專(zhuān)利名稱(chēng)：一種方波發(fā)生器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種方波發(fā)生器電路。
背景技術(shù)：
方波是一種非正弦曲線(xiàn)的波形，通常在電子領(lǐng)域和訊號(hào)處理時(shí)出現(xiàn)，方波又是許多電子系統(tǒng)的控制信號(hào)。方波大體上是一樣的，只是根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境，方波的幅值、周期、占空比不同而有所差別?，F(xiàn)有的方波發(fā)生器電路，一般需要兩個(gè)比較器、兩路高低固定電平、若干數(shù)字邏輯門(mén)，因此整個(gè)方波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，還需要消耗一定的靜態(tài)功耗。實(shí)際上，無(wú)論是集成電路設(shè)計(jì)還是其他電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在保證功能與性能的前提下，越是簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)， 不僅能促使系統(tǒng)成本的降低，而且還能使系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)得更加容易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種方波發(fā)生器電路，以解決現(xiàn)有方波發(fā)生器電路存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要消耗靜態(tài)功耗的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種方波發(fā)生器電路，與直流電源相連，包括第一電流鏡、第二電流鏡、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器、電容Cl和電容C2 ；所述第一電流鏡的第一輸入端同時(shí)與所述直流電源的輸出端、所述電容Cl的正極、所述第二電流鏡的第一輸入端、所述第一反相器的第一輸入端、所述第三反相器的第一輸入端、所述第四反相器的第一輸入端相連，所述第一電流鏡的第二輸入端同時(shí)與所述電容Cl的負(fù)極和所述第一反相器的第二輸入端相連，所述第一電流鏡的輸出端接地，所述第一反相器的第一輸出端同時(shí)與所述第二反相器的第一輸入端和所述第三反相器的第二輸入端相連，所述第二反相器的第二輸入端同時(shí)與所述第二電流鏡的第二輸入端和所述電容 C2的正極相連，所述第二電流鏡的輸出端、所述電容C2的負(fù)極、所述第二反相器的第一輸出端、所述第三反相器的第一輸出端和所述第四反相器的第一輸出端都接地，所述第三反相器的第二輸出端接所述第四反相器的第二輸入端，所述第一反相器的第二輸出端、所述第二反相器的第二輸出端和所述第四反相器的第二輸出端相連，輸出方波信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，電流鏡和反相器都采用CMOS工藝設(shè)計(jì)，使該種方波發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，靜態(tài)功耗消耗極小、并且實(shí)現(xiàn)了方波的周期、占空比可調(diào)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例提供的方波發(fā)生器電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的方波發(fā)生器電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明旨在提供一種方波發(fā)生器電路，相對(duì)現(xiàn)今通用的方波發(fā)生器電路而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靜態(tài)功耗消耗少，且可以根據(jù)各種需要調(diào)節(jié)輸出方波的周期和占空比。圖I是本發(fā)明實(shí)施例提供的方波發(fā)生器電路的結(jié)構(gòu)框圖，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。