张弛振荡器的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种张弛振荡器。


背景技术：

2.随着半导体技术和电子技术的发展，数模混合电子系统的集成度越来越高，为了保证电子系统的可靠运行，需要设置时钟电路来协调电子系统内的各部件的工作时序，时钟电路输出的时钟频率是否准确，对于电子系统的可靠运行具有至关重要的影响。
3.传统技术中，时钟电路通过对电阻和电容进行周期性的充放电，从而产生固定频率的振荡方波信号，即为时钟信号。
4.然而，由于电阻的温漂特性，电阻的阻值会随着温度发生一定的变化，从而会对时钟电路输出的时钟信号的精度产生显著的影响，导致时钟信号不准确。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低温度变化时，电阻的阻值对时钟信号的影响的张弛振荡器。
6.一种张弛振荡器，包括：充放电电路，包括第一电阻单元和第一定时电容，所述第一电阻单元的一端用于接收外部电压源供电，所述第一电阻单元的另一端与所述第一定时电容连接，所述充放电电路用于通过所述第一电阻单元为所述第一定时电容充放电；时钟产生模块，所述时钟产生模块的第一输入端与所述第一定时电容连接，所述时钟产生模块的第二输入端用于接收基准电压，所述时钟产生模块用于根据所述第一定时电容的电压与所述基准电压的相对大小，输出时钟信号；其中，所述第一电阻单元用于减小所述时钟信号随温度变化的频率变化量。
7.在其中一个实施例中，所述第一电阻单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，用于接收外部电压源供电，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一定时电容连接，其中，所述第一电阻和所述第二电阻的温度系数相反。
8.在其中一个实施例中，所述充放电电路还包括：第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述外部电压源连接，所述第一开关管的第二端与所述第一电阻单元连接，所述第一开关管的控制端与所述时钟产生模块的输出端连接，用于根据所述时钟信号，控制所述外部电压源与所述第一电阻单元之间是否导通；第二开关管，所述第二开关管的第一端与所述第一定时电容的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第一定时电容的第二端连接并接地，所述第二开关管的控制端用于接收第一控制信号，以控制所述第一定时电容是否接地。
9.在其中一个实施例中，所述张弛振荡器还包括：反馈调节模块，分别与所述第一定时电容和所述时钟产生模块的第二输入端连接，用于根据所述第一定时电容的电压，生成
补偿电压，所述补偿电压用于调整所述基准电压，以使每个时钟周期相等。
10.在其中一个实施例中，所述充放电电路还包括：第二定时电容和第二电阻单元，所述第二电阻单元的一端用于接收外部电压源供电，所述第二电阻单元的另一端与所述第二定时电容连接，所述充放电电路用于通过所述第二电阻单元为所述第二定时电容充放电，其中，所述第一定时电容和所述第二定时电容交替充放电；所述反馈调节模块，与所述第二定时电容连接，还用于在所述第一定时电容处于充电状态时，根据所述第二定时电容的电压生成补偿电压，在所述第二定时电容处于充电状态时，根据所述第一定时电容的电压生成补偿电压。
11.在其中一个实施例中，所述时钟产生模块包括：第一比较器，所述第一比较器的第一输入端与所述第一定时电容和所述第二定时电容连接，所述第一比较器的第二输入端与所述反馈调节模块的输出端连接，用于在所述第一定时电容处于充电状态时，根据所述第一定时电容上的电压与所述基准电压的相对大小，输出时序信号，在所述第二定时电容处于充电状态时，根据所述第二定时电容上的电压与所述基准电压的相对大小，输出时序信号；斩波开关，所述斩波开关的第一输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述斩波开关的第二输入端接地，所述斩波开关用于，在所述第一定时电容的电压大于基准电压时，导通所述斩波开关的第一输入端和所述斩波开关的第一输出端，以及所述斩波开关的第二输入端和所述斩波开关的第二输出端，在所述第二定时电容的电压大于基准电压时，导通所述斩波开关的第一输入端和所述斩波开关的第二输出端，以及所述斩波开关的第二输入端和所述斩波开关的第一输出端；rs触发器，所述rs触发器的s输入端与所述斩波开关的第一输出端连接，所述rs触发器的r输入端与所述斩波开关的第二输出端连接，用于根据所述时序信号，生成时钟信号。
12.在其中一个实施例中，所述反馈调节模块包括：第一开关单元，用于在所述第一定时电容充电达到最大值时导通；第二开关单元，用于在所述第二定时电容充电达到最大值时导通；积分器，所述积分器的第一输入端通过所述第一开关单元与所述第一定时电容连接，所述积分器的第一输入端通过所述第二开关单元与所述第二定时电容连接，所述积分器的第二输入端预设有第一参考电压，所述积分器用于在所述第一定时电容充电达到最大值时，根据所述第一定时电容上的电压与所述第一参考电压的相对大小，输出补偿电压，在所述第二定时电容充电达到最大值时，根据所述第二定时电容上的电压与所述第一参考电压的相对大小，输出补偿电压。
13.在其中一个实施例中，所述充放电电路还包括：第三开关管，所述第三开关管的第一端与所述外部电压源连接，所述第三开关管的第二端与所述第二电阻单元连接，所述第三开关管的控制端与所述时钟产生模块的输出端连接，用于根据所述时钟信号，控制所述外部电压源与所述第二电阻单元之间是否导通；第四开关管，所述第四开关管的第一端与所述第二定时电容的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述第二定时电容的第二端连接并接地，所述第四开关管的控制端用于接收第二控制信号，以控制所述第一定时电容是否接地。
