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振荡器电路和芯片的制作方法

2021-10-19 21:38:00 来源:中国专利 TAG:芯片 振荡器 电路 电源 特别


1.本发明涉及电源芯片技术领域,特别涉及一种振荡器电路和芯片。


背景技术:

2.常规开关电源芯片内部工作时,需要振荡器电路产生周期性的三角波信号和矩形波信号,用来决定芯片的开关周期、数字逻辑信号时序控制等,振荡器电路是开关电源芯片内部的核心电路模块。
3.常规的振荡器有rc振荡器、环形振荡器、晶体振荡器。rc振荡器稳定性、频率受制程、工作电压影响比较大;环形振荡器难以获得较低频率且频率难以调节;晶体振荡器频率与所选择晶体器件有关,频带窄且只适用于定频模式下;常规mos(金属

氧化物半导体场效应管)工艺里器件寄生电容较大,器件不是完全隔离的,在频率比较高的应用中,加大了设计难度和电路规模,生产成本较高。
4.也就是说,现有技术中的振荡器电路,频率调节难度大且难以保证精度。


技术实现要素:

5.本发明提供了一种振荡器电路和芯片,以解决现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度的问题。
6.为了解决上述技术问题,本发明提供了一种振荡器电路,所述振荡器电路包括频率调整模块、充放电模块、电压比较模块和可变电压检测点;其中,所述充放电模块用于向所述频率调整模块输出第一恒流;所述频率调整模块用于基于频率调整信号将所述第一恒流的电流值限制为至少两种预设值;所述充放电模块包括恒流输入端、电容和放电支路;所述恒流输入端用于获取第二恒流;当所述放电支路关断时,所述第二恒流与所述第一恒流的差值对所述电容充电;当所述放电支路导通时,所述电容向所述放电支路输出第三恒流,所述第一恒流和所述第三恒流之和与所述第二恒流的差值对所述电容放电;所述电压比较模块包括第一比较端和第二比较端;当所述第一比较端的电压小于或等于所述第二比较端的电压时,所述电压比较模块输出第一电平并驱使所述放电支路关断;否则,所述电压比较模块输出第二电平并驱使所述放电支路导通,所述第二电平与所述第一电平相反;所述第一比较端用于获取所述电容的电压,所述第二比较端用于获取所述可变电压检测点的电压;所述可变电压监测点被配置为,当所述电压比较模块输出所述第一电平时,输出第一参考电压,否则,输出第二参考电压;所述第一参考电压大于所述第二参考电压;所述振荡器电路基于所述电容的电压值输出振荡信号。
7.可选的,所述振荡器电路还包括基准电流模块,所述基准电流模块用于基于基准电压输出所述基准电流,所述基准电流包括所述第二恒流,所述基准电流模块包括可变电
阻模块,所述可变电阻模块包括至少两个外接电阻端口和至少一个可熔导丝,所述可变电阻模块基于所述外接电阻端口连接的电阻阻值和所述可熔导丝的开断状态调节所述基准电流的大小。
8.可选的,所述可变电阻模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;其中,所述第一电阻的第一端用于连接所述基准电流模块的其他元件,所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接,所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端连接,所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端连接,所述第四电阻的第二端用于接地;所述第一电阻的第二端被配置为一个所述外接电阻端口,所述第二电阻的第二端被配置为一个所述外接电阻端口,所述第三电阻的第二端被配置为一个所述外接电阻端口,所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第二端通过所述可熔导丝连接,所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端通过所述可熔导丝连接,所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端通过所述可熔导丝连接。
9.可选的,所述基准电流模块还包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管和第七三极管;其中,所述第一三极管为pnp型三极管,所述第一三极管的发射极用于连接电源,所述第一三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接;所述第二三极管为npn型三极管,所述第二三极管的基极用于获取所述基准电压,所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的集电极连接;所述第一电阻的第一端与所述第二三极管的发射极连接;所述第三三极管、所述第四三极管、所述第五三极管、所述第六三极管和所述第七三极管均为pnp型三极管,所述第三三极管、所述第四三极管、所述第五三极管、所述第六三极管和所述第七三极管的发射极均用于连接电源,所述第三三极管、所述第四三极管、所述第五三极管、所述第六三极管和所述第七三极管的基极均与所述第一三极管的基极连接,所述第三三极管、所述第四三极管、所述第五三极管、所述第六三极管和所述第七三极管的集电极均用于输出所述基准电流。
10.可选的,所述频率调整模块用于基于频率调整信号将所述第一恒流的电流值限制为两种预设值,所述频率调整信号包括高电平信号和低电平信号;所述频率调整模块包括第八三极管、第九三极管和第十三极管;其中,所述第八三极管为npn型三极管,所述第八三极管的集电极用于获取所述基准电流,所述第八三极管的基极用于获取所述频率调整信号,所述第八三极管的发射极用于接地;所述第九三极管为npn型三极管,所述第九三极管的集电极与所述第八三极管的集电极连接,所述第九三极管的基极与所述第九三极管的集电极连接,所述第九三极管的发射极用于接地;所述第十三极管为npn型三极管,所述第十三极管的集电极用于获取所述第一恒流,所述第十三极管的基极与所述第九三极管的基极连接,所述第十三极管的发射极用于接地。
