专利名称：具有与外部时钟信号同步的差分输出的三角波形发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路，并且特别涉及波形发生器。
背景技术：
模拟D类音频放大器(也被称为D类放大器)提供良好的功率效率和优质的输出信号。因为这个，D类放大器被通常用在低功率应用和设备(例如便携式电池供电的设备)中。此外，模拟D类音频放大器可以降低成本，因为它们通常不需要外部电感作为输出滤波器。模拟D类音频放大器通常使用脉宽调制器，其包括三角波形发生器。由所述波形发生器产生的三角波形应该是非常线性的，否则放大器的输出信号会失真。图1是示出现有技术波形发生电路的电路图。该电路接收时钟信号102，并且提供三角波形信号以作为输出信号104。该时钟信号是方波信号。该电路包括由运算放大器106和电容器108组成的积分电路。该电路另外包括可切换电流源Il 110和12 112。理想情况包括Il和12是相等的并且时钟信号102具有精确50%占空比。在这些理想情况下，输出信号104是具有包括均匀峰的均匀特性的三角波形。图2是示出对于图1中所示的波形发生电路而言可能出现的问题的时序图。在情形201中，电流源12大于II。结果，输出信号104朝着高峰值并且远离低峰值而漂移。可以看出误差在每个周期都增加。在情形202中，电流源12小于II。此时，输出信号104朝着低峰值并且远离高峰值而漂移。再次，可以看出误差在每个周期都累积。在情形203中，时钟信号102的占空比不是百分之百。时钟周期的低部分大于时钟周期的高部分。结果，输出信号104累积误差，并且朝着低峰值漂移并具有非均匀的占空比。在另一现有技术波形发生器中，三角斜坡由具有相反方向的两个恒定电流生成，所述两个恒定电流被顺序地切换以流过电容器。该切换由监视输出电压的两个比较器来控制。利用运算放大器以建立具有电容器的积分器，这确保电流源两端的恒定电压降以便实现具有相对较高线性的输出信号。另外，电路是自激振荡的并且不利用外部的或供给的时钟信号。所产生的输出信号是三角形的并且相对较线性，然而它是单端的并且与外部时钟不同步。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种波形发生器。所述波形发生器包括第一对电容器；第二对电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端；以及控制逻辑，其包括电容器控制逻辑，其被配置成将第一对和第二对电容器中的当前对连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前对；复位控制逻辑，其被配置成复位第一对和第二对电容器中的下一对；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一对已被复位之后对所述下一对充电。根据本发明的第二方面，提供一种波形发生器。所述波形发生器包括第一电容器；第二电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端，所述输出信号包括单端三角波形；以及控制逻辑，其被配置成根据时钟信号进行操作，所述控制逻辑包括电容器控制逻辑，其被配置成将第一和第二电容器中的当前电容器连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前电容器；复位控制逻辑，其被配置成复位第一和第二电容器中的下一电容器；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一电容器已被复位之后对所述下一电容器充电。根据本发明的第三方面，提供一种生成差分三角波形的方法。所述方法包括提供第一对电容器和第二对电容器；在时钟的每个周期从第一对和第二对电容器中交替地选择当前对电容器和下一对电容器；将所述当前对连接到运算放大器的输入端；将斜坡电流提供给所述当前对电容器；由所述运算放大器从所述斜坡电流和所述当前对电容器生成差分三角波形，所述差分三角波形与所述时钟是同步的；以及对所述下一对电容器复位并且然后充电。
