一种可调占空比的rc振荡电路

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1、辽宁大学学报joURNALOFLIAONINGUNlVERSITY自然科学版NaturalSciencesEion第36卷第2期2009年V01．36No．220O9一种可调占空比的RC振荡电路李佳，杨涛，石广源，李文昌(1．辽宁大学物理学院，辽宁沈阳110036；2．电子科技大学微电子与固体电子学院，四川成都610041)摘要：分析了一种RC振荡电路来产生一定频率的振荡波形，并加入了占空比调制电路来增加高电平持续时间，最终产生750Hz的固定振荡频率．克服了只用RC振荡电路产生的频率随电压改变，占空比不可改变的弊端．关键词：RC振荡器；占空比；恒定频率．中图分类号：TN433文献标识

2、码：A文章编号：1000—5846(2009)02-0133-030引言志目前振荡器可以简单分为环形振荡器、RC振根据电路振荡条件，环路相移180。，环路最小电荡器和Lc振荡器．因为电阻和电容易于集成且压增益在振荡频率处等于1．工艺成熟比较精确，所以在芯片内部环振荡器和于是有下面的关系式：RC振荡器较为常见．负反馈电路产生振荡要满足巴克豪森准则，如果一个负反馈系统的环路传递函数满足以下两A个条件¨：．H(0)≥1，／__H(floo)=180[．／1+()]V0那么电路就会在频率∞。处振荡．可得∞oSc=3∞。，A。=2．即三级环形振荡器要求根据这一准则，常把若干个放大电路串联在每级电

3、路的低频增益为2，其振荡频率为3∞。，其一起，分级实现巴克豪森准则中的相位和幅值条中。是每级电路的3dB带宽．件，使电路产生自激振荡．这就是所谓的“环形振荡器”．(如图1所示)在实际的电路中，为了得到稳定振幅和频率，需要考虑每一级放大器的电压增益和相位偏移．忽略每一级电路的栅一漏交叠r1号ll电容，假设每一级放大电路的传递函数为：一_l1G一图1传统环形振荡器电路图那么环路传递函数为+作者简介：李佳(1982．)，女，辽宁铁岭人，从事电子科学与技术研究基金项目：沈阳市科技局科研项目(1071115—10o)收稿日期：2008．11-26134辽宁大学学报自然科学版2009正I—sour

4、ce镜像的电流为Ibias，且Ibias=1RC振荡器原理Cequ：IcdVosc／dt故At=CequVosc／Ibias环形振荡器虽然原理和结构简单，但是电路Cequ为图3中i—source到gnd的等效电容，的精度不好控制．环形振荡器由多级放大电路串由C1、C2、C3、Rl、C4、R2组成．联组成，器件不匹配等非理想因素在每一级都会放电通路由NMOS管和C。。组成，放电时间引入误差．对于RC振荡器利用镜像的恒定电流很短．可见电路周期主要由上升时间组成，Rl和源对电容充放电，并且电容的工艺成熟精度很高，R2减缓充电时间，减小三角波上升沿斜率，加大所以RC振荡器更加适合产生时钟信号等

5、基准信上升时间．号．本文的振荡器的主体部分就是利用典型的RC振荡器电路结构如图2所示．2占空比调制电路I—source端镜像恒定的电流源对下面的四组上面所述RC振荡电路虽然可以提供稳定的并联可修调电容充电，通过修调电容使振荡频率振荡频率但是占空比不可调节．需要加入占空比固定为750Hz，这能保证OSC端的电压稳定上升调制电路．图4为电路的调节占空比部分．不受电压波动的影响并且外部电路能快速滤波减小噪声．ref端由恒定电流经过电阻分压产生，作为比较器的基准电压源．当OSC端的电压达到ref端端电压，比较器翻转输出反馈信号经过占空比调节电路输出高电平到discharge端使NMOS管对图4

6、占空比调制电路图电容放电．如此电容反复充电放电产生稳定的三角波，经过比较器输出稳定的方波作为时钟电路．占空比调制电路利用六个反相器和一个与非门使前级OSC振荡波形频率和占空比均发生变化．反相器级联中RC延迟起到主要作用J，右侧的两个与非门组成锁存信号．利用左侧的延迟电路为锁存提供自动跳变的信号(信号延迟传输AT时间)．例如(时序图如表1所示)1、设初态RCOUT为“0”，C端为“1”，与非f-II14的B端经过延时电路后的信号为“1”电路维此状态，在RC—OUT不变下，此电路为稳定态．2、RC—OUT跳图2RC振荡器电路图变为“1”，此时与非f-jI14两端信号都为“1”，c端即刻为“

7、0”．当OUT经过延时电路后，I14B端依然为“1”，RC—OUT不变，电路稳定．3、RC—OUT再次为“0”，在此时刻I14两输入端都为逻辑互异，c为“1”，I5两输人端A．c都为“1”，在C1OUT信号未通过延时电路前I5输出B端为“0”，所以在此段时间无论RC～OUT如何变化，c端只能为“0”．图3Cequ电路图总之，占空比调制电路的作用是在C端跳转为“1”的状态后的信号延时段内，无论输入信号比较器正向输人端电压为=哪，比较器RC—OUT