14.在其中一个实施例中，所述张弛振荡器还包括：第一控制电路，所述第一控制电路的第一输入端预设有第二参考电压，所述第一控制电路的第二输入端与所述第一定时电容连接，所述第一控制电路的第一输出端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第一控制
电路的第二输出端与所述第四开关管的控制端连接，用于根据所述第一定时电容的电压，控制所述积分器的第一输入端是否与所述第二定时电容导通，以及输出所述第二控制信号控制所述第二定时电容是否进行放电；第二控制电路，所述第二控制电路的第一输入端预设有所述第二参考电压，所述第二控制电路的第二输入端与所述第二定时电容连接，所述第二控制电路的第一输出端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第二控制电路的第二输出端与所述第二开关管的控制端连接，用于根据所述第二定时电容的电压，控制所述积分器的第一输入端是否与所述第一定时电容导通，以及输出所述第一控制信号控制所述第一定时电容是否进行放电。
15.在其中一个实施例中，所述第二电阻单元包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻，所述第四电阻的第一端与所述第五电阻的第一端连接并用于接收外部电压源供电，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第二端连接，所述第六电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二定时电容连接，其中，所述第四电阻和所述第五电阻的温度系数相反。
16.上述张弛振荡器，充放电电路通过第一电阻单元为第一定时电容充电，再通过时钟产生模块，根据第一定时电容上的电压与基准电压的相对大小，生成时钟信号输出。通过设置第一电阻单元，第一电阻单元的阻值随温度变化较小，从而能够减小时钟信号随温度变化的频率变化量，从而避免张弛振荡器输出的时钟信号随着温度的变化，而产生较大的变化，提高张弛振荡器输出的时钟信号的精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为一个实施例中张弛振荡器的结构示意图；
19.图2为一个实施例中第一电阻单元的结构示意图；
20.图3为一个实施例中第一电阻单元的等效温度系数随电阻阻值的变化曲线图；
21.图4为另一个实施例中第一电阻单元的等效温度系数随电阻阻值的变化曲线图；
22.图5为一个实施例中张弛振荡器的结构示意图；
23.图6为一个实施例中张弛振荡器的电路图；
24.图7为另一个实施例中张弛振荡器的电路图；
25.图8为一个实施例中张弛振荡器的时序图；
26.图9为一个实施例中第二电阻单元的结构示意图。
27.附图标记说明：10-充放电电路，11-第一定时电容，12-第一电流源，13-第一开关，14-第二开关，20-比较电路，21-第二比较器，22-第一电平转换电路，30-时钟产生模块，31-第一非门，32-d触发器，40-补偿电路，41-第一运算放大器，42-第一电容，43-第一补偿电阻，50-外部电压源，60-第一电阻单元，61-第一电阻，62-第二电阻，63-第三电阻，70-第一开关管，71-第二开关管，80-反馈调节模块，72-第三开关单元，73-第四开关单元，74-第二定时电容，75-第二电阻单元，76-第一比较器，77-斩波开关，78-rs触发器，81-第一开关单
元，82-第二开关单元，83-积分器，84-第三开关管，85-第四开关管，90-第一控制电路，91-第二控制电路，92-第四电阻，93-第五电阻，94-第六电阻，95-第五开关管，96-第六开关管，97-第三比较器，98-第一与非门，99-第一或非门，100-第二非门，101-第四比较器，102-第二与非门，103-第二或非门，104-第三非门。
具体实施方式
28.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
30.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
31.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
32.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
33.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
34.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种张弛振荡器，包括：充放电电路10、时钟产生模块30。其中：
35.充放电电路10，包括第一电阻单元60和第一定时电容11，第一电阻单元60的一端用于接收外部电压源50供电，第一电阻单元60的另一端与第一定时电容11连接，充放电电路10用于通过第一电阻单元60为第一定时电容11充放电。
36.具体地，通常振荡器通过充放电电路10对第一定时电容11进行周期性的充放电，从而产生固定频率的振荡方波信号，对该方波信号进行处理后，即为时钟信号。
37.时钟产生模块30，时钟产生模块30的第一输入端与第一定时电容11连接，时钟产生模块30的第二输入端用于接收基准电压，时钟产生模块30用于根据第一定时电容11的电压与基准电压的相对大小，输出时钟信号。
38.具体地，在第一定时电容11的充放电过程中，第一定时电容11上的电压会产生变化，通过时钟产生模块30将第一定时电容11上的电压与基准电压进行比较，在第一定时电容11上的电压大于基准电压时，输出高电平信号，在第一定时电容11上的电压小于基准电压时，输出低电平信号，从而实现输出振荡的方波信号即为时钟信号。然后再通过输出的时钟信号去反馈控制充放电电路10对第一定时电容11进行充放电，从而形成循环，最终得到周期性的时钟信号。