图1是示出现有技术波形发生电路的电路图。图2是示出由图1的电路产生的问题的时序图。图3是三角波形发生器的电路图。图4是示出根据本发明一个实施例的三角波形发生器的电路图。图5是示出根据本发明一个实施例的差分波形发生器的示例操作的时序图。图6是示出根据本发明一个实施例的单端三角波形发生器的电路图。图7是示出根据本发明一个实施例的单端三角波形发生器的示例操作的时序图。图8是示出根据本发明一个实施例的生成差分三角波形的方法的流程图。
具体实施例方式本发明的一个实施例涉及一种波形发生器，其包括第一对电容器、第二对电容器、运算放大器和控制逻辑。运算放大器具有输入端并且在其输出端处提供差分三角波形以作为输出信号。控制逻辑包括电容器控制逻辑、斜坡控制逻辑、复位控制逻辑和充电控制逻辑。电容器控制逻辑将第一和第二电容器中的当前对连接到运算放大器的输入端。斜坡控制逻辑将斜坡电流提供给当前对。复位控制逻辑将下一对电容器复位为(一个或多个)所选电压，例如零。充电控制逻辑通常在下一对电容器已被驱动到(一个或多个)所选电压之后对该下一对电容器充电。在另一实施例中，上述实施例还包括提供斜坡电流的第一和第二斜坡电流源。在又一实施例中，上述中的任一还包括第一和第二充电电流源，其提供充电电流以对下一对电容器充电。在另一实施例中，在上述中的任一中复位控制逻辑通过复位下一对电容器来消除该下一对电容器上的误差或不适当的电压。在另一实施例中，在上述中的任一中当前对和下一对在每个周期转换角色。在又一实施例中，在上述中的任一中控制逻辑对时钟信号(例如外部时钟)进行操作并且输出信号与时钟信号是同步的。在另一实施例中，在上述中的任一中电容器控制逻辑包括一对开关。本发明的另一实施例包括一种用于生成单端三角波形的波形发生器。该发生器包括第一电容器、第二电容器、运算放大器和控制逻辑。运算放大器具有选择性或可控地连接到第一和第二电容器的输入端。运算放大器具有输出端，该输出端提供输出信号以作为单端三角波形。控制逻辑包括电容器控制逻辑、斜坡控制逻辑、复位控制逻辑和充电控制逻辑。电容器控制逻辑可控地将第一和第二电容器中的一个连接到运算放大器的输入端。所连接的电容器被指定为当前电容器。斜坡控制逻辑控制斜坡电流或者将斜坡电流提供给当前电容器。复位控制逻辑被配置成复位第一和第二电容器中的另一个电容器。该另一个电容器被称为下一电容器。充电控制逻辑控制对下一电容器的充电。在本发明的又一实施例中公开一种生成差分三角波形的方法。提供第一和第二对电容器。在每个周期从第一和第二对电容器中交替地选择当前对和下一对。当前对被连接到运算放大器的输入端。斜坡电流被提供给输入端和当前对。结果，差分三角波形由运算放大器生成。下一对电容器被复位并且然后被充电。现在将参考附图来描述本发明，其中相同的附图标记被用来始终指代相同的元件，并且其中所示的结构和设备不一定是按比例绘制的。图3是三角波形发生器300的电路图。发生器300包括第一电流源302、第一开关304、第二电流源306、第二开关308、运算放大器310、第一电容器312、第二电容器314、第一输出节点316、第二输出节点318、以及时钟输入端320。第一电流源302和第二电流源306提供值基本上类似但是方向相反的电流Il和12。在一个实例中，Il是2uA并且12是2uA。第一开关304和第二开关308被分别耦合到第一电流源302和第二电流源306，并且可以使用数字逻辑来实施。第一开关304和第二开关308利用两个位置(“a”和“b”)来配置。运算放大器310是具有差分输入端和输出端的差分放大器，如图3所示。负输入端被连接到第二开关308的“a”位置和第一开关304的“b”位置。正输入端被连接到第二开关的“b”位置和第一开关304的“a”位置。正输出端被连接到第一输出节点316。负输出端被连接到第二输出节点318。第一电容器312被连接到运算放大器310的负输入端、运算放大器310的正输出端、以及第一输出节点316。第二电容器314被连接到运算放大器310的正输入端、运算放大器310的负输出端、以及第二输出节点318。在一个实例中,第一电容器312和第二电容器314具有IpF的电容值。