11.可选的,所述振荡信号包括第一振荡信号和第二振荡信号,所述第一振荡信号与
所述电容的电压值成比例关系,所述电容充电时,所述第二振荡信号为第三电平,所述电容放电时,所述第二振荡信号为第四电平,所述第四电平和所述第三电平相反。
12.可选的,所述充放电模块还用于输出所述第一振荡信号,所述充放电模块包括第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管和第十四三极管;其中,所述电容的第一端被配置为所述恒流输入端,所述电容的第一端还用于输出所述第一恒流,所述电容的第一端还用于输出所述第一振荡信号,所述电容的第二端用于接地;所述第十一三极管为npn型三极管,所述第十一三极管的集电极与所述电容的第一端连接,所述第十一三极管的发射极用于接地,所述第十一三极管的集电极用于获取所述第三恒流,所述第十一三极管被配置为所述放电支路;所述第十二三极管为npn型三极管,所述第十二三极管的集电极用于连接电源,所述第十二三极管的发射极与所述第十一三极管的基极连接;所述第十三三极管为npn型三极管,所述第十三三极管的集电极用于获取所述基准电流,所述第十三三极管的集电极与所述第十二三极管的基极连接,所述第十三三极管的基极与所述第十二三极管的发射极连接,所述第十三三极管的发射极用于接地;所述第十四三极管为npn型三极管,所述第十四三极管的基极与所述第十三三极管的集电极连接,所述第十四三极管的基极用于获取导通信号,所述第十四三极管的发射极用于接地;所述导通信号基于所述电压比较模块的输出信号生成,所述电压比较模块的输出信号为所述第一电平时,所述导通信号为高电平,所述电压比较模块的输出信号为所述第二电平时,所述导通信号为低电平。
13.可选的,所述振荡器电路还包括信号转换模块,所述信号转换模块用于基于所述电压比较模块的输出信号输出导通信号,所述导通信号用于控制所述放电支路的导通和关断,所述信号转换模块还用于输出所述第二振荡信号,所述信号转换模块包括第十五三极管、第十六三极管、第十七三极管、第十八三极管、第十九三极管、第二十三极管、第二十一三极管、第二十二三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻;其中,所述第十五三极管为pnp型三极管,所述第十五三极管的发射极用于获取所述基准电流,所述第十五三极管的基极用于获取基准电压,所述第十五三极管的集电极用于接地;所述第十六三极管为npn型三极管,所述第十六三极管的集电极用于连接电源,所述第十六三极管的基极与所述第十五三极管的集电极连接;所述第十七三极管为npn型三极管,所述第十七三极管的集电极用于输出所述导通信号,所述第十七三极管的发射极用于接地,所述第十七三极管的基极用于通过所述第六电阻接地;所述第十八三极管为pnp型三极管,所述第十八三极管的发射极与所述第十六三极管的发射极连接,所述第十八三极管的基极通过所述第五电阻与所述第十七三极管的集电极连接,所述第十八三极管的集电极与所述第十七三极管的基极连接;所述第十九三极管为pnp型三极管,所述第十九三极管的发射极与所述第十六三极管的发射极连接,所述第十九三极管的基极与所述第十八三极管的基极连接,所述第十九三极管的集电极用于输出所述第二振荡信号,所述第三电平为低电平,所述第四电平为
高电平;所述第二十三极管为npn型三极管,所述第二十三极管的集电极与所述第十九三极管的集电极连接,所述第二十三极管的基极与所述第十七三极管的集电极连接,所述第二十三极管的发射极用于接地;所述第二十一三极管为pnp型三极管,所述第二十一三极管的集电极与所述第十六三极管的发射极连接,所述第二十一三极管的基极与所述第十八三极管的基极连接,所述第二十一三极管的集电极与所述第二十一三极管的基极连接;所述第二十二三极管为npn型三极管,所述第二十二三极管的集电极通过所述第七电阻与所述第二十一三极管的集电极连接,所述第二十二三极管的基极用于获取所述电压比较模块的输出信号,所述第二十二三极管的发射极用于接地;所述第八电阻的第一端与所述第十六三极管的发射极连接,所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接,所述第九电阻的第二端与所述第二十二三极管的集电极连接,所述第八电阻的第二端被配置为所述可变电压检测点。
14.可选的,所述电压比较模块包括第二十三三极管、第二十四三极管和第十电阻;其中,所述第二十三三极管为pnp型三极管,所述第二十三三极管的发射极用于获取所述基准电流,所述二十三三极管的基极被配置为所述第二比较端,所述第二十三三极管的集电极被配置为所述电压比较模块的输出端,所述第二十三三极管的集电极用于通过所述第十电阻接地;所述第二十四三极管为pnp型三极管,所述第二十四三极管的发射极与所述第二十三三极管的发射极连接,所述第二十四三极管的基极被配置为所述第一比较端,所述第二十四三极管的集电极用于接地;所述第一电平为低电平,所述第二电平为高电平。
15.为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种芯片,所述芯片包括上述的振荡器电路。
16.与现有技术相比,本发明提供的振荡器电路和芯片中,所述振荡器电路基于电容的电压输出振荡信号,通过采用三个恒流进行组合的方式对电容进行充放电,提高了所述振荡信号的周期精度;三个恒流中的一个,其电流值可以根据频率调节信号改变,进而改变了所述振荡信号的频率。同时,采用可变电压检测点和电压比较模块相结合的方式切换电容的充放电状态,简化了电路结构。如此配置,解决现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度的问题,并简化了电路结构。
附图说明
17.本领域的普通技术人员将会理解,提供的附图用于更好地理解本发明,而不对本发明的范围构成任何限定。其中:图1是本发明的振荡器电路的电路结构示意图;图2是本发明的振荡器电路在一工况下的波形图。
18.附图中:100

