带反插保护的可调频方波发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种带反插保护的可调频方波发生器，包括依次相连的启动电路、带隙基准源、带温度补偿的偏置电路、振荡电路和输出电路，所述启动电路的输入端与电源相连，启动电路为带隙基准源提供恒定电流，带隙基准源为振荡电路提供恒定电压，偏置电路为带隙基准源和振荡电路提供恒流，振荡电路产生的振荡信号由D触发器分频最终由输出口输出。整个方波发生器线路简洁，与电源相连的启动电路中加入反插保护单元，有效地解决了电源反插损坏的问题，提高了电路的可靠性；频率可通过偏置电路中的外接电阻直接调整。启动电路和带隙基准源各提供一个恒流源，使得振荡频率不随电源电压的改变而改变，极大地改善了方波发生器的线性度。
【专利说明】带反插保护的可调频方波发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LDO电源和开关电源，具体地说涉及具有温度补偿的电流模式电阻控制可调频率方波发生电路。
【背景技术】
[0002]众所周知，要产生一个方波电路，可以采用多谐振荡器方式实现，但电源功耗随电源电压变化较大，且频率变化也较大，低压下不易振荡；还有就是用一个恒流源电路来产生振荡，通常恒流源电路由电源供电，给振荡电容提供恒定的充放电电流。采用从电源中分压取样，VREFP和VREFN均随电源而变化，因为在实际中系统电源会存在波动，而恒流源PNP管存在厄利电压，结果电流随电源的变化而变化，导致振荡频率发生变化，进而影响输出方波频率变化，同时现有的多数电源在电源接反后均会产生异常，进而损坏电路，可靠性较差。而且，现有电路在电源反插时，PMOS管或NPN管均存在寄生PN结，在电源反插时容易损坏，
[0003]有鉴于此，本发明人对此进行研宄，专门开发出一种带反插保护的可调频率方波发生器，本案由此产生。
实用新型内容
[0004]为了改进现有方波发生电路的可靠性问题，以及改善方波输出的温度特性，本实用新型提供了一种带反插保护的可调频率方波发生器。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]带反插保护的可调频率方波发生器，包括依次相连的启动电路、具有零温度系数的带隙基准源、带温度补偿的偏置电路、振荡电路和输出电路，所述启动电路的输入端与电源相连，启动电路中设有由反插电阻、第一反插三极管和第二反插三极管组成的反插保护单元，同时，第一反插三极管和第二反插三极管形成供电恒流源，为带隙基准源提供恒定电流；带隙基准源分别为振荡电路和输出电路的D触发器提供基准电压；所述振荡电路包括内部电容、由第一振荡三极管、第二振荡三极管、第三振荡三极管、第四振荡三极管组成的充放电恒流源及振荡发生单元；所述偏置电路为带隙基准源和振荡电路提供恒流，内部设有温度系统调节单元，所述温度系统调节单元由串接的第一偏置电阻、第二偏置电阻和偏置二极管组成，通过调整第一偏置电阻、第二偏置电阻和偏置二极管获得相应的温度系数，所述偏置电路进一步包括第一偏置三极管、第二偏置三极管及外接电阻，其中，第一偏置三极管用于控制供电恒流源，第二偏置三极管用于控制振荡电路的充放电恒流源。
[0007]作为优选，所述带隙基准源进一步包括与第一反插三极管、第二反插三极管并联的反插保护管，振荡电路由带隙基准源供电，不管电源是否反插均不会损坏。
[0008]作为优选，所述振荡电路进一步包括第一振荡基准电压VREFA和第二振荡基准电压VREFB，其中，第一振荡基准电压VREFA由两个串接的分压电阻形成；第二振荡基准电压VREFB由多个电阻和三极管饱和压降形成。
[0009]作为优选，所述输出电路包括串接的D触发器和输出口。
[0010]上述带反插保护的可调频率方波发生器工作原理:启动电路为带隙基准源提供恒定电流，带隙基准源为振荡电路提供恒定电压，偏置电路为带隙基准源和振荡电路提供恒流，振荡电路产生的振荡信号由D触发器分频最终由输出口输出，最终形成一个频率稳定的方波信号。频率可通过偏置电路中的外接电阻进行调整，改变外接电阻阻值时可改变振荡电路内部充放电恒流源的充放电电流，同时也可改变启动电路供电恒流源的电流，达到用较小的供电电流获得所需的方波信号。
[0011]整个带反插保护的可调频率方波发生器线路简洁，与电源相连的启动电路中加入相应的反插保护单元，有效地解决了电源反插损坏的问题，提高了电路的可靠性；频率可通过偏置电路中的外接电阻直接调整。此外，启动电路中含有一个给带隙基准源供电的供电恒流源，振荡电路中含有一个由带隙基准源供电给内部电容充放电的充放电恒流源，使得振荡频率不随电源电压的改变而改变，有效解决了由于PNP管或PMOS管厄利电压低而引起的频率随电压变化线性度差的问题，极大地改善了方波发生器的线性度。
