本申請(qǐng)涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種電阻電容(rc)振蕩器。

背景技術(shù)：

在生物信息檢測(cè)芯片、低功耗標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線傳輸芯片等系統(tǒng)通常需要一個(gè)高精度的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的高精度的計(jì)時(shí)功能。

傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)包括電壓轉(zhuǎn)電流單元、帶隙基準(zhǔn)單元、有源濾波器單元和對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元。其中，電壓轉(zhuǎn)電流單元用于為對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元輸入電流；對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元通常是包括電壓源的結(jié)構(gòu)對(duì)稱的兩個(gè)充放電回路，并輸出兩路電壓分別為v1和v2；帶隙基準(zhǔn)單元用于產(chǎn)生參考電壓；有源濾波器單元通過v1與v2的疊加信號(hào)和參考電壓作為正負(fù)輸入和該有源濾波器單元的輸出形成負(fù)反饋回路，從而輸出頻率精度較高的信號(hào)，但是該傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電阻電容rc振蕩器，能夠在保證輸出信號(hào)的頻率精度的基礎(chǔ)上，降低rc振蕩器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。

第一方面，提供了一種rc振蕩器。該rc振蕩器包括：參考電壓產(chǎn)生單元210，電壓控制張弛振蕩單元220，有源濾波器單元230，電壓控制單元240，該參考電壓產(chǎn)生單元210，用于生成參考電壓；該電壓控制張弛振蕩單元220包括第一恒流源和第一充放電回路和第二充放電回路，該第一恒流源用于交替對(duì)該第一充放電回路和該第二充放電進(jìn)行充電分別生成第一振蕩信號(hào)或第二振蕩信號(hào)，該第一振蕩信號(hào)和該第二振蕩信號(hào)疊加得到第三振蕩信號(hào)，其中，該第一充放電回路的結(jié)構(gòu)與該第二充放電回路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱；該有源濾波器單元230，用于對(duì)該參考電壓和該第三振蕩信號(hào)進(jìn)行積分得到第四信號(hào)；該電壓控制單元240，用于對(duì)該第四信號(hào)和該第一振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第五信號(hào)，或?qū)υ摰谒男盘?hào)和該第二振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第六信號(hào)。

該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220包括第一恒流源和結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路，該第一恒流源可以交替地對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路中的充電回路進(jìn)行充電，并生成第一振蕩信號(hào)v1和第二振蕩信號(hào)v2。本申請(qǐng)實(shí)施例通過恒流源生成v1和v2，相比傳統(tǒng)方案中通過電壓源和電壓轉(zhuǎn)電流單元生成進(jìn)行充電生成v1和v2，降低了rc振蕩器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該參考電壓產(chǎn)生單元210包括：第二恒流源和第一電阻。

rc振蕩器采用參考電壓?jiǎn)卧?10生成參考電壓能夠避免采用帶隙基準(zhǔn)單元造成的溫度誤差，進(jìn)而能夠提高rc振蕩器輸出信號(hào)的頻率精度，此外本申請(qǐng)實(shí)施例的參考電壓產(chǎn)生單元相比帶隙基準(zhǔn)單元減小了rc振蕩器的功耗和芯片面積。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該第一恒流源與該第二恒流源通過同一個(gè)電流源系統(tǒng)提供。

rc振蕩器通過采用同一個(gè)電流源系統(tǒng)能夠節(jié)省rc振蕩器的面積，且輸出電流是正溫度系數(shù)，能夠減少高溫下運(yùn)算放大器的性能退化。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該第一電阻為溫度系數(shù)小于預(yù)設(shè)系數(shù)閾值的電阻。

第一電阻的溫度系數(shù)可以由負(fù)溫度系數(shù)的多晶電阻和正溫度系數(shù)的擴(kuò)散電阻構(gòu)成，并通過合理的設(shè)計(jì)它們之間的比率可以使得溫度系數(shù)小于預(yù)設(shè)系數(shù)閾值，該預(yù)設(shè)系數(shù)閾值可以盡可能的接近于零，這樣通過對(duì)第一電阻的改進(jìn)進(jìn)一步提高了輸出信號(hào)的頻率精度。

例如，該第一電阻可以是片外高精度電阻。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該比較器由兩級(jí)放大器、施密特反相器和反相緩沖器構(gòu)成。

