专利名称：精确三角波形发生器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及脉冲宽度调制功率变换器，尤其涉及产生诸如在交错脉冲宽度调制放大器中使用的三角波的精确三角波形发生器。
背景技术：
相对于必须消耗相当多功率的线性装置，通过与作为开关的输出装置结合，使用应用于音频的脉冲宽度调制(PWM)放大来提高效率。在PWM放大器中，将音频输入信号转换为脉冲宽度调制波形。为此，将音频信号提供给放大器来调制诸如基于音频信号的幅值的三角波形的宽度。调制波形用于驱动作为完全饱和或断开的开关的一个或多个输出装置。输出装置，经常使用开关功率晶体管来实现，可以在半桥对中排列从而使该对中的一个装置转换为正电压输出，同时而另一个装置转换为负电压输出。转换的输出信号可以被提供给试图除去超过预期输出波形频谱的谐波信号和边带的低通滤波器的输入端。经过滤波的模拟信号用于驱动负载，例如扬声器。
三角波形发生器用于调制音频信号以产生脉冲宽度调制波形。这种三角波形发生器可以使用其频率响应于某一控制电压的压控振荡器。由这样的三角波形发生器产生的三角波可以被锁相于参考频率。可以通过控制电压将三角波调制以使幅值转化为脉冲宽度。目前，三角波形发生器不能同时控制三角形的一个或多个波形幅值、频率、对称性和/或相位。因此，需要更精确地控制三角波形的质量的系统和方法。
发明内容
本发明提出一种包括电容元件、调节器和控制电路的三角波形发生器。调节器被配置成响应于第一控制信号而使电容元件充电，并响应第二控制信号使电容元件放电。控制电路响应于参考波形产生第一和第二控制信号。在一个例子中，控制电路响应于参考波形的幅值、频率、相位以及对称性来产生第一和第二控制信号。
在验证下面的附图和详细说明的基础上，本发明的其它系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是或将变得显而易见。这意味着，所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在该说明中，而且在本发明的范围内，并且受到下面的权利要求的保护。
参考下面的附图和说明可以更好地理解本发明。图中的元件不一定按照一定的比例绘制，而是把重点放在示出本发明的原理。而且，在图中，相同的参考数字标明遍及不同视图的相同部分。
图1是具有两个交错级的脉冲宽度调制放大器的示意性框图；图2是可在图1所示的系统中使用的示例性相频控制系统的示意性框图；图3是可在图1所示的系统中使用的示例性三角波发生系统的示意性框图；图4是可在图1所示的系统中使用的另一示例性相频控制系统的示意性框图；图5是可在图1所示的系统中使用的另一示例性三角波发生系统的示意性框图。
具体实施例方式
图1是两个交错(N＝2)全桥脉冲宽度调制(PWM)放大器100的示例的框图。交错的PWM放大器100接收来自信号源110的输入信号。可以将输入信号分成第一支路112和第二支路114。第一支路112包括配置成将输入信号反相的反相块120。反相块120与被称为PWMA的第一脉冲宽度调制器130连接。PWM A 130与被称为半桥A的第一半桥150连接。然后，半桥A 150的输出与负载160连接。
可以通过PWM A 130将反相的输入信号调制到具有N＝2的PWM调制的第一三角波形上。第一三角波形的产生涉及到用于提供给使用相频控制系统170的负载160的每个输出通道的开关频率(switchingfrequency)(Fs)的产生。可以通过三角波发生系统180将开关频率(Fs)用于产生第一三角波形。反相的输入信号到第一三角波形上的调制产生第一控制信号。可以将第一控制信号提供给第一半桥150以控制向负载160输出的功率。第二支路114包括与被称为PWM B的第二脉冲宽度调制器135连接的同相(non-inverting)块125。类似地，PWM B135使用相频控制系统170和三角波发生系统180将同相输入信号调制到第二三角波形上以产生第二控制信号。可以将第二控制信号提供给被称为PWM B的第二半桥155以控制向负载160输出的功率。