39.具体地，第一电阻单元60用于减小时钟信号随温度变化的频率变化量。由于现有技术中，充放电电路10都是通过电阻为定时电容充电，从而形成一个rc电路，但由于电阻的温度系数通常较大(大于100ppm)，而电容的温度系数通常较小(小于30ppm)，因此，在电路的温度发生变化时，电阻的阻值会产生较大的变化，从而对振荡器输出的时钟信号的精度产生显著的影响。而实际中有许多应用场景要求张弛振荡器的时钟精度在
±
1％以内。因此，采用本技术中的第一电阻单元60，其电阻值随温度变化较小，从而能够有效的减少温度对于时钟信号精度的影响，保证张弛振荡器持续的输出高精度的时钟信号。
40.在本实施例中，充放电电路10通过第一电阻单元60为第一定时电容11充电，再通过时钟产生模块30，根据第一定时电容11上的电压与基准电压的相对大小，生成时钟信号输出。通过设置第一电阻单元60，第一电阻单元60的阻值随温度变化较小，从而能够减小时钟信号随温度变化的频率变化量，从而避免张弛振荡器输出的时钟信号随着温度的变化，而产生较大的变化，提高张弛振荡器输出的时钟信号的精度。
41.在一个实施例中，如图2所示，第一电阻单元60包括：第一电阻61、第二电阻62、第三电阻63。
42.第一电阻61的第一端与第二电阻62的第一端连接，用于接收外部电压源50供电，第一电阻61的第二端与第二电阻62的第二端连接，第三电阻63的第一端与第一电阻61的第二端连接，第三电阻63的第二端与第一定时电容11连接，其中，第一电阻61和第二电阻62的温度系数相反。
43.示例性地，如图3所示，图3为一次试验中的第一电阻单元60的等效温度系数随电阻阻值的变化曲线图。当第一电阻61和第二电阻62的温度系数相反，分别为负温度系数和正温度系数，且第三电阻63的温度系数为正温度系数时，随着温度的变化，第一电阻61的阻值增大时，第二电阻62的阻值减小，最终第一电阻单元60的等效温度系数的变化呈现如图3所示的曲线。这是由于两个电阻并联时，电阻值较小的电阻的温度系数在对整体的等效温度系数的影响更大，因此，在第一电阻61阻值变大，第二电阻62阻值变小时，第三电阻63由于与第二电阻62的温度系数相同，因此第三电阻63的阻值也变小，第三电阻63的温度系数对第一电阻单元60的等效温度系数的影响变小，但是并联的第一电阻61和第二电阻62中，由于第二电阻62变小，因此第二电阻62的温度系数对第一电阻单元60的等效温度系数的影响变大，从而由于第二电阻62与第三电阻63的温度系数相同，所以抵消了第三电阻63对第一电阻单元60的等效温度系数的影响变小的影响，进而使得第一电阻单元60的等效温度系数维持不变，最终达到了减弱温度对于第一电阻单元60的电阻值的影响的效果。而第一电阻61阻值变小，第二电阻62阻值变大时，情况与上述相同，不再赘述。
44.实验可得，在温度从-40℃～105℃之间变化时，在第一电阻61和第二电阻62的阻值随着温度分别朝不同方向最大变化25％时，第一电阻单元60的温度系数的最大变化量仅
为7ppm/℃，引起的时钟信号的频率变化量仅为0.064％。
45.当第三电阻63的温度系数为负温度系数时，第一电阻单元60的等效温度系数随电阻阻值的变化曲线图如图4所示，温度系数的变化程度与第三电阻63的温度系数为正温度系数时的程度相同，只是变化方向不同。具体的第一电阻61和第二电阻62的电阻值的比例可以根据实际情况来确定，从而确定在第一电阻61变大第二电阻62变小，以及第一电阻61变小第二电阻62变大这两种情况下，使得温度系数的变化最小的第一电阻61和第二电阻62的电阻值比例。
46.示例性地，当第三电阻63的温度系数与第二电阻62的温度系数相同时，第一电阻单元60的等效温度系数通过如下公式求得：
[0047][0048]
其中，tcr为第一电阻单元60的等效温度系数，tca为第一电阻61的温度系数，tcb为第二电阻62和第三电阻63的温度系数，ra为第一电阻61的阻值，rb为第二电阻62的阻值，rc为第三电阻63的阻值。从上述公式也可以看出，第一电阻61和第二电阻62并联得到的并联电阻能够和与其串联的第三电阻63相互补偿，从而减弱温度系数的变化。第三电阻63与第一电阻61和第二电阻62的比例可根据实际情况确定。
[0049]
在本实施例中，通过设置第一电阻61与第二电阻62并联，第三电阻63与第一电阻61串联，并且第一电阻61和第二电阻62的温度系数相反，从而使得第一电阻61和第二电阻62并联得到的并联电阻能够和与其串联的第三电阻63相互补偿，从而减弱温度系数的变化。使得张弛振荡器输出的时钟信号随温度的变化量减少，保证张弛振荡器在不同的温度下都能保持精准的时钟信号输出。
[0050]
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种张弛振荡器，包括：充放电电路10、比较电路20、时钟产生模块30、补偿电路40，其中：
[0051]
充放电电路10，包括第一定时电容。
[0052]
具体地，通常振荡器通过充放电电路10对第一定时电容进行周期性的充放电，从而产生固定频率的振荡方波信号，对该方波信号进行处理后，即为时钟信号。
[0053]
比较电路20，比较电路20的第一输入端与第一定时电容连接，比较电路20的第二输入端用于接收基准电压，比较电路20用于根据第一定时电容的第一电压与基准电压的相对大小，输出时序信号。
[0054]
具体地，在第一定时电容的充放电过程中，第一定时电容上的电压会产生变化，通过比较电路20将第一定时电容上的电压与基准电压进行比较，在第一定时电容上的电压大于基准电压时，输出高电平信号，在第一定时电容上的电压小于基准电压时，输出低电平信号，从而实现输出振荡的方波信号。
[0055]
时钟产生模块30，分别与比较电路20的输出端和充放电电路10连接，用于根据时序信号控制充放电电路10的充放电状态，并根据时序信号，生成时钟信号。
[0056]