通過第一級(jí)差分放大器和第二級(jí)共源放大器，以及施密特反相器inv1和起緩沖作用的inv2反相器，進(jìn)一步提高了rc振蕩器的信號(hào)輸出頻率。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電壓控制單元240包括比較器，該比較器包括第一正輸入端、第一負(fù)輸入端和第一輸出端，且該第一正輸入端用于交替輸入該第四信號(hào)和該第二振蕩信號(hào)，該第一負(fù)輸入端用于交替輸入該第四信號(hào)和該第一振蕩信號(hào)，且在同一時(shí)刻存在該第一正輸入端和該第一負(fù)輸入端中的任一個(gè)用于輸入該第四信號(hào)，該第一輸出端用于輸出該第五信號(hào)或該第六信號(hào)。

本申請(qǐng)實(shí)施例的電壓控制單元通過將對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元的輸出信號(hào)交替地輸入到比較器，可以僅需要一個(gè)比較器，節(jié)省了rc振蕩器的功耗以及芯片的面積。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該rc振蕩器還包括：邏輯控制單元250，用于對(duì)該第五信號(hào)或該第六信號(hào)進(jìn)行邏輯處理生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，該第一控制信號(hào)和該第二控制信號(hào)為相位相反的信號(hào)，且該第一控制信號(hào)和該第二控制信號(hào)用于控制該第一恒流源交替對(duì)該結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路進(jìn)行充電。

通過邏輯控制單元自動(dòng)控制第一恒流源交替對(duì)架構(gòu)對(duì)稱的充放電回路進(jìn)行充電，避免設(shè)置專門的交替控制設(shè)備，節(jié)省rc振蕩器的功耗。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電壓控制張弛振蕩單元還包括第二輸出端和第三輸出端，該第一充放電回路包括第一充電回路和第一放電回路，該第二充放電回路包括第二充電回路和第二放電回路，該第一充電回路由第一開關(guān)管和第一電容組成，該第一放電回路由該第一電容和第三開關(guān)管組成，該第二充電回路由第二開關(guān)管和第二電容組成，該第二放電回路由該第二電容和第四開關(guān)管組成，該第三開關(guān)管和該第二開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)通過該第一控制信號(hào)控制，該第一開關(guān)管和該第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)通過該第二控制信號(hào)控制，該第二輸出端用于輸出該第一振蕩信號(hào)，該第三輸出端用于輸出該第二振蕩信號(hào)。

通過設(shè)置多個(gè)開關(guān)管，并通過相位相反的控制信號(hào)控制多個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，避免設(shè)置專門的開關(guān)管控制設(shè)備，節(jié)省rc振蕩器的功耗。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該第二輸出端和該第三輸出端之間依次設(shè)置有第一開關(guān)和第二開關(guān)，該第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過該第一控制信號(hào)控制，該第二開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過該第二控制信號(hào)控制；該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220還包括第四輸出端，該第四輸出端設(shè)置于該第一開關(guān)和該第二開關(guān)之間，且該第四輸出端用于輸出該第三振蕩信號(hào)。

通過設(shè)置開關(guān)，并通過相位相反的控制信號(hào)控制開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，避免設(shè)置專門的開關(guān)控制設(shè)備，節(jié)省rc振蕩器的功耗。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該有源濾波器單元230包括運(yùn)算放大器、第二電阻和第三電容，該運(yùn)算放大器包括第二正輸入端、第二負(fù)輸入端和第五輸出端，該第二負(fù)輸入端分別與該第二電阻的一端以及該第三電容的一端連接，該第二電阻的另一端與該第三振蕩信號(hào)的輸出端連接，該第三電容的另一端與該第五輸出端連接，該第二正輸入端用于輸入該參考電壓，該第五輸出端用于輸出該第四信號(hào)。

通過電壓平均反饋環(huán)路的控制機(jī)制，維持第四信號(hào)在一個(gè)固定直流電壓值，提高了輸出信號(hào)的頻率的穩(wěn)定性，此外，該電壓平均反饋環(huán)路還可以消除比較器的遲滯時(shí)間，進(jìn)一步提高輸出信號(hào)的頻率精度。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電壓控制單元240還包括第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)，該第三開關(guān)設(shè)置于該第五輸出端和該第一正輸入端之間，該第四開關(guān)設(shè)置于該第三輸出端和該第一正輸入端之間，該第五開關(guān)設(shè)置于該第二輸出端和該第一負(fù)輸入端之間，該第六開關(guān)設(shè)置于該第五輸出端與該第一負(fù)輸入端之間，且該第三開關(guān)和該第五開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過該第一控制信號(hào)控制，該第四開關(guān)和該第六開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過該第二控制信號(hào)控制。

通過設(shè)置多個(gè)開關(guān)，并通過相位相反的控制信號(hào)控制該多個(gè)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，避免了設(shè)置兩個(gè)比較器，減少了比較器的設(shè)置個(gè)數(shù)，從而節(jié)省了rc振蕩器的功耗和芯片面積。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該運(yùn)算放大器為采用密勒補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)算放大器。