在一个例子中，功能上可以把相频控制系统170和三角波发生系统180设置为集成电路的形式。这样的集成电路会降低成本并减小尺寸。能够把三角波形发生的多个通道包括在一个组件里。集成电路可以由具有严格相位控制的共用参考时钟来操作。在其它例子中，相频控制系统170和三角波发生系统180的功能可以被形成为单独的元件，或者单独元件以及一个或多个集成电路的任何结合。
图2是用于脉冲宽度调制器的相频控制系统200的示例的框图。相频控制系统200可以被形成为集成电路和/或相互连接的独立元件。下面的关于结构示例的讨论基于以集成电路形式形成的相频控制系统200。图2中，当被主从(M/S)信号207激活时，主振荡器202被主晶体204操作以在主输出线206上产生主振荡器输出信号。像图2中代表集成电路上的输入/输出管脚的圆圈所显示的，主晶体204可以在集成电路的外部。主晶体204可以从频率的宽范围中指定预定的频率，例如16MHz，为此，晶体可用于产生频率。可以将第一输出信号206提供给或门208。当被从主(S/M)信号216激活时，压控振荡器210可以在压控线212上把压控输出信号提供给或门208。压控振荡器210可以接收来自相频检测器电荷泵(charge pump)218的控制信号。
当主振荡器202不可用时，压控振荡器210可以是独立于主振荡器202操作的从设备。可替换地，由于主振荡器202在固定的预定频率操作，所以可以不激活主振荡器202而激活压控振荡器210以另一个固定的预定频率操作相频控制系统200。
可以把或门208的输出提供给第一同步计数器224和第二同步计数器226。第一和第二同步计数器224和226被配置成计算全长并提供同时的全部输出位变化以提供若干个输出通道228之间的相位控制。在一个例子中，第一和第二同步计数器224和226可以是6位同步计数器。第一和第二同步计数器224和226可以用为第一同步计数器224提供第一数值的相频寄存器232操作。可替换地，第一和第二同步计数器224和226可以具有单独并且独立的寄存器。
第一和第二同步计数器224和226的寄存器232可以是永久性的并且由相频控制系统200装载产生固定的频率控制的值。可替换地，寄存器232可以是易失的并且可以装载产生可变频率的一个或多个值。例如，只向第二同步计数器226提供其中可存储数值的永久性存储器。在这个例子中，当第二同步计数器226计数到预定的情况时，随着功率增加以及对第二同步计数器226增量的操作，第二同步计数器226可以把数值装载到第一同步计数器224。然而，在另一个选择中，可以通过I2C信号线234上的I2C信号把一个或两个数值装载到寄存器232。在其它的例子中，可以使用其它任何通信系统和/或协议来把数值下载到寄存器232。
输出通道228切换作为集成电路中的内部信号而保持并提供给三角波发生系统180(图1)的频率信号(Fs)。在图2中，有四个输出通道228，在其它例子中，根据供给的负载可以产生其它任何数量的输出通道228。可以把第一开关频率信号提供给第一通道(Ch1 Fs)236。当在同步计数器224的预定位例如Q5位达到预定值时，第一开关频率信号可以由第一同步计数器224产生。
第一开关频率信号可以由缓冲器238延迟，然后作为输入提供到第二输出通道触发器240。可以根据来自同步计数器224的作为输出值提供的时钟信号来触发第二输出通道触发器240。输出值可以是第一同步计数器224的另一个位，例如Q3位。第二输出通道触发器240的输出可以是在第二通道(Ch2 Fs)242上提供的第二开关频率信号(Fs)。在分别产生在第三通道(Ch3 Fs)248上提供的第三开关频率信号和在第四通道(Ch4 Fs)250上提供的第四开关频率信号之前，还可以顺序延迟第三输出通道触发器244和第四输出通道触发器246。第一、第二、第三和第四开关频率信号中的每一个可以互相偏移确定的量，例如约22.5度，从而使交错功率变换器产生均匀分布的矢量。在其它例子中，可以使用其它系统和方法在各自的通道上产生偏移的第一、第二、第三和第四开关频率信号。