时钟输入端320被连接到第一开关304和第二开关308。时钟输入端320提供时钟信号(也被称为外部时钟)，其控制第一开关304和第二开关308的操作。时钟信号通常是具有第一和第二状态(例如高状态或低状态)的方波信号。在一个实例中，时钟信号具有600kHz的频率。第一输出节点316提供第一输出信号，其被称为Voutl。第二输出节点318提供第二输出信号，其被称为Vout2。根据时钟信号来控制第一开关304和第二开关308。在时钟信号的第一状态中，开关304和308处于“a”位置。在该位置，电流Il流过第二电容器314并且电流12流过第一电容器312。结果，Voutl线性地增加并且Vout2线性地降低。在时钟信号的第二状态中，开关304和308处于“b”位置。在该位置，电流Il流过第一电容器312并且电流12流过第二电容器314。结果，Voutl线性地降低并且Vout2线性地增加。因此，在第一输出节点316和第二输出节点318处生成具有等于外部时钟信号的频率的频率的差分三角波形。所生成的差分三角波形是线性的，因为运算放大器310在电流源302和306上维持恒定的电压降。然而，第一电容器312和第二电容器314之间的电容、电流Il和12、或者时钟信号的占空比的任何变化可能引起输出电压Voutl和Vout2的上升和下降斜率(slope)不匹配。此外，积分器由运算放大器310、第一电容器312和第二电容器314产生。该积分器累积电容器312和314的斜率之间的差，使得输出电压之一被驱动到供电电压并且另一个在一个时间周期之后被驱动到接地。图4是示出根据本发明一个实施例的三角波形发生器400的电路图。发生器400根据外部时钟信号进行操作，并且生成差分三角波形，所述差分三角波形是相对较线性的，并且减轻由于电容失配、电流失配、以及占空比的偏移(即离开百分之五十的占空比)而引起的误差及误差的累积。差分波形分量利用以零为中心的、从所选负电压到所选正电压的线性斜坡来产生。所生成的差分波形的负和正分量是彼此的映像，并且具有在所选负电压和所选正电压之间的线性斜坡。发生器400包括四个电流源、四个电容器、控制逻辑442和运算放大器410。这四个电流源包括第一电流源402、第二电流源406、第三电流源403和第四电流源407。第一电流源402提供斜坡电流II，第二电流源406提供斜坡电流12，第三电流源403提供充电电流13，以及第四电流源提供充电电流14。第一电流源402和第二电流源406也被称为斜坡电流源。第三电流源403和第四电流源407也被称为充电电流源。斜坡电流Il和12大约是相同的值，但是以相反的方向流动。充电电流13和14也具有大约相同的值，但是以相反的方向流动。Il和13以相同的方向流动，但是Il通常大约至少是13的值的两倍。类似地，12和14以相同的方向流动，但是12通常是14的值的两倍。在一个实例中，Il和12具有2uA和6uA之间的电流值，并且13和14具有IuA和3uA之间的值。所述电容器包括第一电容器412、第二电容器414、第三电容器413和第四电容器415。第一电容器412具有电容Cl。第二电容器414具有电容C2。第三电容器413具有电容C3。第四电容器415具有电容C4。电容C1、C2、C3和C4相对而言是相等的。在一个实例中，电容Cl、C2、C3和C4在0. 5pF和2pF之间。控制逻辑442控制发生器400中的部件的操作和连接。控制逻辑442包括开关S1-S10，然而应认识到，可替换实施例可以包括或者省略变化数目的开关。还应认识到，控制逻辑442可以利用可替换部件来实施并且仍然是根据本发明的。控制逻辑442包括多位置开关SI至S6和两位置开关S7至SlO。开关SI至S6可以被实施为多路复用器以根据状态到所选位置。开关S7至SlO被配置成在第一和第二状态(例如断开和闭合)之间选择。控制逻辑442 (包括开关SI至S10)通常根据时钟信号(也被称为外部时钟信号)操作。该时钟信号由时钟输入端440提供。开关SI和S2作为斜坡控制逻辑来操作，并且控制与斜坡电流源、第一和第二电流源402和406的连接。