如圖所示一種方波發(fā)生器電路，與直流電源100相連，包括第一電流鏡200、第二電流鏡300、第一反相器400、第二反相器500、第三反相器 600和第四反相器700、電容Cl和電容C2 ；第一電流鏡200的第一輸入端同時(shí)與直流電源100的輸出端、電容Cl的正極、第二電流鏡300的第一輸入端、第一反相器400的第一輸入端、第三反相器600的第一輸入端、第四反相器700的第一輸入端相連,第一電流鏡200的第二輸入端同時(shí)與電容Cl的負(fù)極和第一反相器400的第二輸入端相連,第一電流鏡200的輸出端接地,第一反相器400的第一輸出端同時(shí)與第二反相器500的第一輸入端和第三反相器600的第二輸入端相連,第二反相器500的第二輸入端同時(shí)與第二電流鏡300的第二輸入端和電容C2的正極相連，第二電流鏡300的輸出端、電容C2的負(fù)極、第二反相器500的第一輸出端、第三反相器600的第一輸出端和第四反相器700的第一輸出端都接地，第三反相器600的第二輸出端接第四反相器700的第二輸入端，第一反相器400的第二輸出端、第二反相器500的第二輸出端和第四反相器700的第二輸出端相連作為VOUT端口，輸出方波信號(hào)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的方波發(fā)生器電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖，如圖所示作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第一電流鏡200包括基準(zhǔn)電流源Tl、NMOS管NI和NMOS 管N2 ;基準(zhǔn)電流源Il的輸入端為第一電流鏡200的第一輸入端，接直流電源100，基準(zhǔn)電流源Il的輸出端接NMOS管NI的漏極，NMOS管NI的柵極和漏極共接后與NMOS管N2的柵極相連，NMOS管N2的漏極為第一電流鏡200的第二輸入端接電容Cl的負(fù)極，NMOS管NI的源極與NMOS管N2的源極相連為第一電流鏡200的接地輸出端。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第二電流鏡300包括基準(zhǔn)電流源12、PMOS管Pl和PMOS 管P2 ；PM0S管Pl的源極和PMOS管P2的源極相連作為第二電流鏡300的第一輸入端，接直流電源，PMOS管Pl的柵極和漏極共接后與PMOS管P2的柵極相連，PMOS管Pl的漏極接基準(zhǔn)電流源12的輸入端，基準(zhǔn)電流源12的輸出端為第二電流鏡300的輸出端，PMOS管P2的漏極為第二電流鏡300的第二輸入端。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第一反相器400包括PMOS管MPl和NMOS管MNl，PMOS管 MPl的源極為第一反相器400的第一輸入端，PMOS管MPl的漏極與NMOS管麗I的漏極相連作為第一反相器400的第二輸入端，NMOS管MNl的源極為第一反相器400的第一輸出端， PMOS管MPl的柵極與NMOS管麗I的柵極相連作為第一反相器400的第二輸出端。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第二反相器500包括PMOS管MP2和NMOS管MN2，PMOS管 MP2的源極為第二反相器500的第一輸入端，PMOS管MP2的漏極與NMOS管麗2的漏極相連作為第二反相器500的第二輸入端，NMOS管MN2的源極為第二反相器500的第一輸出端，PMOS管MP2的柵極與NMOS管麗2的柵極相連作為第二反相器500的第二輸出端。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第三反相器600包括PMOS管MP3和NMOS管麗3，PMOS管 MP3的源極為第三反相器600的第一輸入端，PMOS管MP3的柵極與NMOS管麗3的柵極相連作為第三反相器600的第二輸入端，NMOS管MN3的源極為第三反相器600的第一輸出端， PMOS管MP3的漏極與NMOS管麗3的漏極相連作為第三反相器600的第二輸出端。作為本發(fā)明的一實(shí)施例，第四反相器700包括PMOS管MP4和NMOS管MN4，PM0S管 MP4的源極為第四反相器700的第一輸入端，PMOS管MP4的柵極與NMOS管MN4的柵極相連作為第四反相器700的第二輸入端，NMOS管MN4的源極為第四反相器700的第一輸出端， PMOS管MP4的漏極與NMOS管MN4的漏極相連作為第四反相器700的第二輸出端。下面結(jié)合附圖2，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的方波發(fā)生器電路的工作原理進(jìn)行具體說(shuō)明。