相频控制系统200还包括分频器260、平衡接收器262和平衡发送器264。当压控振荡器210被激活时，分频器260可以用于产生更低的频率。产生的频率可以低于由另一主时钟(例如另一集成电路或电源提供)的外部参考时钟266的频率。可以通过平衡接收器262把外部参考时钟266提供给分频器260。可以从本例的集成电路外部的电源接收外部参考时钟266，就像表示集成电路的输入/输出管脚的圆圈所示的。平衡接收器262可以作为被平衡的缓冲器操作以减小集成电路中的电磁场(EMF)并改进信噪比(S/N)。因此，当主振荡器202不可用(或未激活)时，压控振荡器210和相频检测电荷泵218可以在参考频率下操作和/或在基于由平衡接收器262提供的频率参考而由分频器260提供的一个或更多的减小的频率下操作。
当主振荡器202被激活时，可以类似地利用相同的主/从信号207激活平衡发送器264。平衡发送器264可以提供主振荡器202的代表性信号作为外部参考时钟266。当主振荡器202操作时，可以提供外部参考时钟266作为对集成电路外部的其它装置的频率参考。
操作期间，相频控制系统200能够产生在相位上互相偏移确定的值的开关频率(Fs)信号的若干个通道。脉冲宽度调制器以根据开关频率(Fs)信号把幅值信息编码为脉冲宽度信息的三角波形的形式将波形调制。
控制开关频率信号(Fs)的相位的能力在使由开关噪声串扰产生的信号不纯最小化方面是有用的。如果以精确的同步性操作所有的输出通道236、242、248和250，那么存在串扰的机会最大。使它们在互相的开关事件之间具有最多时间的定相通道的动作使来自串扰瞬间的信号不纯最小化。换言之，开关对的开关之间的时间间隔可以最大化以使串扰最小化。
相频控制系统200可以包括对相对相位的精确控制以把调制周期分为在全部输出通道236、242、248和250之间均匀调节的间隔。当需要以四个或更多的交错数量交错调制时，相频控制系统200还可以操作来控制相位。对于单独的三角波形来说图2所示的两个交错就足够了。
图3是可以用于实现图1所示的三角波发生系统180的三角波发生系统300的示意性框图。三角波发生系统300可以形成为集成电路和/或相互连接的独立的元件。下面的结构示例的讨论基于以集成电路形式形成的三角波发生系统300。
图3中，三角波发生系统300包括压控振荡器301和相频检测电荷泵303。通过将电容器Ct 302充电和放电，用压控振荡器301形成三角波。由于它具有一个接地端和其它驱动端，所以电容器Ct 302可以是对集成电路有利的形式。由于边缘电容对于集成电路电容器而言相对较大而且这时边缘电容与预定的电容并联，所以这是有利的。
电容器Ct 302可以有选择地由充电调节器304与放电调节器306充电和放电。充电调节器304包括充电电流开关308和充电电流源309。放电调节器306包括放电电流开关310和放电电流源311。充电电流源309和放电电流源311可以用例如5伏DC的电源电压(Vdd)314供给并接地。此外，可以控制由每个电流源309和311以及电流开关308和310供给的电流的幅值。
各自的电流开关308和310的选择性切换以及各自的电流源309和311的控制可以控制加在电容器Ct 302上的电压(Vt)316。电压(Vt)316可以通过包括在压控振荡器301中的第一比较器322和第二比较器324与正电势电压Vtp 318和负电势电压Vtn 320进行比较。
正和负电势电压Vtp 318和Vtn 320可以是图1中示出的PWM放大器100的输出轨迹的代表。可以将正和负电势电压Vtp 318和Vtn 320集中在预定电压例如2.5伏DC的CMOS电压，或者地电势的单独元件电压，或者零伏。在通过第一和第二比较器322和324比较之前，可以用缓冲器328缓冲电压(Vt)316。第一和第二比较器322和324可以形成窗口检测器。比较器的输出可用于触发滞后开关329，例如R-S触发器。滞后开关329能够控制操作电容器Ct 302充电的充电和放电电流。