开关S3和S4作为充电控制逻辑来操作，并且控制与充电电流源、第三和第四电流源403和407的连接。开关S5-S6作为电容器控制逻辑来操作，并且控制电容器412-415的连接并交替地连接电容器412-415的对。开关S7-S10作为复位控制逻辑来操作。时钟信号通常是方波信号，并且可以利用静态和/或动态频率来操作。在一个实例中，时钟信号以500kHz和IOOOkHz之间的频率操作。控制逻辑442可以利用多路复用器和/或其他类型的逻辑来实施。开关Sl-SlO于是根据时钟信号的上升和下降沿改变状态。时钟信号的上升沿将开关S1、S2设置成在a和c之间交替；将开关S3、S4设置到x ;将开关S5、S6设置到a，b ;将开关S7、S8设置成在断开和闭合之间交替；以及将开关S9、SlO设置成在闭合和断开之间交替。时钟信号的下降沿将开关S1、S2设置成在b和d之间交替；将开关S3、S4设置到b ;将开关S7、S8设置成在不改变和断开之间交替；以及将开关S9、SlO设置成在断开和不改变之间交替。运算放大器410结合电容器412、413、414和415来充当积分器，并且提供差分信号。运算放大器410的负输入端被连接到开关S5，并且正输入端被连接到开关S6。正输出端被耦合到第一输出节点416，并且运算放大器410的负输出端被连接到第二输出节点418。第一输出节点416提供信号Voutl，并且第二输出节点418提供信号Vout2。第一输出节点416和第二输出节点418提供所生成的差分三角波形信号以作为Voutl和Vout2。来自第一和第二电流源402和406的电流通过开关SI和S2被引导到运算放大器410的正和负输入端。第一电容器412和第二电容器414作为第一对积分器来操作，并且第三电容器413和第四电容器作为第二对来操作。第一对电容器和第二对电容器在每个周期交替操作为对运算放大器410的积分电容器。没有作为积分电容器进行操作的对被复位并且然后被充电到所选或默认电压。复位和充电减轻了由于失配和占空比的偏移而引起的误差的累积。当第一对(即第一电容器412和第二电容器414)被用作积分器时，电容器412和414通过开关S5和S6被连接到运算放大器410的输入端。在该时间期间，第二对(即第三电容器413和第四电容器415)被开关S9和SlO复位，并且然后通过开关S3和S4利用来自第三电流源403和第四电流源407的电流13和14进行充电。第二对以下述方式来充电，即在周期的结束时第一和第三电容器412和413具有相同的电压。此外，第二对也以下述方式来充电，即在每个时间周期的结束时第二和第四电容器414和415具有相同的电压。在下一周期中，第二对(即第三电容器413和第四电容器415)通过开关S5和S6被连接到运算放大器410的输入端。在该周期期间，第一对被开关S9和SlO复位，并且然后通过开关S3和S4利用来自第三电流源403和第四电流源407的电流13和14进行充电。第一对被充电以使得，在周期的结束时第一和第三电容器412和413具有相同的电压，并且在周期的结束时第二和第四电容器414和415具有相同的电压。应认识到，所用的部件的变化(包括省略和添加部件)是所设想的并且是根据本发明的。图5是示出根据本发明一个实施例的图4的差分波形发生器400的示例操作的时序图。在502处已经出现时钟信号的上升沿。结果，开关SI和S2被设置到位置a，开关S3和S4被设置到位置X，开关S5和S6被设置到“ab”，开关S7和S8被保持在断开，以及开关S9和SlO被设置成闭合。设置到“ab”的开关S5将第一电容器412连接到运算放大器410的负输入端，并且设置到“ab”的开关S6将第二电容器414连接到运算放大器410的正输入端。第二电容器414上的电压以及Voutl上的电压从所选正电压朝着所选负电压改变，并且第一电容器412上的电压从所选负电压朝着所选正电压改变。开关S9和SlO是闭合的，从而使得第三电容器413和第四电容器415上的电压被复位到零。在时钟信号的下降沿504，第一对电容器仍然被连接到运算放大器410的输入端，并且第二对电容器被充电。开关SI和S2被切换到位置b，从而保持第一对被连接到运算放大器410的输入端，但是翻转了电流方向。