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。
9 f% e1 P% s( l4 q2 O1 U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。
+ l& k0 q% C3 X2 F还有patent里面写的RS触发器也是有点怪，还是初始态的问题。


; L, {( [) U7 r! spatent：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
2 w/ b0 H. Q- h2 }' u( j" w4 }基本上和你的電路圖差不多,只是再多增加reset功能
至於reset功能,最主要是將capacitor上的電荷放到0
1 N) Z  h  ?! V+ m! b! t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。
4 T6 d! J; g- U  e: W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。
4 d% M, E8 z6 |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，
3 L9 V" c- o9 v0 @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
7 G+ V. S2 u$ C2 v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
4 z4 c7 J/ X# t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

4 i: z5 t, i: G* y# P# }) x  v0 i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
8 i/ t8 @6 q% L" |" c, g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！
+ e: B& W( x$ [6 ?: e7 }# @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？
  B5 V6 M0 a6 j8 p0 f2. 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？
) x4 x$ ~% V  f
( E' e% P. c! l# ?% ~谢谢finster的耐心探讨！

adele

看来finster你的理解有误哦！
  A# V: A- j3 n2 o& L  u1. 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。
! {8 W2 C+ Y; h: {    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？
! j" T2 I" Y3 ?$ q& |6 t' K% p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! U1 s& A6 r9 B
7 \4 a: [) D3 t7 t* s# J  G. z谢谢finster的耐心探讨！

finster

附圖是兩種可以組成R-S latch的電路
+ Q9 t& T* W. C; A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"
1 ]" t; H5 d; o6 q+ M: V; j5 T2 K  H1 d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",......
3 z( m9 q0 t# [/ 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

Oh, yes, 终于了解问题所在了！
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。
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

+ n9 l" L. {) K% \8 iThanks，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
: a; C  u1 y8 y  ^0 x6 O: D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
7 K3 s8 _- R( Z2 }( b能超过150K吗？

2 j1 X8 ~; w1 u; g
2 C# X, K0 n4 R/ G$ S& F$ a可以

bkat

想問一下這樣的OSC有什麽優缺點？

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
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
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
2 w4 |! g' h* ~( h- _9 d
& P) f& M  ^" Q' W  K至於為何不用ring oscillator
ring oscillator的優點是電路簡單
8 x) ?7 T7 G0 Q9 s3 U: g2 L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
) e+ L9 @. P! p8 L2 b( ^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

5 c6 M6 X% M+ Q  |兩者電路各有優缺點,就看應用的規格為何