根据前面的公式推导 , 可以推出其周期公式 。这里可以分两部分来分析
C=■(5)
C1(UA-UB)=■×IR4×T1(6)
T1=■(7)
结合公式(1)、(2)、(3)、(4)可得
T1=2C1R6(8)
由于OSC的充放电时间相等 , 所可以得到振荡器的周期为
T=2T1=4C1R6(9)
1.2 运放OPA
此OPA电路是采用折叠式共源共栅结构 , 如图2所示 , 所以即使运放只有一级 , 在增益上还是可以满足电路的设计要求 。
等效输出电阻
ROUT=[gm(MP9)ro(MP9)ro(MP6)]×[gm(MN9)ro(MN9)(ro(MN6)//ro(MP11))]
(10)
运放的增益为
ADB=g(MP11)×ROUT(11)
由于运放的输出电阻ROUT及电容C1很大 , 所以在输出端产生了一个低频的主极点 。
该主极点为
P=■(12)
1.3 比较器COMP
根据电路分析得 , 比较器COMP1为一级运放 , 采用了高速比较器结构 , 如图3所示 。同时此结构也可以对电路的等效跨导增强 , 提高比较器的增益 。
2 电路的仿真结果与分析
图4为振荡器仿真结果 , 表1为在不同电源电压及温度下振荡频率值 。由表1可以得出该振荡器的频率受电源电压的影响比较小 , 随着温度上升则频率增大 , 不同的process corner下频率也不同 。但是其波动范围都在电源管理芯片以及音频放大器芯片应用范围之内 。
3 结束语
本文采用具有内部正反馈的迟滞比较器的结构 , 设计了一种基于 CMOS工艺的
高性能高稳定性的振荡器 。该振荡器对电压、温度、工艺偏差具有较强的容忍度 。经过仿真验证结果表明 , 该振荡器完全适用于D类音频放大器 , DC/DC等芯片中 。
参考文献
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[2] 李展 , 冯炳军.一种基于内部迟滞比较器的新型RC振荡器[J] 微电子学 , 2009 , 32(1): 41-48.
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[4] 陈巨 , 鲁斌 , 王晓蕾. 消费类芯片RC振荡器的分析与设计[J]. 中国集成电路 , 2005 , (09) .
[5] 余清华 , 宋健 , 代杰. 一种基于恒压源充放电的高精度张弛振荡器的设计[J]. 电子世界 , 2011 , (09) .
作者简介
何 钦(1985-) , 男 , 四川成都 , 硕士研究生 , 主要研究方向:集成电路设计 。
王 丹(1955-) , 男 , 四川成都 , 副教授 , 主要研究方向:电子电路 , 集成电路设计 , 可编程集成电路应用 。
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