因此，第二电容器414上的电压以及Voutl上的电压从所选负电压改变到所选正电压，并且第一电容器412上的电压从所选正电压改变到所选负电压。开关S3和S4被设置到位置b，开关S5和S6保持在“ab”，开关S7和S8被保持为断开，并且开关S9和SlO被设置为断开。处于位置b的开关S3和S4使得第三电流源403和第四电流源407利用电流13和14对第三电容器413和第四电容器415充电。设置到“ab”的开关S5保持第一电容器412被连接到运算放大器410的负输入端，并且设置至IJ“ab”的开关S6保持第二电容器414被连接到运算放大器410的正输入端。第二电容器414上的电压以及VoutI上的电压从所选正电压朝着所选负电压改变，并且第一电容器412上的电压以及Vout2上的电压从所选负电压朝着所选正电压改变。开关S9和SlO被断开，从而停止复位过程。在506处，时钟信号的另一上升沿出现，从而开始另一周期和新的时间周期。第一对电容器与输出节点隔离，并且第二对被连接到输出节点416和418。开关SI和S2被设置到位置c,开关S3和S4被设置到位置X,开关S5和S6被设置到“cd”,开关S7和S8被设置为断开，以及开关S9和SlO保持断开。设置到“Cd”的开关S5将第三电容器413连接到运算放大器410的负输入端。设置到“Cd”的开关S6将第四电容器415连接到运算放大器410的正输入端。第四电容器415上的电压以及Voutl上的电压从所选正电压朝着所选负电压改变，并且第三电容器413上的电压从所选负电压朝着所选正电压改变。开关S7和S8被闭合，从而使得第二电容器414和第一电容器412上的电压复位到零。在时钟信号的下降沿508处，第二对电容器仍然被连接到运算放大器410的输入端，并且第一对电容器被充电。开关SI和S2被切换到位置d，从而保持第二对被连接到运算放大器410的输入端，但是翻转了电流方向。因此，第四电容器414上电压以及Voutl上的电压从所选负电压改变到所选正电压，并且第三电容器412上的电压以及Vout2上的电压从所选正电压改变到所选负电压。开关S3和S4被设置到位置b，开关S5和S6保持在“Cd”，开关S7和S8被设置为断开，以及开关S9和SlO保持断开。处于位置b的开关S3和S4使得第三电流源403和第四电流源407利用电流13和14对第一电容器412和第二电容器414充电。设置到“Cd”的开关S5保持第三电容器413被连接到运算放大器410的负输入端，并且设置到“Cd”的开关S6保持第四电容器415被连接到运算放大器410的正输入端。第四电容器415上电压以及Voutl上的电压从所选正电压朝着所选负电压改变，并且第三电容器413上的电压以及Vout2上的电压从所选负电压朝着所选正电压改变。开关S9和SlO保持断开。开关S7和S8被断开，从而停止第一和第二电容器412和414的复位。图6是根据本发明一个实施例的单端三角波形发生器600的电路图。发生器600提供线性三角波形，同时减轻电容器和电流源的失配的影响和离开百分之五十占空比的偏移的影响。
发生器600包括运算放大器610、第一电流源602、第二电流源606、第三电流源603、输入时钟节点640、控制逻辑642、输出节点616、第一电容器612、第二电容器614以及开关 S1、S2、S3、S5、S7 和 S9。输入时钟节点640提供时钟信号。该时钟信号通常是方波信号并且可以以静态和/或动态频率来操作。在一个实例中，时钟信号以500kHz和IOOOkHz之间的频率操作。控制逻辑642控制开关的操作，并且可以利用多路复用器和/或其他类型的逻辑来实施。第一电流源602和第二电流源606分别提供电流Il和12，它们具有相同的电流值，但是以相反的方向流动。第三电流源603提供与第一电流源相同方向的电流13。电流Il大约是13的两倍。第三电流源603提供充电电流。在一个实例中，Il和12在2uA和6uA之间。13具有在IuA和3uA之间的电流值。第一电容器612具有电容Cl，并且第二电容器614具有电容C2。Cl和C2大约相
