专利名称：一种三角波振荡电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三角波振荡电路。
背景技术：
众所周知，D类放大器利用三角波信号对输入信号进行调制，D类放大器输出信号的频率成份包含了与三角波频率相同的载波频率以及该载波频率的高次谐波。三角波信号由三角波振荡电路产生，传统的三角波振荡电路振荡频率由电路中电阻电容的绝对值决定。当D类放大器与其他数字电路组成一个系统同时工作时，由于数字电路有独立的时钟，该时钟频率与D类放大器调制频率不相关，该时钟会耦合到D类放大器的输出信号， 与其交叉调制，在信号频带内产生交调谐波干扰。因此，现有的三角波振荡电路已越来越不能满足用户的需要。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种三角波振荡电路，其输出三角波频率由数字电路时钟频率决定，在信号频带内不产生交调谐波干扰。实现上述目的的技术方案是一种三角波振荡电路，包括电荷泵(101)、积分电容(Cl)、比较器(102)、电压偏置模块(103)和控制模块(104)，其中所述的电荷泵(101)接收外部的第一偏置电压(Vbl)和第二偏置电压(Vb2)，还接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，并根据该控制信号(Vcp)输出充放电电流；所述积分电容(Cl)的一端接地，另一端与所述电荷泵(101)的输出端相连并接收所述的充放电电流，输出一振荡电压(Vosc)；所述比较器(102)的反相输入端接收所述的振荡电压(Vosc)，其同相输入端接收所述电压偏置模块(103)输出的直流反馈电压(Vdcfb)，其输出端输出一比较信号 (Vcomp)；所述电压偏置模块(103)接收所述的振荡电压(Vosc)以及外部的共模电压 (Vcm)，输出直流反馈电压(Vdcfb)；所述控制模块(104)接收所述的比较信号(Vcomp)以及外部的时钟信号(Vclk)， 输出控制信号(Vcp)。上述的三角波振荡电路，其中，所述的电荷泵(101)包括PMOS开关(Ml)、NMOS开关(M2)、PMOS电流源(M3)和NMOS电流源(M4)，其中所述PMOS开关(Ml)的源极与所述的PMOS电流源(M3)的漏极相连，所述PMOS开关(Ml)的栅极接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，所述PMOS开关(Ml)的漏极与所述的NMOS开关(M2)的漏极相连，构成所述的电荷泵(101)的输出端；所述NMOS开关(M2)的栅极接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，其源极与所述NMOS电流源(M4)的漏极相连； 所述PMOS电流源(M3)的源极接一电源，栅极接收外部的第一偏置电压(Vbl)；所述NMOS电流源(M4)的源极接地，栅极接收外部的第二偏置电压(Vb2)。上述的三角波振荡电路，其中，所述的控制模块(104)包括复位触发器(401)、反相器(402)、或门(403)、触发器(404)以及或非门(405)，其中所述复位触发器(401)的数据端接一电源，时钟端接收所述比较器(102)输出的比较信号(Vcomp)，复位端接收外部的时钟信号(Vclk)；所述反相器(402)的输入端接收外部的时钟信号(Vclk)；所述或门(403)的一个输入端接收所述的复位触发器(401)的输出，另一个输入端接收所述反相器(402)的输出；所述触发器(404)的数据端接收所述比较器(102)输出的比较信号(Vcomp)，时钟端接收所述反相器(402)的输出；所述或非门(405)的一个输入端接收所述或门(403)的输出，另一个输入端接收所述触发器(404)的输出，其输出端作为所述控制模块(104)的输出端。