該運(yùn)算放大器中的晶體管面積可以設(shè)計(jì)的比較大以提高運(yùn)算放大器的噪聲性能，從而提高了輸出信號(hào)的頻率精度。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該邏輯控制單元包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一與非門和第二與非門，該第一反相器包括第三輸入端和第六輸出端，該第一與非門包括該第三輸入端、第四輸入端和第七輸出端，該第二與非門包括第五輸入端、第六輸入端和第八輸出端，該第二反相器包括第七輸入端和第九輸出端，該第三反相器包括第八輸入端和第十輸出端，該第四輸入端與該第八輸出端連接，該第五輸入端與該第七輸出端連接，該第六輸出端與該第六輸入端連接，該第七輸出端與該第七輸入端連接，該第八輸出端與該第八輸入端連接，該第三輸入端用于輸入該第五信號(hào)或該第六信號(hào)，該第九輸出端用于輸出該第一控制信號(hào)，該第十輸出端用于輸出該第二控制信號(hào)。

通過邏輯控制單元自動(dòng)控制第一恒流源交替對(duì)架構(gòu)對(duì)稱的充放電回路進(jìn)行充電，避免設(shè)置專門的交替控制設(shè)備，節(jié)省rc振蕩器的功耗。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該第五信號(hào)和該第六信號(hào)的相位相反。

在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該電壓控制單元將該第五信號(hào)和該第六信號(hào)輸出為時(shí)鐘信號(hào)。

第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N信號(hào)處理的方法，該方法由上述第一方面或上述第一方面任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述的rc振蕩器的單元執(zhí)行。

第三方面，提供了一種計(jì)時(shí)芯片，該計(jì)時(shí)芯片包括第一方面或第一方面任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述rc振蕩器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序，所述rc振蕩器用作執(zhí)行存儲(chǔ)器中程序的系統(tǒng)時(shí)鐘。

基于上述技術(shù)方案，該參考電壓產(chǎn)生單元生成參考電壓，該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元通過該第一恒流源用于交替對(duì)該結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路進(jìn)行充電生成第一振蕩信號(hào)或第二振蕩信號(hào)，有源濾波器單元對(duì)參考電壓和疊加該第一振蕩信號(hào)和該第二振蕩信號(hào)得到的第三振蕩信號(hào)進(jìn)行積分得到第四信號(hào)，電壓控制單元對(duì)該第四信號(hào)和該第一振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第五信號(hào)或?qū)υ摰谒男盘?hào)和該第二振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第六信號(hào)，這樣通過第一恒流源生成v1和v2，相比傳統(tǒng)方案中通過電壓源和電壓轉(zhuǎn)電流單元生成進(jìn)行充電生成v1和v2，降低了rc振蕩器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)的rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本申請(qǐng)的rc振蕩器中信號(hào)傳輸?shù)氖疽鈭D；

圖3是本申請(qǐng)rc振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本申請(qǐng)實(shí)施例的rc振蕩器中的信號(hào)在不同單元間傳輸?shù)牟ㄐ问疽鈭D；

圖5是本申請(qǐng)實(shí)施例的運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本申請(qǐng)實(shí)施例的比較器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本申請(qǐng)實(shí)施例的電流源的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖1所示，該傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)由電壓轉(zhuǎn)電流單元110、帶隙基準(zhǔn)單元120、有源濾波器單元130和對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元140組成。電壓轉(zhuǎn)電流單元110通過放大器控制的反饋環(huán)路使得輸入的電壓被線性的轉(zhuǎn)化為電流，將該電流輸入到對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元140中，由該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元140輸出第一信號(hào)v1和第二信號(hào)v2，以及輸出疊加v1和v2得到的連續(xù)的振蕩信號(hào)vosc；帶隙基準(zhǔn)單元120產(chǎn)生零溫度參考電壓vref1；有源濾波器單元130通過形成反饋回路的軌到軌輸入運(yùn)算放大器(railtoraiinputamplifieramplifier，rtrinputamp)將vosc和vref1進(jìn)行積分生成vc；vc和v1輸入到第一比較器(railtoraiinputcomparator，rtrinputcmp1)得到第一clk信號(hào)，vc和v2輸入到第二比較器rtrinputcmp2得到第二時(shí)鐘(clock，clk)信號(hào)，該第一clk信號(hào)和該第二clk信號(hào)為相位相反的信號(hào)。其中，所述運(yùn)算放大器rtrinputamp、第一比較器rtrinputcmp1和第二比較器rtrinputcmp2為軌到軌輸入型。

