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1、第35卷第6期微电子学Vol135,l62005年12月MicroelectronicsDec12005文章编号:1004-3365(2005)06-0662-03一种CMOS电流控制振荡器的分析与设计袁涛,王华,方健,李肇基(电子科技大学IC设计中心,四川成都610054)摘要:提出了一种结构简单的CMOS电流控制模式振荡器。该电路充分利用系统内部基准电流源产生的电流信号对电容进行充放电,在5V电源电压下,经过控制电路作用后,上升时间和下降时间非常小,使产生的输出振荡波形更接近理想矩形波;通过调节基准源电流信号或者电路中电容值的大小,可以调节振荡输出波形的频率和占空
2、比。关键词:CMOS;电流控制;振荡器;基准电流源中图分类号:TN752文献标识码:AAnalysisandDesignofaCMOSCurrent-ControlledOscillatorYUANTao,WANGHua,FANGJian,LIZhao-ji(ICDesignCenter,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu,Sichuan610054,P.R.China)Abstract:ACMOScurrent-controlledoscillatorispresented,inwhic
3、hreferencecurrentsourcesareusedtochargeanddischargecapacitors.Thisoscillatorhasaveryidealoutputthroughcontrolcircuitunder5Vreferencevoltage,anditsfre-quencyandduty-cyclecouldbeadjustedbychangingthecurrentsignalfromthereferencesourceorthecapacitancevalueinthecircuit.Keywords:CMOS;Current
4、contro;lOscillator;ReferencecurrentsourceEEACC:2570D1引言2电路结构及原理分析电流控制振荡器(Curren-tcontrolledOscillator)2.1整体电路框架及原理用于信号产生和信号处理系统,同时也广泛用于锁电路结构框图如图1所示,本文提出的电流控制振荡器主要由三部分组成,一部分是基准源产生相环电路(PLL)和电荷泵(ChargePump)电路。通的电流I0和I1,一部分由电容C0、C1和开关SW1、过内部预置电流对储能元件交替进行充放电,从而[1]SW2组成,最后一部分是控制电路。实现电流控制振荡器输出
5、周期信号,并通过改变预置电流大小以及储能元件参数,对频率大小和占空比进行控制。在常规的电流控制振荡器中,为了控制充放电[2-4]过程的转换,通常都是采用电流比较器来实现此功能,但电流比较器的结构比较复杂。本文提出的电流控制振荡器,电路结构更加简单,利用系统内部基准源产生的电流信号对电容进行充放电,经过控制电路作用后,使输出振荡波形更接近理想矩形波。该CMOS电流控制振荡器非常适合于ASIC单元电路的应用。图1振荡器功能框图收稿日期:2005-03-01;定稿日期:2005-05-13第6期袁涛等:一种CMOS电流控制振荡器的分析与设计663该电路利用基准源产生的电流I
6、0对电容C0进导通,MP0管关断,使a点电压Va降低到1V左右。行放电,利用电流I1对电容C1进行充电,从而产生再通过两级反相器INV0和INV1作用,使输出信号对开关SW0和SW1的控制信号。VOUT变为低电平。当输出信号VOUT变为低电平后,电路的工作原理为:假设输出信号VOUT为高电PMOSMP1导通,使C0不起作用,而MN1关断,电容平,使开关SW0导通,SW1关断。这时,电流I0对电C1通过电流源I1进行充电;同时,MN0管关断,MP1容C0进行放电,使a点电压Va降低,经过控制电路管导通,使a电压Va升高到4V左右。再通过两级作用后,使输出信号VOUT变为
7、低电平;然后,VOUT使反相器INV0和INV1作用,使输出信号VOUT变为高开关SW0关断,SW1导通,电流I1对电容C1进行充电平。其中,MP2和MN2提高电路工作的可靠性,电,使a点电压Va升高,于是,输出VOUT又变为高电并加快波形的翻转速度。电路如此循环工作,便在平。电路如此循环工作,便在输出端产生振荡信号。输出端产生振荡信号。2.2振荡器电路分析2.3输出频率的计算图2是图1振荡器功能框图的具体实现电路。电容C0的放电时间T0由下式计算:UC0#C0T0=(4)I0电容C1的充电时间T1由下式计算:UC1#C1T1=(5)I1输出振荡信号
