KR100313930B1 - Relaxation Voltage Controlled Oscillator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A voltage controlled relaxation oscillator is provided, which is capable of changing an output frequency using a voltage. CONSTITUTION: The first and second current sources(I1,I2) supply current controlled by a constant control voltage, respectively. A capacitor(C1) is charged by the first current source and is discharged by the second current source. A schmitt trigger(40) generates a periodic signal according to charging and discharging of the capacitor. The first switch(S1) connects the first current source(I1) and the capacitor(C1) in response to a signal generated from the schmitt trigger(40). The second switch(S2) connects the second current source(I2) and the capacitor(C1) in response to a signal generated from the schmitt trigger(40).

Description

전압제어 이장 발진기{Relaxation Voltage Controlled Oscillator}Voltage Controlled Oscillator

본 발명은 이장 발진기(Relaxation Oscillator)에 관한 것으로서, 특히 출력 주파수를 가변적으로 제어할 수 있는 전압제어 이장 발진기에 관한 것이다.The present invention relates to a relaxation oscillator, and more particularly, to a voltage controlled relaxation oscillator capable of variably controlling an output frequency.

이장 발진기는 도 1에 도시된 바와 같이, 병렬 연결된 제 1 및 제 2 저항(R1,R2)과, 제 1 및 제 2 저항(R1,R2)의 접속노드에 병렬로 연결되는 제 1 커패시터(C1)와, 제 1 커패시터(C1)의 충방전 동작에 의해 전압 제어신호를 출력하는 슈미트 트리거(10)와, 제 2 저항(R2)에 연결되고 전압 제어신호에 의해 제 1커패시터(C1)의 충방전 동작을 제어하는 제 1 스위치(S1)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the double oscillator is connected to the first and second resistors R 1 and R 2 connected in parallel to the connection nodes of the first and second resistors R 1 and R 2 in parallel. The first capacitor C 1 , the Schmitt trigger 10 outputting a voltage control signal by the charge / discharge operation of the first capacitor C 1 , and the second resistor R 2 are connected to the first resistor C 2 . The first switch S 1 controls the charging / discharging operation of the one capacitor C 1 .

이와같이 구성된 이장 발진기의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the oscillator configured as described above is as follows.

초기에 제 1 스위치(S1)가 오프(off) 상태라 가정하면, 전류가 제 1 저항(R1)을 거쳐 제 1 커패시터(C1)에 충전되어 제 1 커패시터(C1)에 걸리는 전압(VC)이 증가하게 된다.When the first switch (S 1) is assumed to be off (off) state initially, the current is charged in the first capacitor (C 1) via a first resistance (R 1) The voltage across the first capacitor (C 1) (V C ) is increased.

슈미트 트리거(10)는 제 1 커패시터(C1)에 걸리는 전압(VC)이 증가하여 상한치 전압(VB)보다 크면 하이(High)의 전압 제어신호를 출력한다. 이때, 제 1 스위치(S1)는 슈미트 트리거(10)에서 출력되는 하이 전압 제어신호에 의해 온 상태가 되어 제 1 커패시터(C1)는 방전된다.The Schmitt trigger 10 outputs a high voltage control signal when the voltage V C applied to the first capacitor C 1 increases and is greater than the upper limit voltage V B. At this time, the first switch S 1 is turned on by the high voltage control signal output from the Schmitt trigger 10 so that the first capacitor C 1 is discharged.

그리고, 제 1 커패시터(C1)의 방전동작에 따라 제 1 커패시터(C1)에 충전된 전압(VC)이 슈미트 트리거(10)의 하한전압(VA) 보다 낮아지게 되면, 슈미트 트리거(10)는 로우 전압 제어신호를 출력한다.Then, the when lower than a first capacitor a first capacitor in accordance with the discharge operation of the (C 1) (C 1), the voltage (V C), the lower limit voltage (V A) of the Schmitt trigger 10 is filled in, the Schmitt trigger ( 10) outputs a low voltage control signal.

이때, 제 1 스위치(S1)는 로우 전압 제어신호에 의해 다시 오프상태가 된다.At this time, the first switch S 1 is turned off again by the low voltage control signal.

그러므로, 이와같은 제 1 커패시터(C1)의 충방전 동작의 반복에 따라 주기적인 파형을 출력한다.Therefore, the periodic waveform is output in accordance with the repetition of the charge / discharge operation of the first capacitor C 1 .

