TWI658691B - 比較器延遲消除的振盪器電路 - Google Patents

Abstract

振盪器電路包括第一和第二積分器單元(100,200)，該第一和第二積分器單元(100,200)具有在第一集成節點(121)充電的第一電容器(110)和在第二集成節點(221)充電的第二電容器(210)。比較器單元(330)配置在第一切換單元(310)與第二切換單元(320)之間，該第一切換單元(310)連接到該集成節點及參考信號(VREF)。該比較器單元將來自該第一或第二集成節點的信號與該參考信號進行比較。該第二切換單元連接到邏輯單元(400)，該邏輯單元(400)配置成提供控制該第一積分器單元、該第二積分器單元、該第一切換單元和該第二切換單元的信號(C1,C2,D1,D2,E1,E2,F1,F2)，以便通過交替地激活該第一積分器單元和該第二積分器單元來產生週期性操作。

Description

比較器延遲消除的振盪器電路

本發明係關於一種振盪器電路，尤係關於一種比較器延遲消除的振盪器電路。

US 8,198,947 B2描述了一種具有充電單元的振盪器電路，該充電單元包括兩個電容器，每個電容器設置有兩個串接開關，用於饋送充電電流。比較器將施加的電壓與參考電壓進行比較，並使用正反器(flip-flop)來控制該開關的操作。電容器交替加載以產生振盪。

第8圖是振盪器的圖，該振盪器包括第一積分器單元100、第二積分器單元200和邏輯單元400。供應電壓被施加在第一供應端8和第二供應端9之間。邏輯高位準可以特別對應於施加到第一供應端8的電位，而邏輯低位準可以特別對應於施加到第二供應端9的電位，其將被稱為參考電位，並且可能特定被接地。

第一積分器單元100包括第一充電單元120、第一電容器110、第一比較器151和第二比較器152。第二積分器單元200包括第二充電單元220、第二電容器210、 第三比較器251和第四比較器252。邏輯單元400包括第一邏輯組件160/170、第二邏輯組件260/270和正反器301，其可以例如為SR(設定-重設)正反器。

第一充電單元120包括連接到第一供應端8的第一電流源111和第二電流源112。第一開關101連接在第一電流源111和第一集成節點121之間，並且第二開關102連接在第二電流源112和第一集成節點121之間。第三開關103連接在第一集成節點121和第二供應端9之間，並且由第一反或閘130的輸出信號切換。第三電流源113連接到第二供應端9。第四開關104連接在第一集成節點121和第三電流源113之間。

第一充電單元120因此以可切換的方式耦接到第一集成節點121。第一電流源111和第三電流源113提供對應於參考電流IREF的電流，而第二電流源112提供對應於參考電流IREF的一半的電流。

第一比較器151的非反相輸入端(+)和第二比較器152的反相輸入端(-)連接到第一集成節點121。第一比較器151的反相輸入端(-)和第二比較器152的非反相輸入端(+)被供應有參考信號VREF，該參考信號VREF可以例如是參考電壓，及根據電流源和比較器的操作區域確定VREF的規格。參考信號VREF和參考電流IREF可以被設置在參考產生器單元(圖中未示出)中。

第一電容器110連接在第一集成節點121和第二供應端9之間。第一充電單元120提供第一充電電 流IREF1和第一積分信號VC1，第一積分信號VC1可以是第一電容器110兩端的電壓降。

第二充電單元220包括連接到第一供應端8的第四電流源211和第五電流源212。第五開關201連接在第四電流源211和第二集成節點221之間，第六開關202連接在第五電流源212和第二集成節點221之間。第七開關203連接在第二集成節點221和第二供應端9之間，並且由第二反或閘230的輸出信號切換。第六電流源213連接到第二供應端9。第八開關204連接在第二集成節點221和第六電流源213之間。

第二充電單元220因此以可切換的方式耦接到第二集成節點221。第四電流源211和第六電流源213提供對應於參考電流IREF的電流，並且第五電流源212提供對應於參考電流IREF的一半的電流。

第三比較器251的非反相輸入端(+)和第四比較器252的反相輸入端(-)連接到第二集成節點221。第三比較器251的反相輸入端(-)和第四比較器252的非反相輸入端(+)被提供參考信號VREF。

第二電容器210連接在第二集成節點221和第二供應端9之間。第二充電單元220提供第二充電電流IREF2和第二積分信號VC2，第二積分信號VC2可以是第二電容器210兩端的電壓降。

第一邏輯組件可以包括第一反相器160和第一及閘170。第一反相器160的輸出端連接到第一及閘 170的輸入端。正反器301的輸出端連接到第一及閘170的另一個輸入端。

第二邏輯組件可以包括第二反相器260和第二及閘270。第二反相器260的輸出端連接到第二及閘270的輸入端。未連接到第一及閘170的正反器301的輸出端連接到第二及閘270的另一個輸入端。

第一比較器信號A1被提供在第一比較器151的輸出端，第二比較器信號A2被提供在第二比較器152的輸出端，第三比較器信號B1被提供在第三比較器251的輸出端，而第四比較器信號B2被提供在第四比較器252的輸出端。比較器信號A1、A2、B1、B2例如可以是電壓。

正反器301在其設定輸入端接收第一比較器信號A1，在其重設輸入端接收第三比較器信號B1，並產生時脈信號CLK1和反相時脈信號CLK2。

第一邏輯組件接收第二比較器信號A2，特別是在第一反相器160的輸入端。第一及閘170的輸入端以反相形式接收第二比較器信號A2和時脈信號CLK1，從而在第一邏輯組件的輸出端產生第一測量信號D1。第二邏輯組件接收第四比較器信號B2，特別是在第二反相器260的輸入端。第二及閘270的輸入端以反相形式接收第四比較信號B2和反相時脈信號CLK2，從而在第二邏輯組件的輸出端產生第二測量信號D2。

第一開關101由反相時脈信號CLK2控制。 第二開關102由第二測量信號D2控制。第一測量信號D1和反相時脈信號CLK2被施加到切換第三開關103的第一反或閘130的輸入端。第四開關104由第一測量信號D1控制。第五開關201由時脈信號CLK1控制。第六開關202由第一測量信號D1控制。第二測量信號D2和時脈信號CLK1被施加到切換第七開關203的第二反或閘230的輸入端。第八開關204由第二測量信號D2控制。當施加高位準時每個開關關閉導通，當施加低位準時每個開關打開並因此中斷電連接。

第9圖示出了作為時間t函數的各種電壓的圖。這些電壓表示振盪器電路在其工作期間發生的相關信號。從上到下，圖中示出了第一積分信號VC1、第二積分信號VC2、第一比較器信號A1、第二比較器信號A2、第三比較器信號B1、第四比較器信號B2、第一測量信號D1、第二測量信號D2、時脈信號CLK1和反相時脈信號CLK2。

在對應於時間線起點的起始時間，時脈信號CLK1被假定為高位準，使得反相時脈信號CLK2處於低位準。假定電容器110、210被完全放電。結果，第一比較器信號A1和第三比較器信號B1處於低位準，而第二比較器信號A2和第四比較器信號B2處於高位準。因此第一和第二測量信號D1、D2處於低位準。第一反或閘130的輸出處於高位準，並且第二反或閘230的輸出處於低位準。

在這種狀態下，第一開關101、第二開關 102、第四開關104、第六開關202、第七開關203和第八開關204打開，第三開關103和第五開關201關閉。這確保了第一積分信號VC1處於低位準，而第二電容器210根據參考電流IREF被第四電流源211提供的第二充電電流IREF2充電。第二積分信號VC2以等於參考電流IREF和第二電容器210的電容的商的轉換速率線性地增加。

在第一時間t1，第二積分信號VC2到達參考信號VREF。然後，第三比較器251的輸出電流開始對其輸出端的寄生電容充電。第三比較器信號B1增加，並且第四比較器信號B2減小。

在第二時間t2，延遲td之後，例如，第三比較器信號B1達到第三比較器251的切換位準，其對應於臨界電壓VTHR並且可以大致為供應電壓的中間值。第四比較器信號B2低於臨界電壓VTHR。此時，正反器301的重設信號被激活並且正反器301的狀態改變。時脈信號CLK1被設置為低位準，使得反相時脈信號CLK2被設置為高位準。

第一開關101關閉並將第一集成節點121連接至第一電流源111。第三開關103打開並將第一集成節點121與第二供應端9斷開。根據反相時脈信號CLK2，第二測量信號D2從低位準變為高位準。因此，第二開關102關閉並將第一集成節點121連接到第二電流源112。第一積分信號VC1線性增加，參考電流IREF的1.5倍和第一電容器110的電容的商等於轉換速率。第四開關104、 第六開關202和第七開關203保持打開。第五開關201打開，並且使第四電流源211與第二集成節點221斷開，從而與第二電容器210斷開。

第八開關204關閉，使得第六電流源213開始以等於參考電流IREF和第二電容器210的電容的商的轉換速率放電第二電容器210。由於第二積分信號VC2的轉換速率在第二時間t2之前和之後具有相同的絕對值，所以第二積分信號VC2在第三時間t3處在延遲td之後再次達到參考電壓VREF。

