TW200818708A - Oscillation circuit - Google Patents

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200818708 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種振盪電路，尤其關於一種藉由進行 電容器之充放電來獲得振盪輸出之振盪電路。 【先前技術】 一般在微電腦等之半導體積體電路中，為了製作動作 時脈而内建有振盪電路。以下針對習知例之振盪電路進行 說明。第5圖係振盪電路之電路圖。 該振盪電路之構成為包括：電容器C、對電容器C之 節點N之電壓進行檢測的史密特（schmitt)反相器STV、史 密特反相器STV之輸出經由反相器INV輸入至閘極之P 通道型MOS電晶體Ml以及N通道型MOS電晶體M2、 與P通道型MOS電晶體Ml串聯連接並流通基準電流II 之P通道型MOS電晶體M3、及與N通道型MOS電晶體 M2串聯連接並流通基準電流II之N通道型MOS電晶體 M4。振盪電路之輸出時脈係由反相器INV獲得。 第6圖係表示產生上述基準電流II之基準電流電路之 電路圖。在賦予電源電壓Vdd之電源端子及賦予接地電壓 GND之接地端子之間，串聯連接有電阻Rl(電阻值R1)及 N通道型MOS電晶體M5。N通道型MOS電晶體M5，其 閘極及汲極係共通連接，源極係接地。如果將閘極源極之 間電壓設為Vgsl，則N通道型MOS電晶體M5中流通基 準電流II。基準電流II由數式1給定。 【數式1】 5 319238 200818708