由充电电流源309和放电电流源311提供的对充电和放电电流的控制可以用相频检测电荷泵303完成。当通过由相频检测电荷泵303提供的共用频率控制信号对充电电流源309和放电电流源311程控时，压控振荡器301可以产生三角波。相频检测电荷泵303可以将充电电流源309和放电电流源311的电流控制为与幅值近乎相同和相反的跟踪电流。
在三角波发生系统300中，分别调节充电电流源309和放电电流源311以对形成三角波形的两个斜坡(ramp)进行精确的控制。可以由滞后开关329提供第一窗口比较器输出线330上的第一窗口比较器输出信号和第二窗口比较器输出线332上的第二窗口比较器输出信号作为逻辑1或逻辑0。滞后开关329的输出提供给相频检测电荷泵303并且还可用来控制各自的第一和第二调节器304和306中的充电和放电电流开关308和310的操作。
相频检测电荷泵303包括第一相频检测器340和第二相频检测器342。操作期间，第一和第二相频检测器340和342的每个将参考开关频率信号(Fs)344和反相的参考开关频率信号(Fs)346与三角波的边缘进行比较。由相频控制系统200(图2)提供参考开关频率信号(Fs)344。第一和第二相频检测器340和342在频率和对称性方面将边缘与参考信号进行比较。
相频检测器340和342可以是做比较并且激活一组电荷泵350从而影响预期控制的数字检测器。尤其，该组电荷泵350包括被用来产生充电电流控制线354上的充电电流控制信号的第一组电荷泵352。此外，操作第二组电荷泵356以产生放电电流控制线358上的放电电流控制信号。因此，两个分离的并且有点独立的控制回路可以独立控制充电电流源309和放电电流源311。
第一组电荷泵352包括第一主电荷泵362和第一交叉耦合的电荷泵364。类似地，第二组电荷泵356包括第二主要电荷泵366和第二交叉耦合的电荷泵368。在其它例子中，可以增加或者减少使用的电荷泵组的数量和/或电荷泵的数量。操作期间，第一和第二相频检测器340和342都可以收敛于零角度误差。在零角度误差的情况下，第一和第二相频检测器340和342的“向上”和“向下”输出都是导通的，从而相同和相反地打开电荷泵362、364、356、358，结果为零。在充电和放电电流控制线354和358上输出。
在一个示例的控制示意图中，每个检测器340和342可以操作电荷泵，该电荷泵控制斜坡，该斜坡激活与相同的参考开关频率信号(Fs)比较的滞后开关329的边缘。但是，用这个方法，没有收敛模式(convergent scheme)。增加一个边缘的倾斜速度将会提高多于预期边缘的事件(event)定时。边缘的总的相互作用可以导致两个控制回路在操作期间互相冲突。当一个改进它的事件时，它改进了造成另一个的控制器延迟两者事件的另一个事件。
在如图3所示的另一个示例的控制示意图中，为了改进稳定性，两个事件之间的相互作用可以是收敛序列。当一个控制器增加它的倾斜速度时，另一个倾斜速度是可以减弱的，并且反过来也是一样。然而，如果一个控制器总是用另一个控制器的精确计数器的修正来修正它的结果，那么三角波发生系统300对压控振荡器301的增益频率的控制和在参考开关频率信号(Fs)上的锁定的能力是有限的，因为对总的振荡器周期没有任何实时控制。
为了实现并维持实时控制，可以使用对相对于正在处理和调节的主信号较慢的控制信号的滤波。为了在控制电路中滤波，三角波发生系统300中可以包括大电容器，例如大于100皮法的电容器。由于很难将大电容器集成到集成电路中，所以可以包括把集成电路连接到外部电容器的添加的组件端子。可替换地，如图3所示，集成电路中的电荷泵电路可以代替大电容器用于对较慢的控制信号进行滤波。这样的电荷泵电路可以进行与锁相或延迟锁定回路中的数字相频检测器使用的电荷泵类似的操作。锁定点可以在控制信号变得很窄并且为冲击性的零相位。在零角度，电荷的升和降的脉冲可以很窄并且是时间重合的，取消了互相的电荷输出。在锁定的情况下，随着波动从很小到没有，可以相对容易地在低漏损电路中仅用小电容对这样的信号进行滤波。当在锁定状态之外的状态时，波动可以很大，但是这种不是操作模式。
