专利名称：一种用于检测和控制信号斜率的电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测和控制信号斜率的电路及方法。
背景技术：
电路设计尤其在集成电路设计中，有时出于某种需要，希望对一 个信号的上升时间或速率进行控制。现有技术一般采用的是先利用模 拟数字转换器对信号进行采样，再通过数字电路计算其斜率，然后对 信号波形进行修正的方法，这种方法的缺点是速度较慢，消耗资源较 多。此外也经常采用一些纯模拟电路的方法。但用这些方法获得的斜 率精度往往非常差，受工艺参数影响大，而且由于斜率和电路参数之 间缺乏明确的公式指导，使得斜率的调节也变得较为困难。
发明内容
本发明的目的在于针对现有方案存在的问题，提出一种简单的模 拟电路来实现信号斜率的检测和控制，并提出一种用上述电路对信号 斜率进行;险测和控制的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于检测和控制信号斜率的 电路，所述信号斜率4企测和控制电路由电阻、限流电阻、电容器、比
较器以及模拟开关組成；其中，电阻与电容器串联，所述电阻的另一 端接地，位于电阻与电容器之间的点的电压作为比较器的 一个输入， 所述比较器的另一个输入为一个参考电压，比较器的输出端与模拟开 关相连，该比较器的输出用于控制模拟开关，所述模拟开关与限流电
4阻串联，模拟开关的另一端接地，所述电容器的另一端和所述限流电 阻的另一端分别与信号输出端相连。.
此外，本发明还提供一种使用上述电路对信号斜率进行检测和控 制的方法。在电容器上端施加一个斜率为p的信号，以侵Z使电阻和电 容器的连接点处产生一个和所述斜率p成正比的电压，其中，该电压
的值为斜率p、电阻的电阻值和电容器的电容的乘积；如果电阻和电容 器的连接点处的电压大于比较器另 一输入电压，则比较器将输出高电 平使得模拟开关接通，所述输出信号的电压通过限流电阻泄放，强制 信号的斜率p下降，直到等于电阻和电容器的连接点处的电压等于比 较器另一输入电压为止。
本发明提供的信号斜率检测和控制电路具有斜率调节方便，输出 信号波形好，占用芯片面积小等优点，特别适合在集成电路中使用。
图1为本发明的信号斜率检测和控制电路的结构示意图； 图2为开关电容等效电阻的原理图； 图3为如图2所示的两个时钟的时序图。
具体实施例方式
在下文中，将结合附图详细描述本发明。
本发明的用于检测和控制信号斜率的电路利用电阻和电容器串联 的电路实现信号上升速率的检测和控制。图1为本发明的信号斜率检 测和控制电路的结构示意图。
5如图1所示，信号源Vs和内阻Rs串联，用来模拟原始信号，该 原始信号的最终幅值为Vl,且一般具有一个较高的上升速率。电阻Ro 与电容器Co串联，且比较器Ai的一输入端连接到电容器Co和电阻 Ro之间，如点Q所示，Q点处的电压作为比较器Ai的一输入电压， 所述比较器Ai的另一个输入为一个参考电压Vref，比较器Ai的输出 端与模拟开关Si相连，且该比较器Ai的输出用于控制模拟开关Si, 当输出为高电平时，开关Si接通；当输出为低电平时，开关Si断开。 所述模拟开关Si与电阻Ri串联，所述电阻Ri的作用为限流。所述电 阻Ro、限流电阻Ri、电容器Co、比较器Ai以及模拟开关Si组成斜率 才企测控制电3各。
图1所示的本发明的工作原理描述如下当没有由电阻Ro、限流 电阻Ri、电容器Co、比较器Ai以及模拟开关Si所组成的斜率检测控 制电路时，输出信号VouT—般会以一个较快的速率p(V/s)上升，将在 电容器Co上产生大小为p*C ( C为电容器Co的电容)的稳态电流Irc, 由于电阻Ro和电容器Co串联，所以该电流将在电阻Ro上产生大小为 Ro*IRC = Ro*p*C的压降，所以Q点电位Vq=Irc*Ro=p*Co*Ro。由此可 知，Q点的电位和输出信号的斜率成正比，因此可以用Q点的电位来 检测所述斜率，进而进行控制。
如果Q点的电位Vq大于所述参考电压Vref，即VQ>Vref,也即 p>[Vref7(Co*Ro)]，则比较器Ai将输出高电平使得模拟开关Si接通， VouT通过限流电阻Ri泄放，强制所述信号输出上升速率下降，直到 p=[Vref/(Co*Ro)〗为止，即Vq等于Vref时为止。
由于输出信号斜率和图1所示电路的参数之间存在着如上所述的 简单关系，即p=[Vref/(Co*Ro)]，所以如果要把输出信号斜率限制在某个特定值p0，则只要简单设定电阻Ro、电容器Co和参考电压Vref这 三个参数，使得pO-[Vref/(C(^Ro)]就可以了。
