TW478253B - Oscillator circuit - Google Patents

Description

；； 如以上所述，此電路需要兩列電容哭。再者 個電容器具有一關胳令，^ σ 丹言 電容之數值那# 。生電容之數值不像 ",η那樣予以適當控制乃是積體電路電容哭之 特徵。因此，雖鈇恭 口口 …、摄盪之輸出頻率應在線性上有效 478253 五、發明說明（1) 技銜範圍' 本發明關於一種振盪器電路，例如用以在一積體電路中 之一時鐘信號。 發明背景 振盪器電路皆通常用於積體電路以提供時鐘信號。所得 到之時鐘信號之頻率全視振盪器電路之參數而定。在一積 體電路中，通常不可能製造具有足夠精密度之振盪器電路 組件以提供一具有理想準確性之時鐘頻率。 因此，眾所周知製造一頻率可微調之振盪器電路。即在 製造以後，頻率係藉一輸入信號=，例如一多位元數位信號 來調整。因此，頻率可正確地帶來理想數值。 美國第5, 859, 571號專利案揭示一頻率微調振盪器，在 其中一電流產生器提供一輸出電流，及亦產生兩定限電 壓。電流係轉接至一延遲單元内，此單元則包括兩列電容 态，一個用以提供輸出頻率之粗微調，及一個周以提供細 微調。電容器上之電壓係與兩定限電壓相比較，及比較之 結果如用來没疋及重置一正反器，因每個這樣循環所花之 時間係輸出時鐘信號之時段，致使頻率全視所微調電容之 數值而定及因而根據所要者來調整。

第4頁 478253 五、發明說明（2) 額定微調電容值成正比，但實際上僅達到一有限範圍。 發明概要二 根據本發明之一較佳特徵，一種振盪器電路包括一產生 一種可藉一電阻器列來微調之電流之電流產生器，及因而 包括僅一單一電容器列。 根據本發明之再一較佳特徵，一種振盪器電路包括一供 給電流至一微調電容器列中之電容器之輸入端。電容器之 輸入端係保持一較恒定之電壓上，及因而來自電流產生器 之所有電流通過電容器列之所需電容器，因而將寄生電容 之效應減至最小。 圖示簡述 二 圖1係一根據本發明之振盪器電路之一方塊圖。 圖2係一形成圖1之部分電路之第一分支電路之一概略電 路圖。 圖3係一形成圖1之部分電路之第二分支電路之一概略電 路圖。 圖4係一形成圖1之部分電路之第三分支電路之一概略電 路圖。 圖5係一用來說明圖1之電路之工作之定時圖。 較佳具體實例詳述 圖1顯示一根據本發明之特徵之振盪器電路。圖1之振盪 器電路包括一有電流源4之控制電路2。電流源4產生一可 被迫自電流源4流出或流入該電流源之數置I s e ΐ之電流。 電流源4再產生被供給作為至各個比較器6，8之輸入端之

第5頁 478253 五、發明說明 第一及第二定限電壓Vu，VI。至這些比較器6，8之其他輪 入端皆各供以數量Vramp之電壓。比較器6，8之輸出端皆 分別連接於一正反器10 Set及Reset端，及正反器之輸出 係反饋至電流源4，且亦饋送至一電路輪出丨2作:輸出時 鐘信號。 一包括一電阻器列16之可變電阻電路14係連接於電流源 4以自電流源改變電流輸之數量iset。

一運算放大器18具有其被連接於一固定考電壓^以之非 反向輸入端20，如果要求，該參考電壓亦可由控制電路2 予以提供。運算放大器1 8之反向輸入端2 2係連接於電流源 4之一輸出。運算放大器之輸出端則提供一如上所述被供 給至控制電路2作為一輸入至每個比較器6，8之放大器輸 出電壓Vr amp。運算放大器18通常係習用，及將不在本文 中予以再加以叙述之。 山—電容器列26係連接於運算放大器輸出端24及反向輸入 ^22 ’及因此形成一環繞放大器之回饋迴路。 因位於運算放大器非反向輸入20處之電壓係以供應電壓 為準予以保持恒定，故位於運算放大器反向輸入22處之電 壓’亦係予以保持相對恒定。

電容器列包括一固定電容（未示於圖1中）及多個電容 ’此等電容器可藉一多位元數位信號予以轉接進入電路 或自電路轉接出去。在一較佳具體實例中，共有九個這 三^容器，但為清晰起見圖1僅顯示兩個電容器C 〇，C1。 母询電容器C0，C1，…，具有一經由一第一各別關聯