假設(shè)方波發(fā)生器電路的輸出端“V0UT”的初始狀態(tài)是低電平，則第一反相器400中的PMOS管MPl導(dǎo)通、NMOS管MNl截止，第二反相器500中的PMOS管MP2導(dǎo)通、NMOS管MN2 截止，電容Cl的負(fù)極通過(guò)PMOS管MPl與直流電源100相連為高電平，此時(shí)電容Cl被短路； 因?yàn)楣?jié)點(diǎn)“ I”處的電壓與“V0UT”端口的電平必然相同，故節(jié)點(diǎn)“ I”處也是低電平，而電容 C2的正極通過(guò)PMOS管MP2與節(jié)點(diǎn)“I”相連，因此也為低電平。通過(guò)由PMOS管PUPMOS管 P2和電流源12組成的第二電流鏡300對(duì)電容C2進(jìn)行線(xiàn)性充電，電容C2正極和節(jié)點(diǎn)“I”的電位隨之逐漸升高。當(dāng)節(jié)點(diǎn)“I”處的電壓達(dá)到第三反相器600 (由PMOS管MP3與NMOS管麗3組成)的閾值電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)“2”處的狀態(tài)隨之由高電平轉(zhuǎn)為低電平，接著“V0UT”端口的輸出由初始狀態(tài)的低電平變?yōu)楦唠娖??！癡0UT”端口的輸出由初始狀態(tài)的低電平變?yōu)楦唠娖胶螅谝环聪嗥?00中的PMOS 管MPl截止、NMOS管麗I導(dǎo)通，第二反相器500中的PMOS管MP2截止、NMOS管麗2導(dǎo)通，電容C2的正極通過(guò)NMOS管麗2與地相連，此時(shí)電容C2被短路；電容Cl的負(fù)極通過(guò)NMOS管麗I與節(jié)點(diǎn)“ I ”相連，因?yàn)榇藭r(shí)節(jié)點(diǎn)“ I ”處與“V0UT”端口電位必然相同，也是高電位，所以電容Cl通過(guò)第一電流鏡200(由NMOS管附、匪03管吧和電流源Il構(gòu)成)進(jìn)行線(xiàn)性放電。 因此，電容Cl負(fù)極和節(jié)點(diǎn)“ I”的電壓逐漸下降，當(dāng)節(jié)點(diǎn)“ I”電壓下降到第三反相器600 (PM0S 管MP3、NM0S管麗3組成的反相器)的閾值電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)“2”的電平隨之由低電平轉(zhuǎn)為高電平，接著“ VOUT ”端口由高電平變?yōu)榈碗娖?。如此往?fù)，“ VOUT ”端口輸出方波。在具體應(yīng)用中，由電容電勢(shì)差公式
CAt = —-AV其中，I是電容充放電恒定電流，C是電容值，AV是由PMOS管MP3、NMOS管麗3組成的第三反相器600的閾值電壓，可以得出通過(guò)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電流源Il或者基準(zhǔn)電流源12的大小，或者調(diào)整電容Cl、C2的大小，改變對(duì)電容充放電的時(shí)間，就能夠改變方波的占空比和周期，實(shí)現(xiàn)方波占空比和周期可調(diào)。相較于現(xiàn)今通用的方波發(fā)生器電路，本發(fā)明實(shí)施例所提供的利用CMOS工藝設(shè)計(jì)的新型方波發(fā)生器電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具體元器件個(gè)數(shù)較少，靜態(tài)功耗的消耗大幅度降低，利用反相器的開(kāi)關(guān)特性，根據(jù)各種需要產(chǎn)生周期和占空比都可調(diào)的方波。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方波發(fā)生器電路，與直流電源相連，其特征在于，所述方波發(fā)生器電路包括第一電流鏡、第二電流鏡、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器、電容Cl和電容C2 ；所述第一電流鏡的第一輸入端同時(shí)與所述直流電源的輸出端、所述電容Cl的正極、所述第二電流鏡的第一輸入端、所述第一反相器的第一輸入端、所述第三反相器的第一輸入端、所述第四反相器的第一輸入端相連，所述第一電流鏡的第二輸入端同時(shí)與所述電容Cl 的負(fù)極和所述第一反相器的第二輸入端相連，所述第一電流鏡的輸出端接地，所述第一反相器的第一輸出端同時(shí)與所述第二反相器的第一輸入端和所述第三反相器的第二輸入端相連，所述第二反相器的第二輸入端同時(shí)與所述第二電流鏡的第二輸入端和所述電容C2 