坐寸o开关SI控制到第一电流源602的连接。开关S2控制到第二电流源606的连接。开关S3控制到第二电流源603的连接。开关S5具有将第二电容器614连接到运算放大器610的负输入端的第一位置“cd”和将第一电容器612连接到运算放大器的负输入端的第二位置“ab”。开关S7用于复位第一电容器612。开关S7具有复位第一电容器612的闭合位置和不复位第一电容器612的断开位置。类似地，开关S9具有复位第二电容器614的闭合位置和不复位第二电容器614的断开位置。在波形发生器600的操作期间，第一电流源602和第二电流源606被交替地连接到运算放大器610的负输入端。因此，在时间周期或周期的前一半期间，第一电流源602在正方向上增加电容器612和614中的一个上的电压,并且在后一半期间，第二电流源606在负方向上降低电容器612和614中的一个上的电压。电容器612和614中的另一个被复位并且然后被第三电流源603充电。运算放大器610的输出端提供具有三角波形的输出信号。该输出信号在输出节点616处被提供以作为单端三角波形。因此,第一和第二电容器612和614的每个周期角色被交替。电容器612和614中的一个被连接到运算放大器的负输入端，以及另一个被复位并且然后被充电。在下一周期，它们的角色被翻转。结果，来自失配等等的误差的累积被减轻。图7是示出图6的单端三角波形发生器600的示例操作的时序图。参考图6描述该时序图以增强理解。提供该时序图以进一步示出本发明。在时钟信号的上升沿702处，将开关S5设置到ab，这将第一电容器612连接到运算放大器610的负输入端。开关S9被闭合，从而将第二电容器614朝着零伏复位。开关SI被设置到位置ac，从而从电路/发生器有效地移除第一电流源602。开关S3被设置到位置“ac”，从而也从发生器移除它。开关S2被设置到a，从而将第二电流源606连接到第一电容器612并且在正方向上增加第一电容器612上的电压，从而在正方向上线性地增加运算放大器的输出端上的电压以生成输出信号。在时钟信号的下降沿704处,开关S5保持在位置“ab”,从而维持第一电容器612到运算放大器610的负输入端的连接。开关SI被设置到位置b，从而将第一电流源602连接到第一电容器612并且在负方向上降低第一电容器612上的电压,从而在负方向上线性地降低运算放大器的输出端上的电压以生成输出信号。开关S9被断开并且开关S2被设置至lj“bd”，从而移除第二电流源606。开关S3被设置到b以便将第二电容器614充电到所选负电压。在时钟信号的上升沿706处，第一和第二电容器612和614转换角色。开关S5被设置到“Cd”，这将第二电容器614连接到运算放大器610的负输入端。开关S7被闭合，从而将第一电容器612朝着零伏复位。开关SI被设置到位置“ac”以断开第一电流源602。开关S2被设置到C，从而将第二电流源606连接到第二电容器614并且在正方向上增加第二电容器614上的电压，从而在正方向上线性地增加运算放大器610的输出端上的电压以生成输出信号。在时钟信号的下降沿708处，开关S5保持在位置“cd”，从而维持第二电容器614到运算放大器610的负输入端的连接。开关SI被设置到位置d，从而将第一电流源602连接到第二电容器614并且在负方向上降低第二电容器614上的电压,从而在负方向上线性地降低运算放大器610的输出端上的电压以生成输出信号。开关S9被断开并且开关S2被设置到“bd”，从而移除第二电流源606。开关S3被设置到d以便将第一电容器614充电到所选负电压。图8是示出根据本发明一个实施例的生成差分三角波形的方法800的流程图。方法800以所示的顺序示出，然而应认识到，本发明设想了以其他合适次序执行方法800、省略框、以及执行未示出的附加方法框。通过参考图4和说明书的关联部分可以促进对方法800的理解，然而应认识到，方法800不限于在此描述的电路部件。方法在框802处开始,其中提供第一对电容器和第二对电容器。电容器具有基本上类似的电容值，然而容许由于方法800的操作而引起的一定程度的失配。在框804处，交替地且顺序地，第一对和第二对电容器之一被选择为当前对并且另一对被选择为下一对。