第6頁 478253 五、發明說明（4) 28.0 ’28.1，…被連接於放大器反向輸入端22之第一端或 係經由一第二各別關聯3 〇 · 0，3 0 · 1，….予以連接於地。 關聯皆由控制位元B〇，B 1，…予以控制致使當一控制位元 為高時，個別第一關聯係予以閉合，及當一控制位元為低 時’個別第二關聯係予以閉合。每個電容器C0，C1 ，···再 具有一連接於運算放大器輸出端24之第二端。

有關的是列中每一電容器C〇，C1 ，…具有一關聯寄生電 谷。特別者’如圖1中所示，在第一電容器端及基體間有 寄生电谷32·0 ’32·1，…’與在第二電容器及基體間有 一寄生電容34. 0，34. 1，…。 圖2係圖1之控制電路2之一概略電路圖。電路圖包括一 提供參考電壓Vref至運算放大器18之非反向輪入端之分肩 器202。控制電路亦包括一具有可變電阻器列Η之 = 係由反向之電路輸出電壓予以控制以產生 。第一定限電壓Vu為？議電晶體2 0 6，m， 及車乂低之疋限電壓ν1 ΛΝΜ03 控制電路2亦包枯一且古10 212之間極電壓° mo m , ’、有 車乂器及一正反器之亞單元214。 圖係圖1之可變電阻器列14 ^ 14包括四個電阻器3〇2，3〇 路圖。電阻器歹 型之四個⑽3開關310,312， : 屬通常" 調，320之間之第五電阻器3;成 關本身皆連接於電流源。開關31。==，而這些開 由二進制信號D〇，D1，D2，D3 2，314，316皆分另， 值低時，開關乃閉合，及各個_ =，制。當各個二進制塞 —進市丨數值高時，開關乃_ 478253 五、發明說明（5) 開及相應之電阻器係被轉接進入電路内。 。。在較佳具體實例中，電阻器3〇2具有一21k Ω之值 态304具有一 2x2l=42kQ之值，電阻器3〇6具有—包且 2j = 84kQ之值，電阻器3〇8具有一8 x2i = 168k〇，及兩 =2。2具有一15 X 21=31 5kD之值。電阻器可有利地自包數值 21k Ω之匹配電阻器之方塊予以形 因此值 =將電阻器3〇2,3()4,3()6,3()8轉接進人電=^^ =接出電阻器列14之電阻值可在如果開關皆完全閉 。牯之315k Ω及如果開關皆完全斷開時之63〇k Ω之 動。 交 圖4係圖1之可變電容器列26之—一概略電路圖。電容器列 26包括九個電容器5〇1，…，5〇9，各與在運算放大器“之 反饋迴路中之終端519，52〇之間之一各別開關51〇 ,…， 518成串聯連接。亦與九個電容器5〇1，…，5〇9成並聯連 接者係一電容器521。開關510，…，518中間每一個:係屬 於圖1中所示之類型，及係由一各別二進數位β〇，…胂予 以控制之。當各別二進制數值低時，相應電容器係轉接進 入電路内，及當相應二進制數值高時，開關係開斷及相應 電容器係自電路轉接出去。 兩^較佳具體實例中，電容器51〇具有一 〇· 152 pF之值，

兒日日體511具有一 2χ〇·152 PF之值，電容器512具有一 4X • 152 pF之值’電谷器513具有一 8x0.152 PF之值，電容 态514具有一 ΐ6χ〇·ΐ52 pF之值，電容器515具有一 32χ 〇·152 PF之值，電容器516具有一 64x〇l52/pF之值，電 478253 五、發明說明（6)