具体地，时钟产生模块30能够将比较电路20输出的时序信号反馈回充放电电路10，从而控制充放电电路10对第一定时电容进行交替的充放电，从而产生振荡的方波信号。并对接收到的时序信号进行处理，将其转换为标准的时钟信号输出。
[0057]
补偿电路40，分别与充放电电路10和比较电路20的第二输入端连接，用于在第一定时电容处于充电状态时，根据第一电压生成补偿电压，其中，补偿电压用于补偿基准电压，以使每个时钟周期相等。
[0058]
具体地，在理想状态下，每个时钟周期相等，此时时钟信号的精度最高，但是实际中，由于电路器件的影响，会产生随机性的延时，从而使得各时钟周期会有一定的偏差。
[0059]
具体地，补偿电路40能够根据第一定时电容的电压，生成补偿电压，补偿电压能够补偿基准电压，从而使得基准电压发生变化，而动态变化的基准电压，能够使得张弛振荡器输出的时钟信号不受比较器及后续逻辑电路在接收到信号后发生响应的延迟时间的影响，并抵消了比较器的失调电压，从而使得输出的时钟信号精度更高。
[0060]
在本实施例中，通过设置第一定时电容，从而以第一定时电容的充放电时间，作为时钟频率的基础，便于后续生成时钟信号。通过设置比较电路，能够基于第一定时电容上的电压和基准电压的相对大小，输出时序信号，通过时钟产生电路，能够根据时序信号，控制第一定时电容的充放电状态，从而实现反馈调节，使得时序信号是一个振荡信号，并且根据时序信号，生成时钟信号。通过设置补偿电路，能够根据第一定时电容的电压，生成补偿电压，补偿电压用于调节基准电压，从而使得每个时钟周期相等，实现了对时钟信号的精度调节。只要每个时钟周期相等，则该时钟信号即为精准的时钟信号。
[0061]
在一个实施例中，如图6所示，补偿电路40包括：第一运算放大器41、第一电容42、第一补偿电阻43，其中：
[0062]
第一运算放大器41，第一运算放大器41的第一输入端与外部电压源50连接。
[0063]
具体地，第一运算放大器41用于将外部电压源50的电压进行增益后输出到比较电路20的第二输入端，作为初始的基准电压。
[0064]
第一电容42，第一电容42的一端分别与第一运算放大器41的输出端连接、比较电路20的第二输入端连接，第一电容42的另一端与第一运算放大器41的第二输入端连接。
[0065]
第一补偿电阻43，第一补偿电阻43的一端与第一运算放大器41的第二输入端连接，第一补偿电阻43的另一端与比较电路20的第一输入端连接。
[0066]
具体地，由于电流等于电容量乘以电容上的电压对时间的微分，因此，电容上的电压等于电容上的电流除以电容量对时间的积分。第一电容42上的电压可以通过如下公式表示：
[0067][0068]
其中，v1为第一运算放大器41的第一输入端的外部电压源50的电压值，由于运算放大器虚短的特性，因此第一运算放大器41正负输入端的电压相等，因此v1即为第一运算放大器41的第二输入端的电压，也是第一补偿电阻43一端的电压；v3为第一定时电容11上的电压，由于第一定时电容11是和比较电路20的第一输入端连接，而第一补偿电阻43的另一端也与比较电路20的第一输入端连接，因此第一补偿电阻43两端的电压差即为v
3-v1；r为第一补偿电阻43的阻值，即为第一补偿电阻43上的电流；c1为第一电容42的电容值，第一电容42和第一补偿电阻43连接，因此，第一电容42上的电压值vc即可表达为第一电容42上的电流除以电容量对时间的积分；t为一个充放电周期中第一定时电容11的电压大
于基准电压的时长。
[0069]
在第一定时电容11的充电过程中，v3是动态变化的，从而使得上述第一电容42上的电压值vc也随之变化，vc即为补偿电压，其随着v3的变化而变化，从而对基准电压进行补偿。而最终基准电压稳定时，即可表示为在第一定时电容11的一个充放电周期内的充电时长中，基准电压的平均值不再变化，当基准电压在第一定时电容11的一个充放电周期内的充电时长中平均值不再变化时，第一电容42上的电压在第一定时电容11的一个充放电周期内的充电时长中的电压变化量为0，即满足如下公式：
[0070][0071]
其中，v1为第一运算放大器41的第一输入端的外部电压源50的电压值，v3为第一定时电容11上的电压，r为第一补偿电阻43的阻值，c1为第一电容42的电容值，t为一个充放电周期中第一定时电容11的电压大于基准电压的时长。
[0072]
上述公式化简后可得：
[0073][0074]
假设第一定时电容11的充电电压也为v1，则第一定时电容11上的充电电流为其中r1是为第一定时电容11充电的电压源的内阻，因此，第一定时电容11上的电压为将代入上述公式里进行积分计算，可得如下公式：
[0075]
t＝2r1c1[0076]
其中，t为一个充放电周期中第一定时电容11的电压大于基准电压的时长，r1是为第一定时电容11充电的电压源的内阻即相当于第一电阻单元60，c1为第一电容42的电容值。
[0077]
因此，当基准电压处于稳定时，第一定时电容11的电压大于基准电压的时长只与电阻和电容有关，当电阻和电容不变，则第一定时电容11的电压大于基准电压的时长也不变，从而第一定时电容11的电压大于基准电压的时长与张弛振荡器中的后续电路的延迟时间无关，则比较电路20输出高电平的时长与张弛振荡器中的后续电路的延迟时间无关，抵消了电路器件的延迟时间对时序信号的影响，从而时序信号是稳定不变的，则基于时序信号生成的时钟信号也是稳定不变的，提高了时钟信号的精度。
[0078]
并且，从上述推导可得时钟信号只与第一电阻单元60和第一定时电容11有关，而电容的温度系数通常较小(小于30ppm)，随着温度变化，电容的电容值并不会发生较大的变化，主要影响时钟信号精度的就是第一电阻单元60，但是本技术中的第一电阻单元60随温度变化，其电阻值并不会发生较大的变化，从而能保证时钟信号随温度的变化量减少，保证张弛振荡器在不同的温度下都能保持精准的时钟信号输出。
[0079]