基准电流模块;200

频率调整模块;300

充放电模块;400

信号转换模块;
500

电压比较模块。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的,各附图需要展示的侧重点不同,有时会采用不同的比例。
20.如在本发明中所使用的,单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象,术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的,术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的,术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的,此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征,“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分,其不仅包括端点,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外,如在本发明中所使用的,一元件设置于另一元件,通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系,且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动,而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系,即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位,除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.本发明的核心思想在于提供一种振荡器电路和芯片,以解决现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度的问题。
22.以下参考附图进行描述。
23.请参考图1至图2,其中,图1是本发明的振荡器电路的电路结构示意图;图2是本发明的振荡器电路在一工况下的波形图。
24.图1示出了一种振荡器电路,所述振荡器电路包括频率调整模块200、充放电模块300、电压比较模块500和可变电压检测点;其中,所述充放电模块300用于向所述频率调整模块200输出第一恒流i1;在图1中,所述第一恒流i1即为流入元件q10的电流i1。
25.所述频率调整模块200用于基于频率调整信号将所述第一恒流i1的电流值限制为至少两种预设值;所述预设值可以为0,在图1所示的实施例中,所述预设值为两种,在其他的实施例中,预设值的数量也可以是多种,所述频率调整信号可以根据实际需要进行设置,例如,所述频率调整信号为两路的各自独立的高低电平信号,共计4种可能,所述频率调整模块200根据两路信号的具体情况改变内部的电路导通情况,从而改变所述第一恒流i1的电流值的大小。所述频率调整信号也可以是一路的设置,所述频率调整模块200根据所述频率调整信号的波形将所述第一恒流i1的电流值限制为至少三种预设值,例如,所述频率调整信号包括三种不同占空比的脉宽调制信号。
26.所述充放电模块300包括恒流输入端、电容c1和放电支路;所述恒流输入端用于获
取第二恒流i2;当所述放电支路关断时,所述第二恒流i2与所述第一恒流i1的差值对所述电容充电;当所述放电支路导通时,所述电容向所述放电支路输出第三恒流i3,所述第一恒流i1和所述第三恒流i3之和与所述第二恒流i2的差值对所述电容放电;所述电压比较模块500包括第一比较端和第二比较端;当所述第一比较端的电压小于或等于所述第二比较端的电压时,所述电压比较模块500输出第一电平并驱使所述放电支路关断;否则,所述电压比较模块500输出第二电平并驱使所述放电支路导通,所述第二电平与所述第一电平相反;在图1所示的电路图下,所述第一电平为低电平,所述第二电平为高电平,在其他的实施例中,也可能是所述第一电平为高电平,所述第二电平为低电平。所述第一比较端用于获取所述电容的电压,所述第二比较端用于获取所述可变电压检测点的电压;所述可变电压监测点被配置为,当所述电压比较模块500输出所述第一电平时,输出第一参考电压vth,否则,输出第二参考电压vtl;所述第一参考电压vth大于所述第二参考电压vtl;也就是说,当所述第一比较端的电压超过所述第二比较端的电压后,所述第一比较端的电压需要下降一个较大的压差才能使得所述电压比较模块输出第一电平,上述的压差即所述第一参考电压vth和所述第一参考电压vtl的差值。
27.所述振荡器电路基于所述电容c1的电压值输出振荡信号。
28.基于上述描述可知,所述电容c1先通过(i2

i1)进行充电,然后电压达到所述第一参考电压vth时,通过(i3 i1

i2)进行放电,然后下降达到第二参考电压vtl时,又开始充电,形成循环。所述振荡器电路再通过设置其他模块或者元件将所述电容c1的电压值进行转换,从而输出所述振荡信号。具体的转换过程,可以参考本说明书的后续部分进行理解,但是,并不限于本说明书介绍的这一种转换方案。同时,上述方案中的i1为可变恒流。显然地,i2