종래 기술에 따른 이장 발진기는 제 1 및 제 2 저항과 제 1 커패시터가 일정값으로 정해져 있어 슈미트 트리거에서 출력되는 주파수를 가변할 수 없는 문제점이 있다.The conventional oscillator has a problem in that the first and second resistors and the first capacitor are fixed to a predetermined value so that the frequency output from the Schmitt trigger cannot be varied.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 전압을 이용하여 출력 주파수를 가변할 수 있는 전압제어 이장 발진기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage controlled dual oscillator capable of varying an output frequency by using a voltage.

도 1은 종래 기술에 따른 이장 발진기의 회로 구성도,1 is a circuit diagram of a double wave oscillator according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 전압제어 이장 발진기의 회로 구성도,2 is a circuit diagram of a voltage controlled dual oscillator according to the present invention;

도 3은 본 발명의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10, 40 : 슈미트 트리거 I1,I2: 전압제어 전류원10, 40: Schmitt trigger I 1 , I 2 : voltage control current source

본 발명에 따른 전압제어 이장 발진기는 커패시터의 충방전을 이용하여 신호를 발생하는 발진기에 있어서, 커패시터의 충방전에 따라 주기적인 신호를 발생하는 슈미트 트리거와, 주기적인 신호에 의해 스위칭 동작되어 커패시터의 충방전을 제어하는 제 1 및 제 2 스위치와, 커패시터의 충방전 속도를 제어위한 전류를 공급하기 위한 제 1 및 제 2 전압제어 전류원을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.The voltage controlled double wave oscillator according to the present invention is an oscillator for generating a signal by using charge and discharge of a capacitor. It is characterized by including a first and a second switch for controlling the charge and discharge, and a first and second voltage control current source for supplying a current for controlling the charge and discharge speed of the capacitor.

이하, 본 발명에 따른 전압제어 이장 발진기의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a voltage controlled double oscillator according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 전압제어 이장 발진기의 회로 구성도이다.2 is a circuit diagram of a voltage controlled double oscillator according to the present invention.

도 2를 참조하여 그 구성을 설명하면, 일정의 제어전압에 의해 제어되는 전류를 공급하는 제 1 및 제 2 전류원(I1(Vctrl),I2(Vctrl))과, 제 1 전류원(I1(Vctrl))에 의해 충전되고 제 2 전류원(I2(Vctrl))에 의해 방전되는 커패시터(C1)와, 커패시터(C1)의 충방전에 따라 주기적인 신호를 발생하는 슈미트 트리거(40)와, 슈미트 트리거(40)에서 발생된 신호에 의해 스위칭 동작되어 제 1 전류원(I1(Vctrl))과 커패시터(C1)를 연결하는 제 1 스위치(S1)와, 슈미트 트리거(40)의 주기적인 신호에 의해 동작되어 제 2 전류원(I2(Vctrl))과 커패시터(C1)를 연결하는 제 2 스위치(S2)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the configuration thereof includes a first and second current sources I 1 (Vctrl) and I 2 (Vctrl) for supplying a current controlled by a predetermined control voltage, and a first current source I 1. (Vctrl)) to the Schmitt trigger for charging is generated in a periodic signal according to the charge and discharge of the capacitor (C 1) and a capacitor (C 1) is discharged by a second current source (I 2 (Vctrl)) by 40 and, the switching operation by a signal generated at the Schmitt trigger 40 of the first current source (I 1 (Vctrl)) and the first switch (S 1), and a Schmitt trigger (40) for connecting the capacitor (C 1) It is composed of a second switch S 2 which is operated by a periodic signal and connects the second current source I 2 (Vctrl) and the capacitor C 1 .

여기서, 제 1 전압제어 전류원(I1(Vctrl))은 도 3에 도시된 바와 같이 베이스에 인가되는 일정의 제어전압(Vctrl)에 의해 동작되는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터에 베이스가 연결된 제 2 트랜지스터(Q2)와, 제 2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 베이스가 연결된 제 3 트랜지스터(Q3)와, 제 2 트랜지스터(Q2)의 에미터와 제 3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터에 동시에 연결되는 저항(RO)으로 구성된다. 그리고, 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터에 정전류원(Ix)이 연결되어 구성된다.Here, the first voltage control current source I 1 (Vctrl) includes a first transistor Q 1 operated by a constant control voltage Vctrl applied to a base as shown in FIG. 3, and a first transistor ( A second transistor Q 2 having a base connected to the emitter of Q 1 ), a third transistor Q 3 having a base connected to the collector of the second transistor Q 2 , and an emission of the second transistor Q 2 . Resistor and a resistor R O simultaneously connected to the collector of the third transistor Q 3 . The constant current source I x is connected to the emitter of the first transistor Q 1 .