Vdd-Vgsl R1 該基準電流II在電流鏡（corrent mirror)之N通道型 MOS電晶體M6中流通。而且，在與N通道型MOS電晶 體M6串聯連接之P通道型MOS電晶體M7中也流通基準 電流II 〇 並且，P通道型MOS電晶體M7之閘極電壓Va係施 加於第5圖之P通道型MOS電晶體M3之閘極；N通道型 ' MOS電晶體M6之閘極電壓Vb係施加於第5圖之N通道 型MOS電晶體M4之閘極。 參照第7圖之波形圖對該振盪電路之動作進行說明。 設史密特反相器STV具有兩個臨限值Vtl、Vt2(Vtl>Vt2)。 當藉由基準電流II之充電使得節點N(電容器C之端子）之 電壓上升，而達到史密特反相器STV之臨限值Vtl時，史 密特反相器STV之輸出反轉為低位準，反相器INV之輸 I 出變為高位準，其結果M2導通（on)、Ml截止（off)。因此， 當藉由基準電流II之放電使得電容器C之節點N之電壓 降低，而達到史密特反.相器STV之臨限值Vt2時，史密特 反相器STV之輸出反轉為高位準，反相器INV之輸出變 為低位準，其結果M2截止、Ml導通。如此，再次開始藉 由基準電流II之充電。藉由如此反復進行充電及放電，可 以從反相器INV獲得輸出時脈。 專利文獻1 :日本特開2003 — 69341號公報 然而，在由於電池的劣化等而使得施加於半導體積體 6 319238 200818708 •電路之電源電壓Vdd發生變 導體積體電、s + N形下，亦希望内建 知例之之振s頻率不變動。然而，2 大之問題。 存在著振2頻率對電源電I之依賴: 【發明内容】 本务明之振盪電路係有 括··第1充放電電路；其具備第lt；t=研創者，包 =端子電堡初始化為電源始：動J將：ι電容 路;及對第厂動作進行切換之第V開關電 脈之第"会測電：:第2 ^ 對將第2電容器之端子電摩、^路，其具備第2電容器； 作、及在第2電容哭中：“刀。化為電源電壓之初始化動 之第侧電路^ C: 並輸出第2時脈之第心:,以=πτ 第1及第2時脈，按m ρ Χ及&制电路，其根據 初始化動作及放電動；;之方弟2充放電電路交替地進行 根據本發明，如果第】:广弟1及第2開闕電路。 充放電電路之第卜“ 電電路結束放電，則第1 電路結束放電，柯第2右^ 再 果第2充放電 整初始化為電源電承，，電路之第2電容器之端子電 如此，第1及第心放：Γ弟1充放電電路開始放電。 使得放電總是從電：;=交替地反復初始化及放電， .’、包I開始。由此，振盪頻率之電源電 319238 7 200818708 壓依賴性被抑制。 而且，被初始化之電源電壓可以不設為電源電壓，而 設定為接地電壓，以從接地電壓開始充電之方式構成也能 夠獲得同樣的效果。 (發明效果） 根據本發明之振盪電路，可以抑制振盪頻率之電源電 壓依賴性。 【實施方式】 參照第1圖至第3圖，對本發明第1實施方式之振盪 電路進行說明。第1圖係振盤電路之電路圖。第2圖（A) 係第1充放電電路10之電路圖，第2圖（B)係第2充放電 電路20之電路圖。 第1充放電電路10、第2充放電電路20在放電結束 時分別輸出第1時脈CLK1、第2時脈CLK2。第1時脈 CLK1以及第2時脈CLK2係輸入至第1RS正反器RSFF1、 第2RS正反器RSFF2的設定（set)端子、重設（reset)端子。 第1RS正反器RSFF1之輸出係透過反相器INV1作為 第1放電致能（enable)信號EN1反饋輸入至第1充放電電 路10之第1開關電路SW1，並且，輸入至第3RS正反器 RSFF3的設定端子。同樣，第2RS正反器RSFF2之輸出係 透過反相器INV2作為第2放電致能信號EN2反饋輸入至 第2充放電電路20之第2開關電路SW2，並且，輸入至 第3RS正反器RSFF3的重設端子。 如第2圖（A)所示，第1充放電電路10具備··第1電 8 319238 200818708 /容器Cl、第1開關電路SW1及第1檢測電路KC1。第1 開關電路SW1構成為包括：構成反相器的P通道型MOS 電晶體M10以及N通道型MOS電晶體Mil、及與該等串 聯連接並流通由基準電流電路產生之基準電流II之N通 道型MOS電晶體M12。基準電流電路與第6圖之電路相 同。於前述反相器係輸入有第1放電致能信號EN1。 第1開關電路SW1之輸出與第1電容器C1之端子（節 點N1)連接，並且，輸出到第1檢測電路KC1。第1檢測 〔 電路KC1係一種反相器，由串聯連接之P通道型MOS電 晶體M13、N通道型MOS電晶體M14構成。P通道型MOS 電晶體Ml 3之閘極係施加基準電流電路之電壓Va，且流 通基準電流II。N通道型MOS電晶體M14之閘極係施加 第1開關電路SW1之輸出。由此，第1檢測電路KC1之 臨限值Vt3係設定為與基準電流電路之Vgsl相等（Vt3 = Vgsl)。而且，第1檢測電路KC1之輸出係施加到緩衝放 I; 大器AP，緩衝放大器AP之輸出係作為第1時脈CLK1被 輸出。 如第2圖（B)所示，第2充放電電路20係與第1充放 電電路10相同之電路結構，於第2充放電電路20之第2 開關電路S W2係輸入有第2放電致能信號EN2。 接著，參照第3圖對該振盪電路之動作進行說明。當 前如果設第1放電致能信號EN1為高位準、第2放電致能 信號EN2為低位準，則在第1充放電電路10中，M10截 止，Mil導通，第1電容器C1藉由基準電路II被放電。 9 319238 200818708 / 另一方面，在第1充放電電路10進行放電動作的期間，第 2充放電電路20被初始化。即，第2充放電電路20之第2 電容器C2藉由第2開關電路SW2充電，第2電容器C2 之端子（節點Ν2)之電壓初始化為電源電壓Vdd。 如果第1電容器C1之節點N1藉由放電而從電源電壓 Vdd降低至Vt3，則第1檢測電路KC1之輸出反轉為高位 準，第1時脈CLK1變為高位準。因此，第1RS正反器RSFF1 以及第2RS正反器RSFF2之輸出反轉，第1放電致能信號 ^ EN1變為低位準之同時，第2放電致能信號EN2變為高位 準。 如果第1放電致能信號EN1變為低位準，則由於在第 1充放電電路10中第1開關電路SW1的M10導通、Mil 截止，所以，第1電容器Cl被充電，節點N1之電壓被初 始化為電源電壓Vdd。 另外，如果第2放電致能信號EN2變為高位準，則在 I 第2充放電電路20中，第2電容器C2藉由基準電流II 開始放電。當第2電容器C2之節點N2從電源電壓Vdd 降低至Vt3時，第2檢測電路KC2之輸出反轉為高位準， 第2時脈CLK2變為高位準。因此，再次實現第2放電致 能信號EN2變為低位準之同時，第1放電致能信號EN1 變為高位準，第1充放電電路10開始放電動作，第2充放 電電路20被初始化。 如此，第1充放電電路10、第2充放電電路20交替 地重復初始化及放電，放電總係從電源電壓Vdd開始。由 10 319238 200818708 N2 P 振i頻率之電源電壓依賴性。由於節點N1、 N2的初始電脲 的時門疋笔源電壓Vdd，所以，一次放電所需要 的日寸間t由數式2給定。 【數式2】 t = ^(Vdd-Vt2)