在本实施例中，通过补偿电路，根据第一定时电容的电压，对基准电压进行补偿，从而抵消了电路器件的延迟时间对时钟信号的影响，提高了时钟信号的精度。并且本技术中的第一电阻单元60随温度变化，其电阻值并不会发生较大的变化，从而能保证时钟信号
随温度的变化量减少，保证张弛振荡器在不同的温度下都能保持精准的时钟信号输出。
[0080]
在一个实施例中，请继续参考图6，比较电路20包括：第二比较器21、第一电平转换电路22，其中：
[0081]
第二比较器21，第二比较器21的第一输入端与第一定时电容11的第一端连接，第二比较器21的第二输入端与第一运算放大器的输出端连接。
[0082]
具体地，第二比较器21能够在第一输入端的电压大于第二输入端的电压时，输出高电平信号，在第一输入端的电压小于第二输入端的电压时，输出低电平信号。
[0083]
第一电平转换电路22，第一电平转换电路22的输入端与第二比较器21的输出端连接，第一电平转换电路22的输出端与时钟产生电路连接，用于在第二比较器21输出的信号大于或等于预设阈值时，输出高电平信号，在第二比较器21输出的信号小于预设阈值时，输出低电平信号，高电平信号和低电平信号组成时序信号。
[0084]
具体地，第一电平转换电路22为电压/电平转换器(level shift，ls)，能够将输入信号从一个电压域转换到另一个电压域，从而对第二比较器21输出的信号进行整形滤波，输出时序信号。
[0085]
在本实施例中，通过设置第一比较器，能够根据第一定时电容的电压和基准电压的相对大小，输出不同电平的信号，通过设置第一电平转换电路，能够将比较器输出的信号进行整形滤波，输出时序信号。
[0086]
在一个实施例中，请继续参考图6，时钟产生电路30包括：第一非门31、d触发器32。其中：
[0087]
第一非门31，第一非门31的输入端与第一电平转换电路22的输出端连接，第一非门31的输入端和输出端分别与充放电电路10连接，用于将第一电平转换电路22输出的时序信号翻转，并将翻转前后的时序信号分别发送至充放电电路10以控制充放电电路10的充放电状态。
[0088]
具体地，第一非门31能够将时序信号翻转，从而将翻转前后的时序信号发送至充放电电路，能够控制充放电电路10的充放电状态。
[0089]
d触发器32，d触发器32的时钟端与第一非门31的输出端连接，d触发器32的反向输出端与d触发器32的输入端连接，用于在时序信号的每个周期中，将d触发器32的反向输出端输出的信号的电平翻转一次，生成时钟信号。
[0090]
具体地，将d触发器32的反向输出端与输入端连接，即可实现d触发器32的二分频电路，此时d触发器32的反向输出端的输出电平会在每个时钟周期反转一次，从而实现了d触发器32输出的时钟信号在每次电容充电时间开始时反转一次。由于电容的放电时间很小，可以忽略不计，因此，只要一个充放电周期中第一定时电容11的电压大于基准电压的时长保持不变，则输出的时钟信号就能保证每两次电平发生变化的间隔时间都相等，从而实现精准的时钟信号输出，能够输出占空比为50％的时钟信号。
[0091]
在本实施例中，通过设置第一非门，能够控制充放电电路的充电和放电，通过设置d触发器，能够将时序信号转换为时钟信号输出。
[0092]
在一个实施例中，请继续参考图6，充放电电路10还包括：第一电流源12、第一开关13和第二开关14，其中，
[0093]
第一开关13的第一端与第一电流源12连接，第一开关13的第二端与第一定时电容
11的第一端连接，第二开关14的第一端与第一定时电容11的第一端连接，第二开关14的第二端与第一定时电容11的第二端连接并接地。
[0094]
第一开关13的控制端与第一非门31的输出端连接，用于在接收到高电平信号时闭合，在接收到低电平信号时断开。
[0095]
具体地，第一开关13闭合时，第一电流源12为第一定时电容11充电。第一开关13断开时，第一电流源12停止为第一定时电容11充电。第一开关13的开闭由第一非门31输出的时序信号控制。
[0096]
第二开关14的控制端与第一电平转换电路22的输出端连接，用于在接收到高电平信号时闭合，在接收到低电平信号时断开。
[0097]
具体地，第二开关14闭合时，第一定时电容11放电。第二开关14断开时，第一定时电容11停止放电。第二开关14的开闭由第一非门31输入的时序信号控制。
[0098]
在本实施例中，通过设置第一开关、第二开关，第一开关和第二开关的开闭均由时序信号进行控制，从而实现了对第一定时电容充放电的控制，便于后续振荡的时序信号的生成。
[0099]
在一个实施例中，如图7所示，充放电电路10还包括：第一开关管70、第二开关管71。其中：
[0100]
第一开关管70，第一开关管70的第一端与外部电压源50连接，第一开关管70的第二端与第一电阻单元60连接，第一开关管70的控制端与时钟产生模块30的输出端连接，用于根据时钟信号，控制外部电压源50与第一电阻单元60之间是否导通。
[0101]
具体地，通过时钟信号来反馈控制第一开关管70是否导通，从而实现对第一定时电容11是否进行充电的控制，实现循环的振荡时钟信号输出。
[0102]
第二开关管71，第二开关管71的第一端与第一定时电容11的第一端连接，第二开关管71的第二端与第一定时电容11的第二端连接并接地，第二开关管71的控制端用于接收第一控制信号，以控制第一定时电容11是否接地。
[0103]
具体地，通过第二开关管71来控制是否为第一定时电容11放电。
[0104]
在本实施例中，通过设置第一开关管70和第二开关管71，实现了第一定时电容11的充放电调节，从而便于后续根据第一定时电容11的电压输出时钟信号。
[0105]
在一个实施例中，请继续参考图7，张弛振荡器还包括：反馈调节模块80。
[0106]
反馈调节模块80，分别与第一定时电容11和时钟产生模块30的第二输入端连接，用于根据第一定时电容11的电压，生成补偿电压，补偿电压用于调整基准电压，以使每个时钟周期相等。
[0107]