四个电荷泵362、364、366和368可以实现三角波发生器301中的收敛控制器。可以用电流幅值加权(因子K)交叉耦合的电荷泵364和368，该电流幅值小于主要电荷泵362和366。即，因子K必须小于1。如果K等于1，会减弱频率控制。如果K大于1，会发散频率控制。因此，K可以是某个大于零而小于1的正数。K的示例值是K＝0.5。
为了稳定，每个控制回路可以具有引入其控制回路中的零点。这是包括在第一和第二组电荷泵352和356的每一个的电荷存储网络中的串联RC网络370的目的。RC网络370的每一个包括至少一个电阻372和至少一个电容器374。在其它例子中，可以使用不同于所示出的电阻和电容器的数量和结构。电阻372的阻值可以相对较大，但不要求精确。因此，电阻372可以在CMOS混合信号过程中很易于地被集成。
三角波发生系统300还可以包括三角波形的幅值调节以激活开环变换器增益的前馈补偿。这可以通过使三角波形对于功率变换器级、图1的半桥150和155中的电源电压在幅值上成比例来实现。当三角波形对于电源电压维持幅值上的成比例时，增益可以变为恒定并且独立于电源电压。没有这样的补偿，增益可以直接与电源电压成比例。
三角波发生系统300还可以在不同的调制频率下操作。例如，可以将作为简单的D类音频放大器使用的功率变换器设计为具有全带宽的能力并且能够在500KHz下调制，然而，如果将功率变换器设计为仅在低音频下使用，那么变换器可以在50KHz下调制。频率和幅度的调制要求可以一起作用以大大增加使用的三角波的坡度范围。由于基于三角波倾斜速度中可控制的变量有可能实现的坡度的宽范围，三角波发生系统300可以在从约1MHz到约50MHz的调制范围内使用。在另一个例子中，三角波发生系统300可以在从约50KHz到约500KHz的调制范围内使用。
因为三角波形是完全线性的并且具有基本上严格的对称性，所以幅值到脉冲宽度的变换基本上没有变形。即，三角波形的均匀上升坡度在幅值上基本等于下降坡度。由于把相位调制加入到输出的PWM波形中，所以把多余的PWM波谱引入到提供给负载的输出使对称性上出现误差。三角波发生系统300还可以在没有外部噪声或波形起伏的状态下操作以避免在PWM输出中出现噪声误差的可能性。有效的输出级电源电压放大了这种误差。
操作期间，生成的控制系统可以在三角波形最适合的点进行调节。例如，这种适合的点可以是在调制过程的限制下三角波形中的固有不连续点出现的尖端。换言之，控制可以在其顶点截取三角波形并调节它。由于对过量和不足的倾斜速度可以成比例地修正其误差从而调节结果，所以可以把控制形成为强收敛的。
图4是可以用于实现图1中示出的相频控制170的另一个电路的框图。与图2中使用的那些相同的电路用相同的参考标记显示。与图2中使用的电路相同，电路400可以以两种操作模式之一操作。在主时钟模式下，基于由主振荡器202与晶体204结合而提供的内部信号产生主时钟信号404。在从模式下，由VCO 210基于依次响应于外部参考时钟信号266的相频检测电荷泵218的输出产生主时钟信号404。
图4所示的例子中，虽然可以扩展电路400以产生附加的参考信号，但是相频控制电路400产生了两个参考信号406和408。电路400中的参考信号406和408可以具有同样的频率并且可以相互同相或异相。三角波发生器180依次使用信号406和408作为参考信号以产生脉冲宽度调制器130和135使用的多个三角波。