i1大于0,i3 i1

i2大于0,上述数值关系可以通过调节电路的相关参数实现。
29.现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度,本发明通过设置多个恒流并将上述恒流进行组合对所述电容c1进行充放电,从而保证了循环过程的精度。另一方面,又通过设置可变恒流i1对所述电容c1的充电时长进行调整,从而可以方便地调整所述振荡信号的周期时长。同时,为了让所述电容c1的充放电过程可以自适应不同大小的充放电电流,设置了所述可变电压检测点,使得充放电过程可以顺畅地切换。需理解,所述可变电压监测点可以选择已有电路中符合要求的一点,或者基于已有电路进行构造,可以不需要采用一个完全独立的模块实现。当然,在一些实施例中,也可以采用一个完全独立的模块实现所述可变电压监测点。
30.也就是说,通过上述设置,可以解决现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度的问题。
31.可选的,所述振荡器电路还包括基准电流模块100,所述基准电流模块100用于基于基准电压vref输出所述基准电流,所述基准电流包括所述第二恒流i2,也就是说,所述基准电流还包括其他电流,其他电流用于作为其他模块的基准电流(偏置电流)。所述基准电流模块100包括可变电阻模块,所述可变电阻模块包括至少两个外接电阻端口和至少一个可熔导丝,所述可变电阻模块基于所述外接电阻端口连接的电阻阻值和所述可熔导丝的开断状态调节所述基准电流的大小。如此配置,可以通过对所述振荡器电路外接电阻以及熔断所述可熔导丝的方式精确地调整所述基准电流,减小或消除不同的实施例中因为工艺误
差导致的对电路精度的影响,从而进一步提高所述振荡器电路的精度。
32.所述可变电阻模块可以根据实际情况进行设置,在图1所示的实施例中,所述可变电阻模块包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4;其中,所述第一电阻r1的第一端用于连接所述基准电流模块100的其他元件,所述第二电阻r2的第一端与所述第一电阻r1的第二端连接,所述第三电阻r3的第一端与所述第二电阻r2的第二端连接,所述第四电阻r4的第一端与所述第三电阻r3的第二端连接,所述第四电阻r4的第二端用于接地;所述第一电阻r1的第二端被配置为一个所述外接电阻端口pad1,所述第二电阻r1的第二端被配置为一个所述外接电阻端口pad2,所述第三电阻r3的第二端被配置为一个所述外接电阻端口pad3,所述第一电阻r1的第二端和所述第二电阻r2的第二端通过所述可熔导丝f1连接,所述第二电阻r2的第二端和所述第三电阻r3的第二端通过所述可熔导丝f2连接,所述第三电阻r3的第二端和所述第四电阻r4的第二端通过所述可熔导丝f3连接。
33.如此配置,不考虑外接电阻的阻值,所述可变电阻模块就具有数十种不同的实际连接关系,可以方便地通过调整自身的电路结构以得到一个精准的电流值i4,并基于上述的电流值输出预期的所述基准电流。
34.进一步地,所述基准电流模块100还包括第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、第六三极管q6和第七三极管q7;其中,所述第一三极管q1为pnp型三极管,所述第一三极管q1的发射极用于连接电源,所述第一三极管q1的基极与所述第一三极管q1的集电极连接;所述第二三极管q2为npn型三极管,所述第二三极管q2的基极用于获取所述基准电压vref,所述第二三极管q2的集电极与所述第一三极管q1的集电极连接;所述第一电阻r1的第一端与所述第二三极管q2的发射极连接;所述第三三极管q3、所述第四三极管q4、所述第五三极管q5、所述第六三极管q6和所述第七三极管q7均为pnp型三极管,所述第三三极管q3、所述第四三极管q4、所述第五三极管q5、所述第六三极管q6和所述第七三极管q7的发射极均用于连接电源,所述第三三极管q3、所述第四三极管q4、所述第五三极管q5、所述第六三极管q6和所述第七三极管q7的基极均与所述第一三极管q1的基极连接,所述第三三极管q3、所述第四三极管q4、所述第五三极管q5、所述第六三极管q6和所述第七三极管q7的集电极均用于输出所述基准电流。