上述的三角波振荡电路，其中，所述的电压偏置模块(103)包括缓冲放大器 (301)、输入电阻(Rl)、反馈电容(C2)和积分放大器(302)，其中所述缓冲放大器(301)的同相输入端接收所述积分电容(Cl)输出的振荡电压 (Vosc)，反相输入端与其输出端相连；所述输入电阻(Rl)的一端与所述缓冲放大器(301) 的输出端相连，另一端与所述的积分放大器(302)的反相输入端相连；所述的反馈电容 (C2)的一端与所述积分放大器(302)的反相输入端相连，另一端与所述积分放大器(302) 的输出端相连；所述积分放大器(302)的同相输入端接收外部的共模电压(Vcm)，其输出端作为所述电压偏置模块(103)的输出端。上述的三角波振荡电路，其中，所述的电压偏置模块(103)包括输入电阻、反馈电容和积分放大器，其中所述输入电阻的一端接收所述的积分电容(Cl)输出的振荡电压(Vosc)，另一端与所述积分放大器的反相输入端相连；所述反馈电容的一端与所述积分放大器的反相输入端相连，另一端与所述积分放大器的输出端相连；所述积分放大器的同相输入端接收外部的共模电压(Vcm)，其输出端作为所述的电压偏置模块(103)的输出端。由于采用了上述的技术解决方案，本发明使三角波振荡频率跟随外部数字系统时钟频率，避免了交叉调制对D类放大器输出信号产生的干扰。
图1是本发明的三角波振荡电路的最佳实施例的电路图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明的一种三角波振荡电路，包括电荷泵101、积分电容Cl、比较器 102、电压偏置模块103和控制模块104，其中，电荷泵101接收外部的第一偏置电压Vbl和第二偏置电压Vb2，以及控制模块104输出的控制信号Vcp，其输出端与积分电容Cl的一端相连，根据控制信号Vcp输出充放电电流；积分电容Cl的另一端接地，接收电荷泵101输出的充放电电流，在与电荷泵101 输出端相连的一端产生振荡电压Vosc输出；
比较器102的反相输入端接收积分电容Cl输出的振荡电压Vosc，比较器102的同相输入端接收电压偏置模块103输出的直流反馈电压Vdcfb，比较器102的输出端输出比较信号Vcomp ；电压偏置模块103接收外部的共模电压Vcm，以及积分电容Cl输出的振荡电压 Vosc，输出直流反馈电压Vdcfb ；控制模块104接收外部的时钟信号Vclk和比较器102输出的比较信号Vcomp，输出控制信号Vcp。具体地说，电荷泵101包括PMOS开关M1、NM0S开关M2、PM0S电流源M3和NMOS电流源M4，其中，PMOS开关Ml的源极与PMOS电流源M3的漏极相连，PMOS开关Ml的栅极接收控制模块104输出的控制信号Vcp，PMOS开关Ml的漏极与NMOS开关M2的漏极相连，构成电荷泵101的输出端；NMOS开关M2的栅极接收控制模块104输出的控制信号Vcp，其源极与NMOS电流源M4的漏极相连；PMOS电流源M3的源极接一电源，栅极接收外部的第一偏置电压Vbl ；NMOS电流源M4的源极接地，栅极接收外部的第二偏置电压Vb2。电压偏置模块103包括缓冲放大器301、输入电阻R1、反馈电容C2和积分放大器 302，其中，缓冲放大器301的同相输入端接收积分电容Cl输出的振荡电压Vosc，反相输入端与其输出端相连；输入电阻Rl的一端与缓冲放大器301的输出端相连，另一端与积分放大器302的反相输入端相连；反馈电容C2的一端与积分放大器302的反相输入端相连，另一端与积分放大器 302的输出端相连；积分放大器302的同相输入端接收外部的共模电压Vcm，其输出端作为电压偏置模块103的输出端。控制模块104包括复位触发器401、反相器402、或门403、触发器404和或非门 405，其中，复位触发器401的数据端接一电源，时钟端接收比较器102输出的比较信号 Vcomp,复位端接收外部的时钟信号Vclk ；反相器402的输入端接收外部的时钟信号Vclk ；或门403的一个输入端接收复位触发器401的输出，另一个输入端接收反相器402 的输出；触发器404的数据端接收比较器102输出的比较信号Vcomp，时钟端接收反相器 402的输出；