II 其帶::式由2於:;電流11由數式^給定’所以’如果將 式2則可以獲得數式3。 【數式3】 t = ClxRlx(Vdd~Vt2)

Vdd~Vgsl 所示在::間t::、述:θ如果設定Vt2=Vgs1，則如數式4 、 兒源電壓依賴性被消除。 【數式4】 t = GixPa

C 得，:::然輪出時脈CLK由第3RS正反器1卿3獲 充放二广出時脈CLK之高及低位準之周期分別由第1 充放電電路10及篦 乐1 以，藉由將此等第，：路20之放電周期決定，所 之CR日士門^ 電電路10及第2充放電電路20 計數-/定為相等（ClXR1 = C2XR2)，可以不使用 50%。 讀CLK之工作比（Duty)正確地設定為 第^著=本發㈣2㈣方式之㈣電路畴說明。 式係將被初始化之電塵設定為電源電麗Vdd來 319238 11 200818708 / 進行放電之電路，惟藉由構成將被初始化之電壓設定為接 地電壓GND來進行充電之電路，也能夠獲得同樣的效果。 該情形下，只要將第1充放電電路構成如第4圖所示即可。 對於第2充放電電路而言也同樣。第4圖中，基準電流電 路係由電晶體的極性被反轉的P通道型MOS電晶體 M20、M21、N通道型MOS電晶體M22構成。 第1開關電路SW1構成為包括：流通來自基準電流電 路之基準電流12的P通道型MOS電晶體M23、構成反相 / 器的P通道型MOS電晶體M24、N通道型MOS電晶體 M25。在此，基準電流12由數式5給定。 【數式5】 TO Vdd - Vgs2 以：Rl— 另外，第1檢測電路KC1係由串聯連接之P通道型 MOS電晶體M26、N通道型MOS電晶體M27構成。N通 / 道型MOS電晶體M27與基準電流電路之N通道型MOS 電晶體M22構成電流鏡，流通基準電流12。P通道型MOS 電晶體M26之閘極被施加第1開關電路SW1之輸出。由 此，第1檢測電路KC1之臨限值Vt3係設定與基準電流電 路之Vgs2相等。因此，第1充放電電路、第2充放電電 路交替地反復初始化及放電，充電總是從接地電壓GND 開始。由此，與第1實施方式同樣，可以抑制振盪頻率之 電源電壓依賴性。 【圖式簡單說明】 12 319238 200818708 第1圖係本發明第1實施方式之振盪電路之電路圖。 第2圖（A)及（B)係本發明第1實施方式之振盪電路之 第1及第2充放電電路之電路圖。 第3圖係本發明第1實施方式之振盪電路之動作波形 圖 第4圖係本發明第2實施方式之振盪電路之電路圖 第5圖係習知例之振盪電路之電路圖。 第6圖係基準電流電路之電路圖。 第7圖係習知例之振盪電路之動作波形圖。 主要元件符號說明】 10 第1充放電電路 AP 緩衝放大器 C1 第1電容器 CLK 輸出時脈 CLK2第2時脈 EN2 第2放電致能信號 INV、INV1、INV2 反相器 20 第2充放電電路 C 電容器 C2 第2電容器 CLK1第1時脈 EN1 第1放電致能信號 II、12 基準電流 KC1 第1檢測電路 KC2 第2檢測電路