每个时间计数器226达到它的终端计数，则在线路410上产生信号给计数器224使计数器224把存储在模式寄存器412中的值加载到计数器224中。在所示的例子中，只有存储在模式寄存器412的D8位到D13位的数据被加载到计数器224中。计数器224的Q4位和Q5位的输出连接到多路复用器412。Q5位的输出还提供给分频器414的输入端，该分频器414在用来在线416上输出的输出位Q5的频率下依次分频。在这个示例的结构中，多路复用器412的输入包括频率为MC1k/32的第一信号、频率为MC1k/64的第二信号和频率为MC1k/128的第三信号。由多路复用器输出端418提供给触发器420的时钟输入端的时钟信号的频率由模式寄存器412的输出位D14和D15的状态决定。类似地，D14和D15输出位可以用于决定Q5上的信号频率的分频因子以及输出信号406的频率。D8位到D13位的相位数据和D14位与D15位的频率数据一起结合使电路400以预期的频率和相对相位产生参考信号406和408。
图5是可以用于实现图1所示的三角波发生系统180的三角波发生系统500的可替换形式的示意性框图。系统500在许多方面与图3所示的系统300相同，因此，使用相同的标记。
不像系统300，电容器505没有参考接地。电容器505而是连接到运算放大器520的负端，以使其参考具有电压水平Vrsrc的虚拟接地电压而充电。通过减少调节器304和306中的实现问题，这种结构便于使得电容器505的充电和放电精确。
由于已经说明了本发明的各种实施例，对本领域技术人员来说，在本发明的范围内可能有更多的实施例和实现方式是显而易见的。因此，除了按照附上的权利要求及其等价物外，没有限制本发明。
权利要求
1.一种三角波形发生器，包括电容元件；配置成使所述电容元件充电和放电的调节器，其中，所述调节器响应于第一控制信号使所述电容元件充电，并且响应于第二控制信号使所述电容元件放电；以及响应于参考波形以产生所述第一和第二控制信号的控制电路。
2.如权利要求1所述的三角波形发生器，其中，所述控制电路响应于所述参考波形的频率和相位产生所述第一和第二控制信号。
3.如权利要求2所述的三角波形发生器，其中，所述控制电路包括适合于产生所述第一控制信号的第一组电荷泵；和适合于产生所述第二控制信号的第二组电荷泵，其中，所述第一和第二组电荷泵互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
4.如权利要求2所述的三角波形发生器，其中，所述控制电路包括响应于生成的三角波形产生窗口比较器信号的窗口检测电路；响应于所述窗口比较器信号和参考波形产生输出信号的第一相频检测器；以及响应于所述窗口比较器信号的反相形式和所述参考波形的反相形式产生输出信号的第二相频检测器。
5.如权利要求4所述的三角波形发生器，其中，所述控制电路还包括适合于产生所述第一控制信号的第一组电荷泵；和适合于产生所述第二控制信号的第二组电荷泵。
6.如权利要求5所述的三角波形发生器，其中，所述第一和第二组电荷泵互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
7.如权利要求5所述的三角波形发生器，其中，所述第一组电荷泵包括响应于所述第一相频检测器的输出信号和所述第一相频检测器的输出信号的反相形式的主电荷泵，其中，所述主电荷泵提供用于产生所述第一控制信号的开关电流Ir；以及响应于所述第二相频检测器的输出信号和所述第二相频检测器的输出信号的反相形式的第二电荷泵，其中，所述第二电荷泵提供用于产生所述第一控制信号的开关电流K*Ir。
8.如权利要求7所述的三角波形发生器，其中，所述第二组电荷泵包括响应于所述第二相频检测器的输出信号和所述第二相频检测器的输出信号的反相形式的另一主电荷泵，其中，所述另一主电荷泵提供用于产生所述第二控制信号的开关电流Ir；以及响应于所述第一相频检测器的输出信号和所述第一相频检测器的输出信号的反相形式的另一第二电荷泵，其中，所述另一第二电荷泵提供用于产生所述第二控制信号的开关电流K*Ir。
9.如权利要求4所述的三角波形发生器，其中，所述窗口检测电路包括设置成将生成的三角波形和上阈值电压比较来产生相应的输出信号的第一比较器；设置成将生成的三角波形和下阈值电压比较来产生相应的输出信号的第二比较器；以及响应于所述第一和第二比较器的输出信号以产生所述窗口比较器信号的触发器。
10.如权利要求9所述的三角波形发生器，其中，所述触发器还响应于所述第一和第二比较器的输出信号以产生所述窗口比较器信号的反相形式。
