CN209710066U

CN209710066U - 信号产生装置

Info

Publication number: CN209710066U
Application number: CN201920232500.6U
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 杨晓; 蔡杰杰; 张广振; 罗鹏
Original assignee: SHANGHAI SINOMCU MICROELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SINOMCU MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2029-02-22

Abstract

本实用新型涉及一种信号产生装置，所述装置包括：第一电容、第二电容、第一电平调节模块、第二电平调节模块、第一比较器、第二比较器、RS触发器，其中：第一电容及第二电容用于接收第一电源输出的电能，并输出第一电压及第二电压；第一电平调节模块用于对第一电压进行补偿生成第三电压；第二电平调节模块用于对第二电压进行补偿生成第四电压；第一比较器用于根据第三电压及参考电压输出第一比较信号，第二比较器用于根据第四电压及参考电压输出第二比较信号；RS触发器用于根据第一比较信号及第二比较信号输出第一时钟信号及第二时钟信号。本实用新型通过第一电平调节模块、第二电平调节模块可以消除两个比较器的时延对产生的时钟信号的影响。

Description

信号产生装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种信号产生装置。

背景技术

近年来，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)模拟集成电路(integrated circuit，IC)正朝着低功耗、多功能集成的方向发展。张弛振荡器作为一种基本的模拟单元，被广泛应用于便携式通信产品和智能系统的监控电路。在张弛振荡器中，由于比较器的延迟造成电容的电压有较大过充，对频率的稳定性有较大影响。

实用新型内容

技术问题

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，如何降低比较器的延迟，从而提高频率的稳定性。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一实施例，提供了一种信号产生装置，所述装置包括第一电容、第二电容、第一电平调节模块、第二电平调节模块、第一比较器、第二比较器、RS触发器，其中：

所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端分别电连接于所述第一电平调节模块和所述第二电平调节模块，所述第一电容及所述第二电容用于接收第一电源输出的电能，并输出第一电压及第二电压；

所述第一电平调节模块电连接于所述第一电容及所述第一比较器的同向输入端，用于对所述第一电压进行补偿生成第三电压；

所述第二电平调节模块电连接于所述第二电容及所述第二比较器的同向输入端，用于对所述第二电压进行补偿生成第四电压；

所述第一比较器及所述第二比较器的反向输入端电连接于参考电压，所述第一比较器用于根据所述第三电压及所述参考电压输出第一比较信号，所述第二比较器用于根据所述第四电压及所述参考电压输出第二比较信号；

所述RS触发器用于根据所述第一比较信号及所述第二比较信号输出第一时钟信号及第二时钟信号。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括参考电压产生模块，用于输出所述参考电压。

在一种可能的实施方式中，所述参考电压产生模块包括串联连接的第二电源、第一电阻，所述参考电压为所述第二电源在所述第一电阻产生的电压。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第一开关及第二开关，所述第一电容的第二端接地，所述第一电平调节模块包括第三电源、第三电容、第三开关及第四开关，其中：

所述第一开关的两端分别电连接于所述第一电源及所述第一电容的第一端；

所述第二开关电连接于所述第一电容的第一端及第二端；

所述第三开关电连接于所述第三电源、所述第三电容的一端、所述第四开关的第一端及所述第一比较模块；

所述第三电容的另一端电连接于所述第一电容的第一端；

所述第四开关的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述第三电源用于在所述第一开关、所述第四开关断开且所述第二开关、所述第三开关闭合时对所述第三电容进行充电，所述第一电源用于在所述第一开关闭合且所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关断开时对所述第一电容进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第五开关、第六开关，所述第二电容的第二端接地，所述第二电平调节模块包括第四电源、第四电容、第七开关、第八开关，其中：

所述第五开关电连接于所述第一电源及所述第二电容的第一端；

所述第六开关电连接于所述第二电容的第一端及第二端；

所述第七开关电连接于所述第四电源、所述第四电容的一端、所述第八开关的第一端及所述第二比较模块；

所述第四电容的另一端电连接于所述第二电容的第一端；

所述第八开关的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述第四电源用于在所述第五开关、第八开关断开且所述第六开关、所述第七开关闭合时对所述第四电容进行充电，所述第一电源用于在所述第五开关闭合且所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关断开时对所述第二电容进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述第一电平调节模块及所述第二电平调节模块用于产生中间电压，所述中间电压的电压大小为：