35.如此配置,所述基准电流模块100先生成一个参考电流i4,再基于参考电流i4和若干个电流镜输出预期的所述基准电流。需理解,所述若干个电流镜的电流复制比可以根据实际需求进行配置,不在此进行展开描述。
36.在图1所示的实施例中,所述频率调整模块200用于基于频率调整信号cf将所述第一恒流i1的电流值限制为两种预设值,所述频率调整信号cf包括高电平信号和低电平信号;所述频率调整模块包括第八三极管q8、第九三极管q9和第十三极管q10;其中,所述第八三极管q8为npn型三极管,所述第八三极管q8的集电极用于获取所述基准电流,所述第八三极管q8 的基极用于获取所述频率调整信号cf,所述第八三极管q8的发射极用于接地;所述第九三极管q9为npn型三极管,所述第九三极管q9的集电极与所述第八三极管q8的集电极连接,所述第九三极管q9的基极与所述第九三极管q9的集电极连接,所述第
九三极管q9的发射极用于接地;所述第十三极管q10为npn型三极管,所述第十三极管q10的集电极用于获取所述第一恒流i1,所述第十三极管q10的基极与所述第九三极管q9的基极连接,所述第十三极管q10的发射极用于接地。
37.基于上述结构,当所述频率调整信号cf为高电平时,q8导通、q9、q10关断,流过q10集电极的电流(也即所述第一恒流)i1 = 0。当所述频率调整信号cf为低电平时,q8关断、q9、q10导通,流过q10集电极的电流(也即所述第一恒流)i1 = k1*k2*i4,其中,k1为q1和q3组成的电流镜的电流转换比,k2为q9和q10组成的电流镜的电流转换比,电流镜的电流转换比可以根据组成电流镜的两个三极管的发射极面积之比计算得到,在本说明书中不再展开说明。可以理解的,对于三极管而言,集电极的电流和发射极的电流不完全相等,但是,本说明书中的公式计算仅仅是为了说明电路工作的原理,而不是进行精确计算,因此在此处不区分集电极的电流和发射极的电流的差别,视为相等。在后续的内容中,也可以按照这个思路进行理解。
38.所述频率调整模块200还可以包括至少一个电阻,所述至少一个电阻用于调节电流,在不同的实施例中,上述的电阻可以设置于所述频率调整模块200的不同位置,本领域技术人员可以根据公知常识进行设置,在本说明书中不做展开说明。
39.需理解,图1所示的所述频率调整模块200,仅提供两个所述预设值,并且,其中一个所述预设值为零。在其他的实施例中,所述频率调整模块200可以根据实际情况进行设置,提供超过两个的所述预设值。
40.所述振荡信号包括第一振荡信号saw和第二振荡信号osc,所述第一振荡信号saw与所述电容的电压值成比例关系,所述电容充电时,所述第二振荡信号osc为第三电平,所述电容放电时,所述第二振荡信号osc为第四电平,所述第四电平和所述第三电平相反。也即,所述第一振荡信号为三角波,所述第二振荡信号osc为方波。
41.所述充放电模块300还用于输出所述第一振荡信号saw,所述充放电模块300包括第十一三极管q11、第十二三极管q12、第十三三极管q13和第十四三极管q14;其中,所述电容c1的第一端被配置为所述恒流输入端,所述电容c1的第一端还用于输出所述第一恒流i1,所述电容c1的第一端还用于输出所述第一振荡信号saw,所述电容c1的第二端用于接地;所述电容c1输出所述第一振荡信号saw时,可以直接输出,也可以通过阻断单元或者阻断元件输出所述第一振荡信号saw。后者为较优的方案,这样可以避免外部电路对所述电容c1的充放电状态发生干扰。需理解,所述第一振荡信号saw与所述电容c1的电压值成比例关系,在本实施例中,所述第一振荡信号saw与所述电容c1的电压值相等,在其他的实施例中,所述电容c1的电压值可能经过放大、缩小、分流、分压、反转、叠加等处理后再进行输出。因而,所述第一振荡信号saw与所述电容c1的电压值不一定相等。
42.所述第十一三极管q11为npn型三极管,所述第十一三极管q11的集电极与所述电容c1的第一端连接,所述第十一三极管q11的发射极用于接地,所述第十一三极管q11的集电极用于获取所述第三恒流i3,所述第十一三极管q11被配置为所述放电支路;所述第十二三极管q12为npn型三极管,所述第十二三极管q12的集电极用于连接电源,所述第十二三极管q12的发射极与所述第十一三极管q11的基极连接;所述第十三三极管q13为npn型三极管,所述第十三三极管q13的集电极用于获取