11.一种波形发生器，包括提供第一和第二参考信号的参考波形发生器；三角波形发生器，其通过跟踪所述第一参考信号的频率和相位而产生第一三角波形信号，并且通过跟踪所述第二参考信号的频率和相位而产生第二三角波形信号。
12.如权利要求11所述的波形发生器，其中，所述参考波形发生器在主方式和从方式下是可操作的，在主方式下，响应于所述参考波形发生器内部产生的固定时钟信号而产生所述第一和第二参考信号；在从方式下，响应于外部产生的时钟信号而产生所述第一和第二参考信号。
13.如权利要求11所述的波形发生器，其中，所述参考波形发生器包括相位/频率寄存器，其适合于接收与所述第一和第二参考信号的每一个的频率和相位对应的数据；以及计数器，其响应于时钟信号和相位/频率寄存器中的数据以产生用于所述第一和第二参考信号的生成的一个或多个控制信号。
14.如权利要求11所述的波形发生器，其中，所述三角波形发生器包括第一电容元件；配置成使所述第一电容元件充电和放电的第一调节器，其中，所述第一调节器响应于第一控制信号使所述第一电容元件充电，并且响应于第二控制信号使所述第一电容元件放电；第一控制电路，其响应于所述第一参考信号以产生所述第一和第二控制信号；第二电容元件；配置成使所述第二电容元件充电和放电的第二调节器，其中，所述第二调节器响应于第三控制信号使所述第二电容元件充电，并且响应于第四控制信号使所述第二电容元件放电；以及第二控制电路，其响应于所述第二参考信号以产生所述第一和第二控制信号。
15.如权利要求14所述的波形发生器，其中，所述第一控制电路响应于所述第一参考信号的频率和相位产生所述第一和第二控制信号。
16.如权利要求15所述的波形发生器，其中，所述第一控制电路包括适合于产生所述第一控制信号的第一组电荷泵；和适合于产生所述第二控制信号的第二组电荷泵，其中，所述第一和第二组电荷泵互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
17.如权利要求15所述的波形发生器，其中所述第一控制电路包括响应于所述第一三角波形产生窗口比较器信号的窗口检测电路；响应于所述窗口比较器信号和所述第一参考波形产生输出信号的第一相频检测器；以及响应于所述窗口比较器信号的反相形式和所述第一参考波形的反相形式产生输出信号的第二相频检测器。
18.如权利要求16所述的波形发生器，其中，所述第一控制电路还包括适合于产生所述第一控制信号的第一组电荷泵；和适合于产生所述第二控制信号的第二组电荷泵。
19.如权利要求18所述的三角波形发生器，其中，所述第一和第二组电荷泵互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
20.如权利要求19所述的波形发生器，其中，所述第一组电荷泵包括响应于所述第一相频检测器的输出信号和所述第一相频检测器的输出信号的反相形式的主电荷泵，其中，所述主电荷泵提供用于产生所述第一控制信号的开关电流Ir；以及响应于所述第二相频检测器的输出信号和所述第二相频检测器的输出信号的反相形式的第二电荷泵，其中，所述第二电荷泵提供用于产生所述第一控制信号的开关电流K*Ir。
21.如权利要求20所述的三角波形发生器，其中，所述第二组电荷泵包括响应于所述第二相频检测器的输出信号和所述第二相频检测器的输出信号的反相形式的另一主电荷泵，其中，所述另一主电荷泵提供用于产生所述第二控制信号的开关电流Ir；以及响应于所述第一相频检测器的输出信号和所述第一相频检测器的输出信号的反相形式的另一第二电荷泵，其中，所述另一第二电荷泵提供用于产生所述第二控制信号的开关电流K*Ir。
22.如权利要求17所述的波形发生器，其中，所述窗口检测电路包括设置成将所述第一三角波形和上阈值电压比较来产生相应的输出信号的第一比较器；设置成将所述第一三角波形和下阈值电压比较来产生相应的输出信号的第二比较器；以及响应于所述第一和第二比较器的输出信号以产生所述窗口比较器信号的触发器。
