用RS触发器和RCdelay作振荡器

adele

[local]2[/local]如题，有一篇silab的patent，用上述方法作高精度片上振荡器。
6 A. d  [+ ~3 [* i: V9 T; e# Z试着，搭了一下，原理似乎很容易明白，可是initial态总觉得是矛盾的，搞不懂，郁闷。
还有patent里面写的RS触发器也是有点怪，还是初始态的问题。
7 f6 x3 q# X$ ^  o) d8 |
7 z  M8 T3 u# K+ w3 n: K
' R0 E; P, K6 y. s: b4 _5 \patent：US0241833

finster

附圖是擷取自92年交大碩班畢業生畢業論文中clock generator circuit
基本上和你的電路圖差不多,只是再多增加reset功能
$ ?/ Y3 h" f& L1 Z至於reset功能,最主要是將capacitor上的電荷放到0
4 \: E) C6 C4 O1 Z0 @這個電路沒有錯,R-S latch的接法也正確

adele

上图也是初始态不对头啊。
8 Z4 V; X4 ~6 X* Q因为用reset将两个电容上的电压放到0，那么R、S端不就都为0了吗，而这个reset并没有设RS触发器的初始态啊。
2 F+ E7 M$ W" }; P# Q4 |% k在电路正常工作的时候，要求R、S端都为0时，Q与Qbar是保持上一状态的值；而在初始的时候，却在R、S端都为0时，
要求Q与Qbar有初始值，这不是矛盾吗？

finster

在作reset時,我們是不管R-S latch的狀態的
在這個電路中,reset的最重要意義是要把電容上的電荷給放到0伏,如此一來在電路正常運作時,才能讓兩個電容上的電壓從0伏往上充電,進而使比較器判斷出那邊的電位比較高或者低,進而產生出clock
而在脫離掉reset後,電流會對兩個電容作充電,因為兩個電容的大小有一個倍率關係,所以一個會比較快超過另外一個Vc電壓,此時比較器就能夠判斷出來並進而產生動作
/ J) M: P* ]0 L若你覺得很奇怪,實際跑模擬並看waveform就能夠理解電路是如何運作的

你貼的那個電路圖,並沒有附上把電容上的電荷放到0伏的功能
  H, H, F6 S5 b8 {4 C( ~4 y5 \& r* b這點,其實也並沒有錯,因為一開始時,電容上的電荷有可能都會在0伏,但,這是在一開始的情況,如果系統只是作power down mode後然後又啓動,那這個沒有reset功用的電路就會有問題

adele

看来finster你的理解有误哦！
1. reset后，两个电容上电压N2、N1都为0，没错。那么，比较器输出应都为0，R、S两端应都为0。
    若不管此时Q、Qbar的输出值，怎么能够使M3/M5gate上电压为0，从而对电容充电？
) Y" `- i0 I+ t$ b8 r2. 对于充电电流，应该是M3和M5只有一边通，对一边电容充电，而另一边电容在放电，否则怎么满足Q、Qbar是相反关系？
因此，还是那个初始态的问题，怎样从reset后过渡到正常工作状态？
7 g8 }! |6 S! l% v  E# M
9 v, |, X9 X6 o# V# Z5 ]% y谢谢finster的耐心探讨！

adele

看来finster你的理解有误哦！
1. reset后，两个电容上电压N2、N1都为0，没错。那么，比较器输出应都为0，R、S两端应都为0。
    若不管此时Q、Qbar的输出值，怎么能够使M3/M5gate上电压为0，从而对电容充电？
% N0 n( o! J* u: h2. 对于充电电流，应该是M3和M5只有一边通，对一边电容充电，而另一边电容在放电，否则怎么满足Q、Qbar是相反关系？
因此，还是那个初始态的问题，怎样从reset后过渡到正常工作状态？
+ w. m8 D* {" V8 ]
' q) m+ n3 M& y! Q谢谢finster的耐心探讨！

finster

附圖是兩種可以組成R-S latch的電路
以使用NOR Gate的R-S latch電路來說,在reset後,S和R均為"0",此時Q和Qb一個為"1",另外一個為"0",不管那一個為"1"或者"0"
3 B- b, \6 _3 Q  ~% H% J假若Q="0",Qb="1",M3導通,然後對C1充電使N1電壓昇高,當N1電壓高於Vref,S變成"1",......
假若Q="1",Qb="0",M5導通,然後對C2充電使N2電壓昇高,當N2電壓高於Vref,R變成"1",......
. P' F, o2 Z) A) M7 k: L: k你只要跑一下模擬就可以看到上述兩種情況的變化,不管是那一種,都可以動作

adele

Oh, yes, 终于了解问题所在了！
$ d# S3 `3 K2 `( N4 ~/ M) B初始，RS触发器在R S均为0时，必须Q或Qbar为1，才是其稳态；这样就得到了我们想要的初始条件。
4 I7 G6 W# D1 t% y% U' n1 E在正常动作的时候，当R S均为0时，Q和Qbar是保持上一状态的值，从而保证在翻转后继续保持充电放电的状态，year
7 W1 q7 A7 O  m, b* g" Z0 t
Thanks，finster！

basil

这是一个双比较器结构的RC振荡器，好像频率做不高呀
  g: q9 c5 ?  n* U能超过150K吗？

finster

原帖由 basil 於 2008-9-9 04:39 PM 發表
这是一个双比较器结构的RC振荡器，好像频率做不高呀
0 J5 S- b, F, b: x6 L: t# D能超过150K吗？

/ g- m! M+ {1 a" K) Z
可以

bkat

想問一下這樣的OSC有什麽優缺點？
/ [0 B; t$ }' {$ m3 x: B! J
1 g* r; h4 K, X5 F為什麽不用最簡單的Ring OSC呢？

finster

這種r-c oscillator的優點是簡單,易控制和設計出想要的frequency
/ a' a5 Q; k8 k$ C6 @: W而且,你只要依照公式C=I/(Vc*fc)就可決定出頻率,而當你將所有參數固定,只要改變其中一項參數就可任意調變出想要的頻率,而且,若要作微調時,很容易從其中一項參數的微調就可設計出相對精準的frequency
5 u- p8 O! d' X" a, u* i$ @- T缺點,其實也還不少,其中最嚴重的大概就是對電容作charge and discharge時的linearity問題
/ p, a" R% n* z, B) r/ {7 H7 J1 g因為它的非線性問題,所以就會造成clock有phase shift issue,所以,有些PWM DC-DC會再作一個補償電路
4 }, o/ Y; p; O/ t! |# c. K
至於為何不用ring oscillator
. X2 o% c7 a, B& q( g& Lring oscillator的優點是電路簡單
) V8 s3 K! _. S/ m1 K但,缺點是它的振盪頻率很難任意調整和改變(這點是指在電路設計好之後),雖然可以預留一些programmable control pin來設定,但,總比不上r-c oscillator那樣子易從公式來推導出想要的頻率
而且,ring oscillator對於process, power supply的變異非常大,因為ring oscillator最簡單的架構是用反相器組成,而這種架構的ring oscillator是最易受到process和power supply變動影響的電路
. r# O) r5 v/ [- }# n: a! v# p
1 G4 a7 ]9 b4 i7 t4 }4 X$ C3 i! m兩者電路各有優缺點,就看應用的規格為何