[发明专利]灵活的低电流多相振荡器

说明书

技术领域

本发明普遍涉及一种用于产生循环信号的电路，更确切地说，涉及一种带有低晶体管数量的灵活振荡器，可以在很高的频率下振荡，而且消耗的电流很低，可用于多相作业。

背景技术

几乎每种电学子系统中都存在某种形式的波形发生器，用于产生循环波形。这种波形产生器通常叫做振荡器。根据应用，振荡器可以用于定期间隔脉冲源或时钟信号。对振荡器性能的评估，通常取决于它们的稳定性、准确性、频率可调性、有源电路增益、启动时间以及功率耗散等等。

一种叫做弛豫振荡器的振荡器是较低频率的振荡器设计中最常用的器件。图1A表示一个传统的弛豫振荡器的电路示意图。如图1A所示，弛豫振荡器100包含一个电容器C₁₀、一个开关装置SW₁₀(例如场效应管)、一个比较器102、一个电流源极I₁₀以及一个单次计时器104。

参考电压V_Ref连接到比较器102的一输入端。电容器C₁₀的第一端连接到比较器102的+输入端。电容器C₁₀的第二端接地。比较器102的输出端电连接到单次计时器104的输入端，计时器的输出端电耦合到开关装置SW₁₀的控制端。开关装置SW₁₀电连接在电容器C₁₀的第一端和地之间，用于对频率决定的电容器C₁₀放电。如图1B中的电压随时间的关系图所示，电容器上的电压大致成锯齿状，在连续的锯齿之间，有一个很短的平点101。

对于这些特殊的振荡器，频率通常由比较器102的速度决定。当电流从源极I₁₀流向电容器C₁₀时，比较器102的(+)输入端电压最终达到参考电压V_Ref，打开比较器102。这将触发单次计时器104打开开关SW₁₀，对电容器C₁₀放电，将电压重新设为0。单次计时器104保持开关SW₁₀处于打开状态，直到电容器C₁₀完全放电为止，这时的输出不再振荡。为了保证电容器C₁₀完全放电，在连续的锯齿之间，会有一段延迟时间101。

对于低频时，比较器102中的延迟时间相对较短。但是如果开关发生在高频时，对应每个锯齿循环的延迟时间会变长。而且，例如在5MHz的高频下，需要1mA之高的开关电流。为电容器C₁₀充电的电流源极耦合到单次计时器104，会随输入电压的增加而增加。例如，在5.0V时，电流源极I₁₀可以传输5μA电流，但在2.5V时，它仅能传输1μA。从而，在5.0V时，电容器充电5次会比在2.5V时更快。因此，在5.0V时的平坦响应远小于在2.5V时。在开关频率为500KHz时的低频时，单次计时器104从50ns变到70ns可能并不是问题，但在高频振荡(例如3MHz以上)时，从50ns变到100ns就有很大影响。

由于单次计时器属性随电源电压而变化，因此锯齿波之间的平点也随电源电压变化，而且还随温度变化，这是我们所不需要的。因此，弛豫振荡器仅适用于1MHz及以下的频率。此外，这些振荡器并不十分适应多相系统。在一个传统的多相系统中，每个相都需要自己特殊的振荡器和比较器。而且，传统的比较器价格昂贵，振荡器消耗的电流也很大。高电流消耗在便携式器件等应用中并不受欢迎。

正是在上述背景下，我们才提出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵活的低电流多相振荡器，克服原有技术的弛豫振荡器缺陷，无需使用传统的比较器，而可以在很高的频率下振荡，且消耗的电流很低，可用于多相作业。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种振荡器装置，包含：

一个具有一个参考电流源I_ref和一个第一参考晶体管T_ref的参考级；所述第一参考晶体管T_ref的栅极耦合到一参考电压上V_ref’，漏极耦合到参考电流源I_ref上；以及

含有一个第一和一个最后位相级的两个或多个位相级，其中每个位相级包含：

一个相晶体管，其漏极耦合到一第一电流源，栅极耦合到一节点，源极耦合到第一参考晶体管的源极上；

一个第二电流源，其耦合到所述节点上；

一个电容器，具有一个耦合到所述节点上的第一端和一个第二端；