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。
& b* e6 w+ z7 L1 E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。
$ _8 R) P3 j* N; B$ j- ]

+ o7 C. J8 M5 }: B" ~( Vpatent：US0241833

finster

這種r-c oscillator的優點是簡單,易控制和設計出想要的frequency
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
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
; O4 C& H$ \* F% X% m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
  y# ^8 J, s, l' l; Q
/ g& f# H( y2 K: F2 N, {3 O至於為何不用ring oscillator
ring oscillator的優點是電路簡單
$ T# k5 b+ x7 j" I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
6 b4 U4 F/ O7 C" C% y5 e( [
兩者電路各有優缺點,就看應用的規格為何

bkat

想問一下這樣的OSC有什麽優缺點？
  s, S0 U* p! {6 e) w" V
為什麽不用最簡單的Ring OSC呢？

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
能超过150K吗？

可以

basil

这是一个双比较器结构的RC振荡器，好像频率做不高呀
, F- f! C# D( ]- ]能超过150K吗？

adele

Oh, yes, 终于了解问题所在了！
, f" f0 X7 x/ _, q9 t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。
; Y# }* `4 P" @$ f5 L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

Thanks，finster！

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"
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",......
& m( g2 N: g5 \  a2 P& s, Z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",......
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

看来finster你的理解有误哦！
. s% [6 G3 F4 @- ~, w4 {! i4 [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？
2. 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？
; ?( s7 w% j! e5 F  X
7 X* C9 h! v8 `1 z2 p) ?( n谢谢finster的耐心探讨！

adele

看来finster你的理解有误哦！
( M. j3 E* M$ N4 [- L# E6 R! X: i1. 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。
9 w! Y9 `7 I: V1 ]    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？
# N9 S) K) V( M6 w2. 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？
0 T- j* G- M0 f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？
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- s- U" ]; P$ ^3 K8 E. U8 ^, t谢谢finster的耐心探讨！

finster

在作reset時,我們是不管R-S latch的狀態的
7 |8 I. F: k3 ?8 A& Q# N! u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
  n4 t0 C3 C5 j: j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
: e+ \7 O: |; r8 V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
; ~' d- d2 w7 F2 R: g6 o
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
. w# a0 Y/ k0 x* Y) q5 T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

上图也是初始态不对头啊。
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。
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

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
) L, v# \2 i8 A# x$ k至於reset功能,最主要是將capacitor上的電荷放到0
這個電路沒有錯,R-S latch的接法也正確