NL8701406A - Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content - Google Patents
Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content Download PDFInfo
- Publication number
- NL8701406A NL8701406A NL8701406A NL8701406A NL8701406A NL 8701406 A NL8701406 A NL 8701406A NL 8701406 A NL8701406 A NL 8701406A NL 8701406 A NL8701406 A NL 8701406A NL 8701406 A NL8701406 A NL 8701406A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- capacitor
- comparator
- flip
- circuit
- relaxation oscillator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/023—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
- H03K3/0231—Astable circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/01—Details
- H03K3/013—Modifications of generator to prevent operation by noise or interference
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Description
t 9 PHN 12.158 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Relaxatie-oscillator met comparator-flipflopschakeling.t 9 PHN 12.158 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken in Eindhoven Relaxation oscillator with comparator flip-flop circuit.
De uitvinding heeft betrekking op een relaxatie-oscillator met een condensator, een oplaad- en een ontlaadschakeling, schakelmiddelen om in een eerste stand de condensator met behulp van de oplaadschakeling op te laden en om in een tweede stand de condensator 5 met behulp van de ontlaadschakeling te ontladen, en met een comparator-flipflopschakeling, welke, zodra de condensatorspanning een eerste waarde heeft bereikt, een stuursignaal afgeeft om de schakelmiddelen vanuit de eerste in de tweede stand te brengen, en welke, zodra de condensatorspanning een tweede waarde heeft bereikt, een stuursignaal 10 afgeeft om de schakelmiddelen vanuit de tweede in de eerste stand te brengen.The invention relates to a relaxation oscillator with a capacitor, a charging and a discharging circuit, switching means for charging the capacitor in the first position by means of the charging circuit and in a second position in the capacitor 5 by means of the discharging circuit. and with a comparator flip-flop circuit, which, once the capacitor voltage has reached a first value, outputs a control signal to bring the switching means from the first to the second position, and which, once the capacitor voltage has reached a second value, control signal 10 to bring the switching means from the second to the first position.
Een dergelijke relaxatie-oscillator levert een driehoekspanning over de condensator, waarvan de piek-piekwaarde wordt bepaald door onder meer de genoemde eerste en tweede spanningswaarde, de 15 hysterese van de flipflopschakeling en de aanwezige rondgaande versterking op het schakelmoment.Such a relaxation oscillator supplies a triangular voltage across the capacitor, the peak-peak value of which is determined by inter alia the said first and second voltage value, the hysteresis of the flip-flop circuit and the circular gain present at the switching moment.
Relaxatie-oscillatoren van de hier beschreven soort zijn bekend uit IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. SC-18, No. 6, december 1983, pagina's 794-801. In dit artikel zijn, al dan niet 20 expliciet, een aantal mogelijkheden gegeven om het ruisgedrag van de relaxatie-oscillatoren te verbeteren, te weten: het vergroten van de condensatordriehoekspanning, het vergroten van de rondgaande versterking op het schakelmoment, het verminderen van de invloed van de hysterese van de flipflopschakeling en het snel omschakelen van de stroom met een 25 snelle flopflopschakeling.Relaxation oscillators of the type described here are known from IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. SC-18, No. 6, December 1983, pages 794-801. In this article, explicitly or not, a number of possibilities are given to improve the noise behavior of the relaxation oscillators, namely: increasing the capacitor triangle voltage, increasing the circular gain at the switching moment, reducing the influence of the hysteresis of the flip-flop circuit and the rapid switching of the current with a fast flop-flop circuit.
Het ruisprobleem in relaxatie-oscillatoren kan veelal worden vermeden door ruisarmere typen oscillatoren toe te passen. Gezien echter de voordelen, die een relaxatie-oscillator biedt, zoals een groot afstembaar frequentiegebied en de integreerbaarheid op een IC, is het 30 gewenst het ruisgedrag van de relaxatie-oscillatoren verder te verbeteren.The noise problem in relaxation oscillators can often be avoided by using quieter types of oscillators. However, in view of the advantages that a relaxation oscillator offers, such as a large tunable frequency range and the integrability on an IC, it is desirable to further improve the noise behavior of the relaxation oscillators.