[0012]以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实施例带反插保护的可调频率方波发生器电路图；
[0014]图2是图1的方波发生器产生的波形图；
[0015]其中，图1中包括启动电路I (由Q14、Q16、Q17、Q18及R6、R33组成)、具有零温度系数的带隙基准源 2 (由 Q36、Q49、Q75、Q76、Q21、R47、Q68、R14、R15、C2、Q39、Q58 组成，提供基准电压)、带温度补偿的偏置电路3 (由R30、R38和DO、Q65、Q70、Q60、R72及外接电阻组成，提供偏置，实现偏置电路的温度补偿)、振荡电路4 (由Q72、Q48、Q46、Q19、R71、R34、R35、R25、R24、R36、R37、R39、R76、Q3、Q0、Ql、Q2、Q4、Q20、Q22、Q13、Q15、R32、C6、Qll、Q7、Q9、R1、R50、R49、Q6、Q5、R48、R51组成，提供振荡信号)和输出电路5 (由D触发器DFF和输出口 VOUT组成)。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，带反插保护的可调频率方波发生器，包括依次相连的启动电路1、具有零温度系数的带隙基准源2、带温度补偿的偏置电路3、振荡电路4和输出电路5。其中，所述输出电路5包括串接的D触发器DFF和输出口 VOUT ;启动电路I为带隙基准源2提供恒定电流，带隙基准源2为振荡电路4提供恒定电压，偏置电路3为带隙基准源2和振荡电路4提供恒流，振荡电路4产生的振荡信号由D触发器DFF分频最终由VOUT输出。
[0017]所述启动电路I的输入端与电源端相连，当电源端加上正电压时，经反插电阻R6、三极管Q16、三极管Q14、电阻R33产生小电流恒流源，由第一反插三极管Q17和第二反插三极管Q18形成供电恒流源，为带隙基准源2供电，同时，反插电阻R6、第一反插三极管Q17和第二反插三极管Q18组成反插保护单元，第一反插三极管Q17和第二反插三极管Q18的供电恒流源电路还受偏置电路3中的第一偏置三极管Q70控制；本实施例所述的启动电路I其特点是具有反插保护，能给带隙基准源2提供恒定电流，不管电源是否反插均不会损坏。
[0018]所述带隙基准源2由三极管Q36、三极管Q49、三极管Q75、三极管Q76、三极管Q2、电阻R14、电阻R15、电容C2、三极管Q39、三极管Q58组成，由三极管Q39发射极输出提供给振荡电路4和D触发器DFF的基准电压；其中三极管Q36、三极管Q49、电阻R14、电阻R15组成带隙基准源单元，三极管Q75和三极管Q76为有源负载，电容C2为消振电容，三极管Q21、电阻R47和三极管Q68为误差放大电路，三极管Q39为输出管，三极管Q58为反插保护管。
[0019]所述带温度补偿的偏置电路3由第一偏置电阻R30、第二偏置电阻R38、偏置二极管D0、三极管Q65、第一偏置三极管Q70、第二偏置三极管Q60、电阻R72及外接电阻(图1中未标出)组成，其中，依次串接的第一偏置电阻R30、第二偏置电阻R38和偏置二极管D0组成温度系统调节单元，可根据实际需要调整第一偏置电阻R30、第二偏置电阻R38和偏置二极管D0来获得相应的温度系数；带温度补偿的偏置电路3其特点是能给带隙基准源2和振荡电路4提供恒流，第一偏置三极管Q70、第二偏置三极管Q60两路恒流源的电流受外接电阻和RES端电压控制。
[0020]所述振荡电路4的充放电恒流源包括第一振荡三极管Q72、第二振荡三极管Q48、第三振荡三极管Q46、第四振荡三极管Q19、电阻R34和电阻R35，由第二偏置三极管Q60控制。三极管Q46给内部电容C6提供稳定的充电电流，三极管Q19、三极管Q7、三极管Q11、电阻R53、电阻R54、三极管Q46给内部电容C6提供稳定的放电电流。