所述基准电流,所述第十三三极管q13的集电极与所述第十二三极管q12的基极连接,所述第十三三极管q13的基极与所述第十二三极管q12的发射极连接,所述第十三三极管q13的发射极用于接地;所述第十四三极管q14为npn型三极管,所述第十四三极管q14的基极与所述第十三三极管q13的集电极连接,所述第十四三极管q14的基极用于获取导通信号,所述第十四三极管q14的发射极用于接地;所述导通信号基于所述电压比较模块500的输出信号生成,所述电压比较模块500的输出信号为所述第一电平时,所述导通信号为高电平,所述电压比较模块的输出信号为所述第二电平时,所述导通信号为低电平。
43.基于上述电路结构,当所述导通信号为高电平时,q14导通,q11、q13关断,即所述放电支路关断;当所述导通信号为低电平时,q13关断,q11、q13导通,此时,所述第三恒流i3的值为k3*k4*i4,其中k3为q1和q5组成的电流镜的电流转换比,k4为q11和q13组成的电流镜的电流转换比。
44.本实施例中,所述振荡器电路还包括信号转换模块400,所述信号转换模块400用于基于所述电压比较模块500的输出信号输出导通信号,所述导通信号用于控制所述放电支路的导通和关断,所述信号转换模块还用于输出所述第二振荡信号osc,所述信号转换模块包括第十五三极管q15、第十六三极管q16、第十七三极管q17、第十八三极管q8、第十九三极管q19、第二十三极管q20、第二十一三极管q21、第二十二三极管q22、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9;其中,所述第十五三极管q15为pnp型三极管,所述第十五三极管q15的发射极用于获取所述基准电流,所述第十五三极管q15的基极用于获取基准电压,所述第十五三极管q15的集电极用于接地;所述第十六三极管q16为npn型三极管,所述第十六三极管q16的集电极用于连接电源,所述第十六三极管q16的基极与所述第十五三极管q15的集电极连接;所述第十七三极管q17为npn型三极管,所述第十七三极管q17的集电极用于输出所述导通信号,所述第十七三极管q17的发射极用于接地,所述第十七三极管q17的基极用于通过所述第六电阻r6接地;所述第十八三极管q18为pnp型三极管,所述第十八三极管q18的发射极与所述第十六三极管q16的发射极连接,所述第十八三极管q18的基极通过所述第五电阻r5与所述第十七三极管q17的集电极连接,所述第十八三极管q18的集电极与所述第十七三极管q17的基极连接;所述第十九三极管q19为pnp型三极管,所述第十九三极管q19的发射极与所述第十六三极管q16的发射极连接,所述第十九三极管q19的基极与所述第十八三极管q18的基极连接,所述第十九三极管q19的集电极用于输出所述第二振荡信号osc,所述第三电平为低电平,所述第四电平为高电平;所述第二十三极管q20为npn型三极管,所述第二十三极管q29的集电极与所述第十九三极管q19的集电极连接,所述第二十三极管q20的基极与所述第十七三极管q17的集电极连接,所述第二十三极管q20的发射极用于接地;所述第二十一三极管q21为pnp型三极管,所述第二十一三极管q21的发射极与所
述第十六三极管q16的发射极连接,所述第二十一三极管q21的基极与所述第十八三极管q18的基极连接,所述第二十一三极管q21的集电极与所述第二十一三极管q21的基极连接;所述第二十二三极管q22为npn型三极管,所述第二十二三极管q22的集电极通过所述第七电阻r7与所述第二十一三极管q21的集电极连接,所述第二十二三极管q22的基极用于获取所述电压比较模块500的输出信号,所述第二十二三极管q22的发射极用于接地;所述第八电阻r8的第一端与所述第十六三极管q16的发射极连接,所述第八电阻r8的第二端与所述第九电阻r9的第一端连接,所述第九电阻r9的第二端与所述第二十二三极管q22的集电极连接,所述第八电阻r8的第二端被配置为所述可变电压检测点。
45.基于上述电路结构,对所述信号转换模块400的工作原理解释如下。图1中的a点电压为vref vbeq15