Het doel van de uitvinding is dan ook een relaxatie- 870 140 6 t r PHN 12.158 2 oscillator te verschaffen, welke een verder verbeterd ruisgedrag vertoont.The object of the invention is therefore to provide a relaxation 870 140 6 t PHN 12.158 2 oscillator, which exhibits a further improved noise behavior.
Overeenkomstig de uitvinding bezit de relaxatie-oscillator, zoals deze in de aanhef is omschreven, daartoe het kenmerk, 5 dat de comparator-flipflopschakeling is voorzien van bandbreedte beperkende middelen. Deze bandbreedte beperkende middelen zijn bij voorkeur aangebracht in die punten van de comparator-flipflopschakeling, waar het ingangssignaal van deze schakeling versterkt is; zij worden in het bijzonder opgenomen in een collectorketen van de comparator-10 flipflopschakeling.According to the invention, the relaxation oscillator as described in the preamble has the feature that the comparator flip-flop circuit is provided with bandwidth limiting means. This bandwidth limiting means is preferably provided at those points of the comparator flip-flop circuit where the input signal of this circuit is amplified; in particular they are included in a collector circuit of the comparator-10 flip-flop circuit.
De uitvinding berust op het hiernavolgende inzicht. Snel omschakelen van de stroom met een snelle flipflopschakeling is op zich niet voldoende om een verder verbeterd ruisgedrag te verkrijgen: ook dient het omschakelen steeds op het goede moment te geschieden.The invention is based on the following insight. Rapid switching of the current with a fast flip-flop circuit is not in itself sufficient to obtain a further improved noise behavior: the switching must also always take place at the right time.
15 Omschakelen impliceert bemonstering, waardoor de ruis van een zeer groot aantal bovenbanden terugvouwt. Door de ruisbandbreedte te verkleinen met behulp van bandbreedte beperkende middelen en pas daarna de stroom snel om te schakelen, dat wil zeggen pas daarna bemonstering te laten optreden, wordt de ruis van een minder aantal bovenbanden 20 teruggevouwen. Het resultaat is, dat het schakelmoment beter wordt uitgemiddeld.15 Switching implies sampling, which causes the noise of a very large number of top tires to fold back. By decreasing the noise bandwidth by means of bandwidth limiting means and only then switching the current quickly, that is to say after sampling has occurred, the noise of a less number of upper bands 20 is folded back. The result is that the switching moment is better averaged.
Het ontwerp van relaxatie-oscillatoren dient gericht te zijn op de volgende vier funkties: in de schakeling dienen de voornoemde eerste en tweede spanningswaarde te worden gedefinieerd; de 25 condensatorspanning dient met deze spanningswaarden te worden vergeleken; de oplaad- en de ontlaadstroom dienen te worden gedefinieerd; en een omschakelen van deze stromen dient te worden uitgevoerd. De eerste twee funkties kunnen tezamen worden gerealiseerd in een afzonderlijke comparator-flipflopschakeling. Wordt deze 30 schakeling in een eenvoudige uitvoering gevormd door een afzonderlijke verschilversterker-comparator (WC), dan worden overeenkomstig de uitvinding de bandbreedte beperkende middelen gevormd door de collectorweerstanden van de beide transistoren van de verschilversterker-comparator (WC) en een de beide collectoren verbindende condensator.The design of relaxation oscillators should focus on the following four functions: the circuit should define the aforementioned first and second voltage values; the capacitor voltage should be compared to these voltage values; the charging and discharging current must be defined; and switching of these currents must be performed. The first two functions can be realized together in a separate comparator flip-flop circuit. If this circuit is formed in a simple embodiment by a separate differential amplifier comparator (WC), according to the invention the bandwidth limiting means are formed by the collector resistors of the two transistors of the differential amplifier comparator (WC) and connecting the two collectors. capacitor.
35 Het is echter ook mogelijk alle vier de voornoemde functies met elkaar te verweven, zoals bijvoorbeeld wordt geïllustreerd door de gebalanceerde relaxatie-oscillator in figuur 1 in het voornoemde 8701406 t PHN 12.158 3 tijdschriftartikel. In dat geval zouden de bandbreedte beperkende middelen kunnen worden gevormd door de aldaar aangegeven weerstanden R1 en een tussen de collectoren van de transistoren Q1 en Q2 aan te brengen condensator. Een soortgelijke oplossing zal eveneens mogelijk zijn bij 5 de in figuur 15 in het voornoemde tijdschriftartikel afgeheelde uitvoeringsvorm.However, it is also possible to interweave all four of the aforementioned functions, as illustrated, for example, by the balanced relaxation oscillator in Figure 1 in the aforementioned 8701406 PHN 12.158 3 magazine article. In that case, the bandwidth limiting means could be formed by the resistors R1 indicated there and a capacitor to be arranged between the collectors of the transistors Q1 and Q2. A similar solution will also be possible with the embodiment shown in Figure 15 in the aforementioned magazine article.