23.如权利要求22所述的波形发生器，其中，所述触发器还响应于所述第一和第二比较器的输出信号以产生所述窗口比较器信号的反相形式。
24.一种放大器，包括功率级；参考波形发生器，其提供具有不同相位的第一和第二参考信号；三角波形发生器，其通过跟踪所述第一参考信号的幅度、频率和相位而产生第一三角波形信号，并且通过跟踪所述第二参考信号的幅度、频率和相位而产生第二三角波形信号；交错PWM放大器，其响应于输入信号以及所述第一和第二三角波形信号来产生交错PWM脉冲，以驱动所述功率放大级。
25.一种三角波形发生器，包括用来存储电荷的存储装置；用来使存储装置充电和放电的调节器装置；其中，所述调节器装置响应于第一控制信号使所述存储装置充电，并且响应于第二控制信号使所述存储装置放电；以及用来响应于参考波形产生所述第一和第二控制信号的控制装置。
26.如权利要求25所述的三角波形发生器，其中，所述控制装置响应于所述参考波形的频率和相位产生所述第一和第二控制信号。
27.如权利要求26所述的三角波形发生器，其中，所述控制装置包括适合于产生所述第一控制信号的第一电荷泵装置；以及适合于产生所述第二控制信号的第二电荷泵装置，其中，所述第一和第二电荷泵装置互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
28.如权利要求26所述的三角波形发生器，其中，所述控制装置包括响应于生成的三角波形产生窗口比较器信号的窗口检测装置；响应于所述窗口比较器信号和参考波形产生输出信号的第一相频检测器装置；以及响应于所述窗口比较器信号的反相形式和所述参考波形的反相形式产生输出信号的第二相频检测器装置。
29.如权利要求27所述的三角波形发生器，其中，所述控制装置还包括用于产生所述第一控制信号的第一电荷泵装置；以及用于产生所述第二控制信号的第二电荷泵装置。
30.如权利要求29所述的三角波形发生器，其中，所述第一和第二电荷泵装置互相交叉耦合以产生所述第一和第二控制信号。
31.如权利要求29所述的三角波形发生器，其中，所述第一电荷泵装置包括主电荷泵装置，其用于响应于所述第一相频检测器装置的输出信号和所述第一相频检测器装置的输出信号的反相形式，提供用于产生所述第一控制信号的开关电流Ir；以及第二电荷泵装置，其用于响应于所述第二相频检测器装置的输出信号和所述第二相频检测器装置的输出信号的反相形式，提供用于产生所述第一控制信号的开关电流K*Ir。
32.如权利要求31所述的三角波形发生器，其中，所述第二电荷泵装置包括另一主电荷泵装置，其用于响应于所述第二相频检测器装置的输出信号和所述第二相频检测器装置的输出信号的反相形式，提供用于产生所述第二控制信号的开关电流Ir；以及另一第二电荷泵装置，其用于响应于所述第一相频检测器的输出信号和所述第一相频检测器的输出信号的反相形式，提供用于产生所述第二控制信号的开关电流K*Ir。
33.如权利要求30所述的三角波形发生器，其中，所述窗口检测装置包括用于响应于生成的三角波形和上阈值电压之间的比较产生输出信号的第一比较器装置；用于响应于生成的三角波形和下阈值电压之间的比较产生输出信号的第二比较器装置；以及响应于所述第一和第二比较器装置的输出信号以产生所述窗口比较器信号的触发器。
34.一种用于产生三角波形的方法，包括响应于第一控制信号而使电容元件充电以产生三角波形的第一斜坡；响应于第二控制信号而使电容元件放电以产生三角波形的第二互补斜坡；跟踪参考信号的相位和频率以产生所述第一和第二控制信号。
全文摘要
本发明提出一种包括电容元件、调节器和控制电路的三角波形发生器。调节器配置成响应于第一控制信号使电容元件充电，并响应于第二控制信号使电容元件放电。控制电路响应于参考波形以产生第一和第二控制信号。在一个例子中，控制电路响应于参考波形的幅度、频率、相位以及对称性来产生第一和第二控制信号。
文档编号H03F3/217GK1992520SQ20061014952
公开日2007年7月4日 申请日期2006年10月10日 优先权日2005年10月17日
发明者G·R·斯坦利 申请人:哈曼国际工业有限公司