vbeq16=vref(vbeq15、vbeq16分别为q15、q16的基极发射极电压的绝对值),即a点电压始终为vref。当q22的基极为低电平,也即所述第一电平时,q22关断,所述第八电阻r8的第二端电压也为该值,即所述第一参考电压vth=vref。如此配置,有利于通过调节所述参考电压的大小直接调整所述第一参考电压vth。同时,q21、q19、q18集电极电流为零,q20基极为高电平(a点电压减去q18的基极发射极电压的绝对值),q20、q14导通,所述第二振荡信号osc和所述导通信号均为低电平。当q22的基极为高电平,也即所述第二电平时,q22导通,所述第八电阻r8的第二端电压变为vref*r9/(r8 r9),即所述第二参考电压vtl= vref*r9/(r8 r9)。同时,q18集电极电流使r6两端电压升高,q17导通,q20、q14关断,所述第二振荡信号osc和所述导通信号均为高电平。
46.需理解,所述信号转换模块400的作用是,通过一个模块,同时提供所述导通信号,所述第二振荡信号osc,以及所述可变电压检测点。因此可以解决元件,简化电路结构。
47.最后,所述电压比较模块500包括第二十三三极管q23、第二十四三极管q24和第十电阻r10;其中,所述第二十三三极管q23为pnp型三极管,所述第二十三三极管q23的发射极用于获取所述基准电流,所述二十三三极管q23的基极被配置为所述第二比较端,所述第二十三三极管q23的集电极被配置为所述电压比较模块的输出端,所述第二十三三极管q23的集电极用于通过所述第十电阻r10接地;所述第二十四三极管q24为pnp型三极管,所述第二十四三极管q24的发射极与所述第二十三三极管q23的发射极连接,所述第二十四三极管q24的基极被配置为所述第一比较端,所述第二十四三极管q24的集电极用于接地;所述第一电平为低电平,所述第二电平为高电平。
48.基于上述的电路结构,所述电压比较模块500可以实现“当所述第一比较端的电压小于或等于所述第二比较端的电压时,所述电压比较模块500输出第一电平;否则,所述电压比较模块500输出第二电平”的效果。
49.在本实施例中,关键参数的计算公式如下:公式一:i4=(vref