其中，V_OFF表示所述中间电压，I_B表示流经所述第一电平调节模块或第二电平调节模块的电流，T_D表示所述第一比较器或所述第二比较器的延迟时间，其中：

对所述第一电压进行补偿生成第三电压，包括：

将所述第一电压与所述中间电压的和作为所述第三电压；

对所述第二电压进行补偿生成第四电压，包括：

将所述第二电压与所述中间电压的和作为所述第四电压。

在一种可能的实施方式中，所述第一时钟信号或所述第二时钟信号的时钟周期为2*C_T*R_T，其中，C_T表示所述第一电容或第二电容的电容值，R_T表示所述第一电阻的阻值。

有益效果

通过以上装置，本实用新型可以对第一电容、第二电容进行充放电，从而输出第一电压、第二电压，并利用第一电平调节模块、第二电平调节模块对所述第一电压、第二电压进行补偿，生成第三电压、第四电压，根据第三电压、第四电压及参考电压通过两个比较器获得第一比较信号、第二比较信号，并根据第一比较信号、第二比较信号获得第一时钟信号及第二时钟信号。通过第一电平调节模块、第二电平调节模块可以消除两个比较器的时延对产生的时钟信号的影响。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出了根据本实用新型一实施方式的信号产生装置的示意图。

图2示出了根据本实用新型一实施方式的信号产生装置的示意图。

图3示出了根据本实用新型一实施方式的信号波形的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本实用新型一实施方式的信号产生装置的示意图。

如图1所示，所述装置包括第一电容C₁、第二电容C₂、第一电平调节模块10、第二电平调节模块20、第一比较器CMPA、第二比较器CMPB、RS触发器30，其中：

所述第一电容C₁的第一端与所述第二电容C₂的第一端分别电连接于所述第一电平调节模块10和第二电平调节模块20，所述第一电容C₁及所述第二电容C₂用于接收第一电源P1输出的电能，并输出第一电压V_CTA及第二电压V_CTB；

所述第一电平调节模块10电连接于所述第一电容C₁及所述第一比较器CMPA的同向输入端，用于对所述第一电压V_CTA进行补偿生成第三电压V_CTA1；

所述第二电平调节模块20电连接于所述第二电容C₂及所述第二比较器CMPB的同向输入端，用于对所述第二电压V_CTB进行补偿生成第四电压V_CTB1；

所述第一比较器CMPA及所述第二比较器CMPB的反向输入端电连接于参考电压V_REF，所述第一比较器CMPA用于根据所述第三电压V_CTA1及所述参考电压V_REF输出第一比较信号V_CMPA，所述第二比较器CMPB用于根据所述第四电压V_CTB1及所述参考电压V_REF输出第一比较信号V_CMPB；

所述RS触发器30用于根据所述第一比较信号V_CMPA及所述第二比较信号V_CMPB输出第一时钟信号V_CLKA及第二时钟信号V_CLKB。

在一种可能的实施方式中，所述第一电源可以是电流源，图1中示出了第一电源P1为电流源的一种示例，应该明白的是，该示例并非以此限定本实用新型。在其他的实施方式中，所述第一电源P1也可以是电压源，在这种情况下，本实用新型示出的线路可以根据实际情况进行更改，对此，本实用新型不做限定。

在一种可能的实施方式中，所述第一电容C₁及所述第二电容C₂的电容大小可以相同。

在一种可能的实施方式中，第一比较信号V_CMPA可以连接到RS触发器30的R端，第二比较信号V_CMPA可以连接到RS触发器30的S端，在这种情况下，RS触发器30的Q端输出第一时钟信号V_CLKA，RS触发器30的QB端输出第二时钟信号V_CLKB，在其他的实施方式中，其连接方式也可以交换，本实用新型对此不做限定。对于RS触发器的工作原理，本实用新型不做赘述。

请参阅图2，图2示出了根据本实用新型一实施方式的信号产生装置的示意图。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括参考电压产生模块40，用于输出所述参考电压V_REF。

