻R₃，串联积分电容C₁和充电开关管Q₂。其中串联积分电阻R₃和串联积分电容C₁是与上述放电回路的共用支路。

本例充电电阻R₁为100kΩ。

本例充电开关管Q₂为型号BC846的NPN三极管。也可用型号2N3905的NPN三极管，或用参数相当的MOS场效应管。

本例放电开关速度控制电阻R₄,为50mΩ。

本例充电开关速度控制电阻R₅为50mΩ。

本实施例涉及车载停车计时的时钟信号，要求其时钟信号为32.768kHz，时钟信号频率精度要求大于等于5％，根据车载系统典型技术指标静态电流小于1mA。

根据电容回路充放电转换时间公式可得该非对称多谐振荡器的充电时间的表达式：

$T_1\≈RCln\left(\frac{V_1\left(\mathrm{\∞}\right)-V_1\left(0\right)}{V_1\left(\mathrm{\∞}\right)-V_{TH}}\right)$

同理，该非对称多谐振荡器的放电时间的表达式：

$T_2\≈RCln\left(\frac{V_2\left(\mathrm{\∞}\right)-V_2\left(0\right)}{V_2\left(\mathrm{\∞}\right)-V_{TH}}\right)$

其中，R＝R₁+R₃或R＝R₂+R₃，C＝C₁，因三极管导通特性，所以V₁(∞)∈[0.7V，0.9V]，V_TH∈[0.3V,0.5V](V_TH开启/截止电压)，V₁(0)＝V_TH-V₁(∞)，V₂(∞)＝0V，V₂(0)＝V_TH+V_CC-V_D，V_D≈0.7V为二极管导通电压。

运用Pspice对本实施例输出进行仿真，仿真结果如图2所示，图2中横坐标为信号频率，单位kHz，纵坐标为信号电压，单位为mV。图中显然可见在频率为32.905kHz信号电压最高。

本电路系统功耗仅179μW，电流消耗约55μA、完全满足静态电流1mA要求，时钟信号的频率为32.905kHz，对应的精度是0.42％，满足大于等于5％精度车载停车计时的要求。本实施例是一种低成本、低功耗，中等精度的分立式非对称多谐振荡器电路系统，既可实现充电时间常数的可控，又能通过二极管的温度补偿，达到精度要求。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分立式非对称多谐振荡器电路系统，包括电源(V_cc)、放电回路和充电回路，其特征在于：

放电回路含有放电开关管(Q₁)和放电开关速度控制电阻(R₄)，充电回路含有充电开关管(Q₂)和充电开关速度控制电阻(R₅)；

所述放电回路包括二极管(D₁)，放电电阻(R₂)，串联积分电阻(R₃)，串联积分电容(C₁)和放电开关管(Q₁)；所述二极管(D₁)阳极连接于所述电源(V_cc)正极、其阴极连接于放电电阻(R₂)一端；所述放电电阻(R₂)的另一端连接串联积分电容(C₁)一端和充电开关管(Q₂)集电极；所述串联积分电容(C₁)的另一端连接串联积分电阻(R₃)一端及放电开关速度控制电阻(R₄)一端，所述串联积分电阻(R₃)另一端连接放电开关管(Q₁)集电极、充电开关速度控制电阻(R₅)一端以及充电电阻(R₁)一端，所述放电开关管(Q₁)基极连接所述充电开关速度控制电阻(R₄)另一端，所述放电开关管(Q₁)发射极接地；

所述电源(V_cc)为整个分立式非对称多谐振荡器电路提供供电电压；

所述充电回路包括充电电阻(R₁)，串联积分电阻(R₃)，串联积分电容(C₁)和充电开关管(Q₂)；其中所述串联积分电阻(R₃)和串联积分电容(C₁)与所述放电回路共用；

所述充电开关速度控制电阻(R₅)另一端连接于所述充电开关管(Q₂)基极，所述充电开关管(Q₂)发射极接地，所述充电电阻(R₁)另一端接所述电源(V_cc)正极。

2.根据权利要求1所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述电源(V_cc)供电电压范围为1.8V～12V；

所述二极管(D₁)为1～3个放电回路二极管串联；

所述放电电阻(R₂)阻值范围50kΩ～1000kΩ；

所述串联积分电阻(R₃)阻值范围1kΩ～50kΩ；

所述串联积分电容(C₁)电容范围10pF～10000pF；

所述放电开关管(Q₁)为NPN三极管或者MOS场效应晶体管；

所述放电开关速度控制电阻(R₄)阻值范围50mΩ～3×10⁷mΩ；

所述充电电阻(R₁)阻值范围50kΩ～1000kΩ；

所述充电开关管(Q₂)为NPN三极管或者MOS场效应晶体管；

所述充电开关速度控制电阻(R₅)阻值范围50mΩ～3×10⁷mΩ。

3.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述电源(V_cc)供电电压范围为4.5V～5.5V。

4.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述二极管(D₁)为1个二极管。

5.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述放电电阻(R₂)为90kΩ～110kΩ。

6.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述串联积分电阻(R₃)为17.8kΩ。

7.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述串联积分电容(C₁)电容范围90pF～110pF.。

8.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述放电开关速度控制电阻(R₄)阻值范围为50mΩ～60mΩ。

9.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述充电电阻(R₁)为90kΩ～110kΩ。

10.根据权利要求2所述的分立式非对称多谐振荡器电路系统，其特征在于：

所述充电开关速度控制电阻(R₅)阻值范围为50mΩ～60mΩ。