的正極相連，所述第二電流鏡的輸出端、所述電容C2的負(fù)極、所述第二反相器的第一輸出端、所述第三反相器的第一輸出端和所述第四反相器的第一輸出端都接地，所述第三反相器的第二輸出端接所述第四反相器的第二輸入端，所述第一反相器的第二輸出端、所述第二反相器的第二輸出端和所述第四反相器的第二輸出端相連，輸出方波信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第一電流鏡包括基準(zhǔn)電流源 Tl、NMOS 管 NI 和 NMOS 管 N2 ；所述基準(zhǔn)電流源Il的輸入端為所述第一電流鏡的第一輸入端，所述基準(zhǔn)電流源Il的輸出端接所述NMOS管NI的漏極，所述NMOS管NI的柵極和漏極共接后與所述NMOS管N2 的柵極相連，所述NMOS管N2的漏極為所述第一電流鏡的第二輸入端，所述NMOS管NI的源極與所述NMOS管N2的源極相連為所述第一電流鏡的輸出端。
3.如權(quán)利要求I所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第二電流鏡包括基準(zhǔn)電流源 12、PMOS 管 Pl 和 PMOS 管 P2 ；所述PMOS管Pl的源極和所述PMOS管P2的源極相連作為所述第二電流鏡的第一輸入端，所述PMOS管Pl的柵極和漏極共接后與所述PMOS管P2的柵極相連，所述PMOS管Pl的漏極接所述基準(zhǔn)電流源12的輸入端，所述基準(zhǔn)電流源12的輸出端為所述第二電流鏡的輸出端，所述PMOS管P2的漏極為所述第二電流鏡的第二輸入端。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第一反相器包括 PMOS管MPl和NMOS管麗1，所述PMOS管MPl的源極為所述第一反相器的第一輸入端，所述 PMOS管MPl的漏極與所述NMOS管MNl的漏極相連作為所述第一反相器的第二輸入端，所述 NMOS管麗I的源極為所述第一反相器的第一輸出端，所述PMOS管MPl的柵極與所述NMOS 管MNl的柵極相連作為所述第一反相器的第二輸出端。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第二反相器包括 PMOS管MP2和NMOS管MN2，所述PMOS管MP2的源極為所述第二反相器的第一輸入端，所述 PMOS管MP2的漏極與所述NMOS管MN2的漏極相連作為所述第二反相器的第二輸入端，所述 NMOS管MN2的源極為所述第二反相器的第一輸出端，所述PMOS管MP2的柵極與所述NMOS 管MN2的柵極相連作為所述第二反相器的第二輸出端。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第三反相器包括 PMOS管MP3和NMOS管麗3，所述PMOS管MP3的源極為所述第三反相器的第一輸入端，所述 PMOS管MP3的柵極與所述NMOS管MN3的柵極相連作為所述第三反相器的第二輸入端，所述 NMOS管MN3的源極為所述第三反相器的第一輸出端，所述PMOS管MP3的漏極與所述NMOS管MN3的漏極相連作為所述第三反相器的第二輸出端。
7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方波發(fā)生器電路，其特征在于，所述第四反相器包括 PMOS管MP4和NMOS管MN4，所述PMOS管MP4的源極為所述第四反相器的第一輸入端，所述 PMOS管MP4的柵極與所述NMOS管MN4的柵極相連作為所述第四反相器的第二輸入端，所述 NMOS管MN4的源極為所述第四反相器的第一輸出端，所述PMOS管MP4的漏極與所述NMOS 管MN4的漏極相連作為所述第四反相器的第二輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種方波發(fā)生器電路。本發(fā)明提供的方波發(fā)生器電路與直流電源相連，包括第一電流鏡、第二電流鏡、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器、電容C1和電容C2。相較于現(xiàn)今通用的方波發(fā)生器電路，本發(fā)明實(shí)施例所提供的利用CMOS工藝設(shè)計(jì)的新型方波發(fā)生器電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具體元器件個(gè)數(shù)較少，靜態(tài)功耗的消耗大幅度降低，利用反相器的開(kāi)關(guān)特性，根據(jù)各種需要產(chǎn)生周期和占空比都可調(diào)的方波。
文檔編號(hào)H03K3/64GK102594299SQ201210024380
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者吳小曄, 白驥, 羅賢亮, 邵彥生 申請(qǐng)人:深圳創(chuàng)維－Rgb電子有限公司