在第三時間t3，第四比較器252之輸入端的電壓相對於第三比較器251反向。第四比較器252現在進入與第三比較器251在第一時間t1進入的操作階段類似的操作階段。在第四時間t4，在進一步延遲td之後，第四比較器信號B2達到與臨界電壓VTHR對應的第四比較器252的切換位準，並且第二測量信號D2從高位準返回到低位準。

第二開關102和第八開關204打開，並且第七開關203關閉。第一開關101、第三開關103、第四開關104、第五開關201和第六開關202保持在它們的位置上。結果，第二積分信號VC2被放電到低位準，並且第一電容器110被來自與參考電流IREF對應的第一電流源111的電流充電。因此第一積分信號VC1的轉換速率等於參考電流IREF與第一電容器110的電容的商。

在第五時間t5，第一積分信號VC1到達參 考信號VREF。第一電容器110正被充電，直到正反器301的狀態在第六時間t6再次改變為止，在又一延遲td之後，第一電容器110開始放電。在第七時間t7，在進一步延遲td之後，第一積分信號VC1下降到參考信號VREF的位準以下。在第八時間t8，下一個積分階段在第一積分器單元100內開始。

由於第一積分器單元100和第二積分器單元200的對稱性，因此，在第二時間t2開始的第一積分信號VC1的波形等於從第六時間t6開始的第二積分信號VC2的波形。第一測量信號D1處於高位準的時間間隔具有與第二測量信號D2處於高位準的時間間隔相同的持續時間，並且這個持續時間等於延遲td的兩倍。週期T等於從第二時間t2到第八時間t8的時間間隔的持續時間，並且僅取決於振盪器電路的被動元件。

具有電容C的第一電容器110以第二時間t2至第四時間t4的轉換速率1.5．IREF/C充電，並且此時間間隔等於延遲td的兩倍。第四時間t4的第一積分信號VC1的值將在等於三倍延遲td的時間間隔期間以轉換速率IREF/C獲得，第一積分信號VC1於是將在第六時間t6到達參考信號VREF，並且將在比第六時間t6晚延遲td的第七時間t7達到第一積分信號VC1的最大值。因此從第二時間t2到第六時間t6的時間間隔是VREF．C/IREF。如從第一積分信號VC1和第二積分信號VC2的波形的比較中可以看出的，該時間間隔等於T/2，T/2是時間段T 的持續時間的一半。

第一積分器單元100的充電階段的開始觸發第二積分器單元200的放電階段的開始，反之亦然。由此反映在第一積分信號VC1中的第一積分與第二積分反相地執行，這反映在第二積分信號VC2中。

第10圖是作為振盪器電路之變量的時間t的函數的第二積分電壓VC2的圖，其中偏移電壓VOFF被施加到第三比較器251的輸入端和第四比較器252的輸入端。第二測量信號D2在時間線下示出。

如果將偏移電壓VOFF添加到參考信號VREF，第三比較器251的第三比較器信號B1的激活被延遲偏移時間tx，該偏移時間tx等於偏移電壓VOFF除以第二積分信號VC2的轉換速率：tx=VOFF．C/IREF。從延遲的第一時間t1'=t1+tx到第二時間t2的時間間隔等於第三比較器251的延遲時間td。從第一時間t1到第二時間t2的時間間隔將被稱為該變量的有效延遲td'。

第二積分信號VC2在第三時間t3再次到達參考信號VREF。由於第二積分信號VC2的轉換速率在第二時間t2之前和之後具有相同的絕對值，因此從第二時間t2到第三時間t3的時間間隔與從第一時間t1到第二時間t2的時間間隔(即有效延遲td')相同。

由於第四比較器252具有反相的相位，所以偏移電壓VOFF實際上從參考信號VREF中減去。為了激活第四比較器信號B2，偏移時間tx需要從第三時間t3 到延遲第三時間t3'。從延遲第三時間t3'開始，需要延遲td，直到在第四時間t4的第四比較器信號B2達到臨界電壓VTHR為止。

第二測量信號D2處於高位準的時間間隔等於有效延遲td'的兩倍，這也等於第二積分信號VC2高於參考信號VREF的時間間隔。因此，偏移電壓VOFF對周期T的持續時間的影響被抵消。

振盪器電路的操作可能因比較器的不匹配而受到損害，這可能導致隨機偏移。這種不匹配可以通過增加比較器的尺寸來減小，但是振盪器電路的性能可能會由於輸入電容增加而降低，這會影響輸出頻率。如果減小比較器的大小以降低輸入電容的影響，則可能難以充分良好地匹配比較器。

本發明的一個目的是提供一種不受比較器不匹配影響的振盪器電路。

該目的通過根據申請專利範圍第1項所述的振盪器電路來實現。實施例從附屬請求項中得出。

振盪器電路包括積分器、比較器和控制積分器的正反器。在前半個週期中，一個積分器一直激活，直到達到參考信號為止，然後一個設定信號被發送到正反器以改變其狀態。然後對另一個積分器執行積分並重複循環。振盪器電路的功耗較低，輸出頻率對失配和工藝變化的敏感度較低。而且，寄生電容對輸出頻率的影響大大降 低。

振盪器電路包括第一積分器單元，具有被配置為在第一集成節點充電的第一電容器，以及類似的第二積分器單元，具有配置在第二集成節點充電的第二電容器，每個積分器單元包括可切換電流源。比較器單元被配置在第一切換單元和第二切換單元之間，該第一切換單元具有連接到該第一集成節點的第一輸入端、連接到參考信號的第二輸入端、以及連接到該第二集成節點的第三輸入端。該比較器單元被配置為將該第一輸入端的信號或該第三輸入端的信號與該參考信號進行比較。第二切換單元連接到邏輯單元，該邏輯單元被配置為提供控制該第一積分器單元、該第二積分器單元、該第一切換單元和該第二切換單元的信號，從而通過交替地激活第一積分器單元和第二積分器單元來產生週期性操作。

在振盪器電路的一個實施例中，當與第二電容器的充電相對應的第二積分信號為零時，週期性操作的每個週期具有等於以第一轉換速率對第一電容器充電的性能的持續時間，直到對應於第一電容器的充電的第一積分信號超過參考信號達預設值為止，當以大於第一轉換速率的第二轉換速率對第二電容器進行充電時，然後以第一轉換速率對第一電容器放電，直到第一積分信號已低於該參考信號達另一預設值為止，當第一積分信號為零時，然後以第一轉換速率對第二電容器充電，直到第二積分信號超過參考信號達預設值為止，當第一電容器以第二轉換速 率充電時，然後以第一轉換速率放電第二電容器，直到第二積分信號已經低於該參考信號達該另一預設值為止。

另一實施例包括用於供應電壓的第一供應端及用於參考電位的第二供應端，該第一積分器單元的第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，以及該第二積分器單元的第五開關、第六開關、第七開關及第八開關。第一電流源連接在該第一供應端和該第一開關之間，第二電流源連接在該第一供應端和該第二開關之間，第三電流源連接在該第二供應端和該第四開關之間。該第一開關連接在該第一電流源和該第一集成節點之間，該第二開關連接在該第二電流源和該第一集成節點之間，該第三開關連接在該第二供應端和該第一集成節點之間，而該第四開關連接在該第三電流源和該第一集成節點之間。第四電流源連接在該第一供應端和該第五開關之間，第五電流源連接在該第一供應端和該第六開關之間，並且第六電流源連接在該第二供應端和該第八開關之間。該第五開關連接在該第四電流源和該第二集成節點之間，該第六開關連接在該第五電流源和該第二集成節點之間，該第七開關連接在該第二供應端和該第二集成節點之間，該第八開關連接在該第六電流源和該第二集成節點之間。

另一個實施例包括該第一切換單元的第一輸出端和第二輸出端、該第一輸入端和該第一輸出端之間的第九開關、該第二輸入端和該第一輸出端之間的第十開關、該第二輸入端和該第二輸出端之間的第十一開關、以 及該第三輸入端和該第二輸出端之間的第十二開關。該第九開關和該第十一開關同時打開和關閉。該第十開關和該第十二開關也同時打開和關閉，因此當第十開關和第十二開關都關閉時，第九開關和第十一開關都打開，反之亦然。

另一個實施例包括該第一切換單元的第三輸出端和第四輸出端，以及傳遞使能信號產生電路，係連接於該第一輸入端、該第二輸入端、該第三輸入端、該第三輸出端和該第四輸出端。該傳遞使能信號產生電路將該第二輸入端的該參考信號與該第一輸入端的信號和該第三輸入端的信號進行比較。

另一實施例包括該比較器單元的第一比較器和第二比較器。該第一切換單元的該第一輸出端連接到該第一比較器的非反相輸入端和該第二比較器的反相輸入端。該第一切換單元的該第二輸出端連接到該第一比較器的反相輸入端和該第二比較器的非反相輸入端。