軌到軌輸入，是指運(yùn)算放大器或比較器的共模輸入范圍是電源軌(如，vssorgnd)到電源軌(如，vdd)之間的范圍。

該傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)通過有源濾波器單元130的電壓平均反饋技術(shù)特有的負(fù)反饋調(diào)節(jié)特性使得振蕩器的輸出信號(hào)的頻率精度提高。但是該傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)中對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元140需要通過電壓源以及由電壓轉(zhuǎn)電流單元110輸出的電流生成第一信號(hào)v1和第二信號(hào)v2，由此可見該傳統(tǒng)rc振蕩器的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

需要說明的是，通常情況下rc振蕩器輸出信號(hào)的頻率精度的影響因素主要包括溫度、電流源的閃爍噪聲以及延時(shí)等。

圖2示出了本申請(qǐng)實(shí)施例的一種rc振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該rc振蕩器包括參考電壓產(chǎn)生單元210、電壓控制張弛振蕩單元220、有源濾波器單元230和電壓控制單元240。該參考電壓產(chǎn)生單元210用于生成參考電壓；

該電壓控制張弛振蕩單元220包括第一恒流源和結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路，即，該電壓控制張弛振蕩單元220具有對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)或者說它是對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元，該對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)分別可以是第一充放電回路和第二充放電回路，該第一恒流源用于交替對(duì)第一充放電回路和第二充放電回路進(jìn)行充電分別生成第一振蕩信號(hào)或第二振蕩信號(hào)，該第一振蕩信號(hào)和該第二振蕩信號(hào)進(jìn)行疊加可以得到的第三振蕩信號(hào)；

該有源濾波器單元230，用于對(duì)該參考電壓和第三振蕩信號(hào)進(jìn)行積分得到第四信號(hào)；

該電壓控制單元240，用于對(duì)該第四信號(hào)和該第一振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第五信號(hào)，或?qū)υ摰谒男盘?hào)和該第二振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第六信號(hào)。

具體而言，該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220包括第一恒流源和結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路，該第一恒流源可以交替地對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路中的充電回路進(jìn)行充電，并生成第一振蕩信號(hào)v1和第二振蕩信號(hào)v2。本申請(qǐng)實(shí)施例通過恒流源生成第一振蕩信號(hào)v1和第二振蕩信號(hào)v2，相比傳統(tǒng)方案中通過電壓源和電壓轉(zhuǎn)電流單元生成進(jìn)行充電生成第一振蕩信號(hào)v1和第二振蕩信號(hào)v2，降低了rc振蕩器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

其中，第五信號(hào)和第六信號(hào)具有高精度的計(jì)時(shí)功能，可以應(yīng)用于生物信息檢測(cè)芯片、低功耗標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線傳輸芯片等系統(tǒng)。

例如，如圖2所示，該對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220可以是通過第一恒流源i1和電容c1構(gòu)成第一充電回路，通過第一恒流源和電容c2構(gòu)成與第一充電回路對(duì)稱的第二充電回路；開關(guān)sw1閉合構(gòu)成電容c1的放電回路，開關(guān)sw2閉合構(gòu)成電容c2的放電回路。

應(yīng)理解，開關(guān)sw1或sw2可以是晶體管或開關(guān)管等，本申請(qǐng)對(duì)此不進(jìn)行限定。

還應(yīng)理解，本申請(qǐng)實(shí)施例的參考電壓產(chǎn)生單元可以是圖1中的帶隙基準(zhǔn)單元130，也可以是其他能夠產(chǎn)生參考電壓的單元；該電壓控制單元240可以通過兩個(gè)比較器分別對(duì)第四信號(hào)和第一振蕩信號(hào)v1、第四信號(hào)和第二振蕩信號(hào)v2進(jìn)行比較得到第五信號(hào)和第六信號(hào)，第五信號(hào)和第六信號(hào)為相位相反的信號(hào)，本申請(qǐng)對(duì)此不進(jìn)行限定。

可選地，所述rc振蕩器還包括一個(gè)反相器，如圖3所示，該反相器用于緩沖第五信號(hào)或第六信號(hào)，使得緩沖后的信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力更高。

應(yīng)理解，第五信號(hào)或第六信號(hào)也可以通過二分頻的方式輸出，用于緩沖所述第五信號(hào)或第六信號(hào)，或者也可以通過其他緩沖器緩沖第五信號(hào)或第六信號(hào)，本申請(qǐng)對(duì)此不進(jìn)行限定。