或非门405的一个输入端接收或门403的输出，另一个输入端接收触发器404的输出，其输出端作为控制模块104的输出端。图1为本发明的最佳实施例，在该实施例中，电压偏置模块103包括缓冲放大器 301、输入电阻R1、反馈电容C2和积分放大器302。除该最佳实施例外，本发明还有其他的实施例，例如在另一实施例中，电压偏置模块103包括输入电阻、反馈电容和积分放大器， 其中，所 述输入电阻的一端接收积分电容Cl输出的振荡电压Vosc，另一端与所述积分放大器的反相输入端相连；所述反馈电容的一端与所述积分放大器的反相输入端相连，另一端与所述积分放大器的输出端相连；所述积分放大器的同相输入端接收外部的共模电压Vcm，其输出端作为电压偏置模块103的输出端。本发明的工作原理如下电荷泵101接收外部的偏置电压(Vbl、Vb2)转换成电流源，在控制信号Vcp的控制下产生充放电电流，该充放电电流流过积分电容Cl产生振荡电压Vosc。当振荡电压Vosc 低于直流反馈电压Vdcfb时，比较器102输出比较信号Vcomp翻转，代表放电结束。控制模块104接收到比较信号Vomp翻转信息，输出控制信号Vcp随之翻转，控制电荷泵101开始对积分电容Cl充电，当时钟信号Vclk下降沿出现，代表充电结束，控制信号Vcp会再次翻转，控制电荷泵101开始对积分电容Cl放电。对于积分电容Cl来说，振荡频率满足关系式I = CXVXf,即由电荷泵101的充放电电流I、电容值C、振荡幅度V三个变量决定的。其中I、C两个变量的绝对值取决于实际物理器件的精度，会受到工艺偏差的影响。传统的振荡电路固定变量V，因此振荡频率f跟随I、C变化，而本发明中的振荡电路固定变量f，因此振荡幅度V跟随I、C变化。通常振荡幅度V的变化范围不会超过电路处理范围，但由于积分电容Cl是进行积分运算，因此电路噪声会在电容上积分产生直流偏移，这个直流偏移会不断随时间增加，最终使电路溢出。为避免积分电容Cl上产生直流偏移，需要增加额外的直流电压控制，电压控制模块103就用来实现这个功能。积分放大器302同输入电阻R1、反馈电容C2实现积分运算，其输出的直流反馈电压Vdcfb等于振荡电压Vosc与共模电压Vcm差值的积分。根据积分器的基本原理，其直流增益为无穷大，当输出电压是有限值时，输入信号为零。由于电压控制模块103在振荡器的负反馈回路中，负反馈回路会调整振荡电压Vosc的平均电压值，使其与共模电压Vcm相同，进而使直流反馈电压Vdcfb是一个有限值。由于积分器无穷大的直流增益，最终振荡器产生的振荡电压振荡电压Vosc的平均电压值非常接近共模电压Vcm，从而消除了直流偏移。缓冲放大器301可以防止电荷泵101输出的电流泄漏到电压控制模块103，这部分泄漏电流会引起电压控制模块103中积分运算产生偏差，使振荡电压Vosc的平均电压值与共模电压Vcm也产生偏差。缓冲放大器301可以防止产生这个偏差。控制模块104的具体实施方式
可以非常灵活，可以根据时钟信号Vclk触发放电过程，根据比较信号Vcomp触发充电过程，也可以反过来根据时钟信号Vclk触发充电过程，根据比较信号Vcomp触发放电过程。可以根据时钟信号Vclk的上升沿触发，也可以根据时钟信号Vclk的下降沿触发。这都不影响本发明的实施。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种三角波振荡电路，其特征在于，所述三角波振荡电路包括电荷泵(101)、积分电容(Cl)、比较器(102)、电压偏置模块(103)和控制模块(104)，其中所述的电荷泵(101)接收外部的第一偏置电压(Vbl)和第二偏置电压(Vb2)，还接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，并根据该控制信号(Vcp)输出充放电电流；所述积分电容(Cl)的一端接地，另一端与所述电荷泵(101)的输出端相连并接收所述的充放电电流，输出一振荡电压(Vosc)；所述比较器(102)的反相输入端接收所述的振荡电压(Vosc)，其同相输入端接收所述电压偏置模块(103)输出的直流反馈电压(Vdcfb)，其输出端输出一比较信号(Vcomp)；所述电压偏置模块(103)接收所述的振荡电压(Vosc)以及外部的共模电压(Vcm)，输出直流反馈电压(Vdcfb)；所述控制模块(104)接收所述的比较信号(Vcomp)以及外部的时钟信号(Vclk)，输出控制信号(Vcp)。