De relaxatie-oscillator kan verder, eveneens overeenkomstig de uitvinding, worden opgenomen in een geïntegreerde schakeling.The relaxation oscillator can further, also according to the invention, be included in an integrated circuit.
10 Voor toepassing van het hier beschreven relaxatie- oscillator principe in een spanningsgestuurde oscillator (VCO) met een groot regelbereik of in de gevallen, dat een lage distorsie gewenst is, kunnen de bandbreedte beperkende middelen regelbaar worden gemaakt en worden gekoppeld aan de oscillatorfrequentie, bijvoorbeeld via de 15 varicapspanning van de condensator of via de laadstroom. Het doel is dan de procentuele bijdrage van de door het filter geïntroduceerde vertraging tot de ruis constant te houden.For application of the relaxation oscillator principle described here in a voltage controlled oscillator (VCO) with a large control range or in cases where low distortion is desired, the bandwidth limiting means can be made controllable and coupled to the oscillator frequency, for example via the varicap voltage of the capacitor or via the charging current. The goal then is to keep the percentage contribution of the delay introduced by the filter to the noise constant.
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarvan: 20 Figuur 1 het principeschema toont van het bekende type relaxatie-oscillator; enThe invention will now be explained in more detail with reference to the appended drawing, of which: Figure 1 shows the principle diagram of the known type of relaxation oscillator; and
Figuur 2 een uitvoeringsvoorbeeld toont van een relaxatie-oscillator overeenkomstig de uitvinding.Figure 2 shows an exemplary embodiment of a relaxation oscillator according to the invention.
Overeenkomstige delen in de figuren zijn met gelijke 25 verwijzingscijfers aangegeven. Het aan de hand van de tekening te beschrijven uitvoeringsvoorbeeld dient niet als een beperking van de uitvinding te worden beschouwd; dit uitvoeringsvoorbeeld dient slechts ter illustratie van de uitvinding.Corresponding parts in the figures are indicated with the same reference numerals. The exemplary embodiment to be described with reference to the drawing should not be regarded as a limitation of the invention; this exemplary embodiment serves only to illustrate the invention.
De in figuur 1 schematisch afgebeelde relaxatie-30 oscillator omvat een condensator 1, een oplaadschakeling 2, een ontlaadschakeling 3, een schakelaar 4 en een comparator-flipflopschakeling 5. De oplaad- en ontlaadschakeling 2, respectievelijk 3 zijn in figuur 1 aangegeven als stroombronnen, welke een stroom I, respectievelijk 21 trekken. Indien de schakelaar 4 in de (in figuur 1 35 afgebeelde) geopende toestand verkeert, wordt de condensator 1 door de stroombron 2 opgeladen; wordt de schakelaar 4 gesloten, dan wordt door de stroombron 3 behalve de door de stroombron 2 geleverde stroom IThe relaxation 30 oscillator schematically shown in Figure 1 comprises a capacitor 1, a charging circuit 2, a discharging circuit 3, a switch 4 and a comparator flip-flop circuit 5. The charging and discharging circuit 2, 3, respectively, are indicated as current sources in Figure 1, which draw a current I, 21 respectively. If the switch 4 is in the open state (shown in Figure 1), the capacitor 1 is charged by the power source 2; when the switch 4 is closed, the current source 3 is supplied in addition to the current I supplied by the current source 2
8701406 3 PHN 12.158 4 tevens een ontlaadstroom I van de condensator, in totaal dus een stroom 21, getrokken. De capaciteit C van de condensator 1 is verder zodanig, dat bij het opladen en ontladen een vrijwel lineair spanningsverloop over de condensator aanwezig is, zodat uiteindelijk een vrijwel 5 driehoekig verlopende spanning over de condensator komt te staan.8701406 3 PHN 12.158 4 also draw a discharge current I of the capacitor, so in total a current 21. The capacitance C of the capacitor 1 is further such that during charging and discharging there is an almost linear voltage variation across the capacitor, so that eventually an almost triangular voltage is applied across the capacitor.
