技术领域
[0001] 本发明涉及一种震荡器(oscillator)，且特别涉及一种弛缓震荡电路(relaxation oscillating circuit)。
相关背景技术
[0002] 一般来说，弛缓震荡电路中包括储能元件，例如电容器或者电感器。弛缓震荡电路可周期性地控制储能元件来存储能量或者释放能量，使得弛缓震荡电路的输出信号波形改变。
[0003] 举例来说，弛缓震荡电路中包括RC电路。而周期性地对RC电路的电容器进行充电(charging)与放电(discharging)时，将使得电容器上的电压周期性地变化。而根据电容器上的电压变化，弛缓震荡电路即可产生时脉信号。
具体实施方式
[0015] 请参照图1A，其所示出为的弛缓震荡电路。弛缓震荡电路100包括电流镜105，开关SW1～SW3，电容器C1、C2，晶体管M1，电阻R，运算放大器110，电流控制震荡器(current controlled oscillator，简称CCO)120，除频器(frequency divider)140，时序控制器(timing controller)150以及缓冲器(buffer)130。
[0016] 首先，电流镜105的第一电流端可输出第一电流I1，电流镜105的第二电流端可输出第二电流I2，电流镜105的第三电流端可输出第三电流I3。
[0017] 晶体管M1的第一源/汲端连接至电流镜105的第一电流端以接收第一电流I1，晶体管M1的第二源/汲端连接至运算放大器110的负极端，晶体管M1的栅极端连接至运算放大器110的输出端。电阻R的第一端接至运算放大器110的负极端，电阻R的第二端连接至接地端GND。电容器C1的第一端接至运算放大器110的正极端，电容器C1的第二端连接至接地端GND。
[0018] 开关SW1的第一端连接至电流镜105的第二电流端以接收第二电流I2，开关SW1的第二端连接至电容器C2的第一端，开关SW1的控制端接收开关控制信号Csw1。开关SW2的第一端连接至运算放大器110的正极端，开关SW2的第二端连接至电容器C2的第一端，开关SW2的控制端接收开关控制信号Csw2。开关SW3的第一端连接至电容器C2的第一端，开关SW3的第二端连接至接地端GND，开关SW3的控制端接收开关控制信号Csw3。电容器C2的第二端连接至接地端GND。
[0019] 电流控制震荡器120的输入端连接至电流镜105的第三电流端以接收第三电流I3，电流控制震荡器120的输出端产生震荡信号Osc。基本上，电流控制震荡器120根据第三电流I3的大小来控制该震荡信号Osc的频率。举例来说，当第三电流I3越大时，电流控制震荡器120产生的震荡信号Osc的频率越高。
[0020] 缓冲器130的输入端连接至电流控制震荡器120的输出端以接收震荡信号Osc，缓冲器130的输出端产生时脉信号CK。其中，震荡信号Osc与时脉信号CK的频率相同。
[0021] 另外，除频器140的输入端连接至电流控制震荡器120的输出端以接收震荡信号Osc，除频器140的输出端产生除频信号Div。举例来说，除频器140根据一除数将震荡信号Osc的频率除以该除数，并产生除频信号Div。再者，时序控制电路150连接至除频器140的输出端，并产生三个开关控制信号Csw1、Csw2、Csw3用以控制对应的三个开关SW1～SW3。
[0022] 电流镜105包括晶体管M2～M4。晶体管M2的第一源/汲端连接至电源端Vcc，第二源/汲端作为电流镜105的第一电流端，用以输出第一电流I1。晶体管M3的第一源/汲端连接至电源端Vcc，第二源/汲端作为电流镜105的第二电流端，用以输出第二电流I2。晶体管M4的第一源/汲端连接至电源端Vcc，第二源/汲端作为电流镜105的第三电流端，用以输出第三电流I3。再者，晶体管M2的栅极端，晶体管M2的第二源/汲端，晶体管M3的栅极端与晶体管M4的栅极端相互连接。
[0023] 根据本发明的实施例，设计晶体管M2～M4之间的尺寸(size)，可以控制三个电流I1～I3之间的比例。亦即，设计晶体管M2～M4的尺寸，使得第一电流I1比例于第二电流I2，且第一电流I1比例于第三电流I3。
[0024] 以下以除频器140的除数为2，第一电流I1等于第二电流I2且第一电流I1等于第三电流I3为例来介绍弛缓震荡电路100于稳态(steady state)时的运行原理。
[0025] 请参照图1B，其所示出为本发明的弛缓震荡电路的相关信号示意图。由于除频器140的除数为2，所以震荡信号Osc以及时脉信号CK的频率为除频信号Div的2倍。
[0026] 再者，时序控制器150还将除频信号Div的一个周期区分为三个相位(phases)p1～p3。其中，于时间点t1至时间点t2之间为第一相位p1，时间点t2至时间点t3之间为第二相位p2，时间点t3至时间点t4之间为第三相位p3。
[0027] 于第一相位p1时，时序控制器150产生的第一开关控制信号Csw1为高电平用以将第一开关SW1控制为关闭状态(close state)。另外，于其他相位时，时序控制器150产生的第一开关控制信号Csw1为低电平用以将第一开关SW1控制为断开状态(open state)。再者，于第一相位p1时，由于第一开关SW1为关闭状态，所以第二电流I2充电电容器C2。
[0028] 于第二相位p2时，时序控制器150产生的第二开关控制信号Csw2为高电平用以将第二开关SW2控制为关闭状态。另外，于其他相位时，时序控制器150产生的第二开关控制信号Csw2为低电平用以将第二开关SW2控制为断开状态。再者，于第二相位时，由于第二开关SW2为关闭状态，所以电容器C2的电荷分享至电容器C1，使得电容器C1具有第一电压Vfb。
[0029] 于第三相位p3时，时序控制器150产生的第三开关控制信号Csw3为高电平用以将第三开关SW3控制为关闭状态。另外，于其他相位时，时序控制器150产生的第三开关控制信号Csw3为低电平用以将第三开关SW3控制为断开状态。再者，于第三相位时，由于第三开关SW3为关闭状态，使得电容器C3的电荷被放电至接地端GND。
[0030] 明显地，当弛缓震荡电路100于稳态时，第一电压Vfb除以电阻R的电阻值即为第一电流I1。因此， 另外，由于 其中TOsc为震荡信号Osc的周期。
[0031] 由于第一电流I1等于第二电流I2且第一电流I1等于第三电流I3，所以换言之，本发明弛缓震荡电路100所产生的震荡信号Osc的频率fOsc比例于时间常数(time constant) 因此，控制电阻R的电阻值以及电容器C2的电容值即可以决定震荡信号Osc的频率fOsc。
[0032] 由以上的说明可知本发明的优点在于提出一种弛缓震荡电路。弛缓震荡电路产生的震荡信号Osc的频率fOsc仅由无源元件(电阻R与电容器C1)的数值所决定。因此，震荡信号Osc的频率fOsc较不会受到半导体制程电源电压以及操作温度(process、voltage、temperature，简称PVT)的变化所影响，更使得弛缓震荡电路可以提供准确(accurate)且宽频(wideband)的震荡信号Osc与时脉信号CK。
[0033] 综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
