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。
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。
5 X# H" ^* y4 C还有patent里面写的RS触发器也是有点怪，还是初始态的问题。
6 ^! u7 p7 x( G  I& U% t" m: f

4 S% g+ i4 ~" q5 G/ q% @9 J- zpatent：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
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

adele

上图也是初始态不对头啊。
& ]0 T( ]  K7 u( M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，
0 z& w4 B4 {  l$ M. _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
/ o0 p; b6 M4 x! K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
6 l- R- z) J3 H$ H4 d2 h% D- x+ 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
+ y: H% {! i$ C1 {( ?$ \+ S/ e
# ~+ d- M) q# e6 z) Z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
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。
3 D# O, h0 O5 G    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？
4 f- W, N. q9 b6 ~9 s; E; H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？
' Y/ c0 N/ \  N& @# ^, r
0 I! m/ c. n5 s- C- l谢谢finster的耐心探讨！

adele

看来finster你的理解有误哦！
6 H3 x$ j/ s. H# r8 s1. 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。
) J' T, Y4 M1 Q4 s: f# {    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？
$ b0 U1 r1 f# w1 @
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"
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",......
! O  _6 ^! p- i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！
$ i) J5 t4 B! Z6 w! n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。
/ X- E+ x7 A, x0 p' y. X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

* h8 G, v% `4 M* \  P: ~4 x( K0 XThanks，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
# \' c5 w% E  C) F% N  @0 i) ~) B能超过150K吗？

finster

原帖由 basil 於 2008-9-9 04:39 PM 發表
. ^- y, c7 G) r3 {& f这是一个双比较器结构的RC振荡器，好像频率做不高呀
3 `* H5 X7 J8 Y7 a9 {( K2 Y9 l能超过150K吗？

; W$ f+ Y- g( \3 ~, W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
) d& G" b+ L- D+ [$ H! H/ h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
. w4 L  l. p8 b, \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
; \: d- u2 A7 a% K
" \( p( i7 g" }5 I至於為何不用ring oscillator
ring oscillator的優點是電路簡單
/ F# C, W7 a  l+ A( w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
$ q% H; t2 u( {! u
兩者電路各有優缺點,就看應用的規格為何