CN85101792A - 单片集成阻容振荡器 - Google Patents

Abstract

一RC振荡器的电容(C₀)是通过一电流源(I₀)上升到第一阈值电压(U₂)时被充电，而且通过一电阻(R₀)降到第二阈值电压(U₁)时放电。充电电流(I₀)由跨接在第二电容器(C₁)上的电压(U_C1)来控制，当电容器(C₀)放电时，电容器(C₁)随着第一电流(I₁)充电或放电，当电容器(C₀)充电时，电容器(C₁)随着第二电流(I₂)放电或充电。

Description

本发明涉及一个单片集成RC振荡器。它只包括一个由一个电容和一个放电电路组成的外部网路，这个网路接在集成电路的引线端与参考电位点之间。一个可以周期性通断的充电电路接到所说的外部网路。所说的引线端接到一个门限电路，这个门限电路有两个开关门限。当加在网路中的电容器上的电压低于门限电压时，门限电路使充电电路处于通状态;当加在网路中的电容器上的电压高于门限电压时，门限电路使充电电路处于断状态。

这种类型的振荡器在DE-OS1921035中已经阐述过了。集成电路型的这种振荡器往往用于产生锯齿波电压。因为外部的决定频率的元件只接到集成电路的一个引线端，所以这种振荡器也称之为“一脚振荡器”（1-Pin oscillators）。在这样的振荡器中外部放电电路一般由一个与电容器并联的电阻组成。由这样一个振荡器所产生的锯齿波的一边（时间间隔T₁）是由外电阻和外电容的值决定的，而另一边（时间间隔T₂）由这两个外部元件的值及集成电路中产生的充电电流所决定。为了使充电电流值不可避免的离散振荡器频率的影响最小，T₂要造得比T₁明显地长。

这样就有一个缺点，就是使充电电流在时间间隔T₁时较大，从而可能产生一些严重的问题（电压的波动加载，元件的大电流负载，射频干扰）。

本发明的目的是以如下方法设计一个第一段里所讲的那种类型的振荡器。时间间隔T₁（锯齿波的第一个边）不再取决于可离散的充电电流值，也不受这个电流的温度系数的影响。

依照本发明这个目的是这样实现的：在一个在第一段里所讲的那种类型的振荡器中，充电电路的充电电流由第二个电容器上的电压来控制。当决定频率的电容器放电时，第二个电容器以电流I₁充电或放电;当决定频率的电容器充电时，第二个电容器以电流I₂充电或放电。这样做有一个优点，就是时间间隔T₁仅取决于时间间隔T₂，而不再取决于电流源的大小。所以不再要求T₂明显地比T₁长。这样，上述的缺点（电流源的波动加载，元件的大电流负载等）就消除了。

现在可得到较高的频率精度。

本发明的进一步具体化在权项的条款中确定。

现在通过一个例子并结合附图对本发明进行更详细的描述。

图1是依照本发明设计的一个单片集成RC振荡器的电路图。

图2a到c是图1所示振荡器的电压和电流波形。

图1简单地表明了依照本发明设计的一个单片集成RC振荡器的电路图。所有与集成电路有关的元件都画在边框1里，这个边框是片子的边界。只有决定频率的网路接在集成电路外部，并且接在参考电位（在此是地电位）和集成电路的输入4之间。这个网路在此只包括并联的一个电容C₀和电阻R₀。在集成电路内部一个充电电路接到这个输入4。这个充电电路包括一个电流源5。电流源5可由一个开关3a周期地接通。另外，一个门限电路接到这个输入4，这个门限电路由两个控制触发器3的比较器2a和2b组成。门限电路2a、2b、3的开关门限由加在这两个比较器上的电压u₁和u₂决定。从电流源5来的充电电流I₀由触发器3经过（以符号表示的）开关3a来接通和断开。

所述电路的工作过程如下：与外部电阻R₀并联的外电客器C₀由电流源5充电，直到加在外电容器上的电压u₀达到u₂值为止，然后比较器2a使触发器3置位，触发器3通过开关3a断开电流I₀。

然后电容器C₀通过并联的电阻R₀放电，直到加在电容器上的电压u₀达到u₁值时，比较器2b使触发器3复位，触发器3再接通电流源5。

到现在为止所讲的振荡器原理与众所周知的振荡器的原理一样。然而依照本发明所设计的振荡器除了电流源5以外，还包括两个电流源6和7，电流源6和7交替地通断，并且根据触发器3的状态分别以电流I₁和I₂对电容器C₁进行充放电。由电流源5产生的电流I₀的值现在通过接线8受加在电容器C₁上的电压V_c1的控制。外部电容器C₀的充电时间随I₀的值变化。这样所形成的控制环决定了外电容C₀的充电时间T₁和放电时间T₂的比值，而这个比值同I₁与I₂的比相一致。因为在静态工作期间，在一个周期内在C₁形成的电荷Q₁与从C₁放出的电荷Q₂必定是相等的。