vbeq2)/(r1 r2 r3 r4)上式用于计算当f1~f3都断开时的参考电流i4,在其他的情况下,上式的分母根据所述可变电阻模块的实际阻值进行变换,vref是所述基准电压,vbeq2为q2的基极发射极结压降。
50.公式二:t10=(vth

vtl)*c1/i2t10表示cf为高电平时c1的充电时间,也是三角波saw的上升时间,vth=vref,vtl=vref*r9/(r8 r9)。
51.公式三:t11=(vth

vtl)*c1/(i3

i2)t11表示cf为高电平时c1的放电时间,也是三角波saw的下降时间。
52.公式四:t1=t10 t11t1是cf为高电平时,所述振荡器电路的振荡周期。
53.公式五:t20=(vth

vtl)*c1/(i2

i1)t20表示cf为低电平时c1的充电时间,也是三角波saw的上升时间;i1取值为k1*k2*i4。
54.公式六:t21=(vth

vtl)*c1/(i4 i2

i3)t21表示cf为低电平时c1的放电时间,也是三角波saw的下降时间。
55.公式七:t2=t20 t21t2是cf为低电平时,所述振荡器电路的振荡周期。
56.基于上述的公式,本领域技术人员可以根据实际需求设置合理的元件参数。
57.所述振荡器电路在一工况下的波形图如图2所示,由图2可知,所述振荡器电路可以按照设计预期工作,并输出合适的三角波和方波。
58.本实施例还提供了一种芯片,所述芯片包括上述的振荡器电路。所述芯片的具体细节可以参考本说明书前述的内容进行理解,所述芯片也具有频率可调和精度较高的有益效果。
59.与现有技术相比,本发明提供的振荡器电路和芯片中,所述振荡器电路基于电容c1的电压输出振荡信号,通过采用三个恒流进行组合的方式对电容c1进行充放电,提高了所述振荡信号的周期精度;三个恒流中的一个,其电流值可以根据频率调节信号改变,进而改变了所述振荡信号的频率。同时,采用可变电压检测点和电压比较模块500相结合的方式切换电容c1的充放电状态,简化了电路结构。如此配置,解决现有技术中的振荡器电路频率调节难度大且难以保证精度的问题,并简化了电路结构。
60.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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