然而，上述电路在集成电路上实现时还会碰到一个问题，就是在 实现较低的信号输出速率时，电阻Ro可能需要较高的阻值，根据需要 这个阻值甚至要求达到几百至上千兆欧姆，这样大的电阻占用的芯片 面积在实践中是完全无法让人接受的。另外，在阻值可以接受的范围 内，电阻的精度往往也比较差。因此，本发明的另一个实施方式进一 步提出 一种可以用开关电容等效电阻来实现所需要的电阻，以达到提 高精度和节省芯片面积的目的。
为解决这个问题，在电阻的具体实现方式上，本发明提出可以采 用开关电容等效电阻来取代图1中的电阻Ro。开关电容等效电阻的原 理图如图2所示。
如图2所示，图2为开关电容等效电阻的原理图，包括两个开关 Sqi和Sq2,两个两相不交迭时钟CKl和CK2以及电容器Cq。图3为 图2所示的时钟CK1和CK2的时序图。电容器Cq的一端接地，另一 端连接于所述两个开关Sqi和Sq2之间，所述两相不交迭时钟CK1和 CK2分别控制开关Sqi、 Sq2。将时钟频率设为Fs,则等效电阻的阻值 Req=l/(Fs*Cq)。因此，从该阻值公式可知，只要提供一个合适的电容 Cq和时钟频率Fs就可以实现一个具有几乎任意大的阻值并且精度也 符合要求的电阻。
另外，本领域的技术人员可以理解本发明的所述开关电容等效电 阻的具体实现形式不受图2所示结构的限制。
7对本领域的技术人员来说，本发明可以做出各种不同的修改。只 要这些修改落入附加的权利要求书范围内，本发明将覆盖这些修改。
权利要求
1、一种用于检测和控制信号斜率的电路，其特征在于，所述信号斜率检测和控制电路由电阻(R0)、限流电阻(R1)、电容器(C0)、比较器(A1)以及模拟开关(S1)组成；其中，电阻(R0)与电容器(C0)串联，所述电阻(R0)的另一端接地，位于电阻(R0)与电容器(C0)之间的点的电压作为比较器(A1)的一个输入，所述比较器(A1)的另一个输入为一个参考电压(Vref)，比较器(A1)的输出端与模拟开关(S1)相连，该比较器(A1)的输出用于控制模拟开关(S1)，所述模拟开关(S1)与限流电阻(R1)串联，模拟开关(S1)的另一端接地，所述电容器(C0)的另一端和所述限流电阻(R1)的另一端分别与信号输出端相连。
2、 如权利要求1所述的用于检测和控制信号斜率的电路，其中所 述电阻(Ro)为开关电容等效电阻。
3、 如权利要求2所述的用于检测和控制信号斜率的电路，其中所 述开关电容等效电阻包括两个开关(Sqi、 Sq2),两个两相不交迭时钟(CK1、 CK2)以及电容器(Cq),其中，电容器(Cq)的一端接地，另一端连接于所述两个开关(S1、 S2)之间，并且所述两相不交迭时钟(CK1、 CK2)分别控制所述两个 开关(Sqi、 Sq2)。
4、 '一种使用权利要求1-3中任一项所述的电路对信号斜率进行检 测的方法，其特征在于，在电容器(Co)上端施加一个斜率为p的信号，以便使电阻(Ro) 和电容器(Co)的连接点处产生一个和所述斜率p成正比的电压，其 中，该电压的值为斜率p、电阻(Ro)的电阻值和电容器(Co)的电容 的乘积，该电压可用于信号上升斜率的测量和控制。
5、 一种使用权利要求1-3中任一项所述的电路对信号斜率进行控 制的方法，其特征在于，如果电阻(Ro)和电容器(Co)的连接点处的电压大于比较器(Ai) 另一输入电压，则比较器(Ai)将输出高电平使得模拟开关(SO接 通，所述输出信号的电压通过限流电阻(Ri)泄;改，强制信号的斜率p 下降，直到等于电阻(Ro)和电容器(Co)的连接点处的电压等于比 较器(Ai)另一输入电压为止。
全文摘要
本发明提供一种用于检测和控制信号斜率的电路及方法，其由电阻、限流电阻、电容器、比较器以及模拟开关组成。其中，电阻与电容器串联，所述电阻的另一端接地；位于电阻与电容器之间的点的电压作为比较器的一个输入，所述比较器的另一个输入为一个参考电压，比较器的输出端与模拟开关相连，该比较器的输出用于控制模拟开关；所述模拟开关与限流电阻串联，模拟开关的另一端接地；所述电容器的另一端和所述限流电阻的另一端分别与信号输出端相连。其中所述与电容器串联的电阻可用开关电容等效电阻代替。本发明提供的信号斜率检测和控制电路具有斜率调节方便，输出信号波形好，占用芯片面积小等优点，特别适合在集成电路中使用。
文档编号H03K5/24GK101471646SQ20071017386
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者颖 李, 王光春 申请人:上海贝岭股份有限公司