[发明专利]用于产生振荡信号的方法和振荡器电路

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种振荡器和用于产生振荡信号的方法。

背景技术

振荡器被广泛应用于用于产生时钟信号的电子电路中。那些时钟信号例如被应用在用于限定脉冲宽度调制（PWM）信号的频率的开关变换器中、应用在用于使数字电路中各个装置的工作同步化的数字电路中、或者应用在用于耦接至传输通道的发射器和接收器同步化的通信装置中。

已知有不同类型的振荡器，例如石英振荡器、微机械振荡器、或者驰张振荡器（relaxation oscillator）。驰张振荡器包括通过恒定电流被周期性充电和放电的电容部件以产生三角形振荡信号。在此类振荡器中，将电容部件上的电压与至少一个参考电压相比较，以限定振荡器在电容部件的充电和放电之间变换的时间，反之亦然。这要求采用至少一个比较器。但是，比较器具有传播延迟，该传播延迟取决于多个不同因素并且其影响振荡信号的频率。比较器的传播延时能够取决于在它的生产过程中的变化，但也取决于在它的工作期间的外部因素，例如环境温度。能够随着时间改变的那些外部因素能够导致具有时变频率的振荡信号。

需要提供一种驰张振荡器，其产生具有稳定频率的振荡信号并且其能够被集成在集成电路中，并且需要提供一种产生具有固定频率的振荡信号的方法。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种用于产生振荡信号的方法。该方法包括提供n个电容存储元件，其中n≥2。这些电容存储元件中的每一个能够呈现第一充电状态和第二充电状态，提供至少两个阈值检测器。每一个电容存储元件具有一个与其关联的阈值检测器。每一个阈值检测器被连接成以检测至少一个相关联的电容存储元件的充电状态。产生振荡信号的一个振荡周期，使得其包括至少n个相继的子周期。产生每一个子周期包括将一个电容存储元件的充电状态从由相关联的阈值检测器检测的第一充电状态改变至由相关联的阈值检测器检测的第二充电状态。改变充电状态包括向电容存储元件提供恒定的充电电流。产生每一个子周期进一步包括在子周期后将一个电容存储元件的充电状态往回设定至第一充电状态。

第二方面涉及一种用于产生具有相继的振荡器信号周期的振荡信号的方法。该方法包括提供n个振荡器单元，其中n≥2，其中振荡器单元中的每一个被构造成交替地呈现激活模式和预设模式。每一个振荡器单元具有能够呈现第一状态和第二状态的内部状态，并且具有内部运行时间并且包括电容存储元件。产生振荡器信号的一个振荡器信号周期来作为一序列的至少n个子周期，每一个子周期具有由处于激活模式的一个振荡器单元限定的子周期持续时间，其中两个直接相继的子周期的持续时间由两个不同的振荡器单元限定。每一个振荡器单元在激活模式中将它的内部状态从第一状态改变至第二状态，并且在预设状态中被预设至第一状态。第一状态和第二状态是由相应的电容存储元件的充电状态限定，且充电状态由存储在电容存储元件中的电荷的量限定。在电容存储元件中，第一和第二状态包括取决于内部运行时间的相同的偏置电荷（offset charge），使得在第一状态中存储在电容存储元件中的电荷的量与在第二状态中存储在电容存储元件中的电荷的量之间的电荷差不取决于内部运行时间。

第三方面涉及用于产生时钟信号的一个子时钟信号的持续时间的方法。该方法包括对电容存储元件预充电，直到阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过阈值。当阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过第一阈值时，对电容存储元件的充电停止。当用于产生子时钟的时间间隔开始时，对电容存储元件的充电继续进行。当阈值检测器检测到电容存储元件的第一端子处的电压已经超过第二阈值时，终止该子时钟。

第四方面涉及一种振荡器，其包括n个振荡器单元，其中n≥2。振荡器单元中的每一个被构造成交替地呈现激活模式和预设模式。每一个振荡器单元具有能够呈现第一状态和第二状态的内部状态，并且具有内部运行时间并且包括电容存储元件。振荡器电路被构造成产生振荡器信号的一个振荡器信号周期作为一序列的至少n个子周期，每一个子周期具有由处于激活模式的一个振荡器单元限定的子周期持续时间。两个直接相继的子周期的持续时间由两个不同的振荡器单元限定。每一个振荡器单元在激活模式中将它的内部状态从第一状态改变至第二状态，并且在预设状态中被预设至第一状态。第一状态和第二状态由相应的电容存储元件的充电状态限定，且充电状态由存储在电容存储元件中的电荷的量确定的。处于第一和第二状态中的电容存储元件包括取决于内部运行时间的相同的偏置电荷，因而在第一状态中存储在电容存储元件中的电荷的量与在第二状态中存储在电容存储元件中的电荷的量之间的电荷差不取决于内部运行时间。