一种可限制最高输出频率的脉冲产生器的制作方法

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种可限制最高输出频率的脉冲产生器。

背景技术：

光频传感器由于其成本低廉而被广泛应用于便携指尖式血氧仪，所以也叫血氧检测芯片，它是通过量化脉冲周期来代替传统的高分辨率模数转换器来实现血氧浓度检测。传统的光频传感芯片，通常将光电二极管和相同尺寸的被金属覆盖物遮挡住无法接收光照的阴影二极管集成在一起，以产生对漏电流不敏感的光电流，原理是将正常接收光照的光电二极管产生的光电流减去阴影二极管产生的漏电流，这样就得到了只有光照产生的光电流。然而这种方法存在两个大的缺点，一是漏电流消除能力强烈依赖于两个光电二极管之间的匹配性，二是其中阴影二极管显着增加了芯片总面积。所以为了减少芯片面积，通常采取零偏置单光电二极管方案来生成一个漏电流非常小的光电流。它可以在很宽的温度范围内可以获得超过100db的线性动态范围。但是，传感器输出频率需要快速建立以跟踪光强度的变化。

为了解决上述技术问题，本发明人设计了一种快速光强跟踪能力的血氧检测芯片(另案申请)，但是，该血氧检测芯片的工作基础是需要一个精准的可调的参考电压vref；这样，积分器将光电流iph积分，得到一个与光电流大小成线性关系的电压信号，脉冲产生器将此电压信号转换成频率信号，最后经过输出缓冲器对波形整形，得到最终的与光强大小成线性关系的输出频率信号freq。

而现有技术中的脉冲产生器不具有限制最高输出频率的功能，然而本发明人设计的血氧检测芯片需要的最高频率一般不超过500khz，过高的频率反而增加系统单片机的计算开销。故，本发明人还需针对快速光强跟踪能力的血氧检测芯片(另案申请)设计一种可限制最高输出频率的脉冲产生器，来控制最高输出频率，从而降低计算开销。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种可限制最高输出频率的脉冲产生器，旨在解决现有技术中的脉冲产生器不具有限制最高输出频率的功能的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可限制最高输出频率的脉冲产生器，包括并联设置的电压比较器comp1、电压比较器comp2和电压比较器comp3；所述电压比较器comp1的“+”输入端串联有电容c1；所述电容c1并联连接有nmos管m1作为电容c1的开关来控制其充放电；所述述电压比较器comp1的“—”输入端输入参考电压v1；所述电压比较器comp2的“+”输入端串联有电容c2；所述电容c2并联连接有nmos管m2作为电容c2的开关来控制其充放电；所述述电压比较器comp2的“—”输入端输入参考电压v2；所述电压比较器comp2的输出端与所述电压比较器comp3的输出端并联连接在一个与非门上；所述电压比较器comp1的输出端连接有一个rs触发器；所述rs触发器上还并联设置有一个或非门nor1；通过所述rs触发器输出一个脉冲频率信号vpulse。

进一步，所述rs触发器由或非门nor2和或非门nor3连接而成。

进一步，所述nmos管m1和所述nmos管m2的源级分别输入偏置电流ib1、ib2，可以通过调节偏置电流ib1、ib2和参考电压v1、v2大小或者调节电容c1、c2大小来控制脉冲频率信号vpulse的最高输出频率。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的可限制最高输出频率的脉冲产生器，并联设置的电压比较器comp1、电压比较器comp2和电压比较器comp3；电压比较器comp1和电压比较器comp2的“+”输入端分别串联有电容c1和电容c2；电容c1、c2分别并联连接有nmos管m1、m2作为电容c1、c2的开关来控制其充放电；电压比较器comp2的输出端与电压比较器comp3的输出端并联连接在一个与非门上；电压比较器comp1的输出端连接有一个rs触发器；rs触发器上还并联设置有一个或非门nor1；通过rs触发器输出一个脉冲频率信号vpulse；nmos管m1、m2的源级分别输入偏置电流ib1、ib2，可以通过调节偏置电流ib1、ib2和参考电压v1、v2大小或者调节电容c1、c2大小来控制脉冲频率信号vpulse的最高输出频率；实现了对输出信号频率的限制，从而降低计算开销。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的可限制最高输出频率的脉冲产生器的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，一种可限制最高输出频率的脉冲产生器，包括并联设置的电压比较器comp1、电压比较器comp2和电压比较器comp3；所述电压比较器comp1的“+”输入端串联有电容c1；所述电容c1并联连接有nmos管m1作为电容c1的开关来控制其充放电；所述述电压比较器comp1的“—”输入端输入参考电压v1；所述电压比较器comp2的“+”输入端串联有电容c2；所述电容c2并联连接有nmos管m2作为电容c2的开关来控制其充放电；所述述电压比较器comp2的“—”输入端输入参考电压v2；所述电压比较器comp2的输出端与所述电压比较器comp3的输出端并联连接在一个与非门上；所述电压比较器comp1的输出端连接有一个rs触发器；所述rs触发器上还并联设置有一个或非门nor1；通过所述rs触发器输出一个脉冲频率信号vpulse。

使用时，将积分电压vramp和参考电压vref比较，当vramp大于vref就输出1，反之输出0，当输出为1的时候，导致积分电路中电容放电，vramp被复位，通过控制电容充放电的时间，就得到了一个与输入光电流成正比的脉冲频率信号vpulse；本发明设计的脉冲比较器，增加了限频功能，输出的最高频率由电容c1的积分时间(即c1上的电压超过v1所需的时间)t1和电容c2的积分时间(c2上的电压超过v2所需的时间)t2决定，vpulse的频率最高为1/(t1+t2)，nmos管m1、m2分别做为电容c1、c2的开关，控制其充放电，通过调节偏置电流ib1、ib2和参考电压v1、v2大小或者调节电容c1、c2大小来控制脉冲频率信号vpulse的最高输出频率。

其中，所述rs触发器由或非门nor2和或非门nor3连接而成。

其中，所述nmos管m1和所述nmos管m2的源级分别输入偏置电流ib1、ib2，可以通过调节偏置电流ib1、ib2和参考电压v1、v2大小或者调节电容c1、c2大小来控制脉冲频率信号vpulse的最高输出频率。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。