具体地，通过设置反馈调节模块80，来对基准电压进行补偿调节，从而使得基准电压能够根据实际的电路延迟进行调整，保证了时钟信号不受电路延迟的影响。
[0108]
在本实施例中，通过设置反馈调节模块80，使得基准电压能够根据实际的电路延迟进行调整，保证了时钟信号不受电路延迟的影响。
[0109]
在一个实施例中，请继续参考图7，充放电电路10还包括：第二定时电容74和第二电阻单元75。
[0110]
第二电阻单元75的一端用于接收外部电压源50供电，第二电阻单元75的另一端与第二定时电容74连接，充放电电路10用于通过第二电阻单元75为第二定时电容74充放电，
其中，第一定时电容11和第二定时电容74交替充放电。
[0111]
反馈调节模块80，与第二定时电容74连接，还用于在第一定时电容11处于充电状态时，根据第二定时电容11的电压生成补偿电压，在第二定时电容74处于充电状态时，根据第一定时电容74的电压生成补偿电压。
[0112]
具体地，在第一电容11充电时，第二电容74已充到最大值，此时第二电容74上的电压即可反应电路的延迟时间，即第二电容74的充电时间，所以根据所述第二电容74的电压生成补偿电压。在第二电容74充电时，第一电容11已充到最大值，此时第一电容11上的电压即可反应电路的延迟时间，即第一电容11的充电时间，所以根据所述第一电容11的电压生成补偿电压。
[0113]
具体地，充放电电路10还包括第三开关单元72、第四开关单元73。
[0114]
第三开关单元72的第一端与第一定时电容11连接，第三开关单元72的第二端与时钟产生模块30的第一输入端连接，第三开关单元72的控制端与时钟产生模块30的输出端连接。
[0115]
第四开关单元73的第一端与第二定时电容74连接，第四开关单元73的第二端与时钟产生模块30的第一输入端连接，第三开关单元72的控制端与时钟产生模块30的输出端连接。
[0116]
具体地，第三开关单元72，用于根据时钟信号，在第一定时电容11充电时，导通第一定时电容11与时钟产生模块30的第一输入端。
[0117]
具体地，第四开关单元73，用于根据时钟信号，在第二定时电容74充电时，导通第二定时电容74与时钟产生模块30的第一输入端。
[0118]
在本实施例中，通过设置交替充放电的第一定时电容11和第二定时电容74，从而使得第一比较单元和第二比较单元交替输出高电平信号，在其中一个定时电容处于放电状态时，由另一个定时电容来进行充电，从而使得时钟信号与电容的放电时间无关，只与两个定时电容的充电时间有关，从而消除了不稳定的电容放电时间，进一步提高了时钟信号的精度。
[0119]
在一个实施例中，请继续参考图7，时钟产生模块30包括：第一比较器76、斩波开关77、rs触发器78。其中：
[0120]
第一比较器76，第一比较器76的第一输入端与第一定时电容11和第二定时电容74连接，第一比较器76的第二输入端与反馈调节模块80的输出端连接，用于在第一定时电容11处于充电状态时，根据第一定时电容11上的电压与基准电压的相对大小，输出时序信号，在第二定时电容74处于充电状态时，根据第二定时电容74上的电压与基准电压的相对大小，输出时序信号。
[0121]
斩波开关77，斩波开关77的第一输入端与第一比较器76的输出端连接，斩波开关77的第二输入端接地，斩波开关77用于，在第一定时电容11的电压大于基准电压时，导通斩波开关77的第一输入端和斩波开关77的第一输出端，以及斩波开关77的第二输入端和斩波开关77的第二输出端，在第二定时电容74的电压大于基准电压时，导通斩波开关77的第一输入端和斩波开关77的第二输出端，以及斩波开关77的第二输入端和斩波开关77的第一输出端。
[0122]
具体地，例如，在第一定时电容11的电压大于基准电压时，第一比较器76输出高电
平，斩波开关77的第一输出端输出高电平，斩波开关77的第二输出端接地，斩波开关77的第二输出端输出低电平。在第二定时电容74的电压大于基准电压时，第一比较器76输出高电平，斩波开关77的第二输出端输出高电平，斩波开关77的第一输出端接地，斩波开关77的第一输出端输出低电平。
[0123]
rs触发器78，rs触发器78的s输入端与斩波开关77的第一输出端连接，rs触发器78的r输入端与斩波开关77的第二输出端连接，用于根据时序信号，生成时钟信号。
[0124]
具体地，rs触发器78的q输出端与第一开关管70的控制端连接。
[0125]
具体地，当第一定时电容11的电压大于基准电压时，第一比较器76输出短暂的高电平脉冲，rs触发器78的s输入端会通过斩波开关77接收到高电平脉冲，从而rs触发器78会输出高电平时钟信号(rs触发器78的s输入端只要接收到高电平脉冲就会输出高电平时钟信号，与第一比较器76输出的高电平脉冲的时长无关，只要有一个短暂的高电平脉冲即可，其持续时长不会对rs触发器78输出的时钟信号造成影响)。而当第二定时电容74的电压大于基准电压时，第一比较器76仍然输出高电平，但是斩波开关77在第二控制电路91的控制下，输入端和输出端进行了切换，此时rs触发器78的s输入端接地，r输入端接收第一比较器76输出的高电平，rs触发器78输出低电平时钟信号，并保持不变，直到第一定时电容11的电压再次大于基准电压时，才发生改变，重复上述的流程，输出持续振荡的时钟信号。
[0126]
具体地，如图8所示，clk_out为时钟信号，s信号为rs触发器78的s输入端的时序信号，r信号为rs触发器78的r输入端的时序信号，s信号处于高电平的时间，代表第一定时电容11的电压大于基准电压的持续时间，r信号处于高电平的时间，代表第二定时电容74的电压大于基准电压的持续时间。
[0127]
如下表一所示，为rs触发器78的真值表。
[0128]
表一、rs触发器78的真值表
[0129][0130][0131]
在本实施例中，通过rs触发器78，对多个开关进行控制，从而控制第一定时电容11和第二定时电容74的充放电状态，以及控制补偿电路基于第一定时电容11的电压还是第二定时电容74的电压对比较电路的基准电压进行补偿，从而使得输出的时钟信号更加精准。