另一實施例包括在第二切換單元的第四輸入端、第五輸入端、第五輸出端、第六輸出端、第七輸出端和第八輸出端。該第四輸入端連接到該第一比較器的輸出端。該第五輸入端連接到該第二比較器的輸出端。在該第四輸入端和該第七輸出端之間的第十三開關，該第二供應端和該第七輸出端之間的第十四開關，該第一供應端和該第六輸出端之間的第十五開關，該第四輸入端和該第六輸出端之間的第十六開關，該第五輸入端和該第五輸出端之間的第十七開關，該第一供應端和該第五輸出端之間的 第十八開關，該第二供應端和該第八輸出端之間的第十九開關，以及該第五輸入端和該第八輸出端之間的第二十開關。該第十三開關、該第十五開關、該第十七開關和該第十九開關同時打開和關閉。該第十四開關、該第十六開關、該第十八開關和該第二十開關同時打開和關閉，使得當第十四開關、第十六開關、第十八開關和第二十開關關閉時，第十三開關、第十五開關、第十七開關和第十九開關打開，反之亦然。

另一實施例包括該邏輯單元的第一反或閘、第二反或閘、第一反及閘和第二反及閘。該第一反或閘通過第一反相器連接到該第一切換單元，並連接到該第二切換單元。該第二反或閘通過第二反相器連接到該第一切換單元，並連接到該第二切換單元。該第一反及閘和該第二反及閘連接到該第一切換單元和該第二切換單元。

另一實施例包括該邏輯單元的第三反或閘、第四反或閘、第一及閘、第二及閘、第一正反器和第二正反器。該第一正反器的輸入端連接到該第一反或閘和該第二反或閘的輸出端。該第一正反器的一個輸出端連接到該第四反或閘和該第一及閘的輸入端。該第一正反器的另一個輸出端連接到該第三反或閘和該第二及閘的輸入端。該第三反或閘的另一輸入端連接到該第一反及閘的輸出端並連接到該第一及閘的另一輸入端。該第四反或閘的另一輸入端連接到該第二反及閘的輸出端並連接到該第二及閘的另一輸入端。該第一及閘和該第二及閘的輸出端連接到該 第二正反器的輸入端。該第二正反器的輸出端連接到該第一切換單元和該第二切換單元。

在另一個實施例中，控制第一積分器單元和第二積分器單元的該信號被提供在該第三反或閘、該第四反或閘、該第一及閘、該第二及閘和該第一正反器的輸出端，而控制該第一切換單元和該第二切換單元的該信號被提供在該第二正反器的輸出端。

8‧‧‧第一供應端

9‧‧‧第二供應端

100‧‧‧第一積分器單元

101‧‧‧第一開關

102‧‧‧第二開關

103‧‧‧第三開關

104‧‧‧第四開關

110‧‧‧第一電容器

111‧‧‧第一電流源

112‧‧‧第二電流源

113‧‧‧第三電流源

120‧‧‧第一充電單元

121‧‧‧第一集成節點

130‧‧‧第一反或閘

151‧‧‧第一比較器

152‧‧‧第二比較器

160‧‧‧第一反相器

170‧‧‧第一及閘

200‧‧‧第二積分器單元

201‧‧‧第五開關

202‧‧‧第六開關

203‧‧‧第七開關

204‧‧‧第八開關

210‧‧‧第二電容器

211‧‧‧第四電流源

212‧‧‧第五電流源

213‧‧‧第六電流源

220‧‧‧第二充電單元

221‧‧‧第二集成節點

230‧‧‧第二反或閘

251‧‧‧第三比較器

252‧‧‧第四比較器

260‧‧‧第二反相器

270‧‧‧第二及閘

300‧‧‧選擇單元

301‧‧‧正反器

310‧‧‧第一切換單元

311‧‧‧第九開關

312‧‧‧第十開關

313‧‧‧第十一開關

314‧‧‧第十二開關

315‧‧‧切換單元

316‧‧‧分壓器

317‧‧‧比較器

318‧‧‧傳遞使能信號產生電路

320‧‧‧第二切換單元

321‧‧‧第三開關

322‧‧‧第四開關

323‧‧‧第五開關

324‧‧‧第六開關

325‧‧‧第七開關

326‧‧‧第八開關

327‧‧‧第九開關

328‧‧‧第二十開關

330‧‧‧比較器單元

331‧‧‧第一比較器

332‧‧‧第二比較器

400‧‧‧邏輯單元

410‧‧‧遮罩單元

411‧‧‧第一反或閘

412‧‧‧第二反或閘

413‧‧‧第一反及閘

414‧‧‧第二反及閘

415‧‧‧第一反相器

416‧‧‧第二反相器

420‧‧‧時脈產生單元

421‧‧‧第三反或閘

422‧‧‧第四反或閘

423‧‧‧第一及閘

424‧‧‧第二及閘

425‧‧‧第一正反器

426‧‧‧第二正反器

611‧‧‧第一脈衝

612‧‧‧第二脈衝

621‧‧‧第一線段

622‧‧‧第二線段

623‧‧‧第三線段

624‧‧‧第四線段

625‧‧‧第五線段

626‧‧‧第六線段

A1‧‧‧第一比較器信號

A2‧‧‧第二比較器信號

B1‧‧‧第三比較器信號

B2‧‧‧第四比較器信號

C1‧‧‧第一時脈信號

C2‧‧‧第二時脈信號

CLK1‧‧‧時脈信號

CLK2‧‧‧反相時脈信號

CTRL1‧‧‧第一控制信號

CTRL2‧‧‧第二控制信號

D1‧‧‧第一測量信號

D2‧‧‧第二測量信號

E1‧‧‧第一積分禁止信號

E2‧‧‧第二積分禁止信號

F1‧‧‧第一切換狀態信號

F2‧‧‧第二切換狀態信號

G1‧‧‧第一時脈產生信號

G2‧‧‧第二時脈產生信號

H1‧‧‧第一複製時脈產生信號

H2‧‧‧第二複製時脈產生信號

I1‧‧‧第一輸入端

I2‧‧‧第二輸入端

I3‧‧‧第三輸入端

I1'‧‧‧第四輸入端

I2'‧‧‧第五輸入端

IREF‧‧‧參考電流

IREF1‧‧‧第一充電電流

IREF2‧‧‧第二充電電流

J1‧‧‧第一比較器單元輸入信號

J2‧‧‧第二比較器單元輸入信號

K1‧‧‧第一比較器單元輸出信號

K2‧‧‧第二比較器單元輸出信號

O1‧‧‧第一輸出端

O2‧‧‧第二輸出端

O3‧‧‧第三輸出端

O4‧‧‧第四輸出端

O1'‧‧‧第五輸出端

O2'‧‧‧第六輸出端

O3'‧‧‧第七輸出端

O4'‧‧‧第八輸出端

P1‧‧‧第一傳遞使能信號

P2‧‧‧第二傳遞使能信號

R1‧‧‧第一複製設定信號

R2‧‧‧第二複製設定信號

S1‧‧‧第一設定信號

S2‧‧‧第二設定信號

t‧‧‧時間

T‧‧‧時期

t0‧‧‧開始時間

t1‧‧‧第一時間

t1'‧‧‧延遲的第一時間

t2‧‧‧第二時間

t₂‧‧‧第二時間

t2'‧‧‧延遲的第二時間

t3‧‧‧第三時間

t3'‧‧‧延遲的第三時間

t4‧‧‧第四時間

t5‧‧‧第五時間

t6‧‧‧第六時間

t7‧‧‧第七時間

t8‧‧‧第八時間

t9‧‧‧第九時間

t10‧‧‧第十時間

t11‧‧‧第十一時間

t12‧‧‧第十二時間

t13‧‧‧第十三時間

t14‧‧‧第十四時間

t15‧‧‧第十五時間

t16‧‧‧第十六時間

t17‧‧‧第十七時間

t18‧‧‧第十八時間

td‧‧‧延遲

td1‧‧‧第一傳遞延遲

td2‧‧‧第二傳遞延遲

tx‧‧‧偏移時間

VC1‧‧‧第一積分信號

VC2‧‧‧第二積分信號

VDD‧‧‧供應電壓

VOFF‧‧‧偏移電壓

VREF‧‧‧參考信號

VTHR‧‧‧臨界電壓

下面結合圖式詳細描述振盪器電路和傳遞延遲消除方法的例子。

第1圖是整個振盪器的圖。

第2圖是第一切換單元的電路圖。

第3圖是第二切換單元的電路圖。

第4圖是作為根據第1圖的振盪器電路的時間函數的電壓圖。

第5圖是作為時間函數的第一積分信號的圖。

第6圖是作為時間函數的第二積分信號的圖。

第7圖是作為時間函數的第一和第二積分信號的另一個圖。

第8圖是基本振盪器電路的圖。

第9圖是作為根據第8圖的振盪器電路的時間函數的電壓圖。

第10圖是根據第8圖的振盪器電路的積分信號圖。

第1圖是基於根據第8圖的振盪器電路的振盪器的圖。振盪器電路包括第一積分器單元100、第二積分器單元200、選擇單元300和邏輯單元400。

提供第一供應端8和第二供應端9用於施加電源電壓。施加到第一供應端8的電位將被稱為VDD，施加到第二供應端9的電位將被稱為參考電位。例如，第二供應端9可以接地。可以是另外的電壓的參考信號VREF和參考電流IREF可以被提供在參考產生器單元中。這樣的參考產生器單元本身是已知的，並且在第1圖的電路圖中未圖示。

