摘要：近年来，开关电源芯片被广泛应用于通信电子产品的电源供电系统。目前，关电源主要采用pwm控制电路，锯齿波振荡器是pwm控制电路的核心功能部件。在电源电压、温度、工艺和环境负载变化或者漂移的条件下，要求振荡器能够产生频率稳定的信号输出。许多锯齿波振荡器虽然具有稳定性好、精度高的特点，但受环境温度和电源电压影响较大，基于以上要求，本文设计一种锯齿波产生电路。
1、电路结构及原理
1．1电路整体框架及原理
图1为rc振荡器的原理图。本文提出的锯齿波振荡器主要由三部分构成，一部分是基准产生的电流i1和i2，一部分由电容c和开关k1、k2组成，zui后一部分是控制电路。
该电路利用基准源产生的电流i1对电容c进行充电，利用电流i2进行放电，从而产生对开关k1和k2的控制信号。
产生脉冲的工作过程如下：假设输出信号um为低电平，使开关管s1导通，s2关断。这时电流i1对c进行充电，使a点电压ua升高，经过控制电路作用后，使输出信号um变为高电平；然后，um使开关管s1关断，s2导通，电流i2对c进行放电，使a点电压ua降低，输出um又变为低电平。电路如此反复循环工作，便在输出端产生振荡信号，ua是产生的锯齿波信号。
振荡器实际电路结构如图2所示，其中uref引脚输入的是来自带隙基准的参考电压，um是输出给后级的zui大占空比信号，uout是所要求的锯齿波输出信号。
图1中的开关s1、s2分别由pmos管vt4和vt5代替。因此，图1中的倒相器在具体电路中便不需要实现。在集成电路中不易直接实现的电流源，所以先产生一个的参考电压uref，然后通过一个u-i变换电路，产生两个的充放电电流i1和i2。图2中的电阻r是外接的精密电阻，电路中运放将b点电位钳位在参考电压uref，因此流过r的电流为
vt2和vt3，vt6和vt7组成两组电流镜，则充放电电流i1和i2为：
假设振荡器输出信号um初始值为低电平，vt4打开，vt5关断，电流通过vt4流到电容，电容进行充电。此时ua低于vh，comp1输出高电平，ua高于vl，comp2也输出高电平，um保持低电平。直到c的电压上升到高于vh一点，comp1输出低电平，使得um翻转为高电平。此时vt5打开，vt4关断，电流通过vt5，电容c通过vt6支路进行放电，逐渐减小。直到c的电压降低到低于vl一点，comp2输出低电平，um翻转为低电平。电路如此循环，在输出端产生振荡信号。
如图3所示，门限电压是由uref1对uref2产生，uref1对uref2是来自基准模块的电压，不随温度和电源电压变化，所以vh和vl基本保持恒定。
1.2出频率的计算
不同的充放电电流决定了输出高低电平的不同脉宽，所以决定了方波信号的占空比。具体原理如下：
在一个充放电周期内设电容的充电时间为tr，放电时间为tf，电容充放电的周期为ts，由电容的电流公式：
调整vt6和vt7的宽长比，可以得到较小的充电电流和较大的放电电流，当i2>>i1时，可以得到
得到锯断波的下降沿近似垂直。通过调整电容c或者r的大小，可以得到预期的锯齿波振荡周期为ts=7．6μs，即振荡器的周期为132khz。其中vh和vl都是由基准电压而得到的，故不随外界条件变化，从而使振荡频率不受电源电压和温度的影响而维持恒定。
2、仿真结果与分析
此电路采用tsmc0．5μm工艺实现，用spectre进行仿真。在5．8v电源输入，27℃环境温度下，图4是振荡器产生的锯齿波信号以及zui大占空比输出信号，由仿真结果可知锯齿波的频率控制在132khz，且上升沿线性度好，下降沿陡峭，zui大占空比达。
表1给出了振荡器在不同电源电压和温度下的振荡周期仿真结果，由表格所示结果可知，振荡频率zui小为129khz，zui大为135khz。频率漂移范围在±3％内，可见频率随电源电压和温度变化的影响较小，振荡器的精度较高。