[0132]
在一个实施例中，请继续参考图7，反馈调节模块80包括：第一开关单元81、第二开关单元82、积分器83。其中：
[0133]
第一开关单元81，用于在第一定时电容11充电达到最大值时导通。
[0134]
具体地，第一开关单元81的控制端用于接收第一导通信号，在第一定时电容11充电达到最大值时，第一开关单元81的控制端会接收到第一导通信号，从而导通。
[0135]
第二开关单元82，用于在第二定时电容74充电达到最大值时导通。
[0136]
具体地，第二开关单元82的控制端用于接收第二导通信号，在第二定时电容74充电达到最大值时，第二开关单元82的控制端会接收到第二导通信号，从而导通。
[0137]
积分器83，积分器83的第一输入端通过第一开关单元81与第一定时电容11连接，积分器83的第一输入端通过第二开关单元82与第二定时电容74连接，积分器83的第二输入端预设有第一参考电压，积分器83用于在第一定时电容11充电达到最大值时，根据第一定时电容11上的电压与第一参考电压的相对大小，输出补偿电压，在第二定时电容74充电达到最大值时，根据第二定时电容74上的电压与第一参考电压的相对大小，输出补偿电压。
[0138]
具体地，积分器83一端预设有第一参考电压，当第一定时电容11与积分器83之间导通时，积分器83将第一定时电容11的充电达到最大值时的电压与第一参考电压进行比较，从而能够根据第一定时电容11的充电达到最大值时的电压，输出补偿电压，从而调节基准电压，进而调节时钟信号。当第二定时电容74与积分器83之间导通时，积分器83将第二定时电容74的充电达到最大值时的电压与第一参考电压进行比较，从而能够根据第二定时电容74的充电达到最大值时的电压，输出补偿电压，从而调节基准电压，进而调节时钟信号。由于第一定时电容11和第二定时电容74的充电达到最大值时的电压可以反应整个电路的延迟时间，因此，根据第一定时电容11和第二定时电容74的充电达到最大值时的电压来输出补偿电压对基准电压进行补偿，即可抵消掉电路延迟以及比较器的失调电压对时钟信号的影响。
[0139]
示例性地，在理想情况下，最终整个电路达到稳定时，积分器83的两个输入端的电压会相等，而积分器83的第一输入端的电压是第一定时电容11上的电压或者第二定时电容74上的电压。而根据rc回路节点电压公式，第一定时电容11上的电压或者第二定时电容74上的电压可通过如下公式表示：
[0140][0141]
其中，vcap为第一定时电容11上的电压，vdd为外部电压源50的电压，e为自然常数，t为充电时间，r为第一电阻单元60的电阻值，c为第一定时电容11的电容值。
[0142]
而积分器83的第二输入端的第一参考电压可表示为vref＝αvdd，其中，vref为第一参考电压，α为系数，vdd为外部电压源50的电压。
[0143]
因此，当积分器83的两个输入端的电压相等时，则有如下等式：
[0144][0145]
可得，
[0146]
其中，t为时钟信号的每次电平发生变化的间隔时间，即可反应时钟信号的周期，α为零温度系数，r为第一电阻单元60的电阻值，c为第一定时电容11的电容值，ln为自然对数。
[0147]
由此可得，时钟信号的周期只与第一电阻单元60的电阻值和第一定时电容11的电容值的乘积以及零温度系数有关，而零温度系数是不变的，对时钟周期的影响可忽略。，若还有其他的电阻单元和定时电容，则原理类似不再赘述，可得时钟信号的周期由电容和电阻决定，因此，采用本技术中的第一电阻单元60，随着温度变化，其电阻值并不会发生较大的变化，从而能保证时钟信号随温度的变化量减少，保证张弛振荡器在不同的温度下都能保持精准的时钟信号输出。
[0148]
在本实施例中，通过设置反馈调节模块80，能够抵消掉电路延迟对时钟信号的影
响。使得电路能够根据延迟进行自适应调节，保证时钟信号的精准。
[0149]
在一个实施例中，请继续参考图7，充放电电路10还包括：第三开关管84，第四开关管85。其中：
[0150]
第三开关管84，第三开关管84的第一端与外部电压源50连接，第三开关管84的第二端与第二电阻单元75连接，第三开关管84的控制端与时钟产生模块30的输出端连接，用于根据时钟信号，控制外部电压源50与第二电阻单元75之间是否导通。
[0151]
具体地，第三开关管84的控制端与rs触发器78的q非输出端连接。
[0152]
第四开关管85，第四开关管85的第一端与第二定时电容74的第一端连接，第四开关管85的第二端与第二定时电容74的第二端连接并接地，第四开关管85的控制端用于接收第二控制信号，以控制第一定时电容11是否接地。
[0153]
在本实施例中，通过设置第三开关管84和第四开关管85，实现了第二定时电容74的充放电调节，从而便于后续根据第二定时电容74的电压输出时钟信号。
[0154]
在一个实施例中，请继续参考图7，张弛振荡器还包括：第一控制电路90、第二控制电路91。其中：
[0155]
第一控制电路90，第一控制电路90的第一输入端预设有第二参考电压，第一控制电路90的第二输入端与第一定时电容11连接，第一控制电路90的第一输出端与第二开关单元82的控制端连接，第一控制电路90的第二输出端与第四开关管85的控制端连接，用于根据第一定时电容11的电压，控制积分器83的第一输入端是否与第二定时电容74导通，以及输出第二控制信号控制第二定时电容74是否进行放电。
[0156]
第二控制电路91，第二控制电路91的第一输入端预设有第二参考电压，第二控制电路91的第二输入端与第二定时电容74连接，第二控制电路91的第一输出端与第一开关单元81的控制端连接，第二控制电路91的第二输出端与第二开关管71的控制端连接，用于根据第二定时电容74的电压，控制积分器83的第一输入端是否与第一定时电容11导通，以及输出第一控制信号控制第一定时电容11是否进行放电。
