具有时钟信号同步的三角波产生电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三角波产生电路，尤其涉及一种与外部时钟信号同步的三角波产生电路。
【背景技术】
[0002]三角波产生电路藉由充电和放电一电容以产生三角波信号。三角波产生电路可以应用于许多电路中，其中一种应用即于D型(class-D)功率放大器中将模拟语音信号转换成脉宽调制信号。
[0003]图1为已知利用方波信号VIN产生三角波信号VOUT的电路10。三角波信号的准确度会影响到使用该三角波信号的装置的效能，例如脉宽调制(PWM)装置的效能。在此图中三角波信号VOUT的切换频率fsw等于I/ (TU+TD)，其中TU为三角波信号VOUT由VL到VH的上升时间，TD为三角波信号VOUT由VH到VL的下降时间。上升时间TU等于CX (VH-VL)/1C，其中C为横跨运算放大器12的电容器Cl的容值，IC为电流源Il提供的充电电流。同理，下降时间TD等于CX (VH-VL)/ID，其中ID为电流源12提供的放电电流。假设IC与ID相等，则切换频率fsw等于IC/(2XCX (VH-VL))。由此方程式得知三角波切换频率fsw与IC及ID成正比，并与三角波振幅(VH-VL)成反比。
[0004]图2为图1的三角波产生电路10的潜在问题示意图。如图2所示，在问题I中，如果电流源不匹配，即电流IC大于ID或电流ID大于IC时，则三角波信号VOUT就不会在预定限制峰值VH与VL处转换。同理，问题2揭示当方波的责任周期并非为理想值时的三角波波形，问题2会常发生的原因是内部时钟信号与外部时钟信号非同步。将内部时钟信号与外部时钟信号同步是非常重要的一件事，如对5.1声道或7.1声道的D型放大器语音系统应用。如果切换频率不相同，则频率的跳动就会出现在声音频带中。
[0005]据此，有必要提出一三角波产生电路以改善上述问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种具有时钟信号同步的三角波产生电路。该三角波产生电路包含一电容器，一第一定电流源，一第二定电流源，一第三定电流源，一第四定电流源，一第一切换单元，一第二切换单元，一高/低电平限制单元，一时钟信号产生器，以及一相位检测单元。该等第一和第二定电流源用以对该电容器充电。该等第三和第四定电流源用以对该电容器放电。该第一切换单元包含一第一开关和一第二开关，该第一切换单元用以响应于一内部时钟信号以控制该第一和该第三定电流源与该电容器的耦接状态。该高/低电平限制单元包含一第一和一第二比较单元，该第一比较单元用以比较该三角波信号与一高电平参考电压，并在该三角波信号到达该高电平参考电压时产生一输出信号，该第二比较单元用以比较该三角波信号与一低电平参考电压，并在该三角波信号到达该低电平参考电压时产生一输出信号。该时钟信号产生器用以响应于该第一比较单元的该输出信号和该第二比较单元的该输出信号以产生该内部时钟信号。该相位检测单元，用以接收一外部供应时钟信号和该内部时钟信号，并根据该外部供应时钟信号和该内部时钟信号的相位差值产生一第一相位信号和一第二相位信号。该第二切换单元包含一第三开关和一第四开关，该第三开关用以响应于该第一相位信号以控制该第二定电流源与该电容器的耦接状态，且该第四开关用以响应于该第二相位信号以控制该第四定电流源与该电容器的耦接状态。
【附图说明】
[0007]图1为已知利用方波信号产生三角波信号的电路。
[0008]图2为图1的三角波产生电路的潜在问题示意图。
[0009]图3显示结合本发明一实施例的三角波信号产生器的电路图。
[0010]图4显示图3所示的该相位检测单元的一可能运作波形图。
[0011]图5显示图3所示的该相位检测单元的另一可能运作波形图。
[0012]图6显示结合本发明的一实施例的该三角波信号产生器的一波形图。
[0013]图7显示结合本发明的另一实施例的该三角波信号产生器的一波形图。
[0014]图8显示结合本发明一实施例的三角波信号产生器的电路图。
[0015]图9显示结合本发明一实施例的该等切换电流阵列的电路图。
[0016]图10显示结合本发明一实施例的该三角波信号产生器的运作流程图。
[0017]【符号说明】
[0018]10三角波产生电路
[0019]12运算放大器
[0020]30，30’三角波信号产生器
[0021]32切换单元
[0022]33第二驱动电路
[0023]34高低电平限制电路
[0024]342比较器
[0025]344比较器
[0026]36内部时钟信号产生器
[0027]38相位检测单元
[0028]82切换电流阵列
[0029]84切换电流阵列
[0030]86比较电路
[0031]Cl电容器
[0032]Il-1N定电流源
[0033]Ml, M2, M3, M4 开关
[0034]Sffl-SffN开关
[0035]SlOO-Sl 10步骤
【具体实施方式】
[0036]在说明书及所附的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及所附的权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及所附的权利要求书当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，如果文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0037]图3显示结合本发明一实施例的三角波信号产生器30的电路图。如图3所示，该三角波信号产生器30包含一电容器Cl、一对匹配的充电/放电定电流源Il和12以及一切换单元32。所谓“匹配”一词在此指充电/放电定电流源Il和12的电流值实质上相同。该切换单元32包含由一内部时钟信号所控制的两开关Ml和M2。该两开关Ml和M2是以互补的方式切换，因此当开关Ml开启时，开关M2为关闭状态，反之亦然。此外，当开关Ml开启时，该定电流源Il会耦接至该电容Cl。当开关M2开启时，该定电流源12会耦接至该电容Cl。
[0038]参照图3，该三角波信号产生器30还包含一高低电平限制电路34，其包含两比较器342和344。该比较器342比较该电容Cl上的一信号VTRI与一高电平参考电压VH，而该比较器342比较该信号VTRI与一低电平参考电压VL。该比较器342的输出信号CPH和该比较器344的输出信号CPL会提供至一内部时钟信号产生器36。在本实施例中，该信号产生器36为一 RS栓锁器。该信号产生器36提供一内部时钟信号ICK以根据比较结果控制该切换单元32中的该两开关Ml和M2。
[0039]参照图3，该三角波信号产生器30还包含一对匹配的充电/放电定电流源13和14以及一切换单元33。该切换单元33包含两开关M3和M4。该开关M3是由一相位检测单兀38的一输出信号DP所控制,而该开关M4是由该相位检测单兀38的一输出信号DN控制。当开关M3开启时，开关M4为关闭状态，反之亦然。此外，当开关M3开启时，该定电流源13会耦接至该电容Cl。当开关M4开启时，该定电流源14会耦接至该电容Cl。
[0040]如上所述,该切换单元33的运作是由该相位检测单元38控制。该相位检测单元38接收一外部供应时钟信号ECK和该内部时钟信号ICK，并根据该时钟信号ECK与该时钟信号ICK的相位差值产生这些相位信号DP和DN。当该信号DP为逻辑O电平时，该切换单元33中的开关M3导通。当该信号DN为逻辑I电平时，该切换单元33中的开关M4导通。
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