在積分器單元100、200中的一個上執行積分，而另一個積分器單元閒置。選擇單元300感測集成節點的電壓達到參考信號VREF的時間，然後改變邏輯單元400的狀態。結果，激活的積分器單元變為閒置，並且先前閒置的積分器單元變為激活。重複相同的半週期。振盪器電路還可以包括用於測量和消除傳遞延遲以提高振盪頻率精度的電路。

第一積分器單元100包括第一充電單元120和具有電容C的第一電容器110。第一充電單元120包括連接到第一供應端8的第一電流源111和第二電流源112。第一開關101連接在第一電流源111和第一集成節點121之間，並且第二開關102連接在第二電流源112和第一集成節點121之間。第三開關103連接在第一集成節點121和第二供應端9之間。第三電流源113連接到第二供應端 9。第四開關104連接在第一集成節點121和第三電流源113之間。第一電容器110連接在第一集成節點121和第二供應端9之間。

第一開關101由第二時脈信號C2控制，第二開關102由第二測量信號D2控制，第三開關103由第一積分禁止信號E1控制，第四開關104由第一測量信號D1控制。在第一充電單元120內部產生第一充電電流IREF1。採用第一充電電流IREF1來對第一電容器110充電。第一電容器110兩端的電壓表示第一充電電流IREF1的積分。該電壓是第一積分器單元100的輸出並且將被稱為第一積分信號VC1。

第一積分器單元100的功能是在第二時脈信號C2的激活狀態期間執行積分。積分的速率旨在在第二測量信號D2的激活狀態期間以使由後級引起的傳遞延遲被取消的方式適應。在第一測量信號D1的激活狀態期間，積分速率旨在進一步適配以實現對經歷的傳遞延遲的測量。第一積分器單元100旨在在第一積分禁止信號E1的激活狀態期間保持閒置。

第二積分器單元200包括第二充電單元220和具有電容C的第二電容器210。第二充電單元220包括連接到第一供應端8的第四電流源211和第五電流源212。第五開關201連接在第四電流源211和第二集成節點221之間，第六開關202連接在第五電流源212和第二集成節點221之間。第七開關203連接在第二集成節點221和第 二供應端9之間。第六電流源213連接到第二供應端9。第八開關204連接在第二集成節點221和第六電流源213之間。第二電容器210連接在第二集成節點221和第二供應端9之間。

第五開關201由第一時脈信號C1控制，第六開關202由第一測量信號D1控制，第七開關203由第二積分禁止信號E2控制，而第八開關204由第二測量信號D2控制。在第二充電單元220內部產生第二充電電流IREF2。第二充電電流IREF2用於對第二電容器210充電。第二電容器210兩端的電壓表示第二充電電流IREF2的積分。該電壓是第二積分器單元200的輸出並且將被稱為第二積分信號VC2。

第二積分器單元200的功能是在第一時脈信號C1的激活狀態期間執行積分。積分的速率旨在第一測量信號D1的激活狀態期間以下列階段引起的傳遞延遲被取消的方式進行調整。在第二測量信號D2的激活狀態期間，積分速率旨在進一步適應以實現對所經歷的傳遞延遲的測量。第二積分器單元200旨在第二積分禁止信號E2的激活狀態期間保持閒置。

選擇單元300包括第一切換單元310、第二切換單元320和比較單元330。選擇單元300交替地將第一集成節點121和第二集成節點221連接到比較單元330。在連接的積分器單元100、200上執行積分以在積分信號達到參考信號VREF時產生改變相關時脈信號的狀態的信 號。

選擇單元300將第一集成節點121、第二集成節點221和參考信號VREF作為輸入。另外，第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2用於在任何給定時間控制選擇單元300的狀態。選擇單元300提供以下輸出：第一時脈產生信號G1、第二時脈產生信號G2、第一複製時脈產生信號H1、第二複製時脈產生信號H2、第一傳遞使能信號P1和第二傳遞使能信號P2。

第2圖是第一切換單元310的電路圖，其包括第一輸入端I1、第二輸入端I2、第三輸入端I3、第一輸出端O1、第二輸出端O2、第三輸出端O3和第四輸出端O4。它包括切換單元315和傳遞使能信號產生電路318。

在第2圖所示的例子中，切換單元315包括在第一輸入端I1和第一輸出端O1之間的第九開關311、在第二輸入端I2和第一輸出端O1之間的第十開關312、第二輸入I2和第二輸出O2之間的第十一開關313、以及第三輸入端I3和第二輸出端O2之間的第十二開關314。第一切換單元310內的第一控制信號CTRL1和第二控制信號CTRL2控制切換單元315的切換操作。在第2圖所示的例子中，第一控制信號CTRL1控制第九開關311和第十一開關313，第二控制信號CTRL2控制第十開關312和第十二開關314。

在第一控制信號CTRL1的激活狀態期間， 第二控制信號CTRL2處於非激活狀態，從而第九開關311和第十一開關313關閉，並且第十開關312和第十二開關314打開。因此，第一輸入端I1連接到第一輸出端O1，並且第二輸入端I2連接到第二輸出端O2。

在第二控制信號CTRL2的激活狀態期間，第一控制信號CTRL1處於非激活狀態，使得第十開關312和第十二開關314關閉，並且第九開關311和第十一開關313打開。

因此，第二輸入I2連接到第一輸出O1，並且第三輸入I3連接到第二輸出O2。

傳遞使能信號產生電路318的功能是在相關集成節點處於與參考信號VREF的比較發生並且比較器的輸出狀態受到影響的區域中時提供其輸出的激活狀態。然後輸出將啟動所需信號的傳遞，否則將其屏蔽以保持信號完整性。

傳遞使能信號產生電路318連接到第一輸入端I1、第二輸入端I2、第三輸入端I3、第三輸出端O3和第四輸出端O4。它將第一輸入端I1處的信號與第二輸入端I2處的信號進行比較，並將第二輸入端I2處的信號與第三輸入端I3處的信號進行比較。第一輸入端I1連接到第一集成節點121，第二輸入端I2連接到參考信號VREF，並且第三輸入端I3連接到第二集成節點221。

特別地，作為示例，傳遞使能信號產生電路318可以包括分壓器316和比較器317。分壓器316連 接在第二輸入端I2和比較器317的反相輸入端(-)之間。第一輸入端I1和第三輸入端I3連接到比較器317的非反相輸入端(+)。比較器317的輸出端分別連接到第三輸出端O3和第四輸出端O4。

分壓器316以適當的縮放因子k來縮放參考電壓VREF，其中，0<k<1。所產生的電壓被施加到比較器317的反相輸入端(-)。與第一輸入I1處的電壓的比較在第三輸出O3處產生信號，並且與第三輸入I3處的電壓的比較在第四輸出O4處產生另外的信號。

因此第一輸出端O1產生第一比較器單元輸入信號J1，第二輸出端O2產生第二比較器單元輸入信號J2，第三輸出端O3產生第一傳遞使能信號P1，而第四輸出端O4產生第二傳遞使能信號P2。第一控制信號CTRL1和第二控制信號CTRL2分別對應於第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2。

比較單元330包括第一比較器331和第二比較器332。

第一比較器331和第二比較器332可選地設計成具有相同的結構和相似的電特性。第一比較器單元輸入信號J1被施加到第一比較器331的非反相輸入端和第二比較器332的反相輸入端。第二比較器單元輸入信號J2被施加到第一比較器331的反相輸入端和第二比較器332的非反相輸入端。因此，如果可以忽略比較器的輸入端的不匹配和偏移電壓的影響，則在第一比較器331和第二比 較器332的輸出端獲得相反的相位。

第一比較器331和第二比較器332可被設計成使得使得輸出的低到高轉變發生得比輸出的從高到低轉變更快。這也可以解釋為比較器輸入端的系統偏移電壓。此功能的目的是在電路操作期間保持信號完整性。

第一比較器單元輸出信號K1和第二比較器單元輸出信號K2基本上總是具有相反的相位。比較器單元330到第一切換單元310和第二切換單元320的連接將以在任何給定時間取決於切換單元310、320的狀態並由第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2的狀態確定的方式來實現，第一比較器311或第二比較器312用作原始比較器，而另一個用作複製比較器。它們的功能與第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2的每次改變交替。

原始比較器具有追蹤集成節點121、221中之一個上的電壓並將其與參考信號VREF進行比較以產生時脈產生信號G1、G2中的一個的功能。複製比較器預計在時間遷移時複製原始比較器的操作，以複制時脈產生信號H1、H2之一的形式提供傳遞延遲信號。

第3圖是第二切換單元320的電路圖，其包括第四輸入端I1'、第五輸入端I2'、第五輸出端O1'、第六輸出端O2'、第七輸出端O3'和第八輸出端O4'。在第3圖所示的例子中，它包括第四輸入端I1'和第七輸出端O3'之間的第十三開關321、第二電源端9和第七輸出端O3'之間的第十四開關322、第一電源端8和第六輸出端O2' 之間的第十五開關323、第四輸入端I1'和第六輸出端O2'之間的第十六開關324、第五輸入端I2'和第五輸出端O1'之間的第十七開關325、第一電源端8和第五輸出端O1'之間的第十八開關326、第二電源端9和第八輸出端O4'之間的第十九開關327、以及第五輸入I2'和第八輸出O4'之間的第二十開關328。