所以 Q₁＝I₁×T₁，Q₂＝I₂×T₂

由 Q₁＝Q₂得 (T₁)/(T₂) ＝ (I₂)/(I₁)

或者 T₁＝T₂（I₂/I₁）

因为电流I₁与I₂的比值可以被精确地确定，所以充电时间T₁仅受放电时间T₂的影响，而T₂取决于R₀和C₀。而且电流I₁与I₂的比值受温度影响很小。

因为C₁的充电和放电都以同样地程度受非线性的影响，所以电容器C₁可能有的非线性将不影响振荡频率。这意味着电容器C₁可以简化成一个集成电容，如一个结电容。

如前所述，因为充电时T₁和放电时间T₂（原文为Charging T₁and T₂译者认为应为Charging T₁and discharging T₂）仅取决于R₀和C₀，所以受控电流源的斜率I₀/u_c1也不影响振荡频率。图2a到2c表明当I₁＝I₂时在电容器C₀充电期间电容器C₁也充电的情况下开关接通后所出现的电压和电流波形。

图2a表明在外电容器C₀上的电压波形。图2b表明加在电容器C₁上的电压波形。图2C表明由电流源5所提供的充电电流I₀。

在接通的瞬间（t＝0），电容器C₀被大电流（I₀）充电。由于电容器C₁同时也被电流I₁充电，使加在这个电容器上的电压u_c1增加，所以经接线8使电流I₀减少。当加在电容器C₀上的电电压达到u₂时（t＝t₁），门限电路使充电电流I₀和I₁断开，并使电容器C₁的放电电流I₂接通，以便使加在电容器C₁上的电压减少。经电阻R₀和电容器C₀放电，使加在其上的电压一直减少到u₁值（t＝t₂），并且充电电流I₀和I₁再被接通。在时间间隔t₁-t₂期间电容器C₁不被放电电流I₂完全放光。其结果是电压u_c1再度增加并且电流I₀进一步减少，这样电流I₀最后（t＝t₄）被控制成电流I₁对电容器C₁充电与它被电流I₂放电的程度相同。在这种情况下，锯齿波的上升和下降之间的比值T₁/T₂仅取决于放电电流和充电电流的比值I₂/I₁。

可以在电容器C₀充电或放电期间给C₁充电或放电，也可以在电容器C₀放电或充电时对C₁充电或放电。而电流源5将以这样的方式控制即：如果加在电容器C₁上的电压u_c1减少，则输出电流也减少。

Claims (5)

1、一个单片集成RC振荡器只包括一个外部网路。这个外部网路由一个电容器和一个放电电路组成，并且被接在集成电路的引线端与参考电位点之间，一个能周期性通断的充电电路被接到上述网路，所说的接线端被接到一个门限电路，这个门限电路有两个开关门限，当加在网路中电容器上的电压低于开关门限时，门限电路使充电电路接通。当加在网路中电容器上的电压高于开关门限时，门限电路使充电电路断开。该振荡器的特点在于充电电路的充电电流被加在第二个电容器上的电压控制。当决定频率的电容被放电时第二个电容器以电流I₁充电或放电；当决定频率的电容被充电时，第二个电容器以电流I₂放电或充电。

2、在权项1中提到的RC振荡器其特征在于电流I₁和I₂可调。

3、在权项1和2中提到的RC振荡器其特征是第二个电容是集成的。

4、在权项1中提到的RC振荡器其特征在于放电电路由一个电阻构成，这个电阻与决定频率的电容并联。

5、一个单片集成RC振荡器包括一个用于联接一个网路的外引线端，外接网路接在这个引线端和参考电位点之间，该网路由一个电容器和一个放电电路组成。一个能周期地通断的充电电路接到该网路。所说的引线引接到一个门限电路，这个门限电路有两个开关门限。当加在网路中的电容器上的电压低于或高于开关门限时，门限电路分别使充电电路接通或断开。该振荡器其特点在于充电电路的充电电流受加在第二个电容器上的电压所控制，当决定频率的电容放电时，第二个电容器以电流I₁充电或放电;当决定频率的电容器被充电时，第二个电容器以电流I₂放电或充电。

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