可以利用控制逻辑和/或电容器选择逻辑(例如图4的逻辑442以及开关S5和S6)来执行选择。一般来说，选择发生在每个时钟周期。例如，在第一周期，第一对被选择为当前对并且第二对被选择为下一对，在第二周期，第二对被选择为当前对并且第一对被选择为下一对，以及在第三周期，第一对被选择为当前对且第二对被选择为下一对，等等。在框806处，当前对的电容器被连接到运算放大器的输入端，并且斜坡电流被提供给输入端和当前对的电容器。可以由第一和第二电流源(例如图4中所示的源402和406)来提供斜坡电流。斜坡电流包括在周期的前一半中被提供给当前对中的一个的第一斜坡电流和被提供给当前对中的另一个的第二斜坡电流。在当前周期的后一半中，第一斜坡电流被提供给当前对中的另一个并且第二斜坡电流被提供给当前对中的一个。在框808处，在运算放大器的输出端处生成差分三角波形。利用具有差分输出端的运算放大器，例如运算放大器410。在框810处，下一对电容器被复位并且然后被充电。通过在时钟周期的前一半的至少一部分期间将每个电容器朝着零伏驱动来复位该下一对电容器。在后一半中，提供充电电流以将每个电容器充电到所选正或负电压。此时，下一对中的一个和当前对中的一个具有基本上相等的电压，并且下一对中的另一个和当前对中的另一个具有基本上相等的电压。因此，当当前对和下一对的角色转换时，在输出中不存在失真或偏移。方法800然后可以在下一时钟周期进行重复。第一和第二对的当前和下一角色然后可以被转换，使得前一当前对是下一对，并且前一下一对是当前对的电容器。虽然已经相对于一个或多个实施示出并描述了本发明，但是可以在不背离所附权利要求书的精神和范围的情况下对所示的实例做出改变和/或修改。特别关于由上述的部件或结构(组件、设备、电路、系统等等)执行的各种功能，用来描述这样的部件的术语(包括对“装置”的提及)意图对应于(除非另有所示)执行所述的部件的规定的功能的任何部件或结构(例如其在功能上是等同的)，即使在结构上不等同于执行在此示出的本发明的示例性实施中的功能的所公开的结构。另外，虽然可能已相对于几个实施中的仅仅一个公开了本发明的特定特征，但是如可能对于任何给定的或特定的应用所期望的并且有利的那样，这样的特征可以与其他实施的一个或多个其他特征进行组合。此外，就在详述和权利要求书中使用术语“包括”、“包括”、“具有”、“具有”、“具有”、或其变体的程度而言，这样的术语意图以与类似于术语“包括”的方式而为包含性的。
权利要求
1.一种波形发生器，包括第一对电容器；第二对电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端；以及控制逻辑，其包括电容器控制逻辑，其被配置成将第一对和第二对电容器中的当前对连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前对；复位控制逻辑，其被配置成复位第一对和第二对电容器中的下一对；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一对已被复位之后对所述下一对充电。
2.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述输出信号是差分三角波形。
3.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述输出信号的频率是根据外部时钟来确定的。
4.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述控制逻辑根据时钟信号来操作。
5.根据权利要求4所述的发生器，其中，所述当前对和所述下一对在每个时钟周期被选择。
6.根据权利要求4所述的发生器，其中，所述当前对和所述下一对在每个时钟周期进行交替。
7.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述复位控制逻辑将所述下一对中的第一和第二电容器上的电压驱动到零伏。
8.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述充电控制逻辑将所述下一对从零伏充电到所述斜坡电流的大约一半的电流。