第二切換單元320內的第一控制信號CTRL1和第二控制信號CTRL2控制切換操作。在第3圖所示的例子中，第一控制信號CTRL1控制第十三開關321、第十五開關323、第十七開關325和第十九開關327，第二控制信號CTRL2控制第十四開關322、第十六開關324、第十八開關326和第二十開關328。

在第一控制信號CTRL1的激活狀態期間，第二控制信號CTRL2處於非激活狀態，從而第十三開關321、第十五開關323、第十七開關325和第十九開關327關閉，並且第十四開關322、第十六開關324、第十八開關326和第二十開關328打開。因此，第四輸入端I1'連接到第七輸出端O3'，第五輸入端I2'連接到第五輸出端O1'，第一供應端8連接到第六輸出端O2'，以及第二供應端9連接到第八輸出端O4'。

在第二控制信號CTRL2的激活狀態期間，第一控制信號CTRL1處於非激活狀態，使得第十四開關322、第十六開關324、第十八開關326和第二十開關328關閉、以及第十三開關321、第十五開關323、第十七開關 325和第十九開關327打開。因此，第四輸入端I1'連接到第六輸出端O2'，第五輸入端I2'連接到第八輸出端O4'，第一供應端連接到第五輸出端O1'以及第二供應端連接到第七輸出端O3'。

第一比較器單元輸出信號K1被施加到第二切換單元320的第四輸入端I1'，以及第二比較器單元輸出信號K2被施加到第二切換單元320的第五輸入端I2'。第五輸出端O1'產生第一時脈產生信號G1，第六輸出端O2'產生第二時脈產生信號G2，第七輸出端O3'產生第一複製時脈產生信號H1，而第八輸出端O4'產生第二複製時脈產生信號H2。第一控制信號CTRL1和第二控制信號CTRL2分別對應於第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2。

邏輯單元400包括遮罩單元410和時脈產生單元420。邏輯單元400將第一時脈產生信號G1、第二時脈產生信號G2、第一複製時脈產生信號H1、第二複製時脈產生信號H2、第一傳遞使能信號P1和第二傳遞使能信號P2作為輸入。邏輯單元400產生第一時脈信號C1、第二時脈信號C2、第一測量信號D1、第二測量信號D2、第一積分禁止信號E1、第二積分禁止信號E2、第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2作為輸出。這些輸出信號用作如上所述的第一積分器單元100、第二積分器單元200和選擇單元300的反饋，從而控制電路振盪。

掩蔽單元410的功能是僅當相應的傳遞使 能信號P1、P2處於激活狀態時才允許第一時脈產生信號G1、第二時脈產生信號G2，第一複製時脈產生信號H1和第二複製時脈產生信號H2和第二複製時脈產生信號H2的傳遞。

時脈產生單元420將第一設定信號S1、第二設定信號S2、第一複製設定信號R1和第二複製設定信號R2作為輸入。時脈產生單元420產生第一時脈信號C1、第二時脈信號C2、第一測量信號D1、第二測量信號D2、第一積分禁止信號E1，第二積分禁止信號E2，第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2作為輸出。

在第一傳遞使能信號P1的激活狀態期間，第一時脈產生信號G1作為第一設定信號S1傳遞，並且第一複製時脈產生信號H1作為第一複製設定信號R1傳遞。當第一傳遞信號P1處於不激活狀態時，第一設定信號S1和第一複製設定信號R1被設定為不激活狀態。

對於第二傳遞使能信號P2的激活狀態的持續時間，第二時脈產生信號G2作為第二設置信號S2傳遞，並且第二複製時脈產生信號H2作為第二複製設定信號R2傳遞。當第二傳遞使能信號P2處於不激活狀態時，第二設定信號S2和第二複製設定信號R2被設定為不激活狀態。

第一時脈信號C1和第二時脈信號C2分別由第一設定信號S1和第二設定信號S2的激活邊緣決定。第一設定信號S1的激活邊緣觸發第一時脈信號C1變為激 活狀態，這也意味著第二時脈信號C2同時變為不激活狀態。相反，第二設定信號S2的激活邊緣觸發第二時脈信號C2變為激活狀態，這也意味著第一時脈信號C1同時變為不激活狀態。

當且僅當(if and only if)第一時脈信號C1和第一複製設定信號R1都處於激活狀態時，第一測量信號D1才呈現為激活狀態。類似地，當且僅當第二時脈信號C2和第二複製設定信號R2都處於激活狀態時，第二測量信號D2才處於激活狀態。

當且僅當第一時脈信號C1處於激活狀態且第一複製設定信號R1處於非激活狀態時，第一積分禁止信號E1處於激活狀態。類似地，當且僅當第二時脈信號C2處於激活狀態且第二複製設定信號R2處於非激活狀態時，第二積分禁止信號E2處於激活狀態。

第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2分別由第一積分禁止信號E1和第二積分禁止信號E2的激活邊緣確定。第二積分禁止信號E2的激活邊緣觸發第一切換狀態信號F1變為激活狀態，這也意味著第二切換狀態信號F2同時變為非激活狀態。相反，積分禁止信號E1的激活邊緣觸發第二切換狀態信號F2變為激活狀態，這也意味著第一切換狀態信號F1同時變為非激活狀態。

在第1圖所示的例子中，遮罩單元410包括第一反或閘411、第二反或閘412、第一反及閘413、第二反及閘414、第一反相器415和第二反相器416。第一反 或閘411具有第一時脈產生信號G1和第一反相器415的輸出作為輸入，並在其輸出端產生第一設定信號S1。第二反或閘412具有第二時脈產生信號G2和第二反相器416的輸出作為輸入，並在其輸出端產生第二設定信號S2。第一反及閘413具有第一傳遞使能信號P1和第一複製時脈產生信號H1作為輸入，並且在其輸出端產生第一複製設定信號R1。第二反及閘414具有第二傳遞使能信號P2和第二複製時脈產生信號H2作為輸入，並且在其輸出端產生第二複製設定信號R2。第一反相器415具有第一傳遞使能信號P1作為輸入，並且第二反相器416具有第二傳遞使能信號P2作為輸入。

時脈產生單元420包括第三反或閘421、第四反或閘422、第一及閘423、第二及閘424、第一正反器425及第二正反器426。

第一正反器425具有第一設定信號S1和第二設定信號S2作為輸入，並在其輸出端產生第一時脈信號C1和第二時脈信號C2。例如，它可以被實現為SR(設定-重設)正反器。第三反或閘421具有第二時脈信號C2和第一複製設定信號R1作為輸入並且在其輸出端產生第一測量信號D1。第四反或閘422具有第一時脈信號C1和第二複製設定信號R2作為輸入並且在其輸出端產生第一測量信號D2。第一及閘423具有第一時脈信號C1和第一複製設定信號R1作為輸入並且在其輸出端產生第一積分禁止信號E1。第二及閘424具有第二時脈信號C2和第二複 製設定信號R2作為輸入並且在其輸出端產生第二積分禁止信號E2。第二正反器426具有第二積分禁止信號E2和第一積分禁止信號E1作為輸入並且在其輸出端產生第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2。例如，它也可以被實現為SR正反器。

在這個振盪器電路中，數位信號的激活狀態如下。第一時脈信號C1、第二時脈信號C2、第一測量信號D1、第二測量信號D2、第一傳遞禁用信號E1、第二傳遞禁用信號E2、第一切換狀態信號F1、第二切換狀態信號F2、第一複製時脈產生信號H1、第二複製時脈產生信號H2、第一傳遞使能信號P1、第二傳遞使能信號P2、第一設定信號S1及第二設定信號S2的激活狀態是高位準。第一時脈產生信號G1，第二時脈產生信號G2，第一複製設定信號R1和第二複製設定信號R2的激活狀態是低位準。

第4圖是表示在振盪器電路工作期間出現的相關信號的時間函數的電壓圖。在開始時間t0，第二時脈信號C2被假定為高/激活並且第一時脈信號C1被假定為低/非激活。假定第一電容器110和第二電容器210放電，這意味著第一積分信號VC1和第二積分信號VC2等於零。該啟動條件可以通過啟動電路來設定。比較器317將第一傳遞使能信號P1和第二傳遞使能信號P2的值設定為低/非激活。由於第一時脈信號C1是低/非激活的並且第二時脈信號C2是高/激活，所以其他信號根據邏輯單元400的功能獲取狀態。

考慮到第一傳遞使能信號P1和第二傳遞使能信號P2的值，遮罩單元410不能傳遞第一時脈產生信號G1，第二時脈產生信號G2、第一複製時脈產生信號H1及第二複製時脈產生信號H2，並且這些信號的值在開始時間t0不相關。結果，第一設定信號S1和第二設定信號S2是低/非激活的，並且第一複製設定信號R1和第二複製設定信號R2是高/非激活的。因此，第一測量信號D1和第二測量信號D2是低/非激活的，第一積分禁止信號E1是低/無效的，第二積分禁止信號E2是高/激活，第一開關狀態信號F1是高/激活，以及第二開關狀態信號F2是低/非激活的。