可選地，本申請(qǐng)實(shí)施例中的參考電壓產(chǎn)生單元210可以包括第二恒流源i2和第一電阻r1。如圖3所示，參考電壓產(chǎn)生單元210可以通過i2偏置在r1得到，由于帶隙基準(zhǔn)單元提供的零溫度參考電壓在實(shí)際中是非理想的溫度系數(shù)，因此帶隙基準(zhǔn)單元提供的參考電壓會(huì)造成溫度誤差，本申請(qǐng)實(shí)施例能夠避免該溫度誤差，進(jìn)而能夠提高rc振蕩器輸出信號(hào)的頻率精度，此外本申請(qǐng)實(shí)施例的參考電壓產(chǎn)生單元(如圖3中的參考電壓產(chǎn)生單元210)相比帶隙基準(zhǔn)單元減小了rc振蕩器的功耗和芯片面積。

可選地，本申請(qǐng)實(shí)施例中的電壓控制單元240可以包括一個(gè)比較器cmp，該比較器cmp包括正輸入端、負(fù)輸入端和輸出端，為了與振蕩器中其他單元的比較器相區(qū)分，電壓控制單元240所包括的比較器cmp可以被描述為包括第一正輸入端、第一負(fù)輸入端和第一輸出端，該第一正輸入端用于交替輸入該第四信號(hào)和該第二振蕩信號(hào)，該第一負(fù)輸入端用于交替輸入該第四信號(hào)和該第一振蕩信號(hào)，且在同一時(shí)刻存在該第一正輸入端和該第一負(fù)輸入端中的一個(gè)用于輸入該第四信號(hào)，該第一輸出端用于輸出該第五信號(hào)或該第六信號(hào)。

具體而言，在同一時(shí)刻存在該第一正輸入端和該第一負(fù)輸入端中的一個(gè)用于輸入該第四信號(hào)，即為該比較器可以對(duì)第四信號(hào)和第一振蕩信號(hào)進(jìn)行比較得到第五信號(hào)，也可以對(duì)第四信號(hào)和第二振蕩信號(hào)進(jìn)行比較得到第六信號(hào)，并通過第一輸出端輸出該第五信號(hào)或第六信號(hào)。這樣本申請(qǐng)實(shí)施例的電壓控制單元可以僅需要一個(gè)比較器，節(jié)省了rc振蕩器的功耗以及芯片的面積。

需要說明的是，這里的在同一時(shí)刻存在該第一正輸入端和該第一負(fù)輸入端中的一個(gè)用于輸入該第四信號(hào)是指在rc振蕩器處理工作狀態(tài)時(shí)，在rc振蕩器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第一正輸入端和第一負(fù)輸入端可以都沒有信號(hào)輸入。

應(yīng)理解，該電壓控制單元可以簡(jiǎn)稱為“交叉輸入結(jié)構(gòu)的電壓控制單元”。

可選地，有源濾波器單元230可以是圖1中的有源濾波器單元130，有源濾波器單元230包括運(yùn)算放大器amp、第二電阻r2和第三電容c3，amp、r2和c3形成一個(gè)積分器。具體地，amp的第二負(fù)輸入端分別與r2和c3的一端連接，r2的另一端與輸出第三信號(hào)的輸出端連接，c3的另一端與amp的第五輸出端連接，amp的第二正輸入端用于輸入?yún)⒖茧妷?，第五輸出端用于輸出第四信?hào)，這樣通過運(yùn)算放大器amp的負(fù)反饋結(jié)構(gòu)提高了輸出信號(hào)的噪聲特性，即提高了輸出信號(hào)的頻率精度。

可選地，參考電壓產(chǎn)生單元210生成的參考電壓小于電壓閾值，該電壓閾值為該第二恒流源能夠生成的最大電壓值。這樣，有源濾波器單元230中的運(yùn)算放大器amp和電壓控制單元240中的比較器就不需要設(shè)置軌到軌輸入的結(jié)構(gòu)，從而減少了rc振蕩器的功耗和芯片面積。

可選地，rc振蕩器還可以包括邏輯控制單元250，該邏輯控制單元250可以對(duì)第五信號(hào)或第六信號(hào)進(jìn)行邏輯處理生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)為相位相反的信號(hào)，即第一控制信號(hào)為高電平1時(shí)，第二控制信號(hào)為低電平0。第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)可以用于控制rc振蕩器的啟動(dòng)或關(guān)閉，或者rc振蕩器中的某個(gè)單元的啟動(dòng)或關(guān)閉等，本申請(qǐng)實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限定。