이때, 제 1 및 제 3 트랜지스터(Q1,Q3)는 NPN 트랜지스터이고, 제 2 트랜지스터(Q2)는 PNP 트랜지스터이다.In this case, the first and third transistors Q 1 and Q 3 are NPN transistors, and the second transistor Q 2 is a PNP transistor.

여기서, 제 2 전류원(I2(Vctrl))의 구성은 제 1 전류원(I1(Vctrl))의 구성과 동일하여 구성설명을 생략하기로 한다.Here, the configuration of the second current source I 2 (Vctrl) is the same as that of the first current source I 1 (Vctrl), and thus the description of the configuration will be omitted.

이와같이 구성되는 전압제어 이장 발진기의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the voltage controlled oscillator configured as described above is as follows.

초기에 제 1 스위치(S1)가 오프된 것으로 가정하면, 제 1 전류원(I1(Vctrl))에서 공급하는 전류에 의해 커패시터(C1)가 충전되고, 슈미트 트리거(40)는 커패시터(C1)의 충전전압(VC)이 상한전압(VB) 보다 커지면 하이(High) 제어신호를 출력한다.Assuming that the first switch S 1 is initially off, the capacitor C 1 is charged by the current supplied from the first current source I 1 (Vctrl), and the Schmitt trigger 40 uses the capacitor C When the charging voltage V C of 1 ) is greater than the upper limit voltage V B , a high control signal is output.

슈미트 트리거(40)에서 출력되는 하이 제어신호가 출력되면, 제 1 스위치(S1)는 오프되고, 제 2 스위치(S2)는 온되므로 커패시터(C1)는 제 2 전류원(I2(Vctrl))에 의해 방전을 시작한다.When the high control signal output from the Schmitt trigger 40 is output, the first switch S 1 is turned off and the second switch S 2 is turned on, so that the capacitor C 1 is connected to the second current source I 2 (Vctrl). Start discharging by)).

슈미트 트리거(40)는 방전동작에 의해 커패시터(C1)의 충전전압(VC)이 하한 전압(VA) 보다 낮아지면 로우(Low) 제어신호를 출력한다.The Schmitt trigger 40 outputs a low control signal when the charging voltage V C of the capacitor C 1 is lower than the lower limit voltage V A by the discharge operation.

이에 의해 제 1 스위치(S1)는 온되고, 제 2 스위치(S2)는 다시 오프되어 초기상태로 복귀되므로 슈미트 트리거(40)는 이와같은 동작을 반복적으로 행하여 주기적인 신호를 출력한다.As a result, since the first switch S 1 is turned on and the second switch S 2 is turned off and returned to the initial state, the Schmitt trigger 40 repeatedly performs such an operation to output a periodic signal.

여기서, 상기 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)는 트랜지스터로 구성할 수 있으며, 트랜지스터로 구성할 경우, 제 1 스위치(S1)는 피모스 트랜지스터로 구성하고 제 2 스위치(S2)는 앤모스 트랜지스터로 구성한다.Here, the first switch (S 1 ) and the second switch (S 2 ) may be composed of a transistor, in the case of a transistor, the first switch (S 1 ) is composed of a PMOS transistor and the second switch ( S 2 ) is composed of NMOS transistors.

따라서, 슈미트 트리거(40)의 출력 신호가 하이 레벨이면 상기 제 1 스위치는 오프 상태가되고, 제 2 스위치(S2)는 온 상태가 된다. 반면에 슈미트 트리거의출력 신호가 로우 레벨이면, 제 1 스위치(S1)는 온 상태가 되고 제 2 스위치(S2)는 오프상태가 된다. 한편, 제 1 및 제 2 전류원(I1(Vctrl),I2(Vctrl))은 정전류원(Ix)에 의해 제 1 트랜지스터(Q1)의 VBE와 제 2 트랜지스터(Q2)의 VBE가 거의 동일하여 A점의 전압은 일정 제어전압과 동일하다. 그러므로, 제 1 및 제 2 전류원(I1(Vctrl),I2(Vctrl))의 출력전류(I(Vctrl))는Accordingly, when the output signal of the Schmitt trigger 40 is at a high level, the first switch is turned off, and the second switch S 2 is turned on. On the other hand, when the output signal of the Schmitt trigger is at a low level, the first switch S 1 is turned on and the second switch S 2 is turned off. On the other hand, the first and second current sources I 1 (Vctrl) and I 2 (Vctrl) have a VBE of the first transistor Q 1 and a VBE of the second transistor Q 2 by the constant current source I x . Almost the same, the voltage at point A is equal to the constant control voltage. Therefore, output currents I (Vctrl) of the first and second current sources I 1 (Vctrl) and I 2 (Vctrl) are