邏輯單元400的輸出信號的狀態確定第一積分器單元100、第二積分器單元200及選擇單元300內的開關的狀態。第一開關101關閉。第二開關102、第三開關103及第四開關104打開。第七開關203關閉。第五開關201、第六開關202及第八開關204打開。第九開關311及第十一開關313關閉。第十開關312及第十二開關314打開。第十三開關321、第十五開關323、第十七開關325及第十九開關327關閉。第十四開關322、第十六開關324、第十八開關326及第二十開關328打開。

根據開關的位置，第一電流源111是激活的，而第二電流源112和第三電流源113是非激活的。現在對應於參考電流IREF的第一充電電流IREF1對第一電容器110充電。結果，第一積分信號VC1以等於IREF/C的轉 換速率線性上升。同時，第四電流源211、第五電流源212和第六電流源213是非激活的，使得第二充電電流IREF2等於零。由於第七開關203關閉，第二集成節點221連接至參考電位，使得第二積分信號VC2等於零。

第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2確定選擇單元300的狀態。第一輸入端I1連接到第一切換單元310的第一輸出端O1，使得來自第一集成節點121的信號是第一比較器單元輸入信號J1。第二輸入端12連接到第一切換單元310的第二輸出端O2，使得參考信號VREF是第二比較器單元輸入信號J2。第五輸入端I2'連接到第二切換單元320的第五輸出端O1'，使得第二比較器單元輸出信號K2是第一時脈產生信號G1。第四輸入端I1'連接到第二切換單元320的第七輸出端O3'，使得第一比較器單元輸出信號K1是第一複製時脈產生信號H1。第二時脈產生信號G2被設定為高/非激活，並且第二複製時脈產生信號H2被設定為低/非激活。結果，第二比較器332具有原始比較器的功能，而第一比較器331具有複製比較器的功能。這直到第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2的下一次改變才保持為真。

在第一時間t1，第一積分信號VC1等於k．VREF，在本例中k是0.75。結果，第一傳遞使能信號P1變為高/激活。其他信號的狀態不會改變，並且每個開關保持與之前相同的位置。從現在起，遮罩單元410允許第一時脈產生信號G1和第一複製時脈產生信號H1傳遞。 第一積分信號VC1繼續以與之前相同的轉換速率IREF/C線性上升。

在第二時間t2，第一積分信號VC1變為等於參考信號VREF。在第二時間點t2附近，第一比較器331和第二比較器332的輸出開始改變。因為第一比較器331和第二比較器332的有限內部電流必須對其內部電容進行充電/放電，所以在兩種情況下都將經歷傳遞延遲。第一積分信號VC1以與IREF/C之前相同的轉換速率繼續線性上升。

在第三時間t3，第一比較器單元輸出信號K1從低變為高。這意味著第一時間t2和第三時間t3之間的時間差是第一比較器331對於低到高轉變的有效傳遞延遲。第一比較器單元輸出信號K1在第二比較器單元輸出信號K2之前已經改變，如上所述，因為第一比較器331和第二比較器332被設計成使得輸出的高到低轉變比輸出的高到低轉變發生更快。

由於第一比較器單元輸出信號K1的變化，第一複製時脈產生信號H1將其狀態從低/非激活改變為高/激活，並且第一複製設定信號R1將其狀態從高/非激活改變為低/激活。其他信號的狀態不會改變，並且每個開關保持與之前相同的位置。

在第四時間t4，第二比較器單元輸出信號K2從高變為低。這意味著從第二時間t2到第四時間t4的時間間隔是用於從高到低轉變的第二比較器332的有效傳 遞延遲td2。由於第二比較器單元輸出信號K2的變化，第一時脈發生信號G1從高/非激活變為低/激活，並且第一設定信號S1從低/非激活變為高/激活。由於第一設定信號S1的激活邊緣，第一時脈信號C1變為高/激活，第二時脈信號C2變為低/非激活，第一測量信號D1變為高/激活，以及第二積分禁止信號E2變為低/非激活。邏輯單元400的其餘輸出不改變它們的狀態。

由於邏輯單元400的輸出變化，因此第四開關104關閉，第一開關101打開，第五開關201和第六開關202關閉，第七開關203打開。結果，第三電流源113是激活的，第一電流源111和第二電流源112是非激活的。因此，現在對應於參考電流IREF的第一充電電流IREF1使第一電容器110放電，使得第一積分信號VC1以等於IREF/C的轉換速率線性地減小。

第四電流源211和第五電流源212激活，而第六電流源213非激活。當第七開關203不再關閉時，第二集成節點221不再連接到參考電位。因此，第二充電電流IREF2現在對應於參考電流IREF的1.5倍，對第二電容器210充電，使得第二積分信號VC2以等於1.5．IREF/C的轉換速率線性上升。

在第五時間t5，第一積分信號VC1再次變成等於參考信號VREF。第五時間t5的狀態和第二時間t2的狀態之間的唯一區別在於第一積分信號VC1現在具有負斜率。

由於第一比較器331和第二比較器332的輸入端以反相連接，並且轉換速率的絕對值相同，第一比較器331圍繞第二時間t2在第五時間t5周圍與第二比較器332相同的相位。其他信號的狀態不會改變，並且每個開關保持與之前相同的位置。第一積分信號VC1在轉換速率等於IREF/C的情況下繼續減小。

因此，一個比較器用於設定振盪器電路的新狀態，另一個比較器用於複製之後的傳遞延遲。比較器作為原始比較器和複製比較器的功能以交替方式變化。

在第六時間t6，第二比較器單元輸出信號K2將其狀態從低改變為高。這意味著第五時間t5和第六時間t6之間的時間差是用於從低到高轉變的第二比較器332的有效傳遞延遲。由於第二比較器單元輸出信號K2的改變，第一時脈發生信號G1將其狀態從低/激活改變為高/非激活，並且第一設定信號S1將其狀態從高/激活改變為低/非激活。這對振盪器電路的其餘部分沒有影響，並且每個其他信號和開關保持與之前相同的狀態。

在第七時間t7，第一比較器單元輸出信號K1從高變為低。這意味著從第五時間t5到第七時間t7的時間間隔是用於從高到低轉變的第一比較器331的有效傳遞延遲td1。由於第一比較器單元輸出信號K1的改變，第一複製時脈產生信號H1將其狀態從高/激活改變為低/非激活，以及第一複製設定信號R1將其狀態從低/激活改變為高/非激活。

作為第一複製設定信號R1的改變的結果，第一測量信號D1變為低/非激活，並且第一積分禁止信號E1變為高/激活。由於第一積分禁止信號E1的激活邊緣，因此第一切換狀態信號F1變為低/非激活，而第二切換狀態信號F2變為高/激活。第十三開關321、第十五開關323、第十七開關325和第十九開關327打開，並且第十四開關322、第十六開關324、第十八開關326和第二十開關328關閉。

第二輸入端I2連接到第一切換單元310的第一輸出端O1，使得參考信號VREF是第一比較器單元輸入信號J1。第三輸入端I3連接到第一切換單元310的第二輸出端O2，使得來自第二集成節點221的信號是第二比較器單元輸入信號J2。第五輸入端I2'連接到第二切換單元320的第八輸出端O4'，使得第二比較器單元輸出信號K2是第二複製時脈產生信號H2。第一時脈產生信號G1被設置為高/非激活，並且第一複製時脈產生信號H1被設定為低/非激活。結果，第一比較器331具有原始比較器的功能，而第二比較器332具有複製比較器的功能。這直到第一切換狀態信號F1和第二切換狀態信號F2的下一次改變才保持為真。

由於第一比較器單元輸入信號J1和第二比較器單元輸入信號J2在第七時間t7之前的時間和第七時間t7之後的時間處於相反的關係，第一比較器單元輸出信號K1轉變為高，並且第二比較器單元輸出信號K2轉變為 低。儘管時間較短，但這些轉換在第二時脈產生信號G2和第二複製時脈產生信號H2上經歷故障。然而，由於第二傳遞使能信號P2仍被設定為低/非激活，所以第二時脈產生信號G2和第二複製時脈產生信號H2是非激活的，並且故障不能進一步傳遞。遮罩單元410去除由於切換而出現的第一時脈產生信號G1、第二時脈產生信號G2、第一複製時脈產生信號H1和第二複製時脈產生信號H2的不需要的假信號。

作為邏輯單元400的輸出變化的結果，第三開關103關閉，並且第四開關104和第六開關打開。作為開關狀態的結果，第一電流源111、第二電流源112和第三電流源113是非激活的，使得第一充電電流IREF1等於零。由於第三開關103關閉，第一集成節點121連接到第二供應端，特別是接地，使得第一積分信號VC1等於零。第四電流源211是激活的，而第五電流源212和第六電流源213是非激活的。因此，現在對應於參考電流IREF的第二充電電流IREF2對第二電容器210充電，使得第二積分信號VC2現在繼續線性上升，現在轉換速率等於IREF/C。當第一積分信號VC1變為零時，作為比較器317的效果的結果，第一傳遞使能信號P1將其狀態改變為低/非激活狀態，儘管具有一些傳遞延遲。這意味著從現在開始禁止第一時脈發生信號G1和第一複製時脈發生信號H1的傳遞。