可選地，如圖3所示，結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路具體可以是包括第一充電回路、第一放電回路、第二充電回路、第二放電回路、第二輸出端和第三輸出端。第一充電回路由第一開關(guān)管m1和第一電容c1組成，第一放電回路由c1和第三開關(guān)管m3組成，m3的漏極與c1的一端連接。第二充電回路由第二開關(guān)管m2和第二電容c2組成，第二放電回路由c2和第四開關(guān)管m4組成，m4的漏極與c2的一端連接。第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)可以通過第一控制信號(hào)控制，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)可以通過第二控制信號(hào)。

需要說明的是，m1和m3的開關(guān)狀態(tài)可以是通過相同的控制信號(hào)控制，例如，第一控制信號(hào)，這時(shí)可以將m1和m3設(shè)置分別為p型或n型，這樣當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)為高電平1時(shí)，m1關(guān)斷，m3導(dǎo)通。同樣地，m2和m4也可以設(shè)置為與m1和m3類似，為避免重復(fù)，在此不再贅述。

應(yīng)理解，由于所述對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220包括結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路，因此，m1和m2、m3和m4以及c1和c2應(yīng)分別為相同的器件。

可選地，如圖3所示，第二輸出端和第三輸出端之間可以依次設(shè)置有第一開關(guān)和第二開關(guān)，該第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過第一控制信號(hào)控制，第二開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過第二控制信號(hào)控制。對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元220還可以設(shè)置第四輸出端，第四輸出端可以設(shè)置于第一開關(guān)和第二開關(guān)之間，第四輸出端用于輸出疊加v1和v2得到的振蕩信號(hào)vosc。

可選地，電壓控制單元240還可以包括第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)，具體地，第三開關(guān)設(shè)置于第四信號(hào)輸出端和所述第一正輸入端之間，所述第四開關(guān)設(shè)置于第二振蕩信號(hào)輸出端和所述第一正輸入端之間，所述第五開關(guān)設(shè)置于第一振蕩信號(hào)輸出端和所述第一負(fù)輸入端之間，所述第六開關(guān)設(shè)置于第四信號(hào)輸出端與所述第一負(fù)輸入端之間。其中，第三開關(guān)和第五開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過第一控制信號(hào)控制，第四開關(guān)和第六開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)通過第二控制信號(hào)控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第四信號(hào)和第一振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第五信號(hào)，對(duì)第四信號(hào)和第二振蕩信號(hào)進(jìn)行比較生成第六信號(hào)。也就是說，電壓控制單元240通過不同開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)交替輸入比較器不同的信號(hào)，這樣可以通過邏輯控制單元統(tǒng)一控制電壓控制單元240的連通狀態(tài)，節(jié)省時(shí)延。

可選地，邏輯控制單元250具體結(jié)構(gòu)可以如圖3所示，該邏輯控制單元包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一與非門和第二與非門，該第一反相器包括第三輸入端和第六輸出端，該第一與非門包括該第三輸入端、第四輸入端和第七輸出端，該第二與非門包括第五輸入端、第六輸入端和第八輸出端，該第二反相器包括第七輸入端和第九輸出端，該第三反相器包括第八輸入端和第十輸出端，該第四輸入端與該第八輸出端連接，該第五輸入端與該第七輸出端連接，該第六輸出端與該第六輸入端連接，該第七輸出端與該第七輸入端連接，該第八輸出端與該第八輸入端連接，該第三輸入端用于輸入該第五信號(hào)或該第六信號(hào)，該第九輸出端用于輸出該第一控制信號(hào)，該第十輸出端用于輸出該第二控制信號(hào)。

下面以圖3為例說明本申請(qǐng)實(shí)施例的rc振蕩器的工作原理。

(1)假設(shè)初始時(shí)刻(下同)且vc有一定的初始電壓值，m1導(dǎo)通、m2關(guān)斷，m3關(guān)斷、m4導(dǎo)通，sw1閉合、sw2斷開，恒流源i2給c3充電，v1電壓呈線性上升，v2被導(dǎo)通的m2拉至地電位，即左邊的張弛振蕩電路工作而右邊的張弛振蕩電路處于復(fù)位狀態(tài)；

(2)與此同時(shí)，sw3、sw5閉合，sw4、sw6斷開，比較器正相輸入端vp等于振蕩電壓控制信號(hào)vc，負(fù)相輸入端vn等于振蕩信號(hào)v1。當(dāng)v1小于vc時(shí)，比較器的輸出vo＝1，則i2繼續(xù)給c3充電；