Ml、M3 P通道型MOS電晶體 M2、M4 N通道型MOS電晶體 M7、M10、M13 P通道型MOS電晶體 M5、M6、Mil、M12、M14 N 通道型 MOS 電晶體 M20、M21、M23、M24、M26 P 通道型 MOS 電晶體 M22、M25、M27 N通道型電晶體 13 319238 200818708 ’ N、N1 、N2 節點 R1 電阻 RSFF1 第 1RS正反器 RSFF2 第2RS正反器 RSFF3 第 3RS正反器 STV 史密特反相器 SW1 第1 開關電路 SW2 第2開關電路 14 319238

Claims (1)

1. 200818708 ••十、申請專利範圍·· 1 · 一種振盪電路，包括·· &罕電流電路，苴声生其i + 皆λ + ，、座生基準電流； 充放電電路，其具備：第！ 電容器之端子電壓㈣化為電源$谷器；對將第i 在第1電容器中流通基準電流之放"^初始化動作、及 1開關電路；及對第 山电動作進行切換之第 土入， 丁乐1迅谷裔之端子雷厭；隹人 輸出h時脈之第"衾測電路； …丁杈測’並 第2充放電電路，其具備： 電容器之端子電I 焱+ 黾容器；對將第2 在第2電容器中冷、畜其^ 4之初始化動作、及 2開關電路；及對第w哭…動作進仃切換之第 輪出第2 B±Br ^ 包谷〇°之鳊子電壓進行檢測，並 守脈之第2檢測電路；以及 控制電路，其根據第】及第 充放雷雪敗六扯， 以昂1及第2 又3地進行初始化動作及放電動作之方+ 控制第1及第2開關電路。 电動作之方式 2·—種振盪電路，包括： 基準電流電路，其產生基準電流； 恭」1充放電電路，其具備：？1電容器；對將第1 电t裔之端子電壓初始化為接地電壓之初始化動作、及 第1包谷裔中流通基準電流之充電動作進行切換之第 二開關電路；及對第1電容器之端子電壓進行檢測，並 别出第1時脈之第1檢測電路； 第2充放電電路，其具備：第2電容器；對將第2 319238 15 200818708 ‘ 電容器之端子電壓初始化為接地電 對切換為在第2電容器中流 動作、及 切換之第2開關電路;及對第2電===進行 檢測，並輪出第2時脈之第2檢測; :制電路，其根據第i及第2時脈 充放電電路交㈣進行初始 ^及弟2 扛制弟1及第2開關電路。 式 如申明專利範圍第！或2項之振盪電路，其中， f準電流電路具備在電源端子與接地端子之間串 如連接之電阻以及MOS帝S骑# 及汲極係共通連接。'曰曰_、M〇S電晶體之閘極 4.如申:奮專利範圍第3項之振盪電路，其中， 昂1及第2檢測電路之臨限值係設定為與m〇s電 曰曰肢之閘極電壓相等。 5·如申：專利範圍第1或2項之振盪電路，其中， 、，认控制電路係由分別輸入有第1及第2檢測電路之檢 6輸出之第1及第⑽正反器構成。 •如申:青專利範圍第1或2項之振盪電路，其中， 第1及第2檢測電路係由反相器構成。 16 319238