在第八時間t8，第二積分信號VC2變為等 於k．VREF，使得第二傳遞使能信號P2變為高/激活。其他信號的狀態不會改變，並且每個開關保持與之前相同的位置。唯一的區別在於，從現在開始遮罩單元410允許第二時脈產生信號G2和第二複製時脈產生信號H2傳遞，並且第二積分信號VC2以等於IREF/C的轉換速率繼續增加。

在第九時間t9，第二積分信號VC2變為等於參考信號VREF。大約在第九時間t9，第一比較器331和第二比較器332的輸出開始改變。然而，因為第一比較器331和第二比較器332的有限內部電流必須對它們的內部電容充電，所以在兩種情況下都將經歷傳遞延遲。第二積分信號VC2以轉換速率IREF/C繼續上升。

在第十時間t10，第二比較器單元輸出信號K2將其狀態從低變為高。這意味著從第九時間t9到第十時間t10的時間間隔是用於從低到高轉變的第二比較器332的有效傳遞延遲。由於第二比較器單元輸出信號K2的改變，因此第二複製時脈產生信號H2將其狀態從低/非激活改變為高/激活，並且第二複製設定信號R2從高/非激活改變為低/激活。其他信號的狀態不會改變，並且每個開關保持與之前相同的位置。

在第十一時間t11，第一比較器單元輸出信號K1從高變為低。這意味著第九時間t9和第十一時間t11之間的時間間隔是用於從高到低轉變的第一比較器331的有效傳遞延遲。由於第一比較器331在從第五時間t5到第七時間t7的時間間隔中經歷相同的轉變，第九時間t9和 第十一時間t11之間的時間間隔等於第一比較器331的有效傳遞延遲td1。

由於第一比較器單元輸出信號K1的變化，因此第二時脈發生信號G2從高/非激活變為低/激活，並且第二設定信號S2從低/非激活變為高/激活。第二設定信號S2的激活邊緣觸發第一時脈信號C1從高/激活變為低/非激活以及第二時脈信號C2從低/非激活變為高/激活。

因此在從第四時間t4到第十一時間t11的時間間隔中執行一個半週期。由於振盪器電路的對稱性，在從第十一時間t11到第十六時間t16的時間間隔中振盪器電路的操作與從第四時間t4到第十一時間t11的操作互補。從第四時間t4到第十八時間t18的時間間隔對應於具有周期T的持續時間的一個完整週期。

下面參考第5及6圖解釋傳遞延遲的測量結果，即第一測量信號D1和第二測量信號D2的產生。

第5圖顯示作為時間t函數的第一積分信號VC1和第一測量信號D1的圖。第一測量信號D1在第一脈衝611期間為高。

第5圖顯示第一積分信號VC1在第二時間t2到達參考信號VREF。然後，第二比較器332經歷第二傳遞延遲td2，直到第二比較器單元輸出信號K2在第四時間t4改變其狀態。在第四時間t4之後，第一積分信號VC1以與之前的轉換速率相同的絕對值降低，直到在第五時間t5處第一積分信號VC1再次達到參考信號VREF。因此， 第二傳遞延遲td2等於從第四時間t4到第五時間t5的時間間隔。

在第五時間t5處，第一比較器331進入與在第二時間t2處第二比較器332進入的相位相似的相位。在第二時間t2和第四時間t4之間的時間間隔中的第二比較器單元輸出信號K2對應於第五時間t5和第七時間t7之間的時間間隔中的第一比較器單元輸出信號K1。第一比較器331經歷第一傳遞延遲td1，直到第一比較器單元輸出信號K1在第七時間t7改變其狀態。因此，第一傳遞延遲td1等於從第五時間t5到第七時間t7的時間間隔。

邏輯單元400確定第一測量信號D1。在所描述的實施例中，第一脈衝611在第四時間t4處開始並且持續到第七時間t7。第一脈衝611的持續時間等於第一傳遞延遲td1的持續時間和第二傳遞延遲td2的持續時間之和。在第5圖所示的時間間隔中，振盪器電路經歷第二傳遞延遲td2並測量總和傳遞延遲td=td1+td2作為第一脈衝611的持續時間。

第6圖顯示作為時間t函數的第二積分信號VC2和第二測量信號D2的圖。第二測量信號D2在第二脈衝612期間為高。

第6圖顯示第二積分信號VC2在第九時間t9達到參考信號VREF。然後，第一比較器331經歷第一傳遞延遲td1，直到第一比較器單元輸出信號K1在第十一時間t11改變其狀態。在第十一時間t11之後，第二積分 信號VC2以與之前的轉換速率相同的絕對值降低，直到第十二時間t12第二積分信號VC2再次到達參考信號VREF。因此，第一傳遞延遲td1等於從第十一時間t11到第十二時間t12的時間間隔。

在第十二時間t12，第二比較器332進入與第一比較器331在第九時間t9進入的相位相似的相位。在第九時間t9和第十一時間t11之間的時間間隔中的第一比較器單元輸出信號K1對應於第十二時間t12和第十四時間t14之間的時間間隔中的第二比較器單元輸出信號K2。第二比較器332經歷第二傳遞延遲td2，直到第二比較器單元輸出信號K2在第十四時間t14改變其狀態。因此，第二傳遞延遲td2等於從第十二時間t12到第十四時間t14的時間間隔。

第二脈衝612在第十一時間t11開始並且持續到第十四時間t14。第二脈衝612的持續時間等於第一傳遞延遲td1的持續時間和第二傳遞延遲td2的持續時間之和。在第6圖所示的時間間隔中，振盪器電路經歷第一傳遞延遲td1並且測量總和傳遞延遲td=td1+td2作為第二脈衝612的持續時間。

第5及6圖的比較顯示，第九時間t9和第十四時間t14之間的第二積分信號VC2的波形類似於第二時間t2和第七時間t7之間的第一積分信號VC1的波形。由於第一比較器331和第二比較器332的功能相反，因此觀察到互補行為。

完整的傳遞延遲等於與第一比較器331相關聯的第一傳遞延遲td1和與第二比較器332相關聯的第二傳遞延遲td2之和。總和的傳遞延遲td在第一測量信號D1形式的周期T的前半週期中被測量並且再次以第二測量信號D2的形式在周期T的第二半週期中被測量。從這個觀察結果可以清楚地看出，即使比較器匹配不良，總計傳遞延遲td也總是精確測量。

由於延遲總是從相關積分器單元的積分完成並且另一積分器單元的積分已經開始的那一刻開始測量，所以可以實時地應用反饋，以這樣的方式增加積分器單元上積分的速度，使得延遲對周期T的影響被完全消除。

消除過程的準確性由第一電流源111、第二電流源112和第三電流源113彼此匹配以及第四電流源211、第五電流源212和第六電流源213彼此匹配來確定。通過適當確定電流源的大小來匹配達到所需的程度。

第7圖是作為時間函數的第一和第二積分信號VC1、VC2的另一個圖。下面分析一個振盪週期的時間，以解釋延遲消除過程。

作為表示第二積分信號VC2之線的一部分的第一線段621在從第四時間t4到第七時間t7的時間間隔中延伸。這個時間間隔等於總和傳遞延遲td。在第四時間t4，第二積分信號VC2為零。由於第二積分信號VC2的轉換速率等於1.5．IREF/C，所以在第七時間t7第二積分信號VC2為1.5．td．IREF/C。作為表示第二積分信號VC2 之線的一部分的第二線段622在從第七時間t7到第九時間t9的時間間隔中延伸。第二線段622的持續時間等於電壓除以轉換速率：

作為表示第二積分信號VC2的線的一部分的第三線段623在從第九時間t9到第十一時間t11的時間間隔內延伸。該時間間隔等於第一傳遞延遲td1。

作為表示第一積分信號VC1的線的一部分的第四線段624在從第十一時間t11到第十四時間t14的時間間隔中延伸。在從第十一時間t11到第十八時間t18的時間間隔中，第一積分信號VC1在從第四時間t4到第十一時間t11的時間間隔內與第二積分信號VC2類似。因此第四線段624的持續時間等於總和傳遞延遲td。第一積分信號VC1在第十一時間t11為零，而在第十四時間t14等於1.5．td．IREF/C。

作為表示第一積分信號VC1的線的一部分的第五線段625在從第十四時間t14到第十六時間t16的時間間隔中延伸。第五線段625的持續時間是

作為表示第一積分信號VC1之線的一部分 的第六線段626在從第十六時間t16到第十八時間t18的時間間隔中延伸。該時間間隔等於第二傳遞延遲td2。

總結第四時間t4和第十八時間t18之間的所有時間間隔，我們獲得時間段T的以下表達式：

如果等效電阻R由R=VREF/IREF定義，則上述等式可寫為T=2．C．R。

上述推導表明，比較器的傳遞延遲對振盪週期T的影響被完全消除。為了進行分析，邏輯閘的傳遞延遲的影響被忽略了。參考信號VREF根據電流源和比較器的工作區域來確定尺寸。縮放因子k被設置為使得能夠在從第二時間t2到第七時間t7的時間間隔期間以及在從第九時間t9到第十四時間t14的時間間隔(正餘量)期間傳遞所需信號，並禁用它。