在一种可能的实施方式中，所述参考电压产生模块40包括串联连接的第二电源P2、第一电阻R_T，所述参考电压V_REF为所述第一电阻R_T的电压。

在一种可能的实施方式中，所述参考电压V_REF可以通过如下公式获得：

V_REF＝I_B*R_T，其中，I_B可以是流经所述第一电阻R_T的电流。

在一种可能的实施方式中，所述第二电源P2可以是电流源。在其他的实施方式中，所述第二电源P2也可以是电压源，在这种情况下，本实用新型示出的线路可以根据实际情况进行更改，对此，本实用新型不做限定。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第一开关S_A1、第二开关S_A2，所述第一电容C₁的第二端接地，所述第一电平调节模块10包括第三电源P3、第三电容C₃、第三开关S_A3、第四开关S_A4，其中：

所述第一开关S_A1的两端分别电连接于所述第一电源P1及所述第一电容C₁的第一端；

所述第二开关S_A2电连接于所述第一电容C₁的第一端及第二端；

所述第三开关S_A3电连接于所述第三电源P3、所述第三电容C₃的一端、所述第四开关S_A4的第一端及所述第一比较模块CMPA；

所述第三电容C₃的另一端电连接于所述第一电容C₁的第一端；

所述第四开关S_A4的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，以上所述的各种开关可以是三极管、晶体管等可以根据控制信号实现导通和断开的元器件，也可以是各种开关器件，本实用新型对此不做限制。

在一种可能的实施方式中，所述第三电源P3可以是电流源。在其他的实施方式中，所述第三电源P3也可以是电压源，在这种情况下，本领域技术人员可以根据实际情况对本实用新型所示的电路进行改变，对此，本实用新型不做限定。

在一种可能的实施方式中，所述第三电源P3用于在所述第一开关S_A1、所述第四开关S_A4断开且所述第三开关S_A3及所述第二开关S_A2闭合时对所述第三电容C₃进行充电，所述第一电源P1用于在所述第一开关S_A1闭合且所述第二开关S_A2、所述第三开关S_A3、所述第四开关S_A4断开时对所述第一电容C₁进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第五开关S_B1、第六开关S_B2，所述第二电容C₂的第二端接地，所述第二电平调节模块20包括第四电源P4、第四电容C₄、第七开关S_B3、第八开关S_B4，其中：

所述第五开关S_B1电连接于所述第一电源P1及所述第二电容C₂的第一端，所述第五开关S_B1与第一开关S_A1电连接。；

所述第六开关S_B2电连接于所述第二电容C₂的第一端及第二端；

所述第七开关S_B3电连接于所述第四电源P4、所述第四电容C₄的一端、所述第八开关S_B4的第一端、所述第二比较模块CMPB；

所述第四电容C₄的另一端电连接于所述第二电容C₂的第一端；

所述第八开关S_B4的第二端接地。

在一种可能的实施方式中，所述第四电源P4可以是电流源。在其他的实施方式中，所述第三电源P4也可以是电压源，在这种情况下，本领域技术人员可以根据实际情况对本实用新型所示的电路进行改变，对此，本实用新型不做限定。

在一种可能的实施方式中，所述第四电源P4可以用于在所述第五开关S_B1、所述第八开关S_B4断开且所述第六开关S_B2、所述第七开关S_B3闭合时对所述第四电容C₄进行充电，所述第一电源P1可以用于在所述第五开关S_B1闭合且所述第六开关S_B2、所述第七开关S_B3、所述第八开关S_B4断开时对所述第一电容C₁进行充电。

在一种可能的实施方式中，所述第一电平调节模块10及所述第二电平调节模块20用于产生中间电压，所述中间电压可以表示第三电容的电压或第四电容的电压，所述中间电压的电压大小为：

其中，V_OFF表示所述中间电压，I_B表示流经所述第一电平调节模块10或第二电平调节模块20的电流，T_D表示所述第二比较器CMPA或所述第二比较器CMPB的延迟时间，其中：

对所述第一电压V_CTA进行补偿生成第三电压V_CTA1，包括：

将所述第一电压V_CTA与所述中间电压的和作为所述第三电压V_CTA1；

对所述第二电压V_CTB进行补偿生成第四电压V_CTB1，包括：

将所述第二电压V_CTB与所述中间电压的和作为所述第四电压V_CTB1。

本实用新型通过将比较器延迟引起的过充电压存储在第三电容C₃或第四电容C₄上，调整比较器的比较电压，以此消除比较器的延迟时间对张弛振荡器造成的影响。

在一种可能的实施方式中，所述第一时钟信号V_CLKA或所述第二时钟信号V_CLKB的时钟周期为2*C_T*R_T，其中，C_T表示所述第一电容C₁或第二电容C₂的电容值，R_T表示所述第一电阻R_T的阻值。