9.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述充电控制逻辑将第一方向上的第一充电电流提供给所述下一对中的第一电容器，并且将第二方向上的第二充电电流提供给所述下一对中的第二电容器，所述第二方向与所述第一方向相反。
10.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述斜坡电流包括第一方向上的第一斜坡电流和第二方向上的第二斜坡电流。
11.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述电容器控制逻辑包括在第一对电容器和第二对电容器之间进行选择的一对开关。
12.根据权利要求1所述的发生器，其中，所述当前对电容器包括连接到所述运算放大器的输入端的负输入端的第一电容器和连接到所述运算放大器的输入端的正输入端的第二电容器。
13.根据权利要求1所述的发生器，其中，第一对电容器和第二对电容器中的电容器具有基本上相等的电容。
14.根据权利要求1所述的发生器，还包括耦合到所述斜坡控制逻辑的第一斜坡电流源和第二斜坡电流源。
15.一种波形发生器，包括第一电容器；第二电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端，所述输出信号包括单端三角波形；以及控制逻辑，其被配置成根据时钟信号进行操作，所述控制逻辑包括电容器控制逻辑，其被配置成将第一和第二电容器中的当前电容器连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前电容器；复位控制逻辑，其被配置成复位第一和第二电容器中的下一电容器；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一电容器已被复位之后对所述下一电容器充电。
16.根据权利要求15所述的发生器，其中，所述斜坡控制逻辑在输入时钟的每个周期将所述斜坡电流的方向交替两次。
17.根据权利要求15所述的发生器，其中，所述下一电容器的复位移除来自电流失配和电容器失配的误差。
18.—种生成差分三角波形的方法，包括提供第一对电容器和第二对电容器；在时钟的每个周期从第一对和第二对电容器中交替地选择当前对电容器和下一对电容器；将所述当前对连接到运算放大器的输入端；将斜坡电流提供给所述当前对电容器；由所述运算放大器从所述斜坡电流和所述当前对电容器生成差分三角波形，所述差分三角波形与所述时钟是同步的；以及对所述下一对电容器复位并且然后充电。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，复位并且然后充电与生成差分三角波形同时发生。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，提供斜坡电流包括在所述周期的前一半中将正斜坡电流提供给第一电容器并且将负斜坡电流提供给第二电容器，以及在所述周期的后一半中将所述正斜坡电流提供给第二电容器并且将所述负斜坡电流提供给第一电容器。
全文摘要
本发明公开了具有与外部时钟信号同步的差分输出的三角波形发生器。本发明的一个实施例涉及一种波形发生器，其包括第一对电容器、第二对电容器、运算放大器和控制逻辑。运算放大器具有输入端并且在其输出端处提供差分三角波形以作为输出信号。控制逻辑包括电容器控制逻辑、斜坡控制逻辑、复位控制逻辑和充电控制逻辑。电容器控制逻辑将第一和第二电容器中的当前对连接到运算放大器的输入端。斜坡控制逻辑将斜坡电流提供给所述当前对。复位控制逻辑将下一对复位到(一个或多个)所选电压，例如零。充电控制逻辑通常在所述下一对电容器已被驱动到(一个或多个)所选电压之后对所述下一对电容器充电。
文档编号H03K4/06GK103001607SQ20121032849
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月8日
发明者G.帕诺夫 申请人:英特尔移动通信有限责任公司