由於比較器單元330僅包括兩個比較器，因此與根據第8圖的振盪器電路相比，功率損耗和面積減小。此外，由於斬波(chopping)以兩個比較器的作用每半個週期交替的方式執行，所以比較器的不匹配效應被完全消除。這可以減小比較器的尺寸，從而降低其輸入電容而不會對精度產生不利影響。此外，輸入電容的剩餘影響可以通過斬波期間的電荷再分配來抵消。

Claims (9)

1. 一種振盪器電路，係包括：第一積分器單元(100)，係具有配置在第一集成節點(121)充電的第一電容器(110)，以及類似的第二積分器單元(200)，係具有配置在第二集成節點(221)充電的第二電容器(210)，各該積分器單元(100,200)包含可切換電流源(111,112,113,211,212,213)，比較器單元(330)，係配置在第一切換單元(310)和第二切換單元(320)之間，該第一切換單元(310)具有連接到該第一集成節點(121)的第一輸入端(I1)、連接到參考信號(VREF)的第二輸入端(I2)、以及連接到該第二集成節點(221)的第三輸入端(I3)，該比較器單元(330)被配置為將該第一輸入端(I1)的信號或該第三輸入端(I3)的信號與該參考信號(VREF)進行比較，邏輯單元(400)，該第二切換單元(320)連接到該邏輯單元(400)，該邏輯單元(400)被配置為提供控制該第一積分器單元(100)、該第二積分器單元(200)、該第一切換單元(310)和該第二切換單元(320)的信號(C1,C2,D1,D2,E1,E2,F1,F2)，該信號(C1,C2,D1,D2,E1,E2,F1,F2)通過交替地激活該第一積分器單元(100)和該第二積分器單元(200)產生週期性操作，第一積分信號(VC1)，係對應於第一電容器(110)的充電，第二積分信號(VC2)，係對應於第二電容器(210)的充電，以及該週期性操作的周期(T)，各該週期(T)的持續時間等於下列操作的實施：當該第二積分信號(VC2)為零時，以第一轉換速率對該第一電容器(110)充電，直到該第一積分信號(VC1)超過該參考信號(VREF)達預設值為止，當以大於該第一轉換速率的第二轉換速率對第二電容器(210)進行充電時，然後以該第一轉換速率對該第一電容器(110)放電，直到該第一積分信號(VC1)已低於該參考信號(VREF)達另一預設值為止，當該第一積分信號(VC1)為零時，然後以該第一轉換速率對該第二電容器(210)充電，直到該第二積分信號(VC2)超過該參考信號(VREF)達該預設值為止，以及當該第一電容器(110)以該第二轉換速率充電時，然後以該第一轉換速率放電該第二電容器(210)，直到該第二積分信號(VC2)已低於該參考信號(VREF)達該另一預設值為止。
2. 如申請專利範圍第1項所述之振盪器電路，復包括：用於供應電壓(VDD)的第一供應端(8)及用於參考電位的第二供應端(9)，該第一積分器單元(100)的第一開關(101)、第二開關(102)、第三開關(103)及第四開關(104)，該第二積分器單元(200)的第五開關(201)、第六開關(202)、第七開關(203)及第八開關(204)，第一電流源(111)，連接在該第一供應端(8)和該第一開關(101)之間，第二電流源(112)，連接在該第一供應端(8)和該第二開關(102)之間，第三電流源(113)，連接在該第二供應端(9)和該第四開關(104)之間，該第一開關(101)連接在該第一電流源(111)和該第一集成節點(121)之間，該第二開關(102)連接在該第二電流源(112)和該第一集成節點(121)之間，該第三開關(103)連接在該第二供應端(9)和該第一集成節點(121)之間，該第四開關(104)連接在該第三電流源(113)和該第一集成節點(121)之間，第四電流源(211)，連接在該第一供應端(8)和該第五開關(201)之間，第五電流源(212)，連接在該第一供應端(8)和該第六開關(202)之間，第六電流源(213)，連接在該第二供應端(9)和該第八開關(204)之間，該第五開關(201)連接在該第四電流源(211)和該第二集成節點(221)之間，該第六開關(202)連接在該第五電流源(212)和該第二集成節點(221)之間，該第七開關(203)連接在該第二供應端(9)和該第二集成節點(221)之間，以及該第八開關(204)連接在該第六電流源(213)和該第二集成節點(221)之間。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之振盪器電路，復包括：該第一切換單元(310)的第一輸出端(O1)和第二輸出端(O2)，該第一輸入端(I1)和該第一輸出端(O1)之間的第九開關(311)，該第二輸入端(I2)和該第一輸出端(O1)之間的第十開關(312)，該第二輸入端(I2)和該第二輸出端(O2)之間的第十一開關(313)，以及該第三輸入端(I3)和該第二輸出端(O2)之間的第十二開關(314)，該第九開關(311)和該第十一開關(313)同時打開和關閉，而該第十開關(312)和該第十二開關(314)同時打開和關閉。
4. 如申請專利範圍第3項所述之振盪器電路，復包括：該第一切換單元(310)的第三輸出端(O3)和第四輸出端(O4)，以及傳遞使能信號產生電路(318)，係連接於該第一輸入端(I1)、該第二輸入端(I2)、該第三輸入端(I3)、該第三輸出端(O3)和該第四輸出端(O4)，該傳遞使能信號產生電路(318)將該第二輸入端(I2)的該參考信號(VREF)與該第一輸入端(I1)的信號和該第三輸入端(I3)的信號進行比較。
5. 如申請專利範圍第3項所述之振盪器電路，復包括：該比較器單元(330)的第一比較器(331)和第二比較器(332)，該第一切換單元(310)的該第一輸出端(O1)連接到該第一比較器(331)的非反相輸入端和該第二比較器(332)的反相輸入端，以及該第一切換單元(310)的該第二輸出端(O2)連接到該第一比較器(331)的反相輸入端和該第二比較器(332)的非反相輸入端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之振盪器電路，復包括：在該第二切換單元(320)的第四輸入端(I1')和第五輸入端(I2')，該第四輸入端(I1')連接到該第一比較器(331)的輸出端，並且該第五輸入(I2')連接到該第二比較器(332)的輸出端，在該第二切換單元(320)的第五輸出端(O1')、第六輸出端(O2')、第七輸出端(O3')和第八輸出端(O4')，該第四輸入端(I1')和該第七輸出端(O3')之間的第十三開關(321)，該第二供應端和該第七輸出端(O3')之間的第十四開關(322)，該第一供應端和該第六輸出端(O2')之間的第十五開關(323)，第四輸入端(I1')和第六輸出端(O2')之間的第十六開關(324)，該第五輸入端(I2')和該第五輸出端(O1')之間的第十七開關(325)，該第一供應端和該第五輸出端(O1')之間的第十八開關(326)，該第二供應端和該第八輸出端(O4')之間的第十九開關(327)，以及該第五輸入端(I2')和該第八輸出端(O4')之間的第二十開關(328)，該第十三開關(321)、該第十五開關(323)、該第十七開關(325)和該第十九開關(327)同時打開和關閉，而該第十四開關(322)、該第十六開關(324)、該第十八開關(326)和該第二十開關(328)同時打開和關閉。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之振盪器電路，復包括：該邏輯單元(400)的第一反或閘(411)、第二反或閘(412)、第一反及閘(413)和第二反及閘(414)，該第一反或閘(411)通過第一反相器(415)連接到該第一切換單元(310)，並連接到該第二切換單元(320)，該第二反或閘(412)通過第二反相器(416)連接到該第一切換單元(310)，並連接到該第二切換單元(320)，以及該第一反及閘(413)和該第二反及閘(414)連接到該第一切換單元(310)並連接到該第二切換單元(320)。
8. 如申請專利範圍第7項所述之振盪器電路，復包括：該邏輯單元(400)的第三反或閘(421)、第四反或閘(422)、第一及閘(423)、第二及閘(424)、第一正反器(425)和第二正反器(426)，該第一正反器(425)的輸入端連接到該第一反或閘(411)和該第二反或閘(412)的輸出端，該第一正反器(425)的一個輸出端連接到該第四反或閘(422)和該第一及閘(423)的輸入端，該第一正反器(425)的另一個輸出端連接到該第三反或閘(421)和該第二及閘(424)的輸入端，該第三反或閘(421)的另一輸入端連接到該第一反及閘(413)的輸出端及連接到該第一及閘(423)的另一輸入端，該第四反或閘(422)的另一輸入端連接到該第二反及閘(414)的輸出端及連接到該第二及閘(424)的另一輸入端，該第一及閘(423)和該第二及閘(424)的輸出端連接到該第二正反器(426)的輸入端，以及該第二正反器(426)的輸出端連接到該第一切換單元(310)和該第二切換單元(320)。
9. 如申請專利範圍第8項所述之振盪器電路，其中控制該第一積分器單元(100)和該第二積分器單元(200)的該信號(C1,C2,D1,D2,E1,E2)被提供在該第三反或閘(421)、該第四反或閘(422)、該第一及閘(423)、該第二及閘(424)和該第一正反器(425)的輸出端，以及控制該第一切換單元(310)和該第二切換單元(320)的該信號(F1,F2)被提供在該第二正反器(426)的該輸出端。