请参阅图3，图3示出了根据本实用新型一实施方式的信号波形的示意图。

在一个示例中，可以在T0时刻之前，将第一开关S_A1、第三开关S_A3、断开，并将第二开关S_A2及第四开关S_A4闭合，从而对第一电容C₁、第三电容C₃进行放电，直到第一电容C₁、第三电容C₃降为低电平(0V或接近0V)。

然后，可以断开第四开关S_A4并闭合第三开关S_A3(此时，所述第一开关S_A1、所述第四开关S_A4断开且所述第三开关S_A3及所述第二开关S_A2闭合)，利用第三电源P3对第三电容C₃进行充电，直到所述第三电容C₃的电压到达中间电压值。

然后，可以先断开第二开关S_A2，第三开关S_A3和第四开关S_A4，再闭合第一开关S_A1(此时，所述第一开关S_A1闭合且所述第二开关S_A2、所述第三开关S_A3、所述第四开关S_A4断开)，开始对第一电容C₁进行充电，从图3可以看出，第一电压V_CTA从低电平开始逐渐升高，到T1时刻，由于第三电容C₃的中间电压的补偿，第三电压V_CTA1从中间电压升高到参考电压V_REF，此时，充电时间可以是T-TD，由于第一比较器CMPA具有TD的延迟时间，因此在第三电压V_CTA1达到参考电压V_REF后，第一电源P1会继续对第一电容C1进行充电，第三电压V_CTA1继续上升，当到达第一比较器CMPA的延迟时间TD后，比较器反转，使得第一时钟信号VC_LKA从高电平变为低电平，此时，第一电容C₁的充电时间为T。从T0时刻开始到T2时刻可以视为半个时钟周期，半个时钟周期的充电时间为：T-TD+TD＝C_T*R_T，因此一个时钟周期的时长为2*T。

其中，可以通过如下公式确定第一电容的充电时间T：

Q＝C_T*V_CTA＝I_B*T，其中，T表示第一电容C₁从低电平(例如0V)上升到参考电压V_REF的充电时间，V_CTA表示第一电容C₁的电压，I_B是对第一电容C₁的充电电流，Q表示第一电容C₁上的电荷量。

Q＝C_T*V_CTA＝C_T*I_B*R_T＝I_B*T，

因此可以得到：T＝C_T*R_T

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述第一电压V_CTA及所述第二电压V_CTB的波形可以相差半个时钟周期。

产生第二电压V_CTB及第四电压V_CTB1的过程与产生第一电压V_CTA及第三电压V_CTA1的过程类似，在此不再赘述。

根据以上介绍可知，本实用新型所述的装置产生的第一时钟信号V_CLKA及第二时钟信号V_CLKB的时钟周期仅与电阻R_T和第一电容C₁或第二电容C₂有关，而与比较器的延迟时间T_D无关，通过以上装置，消除了比较器的延迟对产生的时钟信号的时钟周期的影响。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种信号产生装置，其特征在于，所述装置包括第一电容、第二电容、第一电平调节模块、第二电平调节模块、第一比较器、第二比较器、RS触发器，其中：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括参考电压产生模块，用于输出所述参考电压。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述参考电压产生模块包括串联连接的第二电源、第一电阻，所述参考电压为所述第二电源在所述第一电阻产生的电压。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一开关及第二开关，所述第一电容的第二端接地，所述第一电平调节模块包括第三电源、第三电容、第三开关及第四开关，其中：

所述第二开关电连接于所述第一电容的第一端及第二端；

所述第三电容的另一端电连接于所述第一电容的第一端；

所述第四开关的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三电源用于在所述第一开关、所述第四开关断开且所述第二开关、所述第三开关闭合时对所述第三电容进行充电，所述第一电源用于在所述第一开关闭合且所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关断开时对所述第一电容进行充电。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第五开关、第六开关，所述第二电容的第二端接地，所述第二电平调节模块包括第四电源、第四电容、第七开关、第八开关，其中：