电阻R25和电阻R24组成分压电路形成第一振荡基准电压VREFA，电阻R25、电阻R24、电阻R32和三极管Q15的饱和压降组成第二振荡基准电压VREFB ;正常供电状态下不管电源电压如何改变，VREFA和VREFB不变；初始时，内部电容C6两端电压为0，三极管Q4基极电压为0，三极管Q2基极电压为VREFA，三极管Q4、三极管Q22、三极管Q20导通，三极管Q13、三极管Q3、三极管Q0、三极管Q1、三极管Q15、三极管Q6截止，电阻R1、电阻R50、电阻R49、三极管Q5、三极管Q9饱和导通，三极管Q7、三极管Q11截止，三极管Q46给内部电容C6提供充电电流，内部电容C6两端电压升高，当内部电容C6端的电压超过VREFA时，三极管Q4、三极管Q22、三极管Q20截止，三极管Q2、三极管Q13、三极管Q3、三极管Q0、三极管Q1、三极管Q6导通，三极管Q9、三极管Q5截止，三极管Q15饱和导通，三极管Q2基极电压变为VREFB，三极管Q7、三极管Q11导通，内部电容C6放电，当内部电容C6两端电压降到VREFB以下时，三极管Q2截止，三极管Q4、三极管Q22、三极管Q20导通，这样周而复始形成振荡信号，振荡信号由D触发器DFF分频最终由V0UT输出。而振荡电路4的恒流源电路由基准电压供电，恒流源稳定性较好，当需要改变振荡频率时，可调节偏置电路3的外接电阻，当电阻增大时，三极管Q17、三极管Q18的供电电流减小，第一振荡三极管Q72、第三振荡三极管Q46的充放电恒流源电流也减小，从而振荡频率下降，反之，当电阻减小时，第一振荡三极管Q72、第三振荡三极管Q46的充分电恒流源电流增大，三极管Q17、三极管Q18的供电电流也增大，基准电压不变，振荡频率升高，振荡信号经D触发器分频后，驱动输出口，产生所需频率的方波信号，如图2所示。上述振荡电路4的特点是由带隙基准源2提供电源，内部有两个基准电压VREFA和VREFB，而且不管电源电压如何改变，第一基准电压VREFA和第二基准电压VREFB不变(电源反插不会烧毁)，由外接电阻控制振荡频率。
[0021]上述结构的带反插保护的可调频率方波发生器，线路简洁，含有一个给基准供电的供电恒流源第一反插三极管Q17、第二反插三极管Q18 (受第一偏置三极管Q70控制)和一个由基准供电给电容充放电的充放电恒流源第一振荡三极管Q72、第二振荡三极管Q48、第三振荡三极管Q46、第四振荡三极管Q19 (受第二偏置三极管Q60控制)，有效解决了由于PNP管或PM0S管厄利电压低而引起的频率随电压变化线性度差的问题，极大地改善了方波发生器的线性度，同时与电源相连的部分加入相应的反插保护管，有效地解决了电源反插损坏的问题，提高了电路的可靠性。
[0022]上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属【技术领域】的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
【权利要求】
1.带反插保护的可调频方波发生器，其特征在于:包括依次相连的启动电路、具有零温度系数的带隙基准源、带温度补偿的偏置电路、振荡电路和输出电路，所述启动电路的输入端与电源相连，启动电路中设有由反插电阻、第一反插三极管和第二反插三极管组成的反插保护单元，同时，第一反插三极管和第二反插三极管形成供电恒流源，为带隙基准源提供恒定电流；带隙基准源分别为振荡电路和输出电路的D触发器提供基准电压；所述振荡电路包括内部电容、由第一振荡三极管、第二振荡三极管、第三振荡三极管、第四振荡三极管组成的充放电恒流源及振荡发生单元；所述偏置电路为带隙基准源和振荡电路提供恒流，内部设有温度系统调节单元，所述温度系统调节单元由串接的第一偏置电阻、第二偏置电阻和偏置二极管组成，通过调整第一偏置电阻、第二偏置电阻和偏置二极管获得相应的温度系数，所述偏置电路进一步包括第一偏置三极管、第二偏置三极管及外接电阻，其中，第一偏置三极管用于控制供电恒流源，第二偏置三极管用于控制振荡电路的充放电恒流源。
2.如权利要求1所述的带反插保护的可调频方波发生器，其特征在于:所述带隙基准源进一步包括与第一反插三极管、第二反插三极管并联的反插保护管。
3.如权利要求1所述的带反插保护的可调频方波发生器，其特征在于:所述振荡电路进一步包括第一振荡基准电压VREFA和第二振荡基准电压VREFB，其中，第一振荡基准电压VREFA由两个串接的分压电阻形成；第二振荡基准电压VREFB由多个电阻和三极管饱和压降形成。
4.如权利要求1所述的带反插保护的可调频方波发生器，其特征在于:所述输出电路包括串接的D触发器和输出口。
【文档编号】H03K3/02GK204231311SQ201420727616
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】马忠伟, 曲克峰, 张高春, 王洪祥 申请人:绍兴芯谷科技有限公司