De comparator-flipflopschakeling 5 is hier opgebouwd uit een tweetal comparatoren 6 en 7 en een flipflop 8. De condensatorspanning Vc wordt toegevoerd aan de beide comparatoren; in de comparator 6 wordt de condensatorspanning Vc vergeleken met een eerste, 10 hogere spanningswaarde Vref.1 en in de comparator 7 met een tweede, lagere spanningswaarde Vref.2. Bereikt de condensatorspanning Vc de waarde Vref.1, dan wordt de flipflop 8 zodanig geschakeld, dat een stuursignaal wordt afgegeven, dat de schakelaar 4 sluit, zodat de condensator 1 wordt ontladen en de condensatorspanning Vc derhalve 15 afneemt. Zodra vervolgens de condensatorspanning Vc de waarde Vref.2 heeft bereikt, dan wordt de flipflop 8 omgeschakeld en geeft deze een stuursignaal af, dat de schakelaar 4 opent, zodat de condensator 1 weer wordt opgeladen en de condensatorspanning Vc derhalve weer toeneemt.The comparator flip-flop circuit 5 is here composed of two comparators 6 and 7 and a flip-flop 8. The capacitor voltage Vc is applied to the two comparators; in the comparator 6, the capacitor voltage Vc is compared with a first, higher voltage value Vref.1 and in the comparator 7 with a second, lower voltage value Vref.2. When the capacitor voltage Vc reaches the value Vref.1, the flip-flop 8 is switched in such a way that a control signal is produced, so that the switch 4 closes, so that the capacitor 1 is discharged and the capacitor voltage Vc therefore decreases. As soon as the capacitor voltage Vc has reached the value Vref.2, the flip-flop 8 is switched over and gives a control signal which opens the switch 4, so that the capacitor 1 is charged again and the capacitor voltage Vc therefore increases again.
In figuur 2 is de comparator-flipflopschakeling 5 gevormd 20 door een verschilversterker-comparator WC, opgebouwd uit transistoren T1 en T2, een stroombron 9, collectorweerstanden 10 en 11, welke bij voorkeur een gelijke waarde R zullen bezitten, en een condensator 12 met een capaciteit C', welke tezamen met de weerstanden 10 en 11 bandbreedte beperkende middelen, in dit voorbeeld een 25 laagdoorlaatfliter, vormen. De oplaad- en ontlaadschakeling worden tezamen met de schakelmiddelen gevormd door een verschilversterker, die is opgebouwd uit transistor T3 en T4 en stroombronnen 13 en 14, die een stroom I, respectievelijk 21 trekken.In Figure 2, the comparator flip-flop circuit 5 is formed by a differential amplifier comparator WC, composed of transistors T1 and T2, a current source 9, collector resistors 10 and 11, which will preferably have an equal value R, and a capacitor 12 with a capacitance C ', which together with the resistors 10 and 11 form bandwidth limiting means, in this example a low-pass fliter. The charging and discharging circuit together with the switching means are constituted by a differential amplifier, which is composed of transistor T3 and T4 and current sources 13 and 14, which draw a current I and 21, respectively.