(3)i2繼續(xù)給c3充電，當(dāng)v1大于vc時(shí)，比較器的輸出vo＝0，則m1關(guān)斷、m2導(dǎo)通，m3導(dǎo)通、m4導(dǎo)通，sw1斷開、sw2閉合，恒流源i2給c4充電，v2電壓呈線性上升，v1被導(dǎo)通的m3拉至地電位，即右邊的張弛振蕩電路工作而左邊的張弛振蕩電路處于復(fù)位狀態(tài)；

(4)此時(shí)，sw3、sw5斷開，sw4、sw6閉合，比較器正相輸入端vp等于振蕩信號(hào)v2而負(fù)相輸入端vn等于振蕩電壓控制信號(hào)vc。當(dāng)v2小于vc時(shí)，比較器的輸出vo＝0，則i2繼續(xù)給c4充電；

(5)i2繼續(xù)給c4充電，當(dāng)v2大于vc時(shí)，比較器的輸出vo＝1，則則回到上述的步驟1，即左邊的張弛振蕩電路工作而右邊的張弛振蕩電路處于復(fù)位狀態(tài)，重復(fù)上述步驟(1)～(5)即可在比較器的輸出端得到一定周期的振蕩信號(hào)。

圖4示出了本申請(qǐng)實(shí)施例的rc振蕩器中的信號(hào)在不同單元間傳輸?shù)牟ㄐ问疽鈭D。如圖4所示，第一恒流源交替對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的充放電回路進(jìn)行充電生成振蕩信號(hào)v1和v2，并通過開關(guān)sw1和sw2將v1和v2疊加在一起得到連續(xù)的鋸齒振蕩信號(hào)vosc，然后vosc送至有源濾波器與參考電壓vref做積分得到對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩電路的振蕩電壓控制信號(hào)vc，從而形成一個(gè)負(fù)反饋控制環(huán)路?；陔妷浩骄答伒目刂茩C(jī)制，有源濾波器總是想維持振蕩電壓控制信號(hào)vc在一個(gè)固定直流電壓值從而維持輸出頻率的穩(wěn)定性，即輸出頻率有很好的電壓、溫度及噪聲特性。

因此，忽略開關(guān)、運(yùn)算放大器及比較器的非理想特性，并假設(shè)c3＝c4＝c，則振蕩信號(hào)v1及v2可以表示為：

如前文所述，電壓平均反饋環(huán)路總是維持鋸齒振蕩信號(hào)vosc的等效直流值等于參考電壓vref，即：

式中t為輸出振蕩信號(hào)的振蕩周期，且根據(jù)已知條件：

vref＝i2×r(3)

i2＝i1×a,a>0(4)

將式(1)、(3)、(4)代入式(2)可得：

t＝4a×r×c(5)

由式(5)可知，本申請(qǐng)的電壓平均反饋rc振蕩器的輸出頻率僅由rc及電流比率系數(shù)a決定，即輸出頻率是rc的線性函數(shù)。

具體而言，本發(fā)明的振蕩器噪聲可以按電壓平均反饋環(huán)路分為兩部分：第一部分是參考電壓產(chǎn)生單元及有源濾波器在振蕩電壓控制信號(hào)vc上等效的噪聲，稱之為電壓平均反饋噪聲；第二部分是對(duì)稱的電壓控制張弛振蕩單元及其電壓控制單元(包括邏輯處理單元)對(duì)振蕩信號(hào)vosc的相位噪聲，稱之為電壓控制振蕩電路的相位噪聲。

根據(jù)上述的電壓平均反饋控制環(huán)路的特性，比較器及恒流源i2的閃爍噪聲及熱燥聲被電壓平均反饋環(huán)路的高通特性給衰減，同時(shí)參考電壓產(chǎn)生單元和有源濾波器的熱燥聲會(huì)被電壓平均反饋環(huán)路的低通特性給衰減，因此本發(fā)明的振蕩器的噪聲主要由運(yùn)算放大器的閃爍噪聲貢獻(xiàn)。而運(yùn)算放大器的閃爍噪聲可以通過設(shè)計(jì)足夠大的晶體管面積來(lái)減小，且增大面積帶來(lái)的寄生電容在電壓平均反饋環(huán)路上是不影響輸出頻率的，因此本申請(qǐng)實(shí)施例可以使得rc振蕩器保持比較低的功耗。

可選地，有源濾波器單元330中的運(yùn)算放大器可以為采用密勒補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)算放大器。如圖5所示，其中，開關(guān)管m6、m8～m11組成第一級(jí)差分放大器，m7與m12是第二級(jí)共源放大器，cc是密勒補(bǔ)償電容，用于保證運(yùn)算放大器具有足夠的相位裕度。m5是運(yùn)算放大器的偏置電流接入管，偏置電流i3從m5的漏極輸入。p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(pchannelmetaloxidesemiconductor，pmos)pmos輸入保證運(yùn)算放大器可以在很低的共模電壓下工作。