容器517具有一 128χ〇·152 pF，及電容器518具有一 256χ 0.152 pF ’·同k电谷為521具有一3〇5·5 pF之值。這些電 容器可有利地自數值0.152奸，或8><0.1521^，或6:>< 〇· 152 pF之匹配電容器之方塊予以形成之。 因此，藉以控制位元B0-8將電容器51〇.，…，518轉接進 入電路内或自電路轉接出去，電容器列26之電客值可在如 果所有二進制數值B0-B9皆高及相應電容器皆完全自電路 轉接出去時之30 5· 5 PF及如果所有二進制皆低及相應電容 器皆完全轉接進入電路時之3 0 5· 5 PF + 511 X 0· 152 pF之間 變動。積體電路可具有良好之匹配，此匹配則允許一在二 進制字碼B0-B9之數值及微調電容器數值之間之高線性關 因此，在圖1-4之電路之運作中，電流源4產生一為隨正 電源電壓而轉換及係與電阻器列丨6之粗微調電阻數值成反 比例之電流I set。電流源4可作為一電源或散熱器，電流 之方向全視在反饋至電流源之輸出12處上信號^之符號1而 ，。當此信號高時，則如圖i中之箭頭所示，流自由〜容 器列26流入電流源4内。當此信號低時，電流則自由 流入電容器列26内。 ; 藉流至電容器列26，電流Iset使運算放大器18之輸出電 壓Vramp線性式地增加或減少。 包 因此，如圖5中所示，當v〇低時，Vramp下降直至其達到 較低定限VI為止，在此時間比較器8發送一脈衝至正反器 10之Reset輪入。輸出v〇然後變高，及Vramj)開始升高。

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兩 〜亍又益U巧支 私路則如圖6中所 五、發明說明（7)

Vramp繼續升高直至其達到上定限Vu， 送一脈衝至正反器1〇之Set:輸入。因此 示產生一振盪輸出V〇。 如以上所述，定限電壓V1，Vll皆由電流源4予以設定， 及這些電壓皆以與電流lset相同方式遭受電源電壓α中& 之影響。 振盪Fosc之頻率係一循環之周期之反向。一德環之周期 係被當作運异放大器電壓Vramp之兩倍時間△ t以便自辦 至Vu，或自VU下落至V1。因此，如果（Vu 一 Vl)::: Δν，及^ 26之總選定電容為ct時，那麼：

2At CLAV 通常，上及下定限Vu，V1及電流Iset可在方程式上與電 源電壓Vdd及電阻器列之電阻Rset有關聯，例如壬二

Vu^Vdd-Vxl

Vl^Vxl

Iset = (Vdd - Vxl -Vx2)f Rsei 其中V x 1及V x 2皆係未知電壓 此假定：

Fosc =

Vdd-Vxl-Vx2 Ct,Rsei(ydd - Vxl -Vxl) 之 因此，振盪之頻率係由電阻及電容之微 ，但不受電源電壓之波動。 調值予以控制

O:\60\60361PTD 第10頁 五 發明說明（8) 如前所述，電容C0 —C8f具有與其相萨 · a 然而，本發明之電路則 外σ生私谷。 別者，參照圖1，運首放女哭1S θ ^之問題減至取少。特 入端係保持在一恒定^ g ° 、有一南增益，非反向輪 相同位準保持電壓因，，運算放大器起作用以 壓，大致上保持恒定二:人端’及在非反向輸人處之電 之電壓大致上保持相6、，，°果，通過寄生電容32.0 ,32」等 容器C0，C1等，而二疋、’及所有電流1 set則通過有關之電 電容34· 0，34. 1望通過寄生電容。雖然電流能通過寄生 電流Iset。 但此乃出自運算放大器18，而非出自 結果’振盪器頻 確及線性之關係。 C和所要之電容器Ct之總值有一精 因此乃敘述有一 地控制之輪出. ；一積體電路及產生一可被精確 M午之振盈電路。

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1· 一種振盈器電路，包括.· 一電流供給電路，用以產生一參考電漭，· 電谷益陣列，包括多個電容 接進入電路内及將電容器自電路二二用以將電容器轉 電容值；及 出去以控制一總微調 一定時電路，係連接於電交哭 陣列之電壓作為至該陣列之—^入.1以接收一通過電容器 在其中參考電流係供至位於多個電 上之.電容器陣列使被轉接進入 二，各自第一節點 及定時電路產生一相依於電，容器充電或放電， 到-個以上定限值之一周期器陣列之時間以達 另包括： 〈翰法“唬； -運j放大器，具有一連 為，一連接於電容器陣列中 >考電昼之第一輸入 輸入端，& —連接在電容 自第-節點之第二 :致使電容器之各自大器之反饋迴路， 上。 白保持在一較桓定之電壓 器陣列，包〇圍第1項之振盪器電路，另包括雷 路内及將電阻器自電路韓=關用以將電阻器轉接進 3.如申以=為項微調電阻值：二， 陣列提供一，= 項二車振歹 _ 陣列則提供細微調。 0:\60\60362.PTD $ 12頁 478253

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