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에 따라 일정 제어전압(Vctrl)에 의해 그 값이 비례적으로 가변되는 전류를 공급하여, 이 전류가 증가하면 커패시터(C1)에 충방전되는 속도가 빨라져서 슈미트 트리거(40)의 출력 제어신호의 주파수가 높아지고, 전류가 감소하면 커패시터(C1)의 충방전속도가 느려지므로 출력 제어신호의 주파수는 낮아진다.According to Equation 1, the current is supplied proportionally variable by a constant control voltage Vctrl, and when the current is increased, the speed of charging and discharging the capacitor C 1 is increased, so that the Schmitt trigger 40 When the frequency of the output control signal increases and the current decreases, the charge / discharge rate of the capacitor C 1 decreases, so that the frequency of the output control signal decreases.

본 발명에 따른 전압제어 이장 발진기는 일정 제어전압의 조정에 의해 공급되는 전류값의 변화에 따라 커패시터의 충방전 속도를 조정함으로써 출력 주파수를 조절할 수 있다.The voltage controlled double oscillator according to the present invention can adjust the output frequency by adjusting the charge and discharge speed of the capacitor in accordance with the change of the current value supplied by the adjustment of the constant control voltage.

Claims (4)

커패시터의 충방전을 이용하여 신호를 발생하는 발진기에 있어서,In an oscillator that generates a signal by using charge and discharge of a capacitor, 상기 커패시터의 충방전에 따라 주기적인 신호를 발생하는 슈미트 트리거와;A Schmitt trigger generating a periodic signal according to charging and discharging of the capacitor; 상기 주기적인 신호에 의해 스위칭 동작되어 상기 커패시터의 충방전 속도를 제어하는 제 1 및 제 2 스위치와;First and second switches configured to switch by the periodic signal to control charge and discharge rates of the capacitor; 상기 커패시터의 충방전 속도를 제어하기 위한 전류를 공급하는 제 1 및 제 2 전압제어 전류원을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전압제어 이장 발진기.And a first and second voltage controlled current sources for supplying current for controlling the charge and discharge speed of the capacitor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 커패시터는 제 1 스위치의 동작에 의해 충전되고, 제 2 스위치의 동작에 의해 방전되도록 구성됨을 특징으로 하는 전압제어 이장 발진기.And the capacitor is configured to be charged by the operation of the first switch and to be discharged by the operation of the second switch. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 전압제어 전류원은 상기 제 1 스위치에 의해 상기 커패시터를 충전시키고, 상기 제 2 전압제어 전류원은 상기 제 2 스위치에 의해 상기 커패시터를 방전시키도록 구성됨을 특징으로 하는 전압제어 이장 발진기.And wherein the first voltage controlled current source charges the capacitor by the first switch, and the second voltage controlled current source is configured to discharge the capacitor by the second switch. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 전압제어 전류원은 베이스에 인가되는 일정의 제어전압에의해 동작되는 제 1 NPN트랜지스터와, 제 1 트랜지스터의 에미터에 베이스가 연결된 제 2 PNP트랜지스터와, 제 2 트랜지스터의 컬렉터에 베이스가 연결된 제 3 NPN트랜지스터와, 제 2 트랜지스터의 에미터와 제 3 트랜지스터의 컬렉터에 동시에 연결되는 저항과, 제 1 트랜지스터의 에미터에 연결된 정전류원으로 구성됨을 특징으로 하는 전압제어 이장 발진기.The first and second voltage controlled current sources may include a first NPN transistor operated by a constant control voltage applied to a base, a second PNP transistor having a base connected to an emitter of the first transistor, and a collector of the second transistor. And a third NPN transistor having a base connected thereto, a resistor connected simultaneously to the emitter of the second transistor and the collector of the third transistor, and a constant current source connected to the emitter of the first transistor.
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