De condensator 1 is hier gekoppeld aan de 30 voedingsspanning V. Zodra de transistor T3 open is en de transistor T4 gesperd, wordt deze condensator met behulp van de stroombron 13 opgeladen en gaat de condensatorspanning Vc omhoog, totdat de (tot dan toe gesperde) transistor T1 open gaat. De collectorspanning van de transistor T1 gaat dan omlaag door de spanningsval over de weerstand 10, 35 terwijl daarmede tevens de basisspanning van de transistoren T2 en T3 omlaag gaat en deze worden gesperd. De collectorspanning van de transistor T2 gaat dan omhoog en daarmede de basisspanning van de 8701406 i Λ PHN 12.158 5 transistor T4, waardoor deze laatste weer open gaat en de condensator 1 weer wordt ontladen. De condensatorspanning Vc gaat daarbij omlaag, totdat de transistor T1 weer wordt gesperd. Aldus neemt de condensatorspanning Vc een driehoekig verloop aan; een hiermede 5 overeenkomend blokvormig spanningsverloop u wordt verkregen aan de collector van de transistor T3, waarop een weerstand 15 is aangesloten.The capacitor 1 is here coupled to the supply voltage V. As soon as the transistor T3 is open and the transistor T4 is cut off, this capacitor is charged with the aid of the current source 13 and the capacitor voltage Vc rises until the (hitherto cut off) transistor T1 opens. The collector voltage of transistor T1 then decreases due to the voltage drop across resistor 10, 35 while also decreasing the base voltage of transistors T2 and T3 and blocking them. The collector voltage of the transistor T2 then rises, and with it the base voltage of the 8701406 i PHN 12.158 5 transistor T4, so that the latter opens again and the capacitor 1 is discharged again. The capacitor voltage Vc then decreases until the transistor T1 is turned off again. Thus, the capacitor voltage Vc takes a triangular shape; a corresponding voltage variation u corresponding to this is obtained at the collector of the transistor T3, to which a resistor 15 is connected.
De weerstanden 10 en 11 en de condensator 12 vormen een laagdoorlaatfilter voor de ruis aan de collectoren van de transistoren T1 en T2, waardoor de spanning aldaar beter gedefinieerd is en daarmede 10 tevens het omschakelen van de transistoren in de relaxatie-oscillator als de condensatorspanning Vc de waarden Vref.1, respectievelijk Vref.2 bereikt.The resistors 10 and 11 and the capacitor 12 form a low-pass filter for the noise at the collectors of the transistors T1 and T2, as a result of which the voltage there is better defined and thereby also the switching of the transistors in the relaxation oscillator as the capacitor voltage Vc the values Vref.1 and Vref.2 respectively.
87 0 HO687 0 HO6
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8701406A NL8701406A (en) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8701406A NL8701406A (en) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content |
NL8701406 | 1987-06-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8701406A true NL8701406A (en) | 1989-01-16 |
Family
ID=19850159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8701406A NL8701406A (en) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL8701406A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0464245A1 (en) * | 1990-07-04 | 1992-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for a level converter from TTL input signals to ECL output signals |
-
1987
- 1987-06-17 NL NL8701406A patent/NL8701406A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0464245A1 (en) * | 1990-07-04 | 1992-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for a level converter from TTL input signals to ECL output signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5262733A (en) | Pulse-width modulation amplifier | |
US6285262B1 (en) | Frequency divider, a phase lock oscillator and a flip-flop circuit using the frequency divider | |
US4752749A (en) | Fast response tuner | |
JPH09298461A (en) | Semiconductor integrated circuit | |
US7724101B2 (en) | Crystal oscillator circuit with amplitude control | |
EP0296131B1 (en) | Device for use at active filters and use thereof | |
CA1241711A (en) | Low-pass filter circuit | |
US5994927A (en) | Circuit for comparison of signal voltage with reference voltage | |
US4769616A (en) | High-frequency differential amplifier stage and amplifier comprising such a differential amplifier stage | |
US20030057449A1 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
NL8701406A (en) | Relaxation oscillator with comparator bistable element - produces square wave output with minimal noise content | |
JPH04297123A (en) | Power amplifier | |
EP1182780A2 (en) | Phase locked loop having a reduced lock time | |
US4924190A (en) | Amplifiers | |
US7271676B2 (en) | Method and/or apparatus for implementing a voltage controlled ring oscillator having a multi-peak detected amplitude control loop | |
EP0972341A1 (en) | Extended frequency range relaxation oscillator with improved linearity | |
US5262690A (en) | Variable delay clock circuit | |
JPH06125229A (en) | Cascade circuit of emitter follower stabilized by local feedback | |
US4233575A (en) | Wide frequency range current-controlled oscillator | |
EP1380099B1 (en) | Controllable oscillator | |
US6002296A (en) | Filter circuit with an intermittent constant current with constant period | |
JPH0550833U (en) | Frequency synthesizer tuner | |
JP3286556B2 (en) | Low-pass filter of PLL circuit | |
NL8204821A (en) | OSCILLATOR. | |
EP0603077A1 (en) | Controlled delay digital clock signal generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1B | A search report has been drawn up | ||
BV | The patent application has lapsed |