[0157]
具体地，图7中标有字母的节点是相互连接的，包括a、b、c、d、e点。其中，a点和b点与外部电压源50连接，通过调整电阻的分压，能够调整a点和b点的电压值，a点用于接收第一参考电压，b点用于接收第二参考电压。
[0158]
具体地，对第一控制电路90和第二控制电路91的工作流程进行说明，首先，在第一定时电容11充电时，当第一定时电容11充电至大于第二参考电压时，第一控制电路90控制第四开关管85导通，从而第二定时电容74开始放电；当第一定时电容11充电至大于基准电压时，第一比较器76的输出会翻转，从而第一定时电容11停止充电，并且第二控制电路91还会控制第一开关单元81导通，将第一定时电容11的电压传至积分器83，同时，在第一比较器76的输出翻转后，第二定时电容74开始充电，当第二定时电容74充电至大于第二参考电压时，第二控制电路91控制第二开关管71闭合，从而第一定时电容11开始放电；当第二定时电容74充电至大于基准电压时，第一比较器76的输出会翻转，从而第二定时电容74停止充电，并且第一控制电路90还会控制第二开关单元82导通，将第二定时电容74的电压传至积分器83。同时在第一比较器76的输出翻转后，第一定时电容11又开始充电，重复上述流程，使得第一定时电容11和第二定时电容74实现交替充放电。
[0159]
具体地，充放电电路10还包括第五开关管95和第六开关管96，第五开关管95一端
与第二开关管71连接，第五开关管95另一端接地，第五开关管95的导通状态与第一开关管70相反，在第一定时电容11充电至大于基准电压时导通，由于第二控制电路91还会控制第一开关单元81导通，从而将第一定时电容11与积分器83的第一输入端连接，因此，此时的rs触发器的q端与第一开关管70和第五开关管95连接，会输出高电平信号，从而控制第五开关管95导通。
[0160]
同理，第六开关管96一端与第四开关管85连接，第六开关管96另一端接地，第六开关管96的导通状态与第三开关84相反，在第二定时电容74充电至大于基准电压时导通。
[0161]
在本实施例中，通过设置第一控制电路90和第二控制电路91，从而实现了第一定时电容11和第二定时电容74交替充放电的控制，并且能够控制将第一定时电容11充电达到最大值时的电压，以及控制将第二定时电容74充电达到最大值时的电压交替输送至积分器83，便于积分器83能够准确的根据整个电路的延迟情况，确定补偿电压，从而对基准电压进行调节，抵消电路延迟，保证时钟信号的精准。
[0162]
在一个实施例中，第一控制电路90包括第三比较器97、第一与非门98、第一或非门99、第二非门100。其中：
[0163]
第三比较器97的第一输入端用于接收第二参考电压，第三比较器97的第二输入端与第一定时电容连接。
[0164]
第一与非门98的第一输入端与第三比较器97的输出端连接，第一与非门98的第二输入端与第三开关管84的控制端连接。
[0165]
第一或非门99的第一输入端与第一与非门98的第一输入端连接，第一或非门99的第二输入端与第二开关单元82的第一端连接，第一或非门99的输出端与第四开关管85的控制端连接。
[0166]
第二非门100的输入端与第一与非门98的输出端连接并与第二开关单元82的第二端连接，第二非门100的输出端与第一或非门99的第二输入端连接。
[0167]
第二控制电路91包括第四比较器101、第二与非门102、第二或非门103、第三非门104。其中：
[0168]
第四比较器101的第一输入端用于接收第二参考电压，第四比较器101的第二输入端与第二定时电容连接。
[0169]
第二与非门102的第一输入端与第四比较器101的输出端连接并与斩波开关77的控制端连接，第二与非门102的第二输入端与第一开关管70的控制端连接。
[0170]
第二或非门103的第一输入端与第二与非门102的第一输入端连接，第二或非门103的第二输入端与第一开关单元81的第一端连接，第二或非门103的输出端与第二开关管71的控制端连接。
[0171]
第三非门104的输入端与第二与非门102的输出端连接并与第一开关单元81的第二端连接，第三非门104的输出端与第二或非门103的第二输入端连接。
[0172]
在本实施例中，通过设置第一控制电路90和第二控制电路91的具体结构，从而实现了第一定时电容11和第二定时电容74交替充放电的控制，并且能够控制将第一定时电容11充电达到最大值时的电压，以及控制将第二定时电容74充电达到最大值时的电压交替输送至积分器83，便于积分器83能够准确的根据整个电路的延迟情况，确定补偿电压，从而对基准电压进行调节，抵消电路延迟，保证时钟信号的精准。
[0173]
在一个实施例中，如图9所示，第二电阻单元75包括：第四电阻92、第五电阻93、第六电阻94。
[0174]
第四电阻92的第一端与第五电阻93的第一端连接并用于接收外部电压源50供电，第四电阻92的第二端与第五电阻93的第二端连接，第六电阻94的第一端与第四电阻92的第二端连接，第六电阻94的第二端与第二定时电容74连接，其中，第四电阻92和第五电阻93的温度系数相反。
[0175]
在本实施例中，通过设置第四电阻92与第五电阻93并联，第六电阻94与第四电阻92串联，并且第四电阻92和第五电阻93的温度系数相反，从而使得第四电阻92和第五电阻93并联得到的并联电阻能够和与其串联的第六电阻94相互补偿，从而减弱温度系数的变化。使得张弛振荡器输出的时钟信号随温度的变化量减少，保证张弛振荡器在不同的温度下都能保持精准的时钟信号输出。
[0176]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0177]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0178]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。