應(yīng)理解，本申請(qǐng)實(shí)施例的運(yùn)算放大器還可以是其他可以在低共模電壓下工作的運(yùn)算放大器，本申請(qǐng)對(duì)此不進(jìn)行限定。

可選地，本申請(qǐng)實(shí)施例的該第一電阻為溫度系數(shù)小于預(yù)設(shè)系數(shù)閾值的電阻。

具體而言，對(duì)于工藝的偏差，根據(jù)式(5)，我們可以通過校正r或者c來(lái)消除工藝偏差對(duì)輸出頻率的影響，由本發(fā)明的振蕩器電路結(jié)構(gòu)可知，輸出頻率與電源電壓的變化是沒有關(guān)系的，而且一般振蕩器是在線性穩(wěn)壓器提供電壓下工作的，線性穩(wěn)壓器由良好的輸出電壓精度，因此電源電壓的變化對(duì)輸出頻率的影響比較小。由式(5)可知輸出頻率僅由電阻r與電容c決定，因此輸出頻率的溫度系數(shù)也是由rc的溫度系數(shù)共同決定的，在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)工藝中金屬絕緣體金屬(metalinsulatormetal，mim)電容的溫度系數(shù)很小幾乎可以忽略不計(jì)，而第一電阻的溫度系數(shù)可以由負(fù)溫度系數(shù)的多晶電阻和正溫度系數(shù)的擴(kuò)散電阻構(gòu)成，并通過合理的設(shè)計(jì)它們之間的比率可以使得溫度系數(shù)小于預(yù)設(shè)系數(shù)閾值，該預(yù)設(shè)系數(shù)閾值可以盡可能的接近于零，這樣通過對(duì)第一電阻的改進(jìn)進(jìn)一步提高了輸出信號(hào)的頻率精度。

可選地，電壓控制單元240中的一個(gè)比較器具體可以是由兩級(jí)放大器、施密特反相器和反相緩沖器構(gòu)成。

具體而言，如圖6所示，m13～m20構(gòu)成了兩級(jí)放大器，m14～m18是第一級(jí)差分放大器，m19與m20是第二級(jí)共源放大器，m13是比較器的偏置電流接入管，偏置電流i4從m13的漏極輸入。pmos輸入保證比較器可以在很低的共模電壓下工作，inv1是施密特反相器，可以防止噪聲帶來(lái)信號(hào)抖動(dòng)引起比較狀態(tài)誤翻轉(zhuǎn)，inv2是起緩沖作用的反相器。這樣的比較器進(jìn)一步提高了rc振蕩器的輸出信號(hào)的頻率精度。

應(yīng)理解，本申請(qǐng)實(shí)施例的比較器還可以是其他可以在低共模電壓下工作的比較器，本申請(qǐng)對(duì)此不進(jìn)行限定。

可選地，該第一恒流源與該第二恒流源通過同一個(gè)電流源系統(tǒng)提供。

具體而言，該rc振蕩器可以通過圖7所示的電流源系統(tǒng)統(tǒng)一提供電流。如圖7所示，n、j、k分別是m22-m21、m27-m26、m22-m23電流鏡的鏡像比率，m24-m25是自共源共柵晶體管。由于m27-m26電流鏡工作在亞閾值區(qū)且鏡像比率大于1(j>1)，因此m27、m26的柵-源電壓vgs將不同，即vgs27>vgs26。m26源極產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓等于vgs27-vgs26。m24-m25自共源共柵晶體管中，m25工作在線性區(qū)，電氣特性上等效成一個(gè)電阻，而m25的漏極由上述m26的源極電壓偏置，因此產(chǎn)生的輸出電流等于該電壓除以m25等效電阻。通過采用此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電流源能夠節(jié)省面積，且輸出電流是正溫度系數(shù)，能夠減少高溫下運(yùn)算放大器的性能退化。

需要說明的是，圖7中的i1、i2管子可以代替圖3中的電流源i1、i2的符號(hào)，而圖7中的i3、i4則可以分別接在圖5的m5漏極和圖6的m13漏極。

應(yīng)理解，在本申請(qǐng)的各種實(shí)施例中，上述各過程的序號(hào)的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過程的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的實(shí)施過程構(gòu)成任何限定。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計(jì)算機(jī)軟件和電子硬件的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本申請(qǐng)的范圍。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，該單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本申請(qǐng)的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式，但本申請(qǐng)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)以該權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。