2.根据权利要求1所述的三角波振荡电路，其特征在于，所述的电荷泵(101)包括 PMOS开关(Ml)、匪OS开关(M2)、PMOS电流源(M3)和匪OS电流源(M4)，其中所述PMOS开关(Ml)的源极与所述的PMOS电流源(M3)的漏极相连，所述PMOS开关 (Ml)的栅极接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，所述PMOS开关(Ml)的漏极与所述的NMOS开关(M2)的漏极相连，构成所述的电荷泵(101)的输出端；所述NMOS开关(M2)的栅极接收所述控制模块(104)输出的控制信号(Vcp)，其源极与所述NMOS电流源(M4)的漏极相连；所述PMOS电流源(M3)的源极接一电源，栅极接收外部的第一偏置电压(Vbl)； 所述NMOS电流源(M4)的源极接地，栅极接收外部的第二偏置电压(Vb2)。
3.根据权利要求1或2所述的三角波振荡电路，其特征在于，所述的控制模块(104)包括复位触发器(401)、反相器(402)、或门(403)、触发器(404)以及或非门(405)，其中所述复位触发器(401)的数据端接一电源，时钟端接收所述比较器(102)输出的比较信号(Vcomp)，复位端接收外部的时钟信号(Vclk)；所述反相器(402)的输入端接收外部的时钟信号(Vclk)；所述或门(403)的一个输入端接收所述的复位触发器(401)的输出，另一个输入端接收所述反相器(402)的输出；所述触发器(404)的数据端接收所述比较器(102)输出的比较信号(Vcomp)，时钟端接收所述反相器(402)的输出；所述或非门(405)的一个输入端接收所述或门(403)的输出，另一个输入端接收所述触发器(404)的输出，其输出端作为所述控制模块(104)的输出端。
4.根据权利要求1或2所述的三角波振荡电路，其特征在于，所述的电压偏置模块 (103)包括缓冲放大器(301)、输入电阻(Rl)、反馈电容(C2)和积分放大器(302)，其中所述缓冲放大器(301)的同相输入端接收所述积分电容(Cl)输出的振荡电压(Vosc)， 反相输入端与其输出端相连；所述输入电阻(Rl)的一端与所述缓冲放大器(301)的输出端相连，另一端与所述的积分放大器(302)的反相输入端相连；所述的反馈电容(C2)的一端与所述积分放大器(302)的反相输入端相连，另一端与所述积分放大器(302)的输出端相连；所述积分放大器(302)的同相输入端接收外部的共模电压(Vcm)，其输出端作为所述电压偏置模块(103)的输出端。
5.根据权利要求1或2所述的三角波振荡电路，其特征在于，所述的电压偏置模块 (103)包括输入电阻、反馈电容和积分放大器，其中所述输入电阻的一端接收所述的积分电容(Cl)输出的振荡电压(Vosc)，另一端与所述积分放大器的反相输入端相连；所述反馈电容的一端与所述积分放大器的反相输入端相连，另一端与所述积分放大器的输出端相连；所述积分放大器的同相输入端接收外部的共模电压(Vcm)，其输出端作为所述的电压偏置模块(103)的输出端。
全文摘要
本发明涉及一种三角波振荡电路，包括电荷泵、积分电容、比较器、电压偏置模块和控制模块，所述的电荷泵接收外部的偏置电压和所述控制模块输出的控制信号，根据该控制信号输出充放电电流给所述积分电容，所述积分电容输出振荡电压；所述比较器的反相输入端接收所述振荡电压，同相输入端接收所述电压偏置模块输出的直流反馈电压，输出端输出比较信号；所述电压偏置模块接收所述的振荡电压和外部的共模电压，输出直流反馈电压；所述控制模块接收所述的比较信号和外部的时钟信号，输出控制信号。本发明使三角波振荡频率跟随外部数字系统时钟频率，避免了交叉调制对D类放大器输出信号产生的干扰。
文档编号H03K4/06GK102361446SQ201110332250
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者李淼 申请人:上海贝岭股份有限公司