频率检测装置制造方法
【专利摘要】一种频率检测装置，其包含：一定电流产生单元，用来提供一定电流予一电压输出端；一第一电容器，耦接于该电压输出端与一第一参考电压之间；一第一晶体管，具有耦接至该电压输出端的一第一连接端、耦接至一输入信号的一控制端；一第二电容器，耦接于该第一晶体管的第二连接端与该第一参考电压之间；一第二晶体管，具有耦接至该第一晶体管的第二连接端的一第一连接端、耦接至该第一参考电压的一第二连接端、耦接至一反相输入信号的一控制端，该反向输入信号与该输入信号彼此反相；其中，该电压输出端的一电压输出会随着该输入信号的一输入信号频率而改变。
【专利说明】频率检测装置
【技术领域】
[0001] 本发明所披露的实施例涉及一种频率检测，尤指一种内部电压输出会随着输入信 号的输入信号频率而改变的频率检测装置。
【背景技术】
[0002] 随着通信系统的快速发展与省电的要求，许多电子设备在操作模式与待机模式中 都必须考虑功耗，尤其是便携设备的电源管理设计更面临核心及输入/输出（I/O)电压、电 源管理与电池使用时间等方面的新挑战。现今可携式应用的同步降压转换器提供一省电运 作模式，以维持整个负载范围的高效率。其在轻度负载的情况下，转换器以脉冲频率调制 (Pulse Frequency Modulation，PFM)模式运作，并在中度负载或重度负载时自动切换为脉 冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM)模式。已知的架构可能会需要检测核心元件 (core device)之外的元件(例如I/O元件）的电压负载，因此较为耗电且需要较大的芯片 面积。因此，在通信系统中，如何更有效率地切换脉冲频率调制与脉冲宽度调制，显然已成 为此领域中一个相当重要的议题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一在于提供一种内部电压输出会随着输入信号的输入信号频率 而改变的频率检测装置，以更有效率地在脉冲频率调制与脉冲宽度调制间切换。
[0004] 依据本发明的一第一实施例，其提供一种频率检测装置。该频率检测装置包含有 一定电流产生单兀、一第一电容器、一第一晶体管、一第二电容器以及一第二晶体管。其中， 该定电流产生单兀用来提供一定电流予一电压输出端；该第一电容器f禹接于该电压输出端 与一第一参考电压之间；该第一晶体管具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其 中，该第一连接端耦接至该电压输出端，且该控制端耦接至一输入信号；该第二电容器系耦 接于该第一晶体管的该第二连接端与该第一参考电压之间；以及该第二晶体管具有一第一 连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，该第二晶体管的该第一连接端耦接至该第一晶 体管的该第二连接端，该第二晶体管的该第二连接端耦接至该第一参考电压，且该第二晶 体管的该控制端耦接至一反相输入信号，其中，该反相输入信号与该输入信号彼此反相；其 中，该电压输出端的一电压输出会随着该输入信号的一输入信号频率而改变。
[0005] 依据本发明的一第二实施例，其提供一种频率检测装置。该频率检测装置包含有 一定电流产生单元以及一频率-电压转换单元。其中，该定电流产生单元用来提供一定电 流予一电压输出端；该频率-电压转换单兀用来接收一输入信号、一反相输入信号与该定 电流，并根据该输入信号、该反相输入信号与该定电流而于一电压输出端产生一电压输出； 其中，该电压输出端的该电压输出与该输入信号的该输入信号频率具有一预定比例关系。
[0006] 本发明所提出的频率检测装置可不需要检测核心元件之外的元件的电压负载，并 可自动地判断何时应将脉冲频率调制转换为脉冲宽度调制，以发挥更高的效率且减少能源 的浪费。换句话说，本发明所提出的频率检测装置能延长多功能可携式应用的电池使用时 间，而且耗能与散热更少。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为依据本发明的一频率检测装置的一实施例的示意图。
[0008] 图2为依据本发明的一频率检测装置的另一实施例的示意图。
[0009]【符号说明】
[0010] 100、200 频率检测装置
[0011] 102,202 定电流产生单元
[0012] 104,204 频率-电压转换单元
[0013] 106、206 比较器
[0014] 1022、1032 电阻
[0015] 1024U026U028U044U048 晶体管
[0016] 1030 放大器
[0017] 1042、1046 电容
【具体实施方式】
[0018] 请参考图1，图1为依据本发明的一频率检测装置100的一实施例的示意图，其中， 频率检测装置100包含有一定电流产生单元102、一频率-电压转换单元104以及一比较器 106。定电流产生单元102用来提供一定电流I t(rtal予频率-电压转换单元104的一电压输 出端;而频率-电压转换单兀104用来接收一输入信号SPFM、一反相输入信号5^1与定 电流It〇tai，其中，输入信号SPFM与反相输入信号》^^^彼此反相；而频率-电压转换单兀104 根据输入信号SPFM、反相输入信号》^；^与定电流Itatal而于电压输出端产生一电压输出 VMt，且电压输出会随着输入信号SPFM的一输入信号频率f而改变；比较器106具有一第 一输入端（+ )以及一第二输入端（_)，其中，第一输入端（+ )耦接至电压输出端Ν_，而第二 输入端（-)耦接至对应的一预定频率fpd的一预定电压Vpd，其中，比较器106用来判断输入 信号S PFM的输入信号频率f是否超过预定频率fpd。
[0019] 进一步而言，定电流产生单兀102包含有一第一电阻1022、一第一晶体管1024、 一第二晶体管1026、一第三晶体管1028、一放大器1030以及一第二电阻1032。第一电 阻1022具有f禹接于一第二参考电压V 2以及该电压输出端之间的一电阻值R ;第一晶体管 1024具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，该第一连接端耦接至电压输出 端Nwt，该第二连接端耦接至第二参考电压V 2 ;第二晶体管1026具有一第一连接端、一控制 端以及一第二连接端，其中，第二晶体管1026的第一连接端耦接至第一晶体管1024的控 制端与第二晶体管1026的控制端，以及第二晶体管1026的第二连接端耦接至第二参考电 压V 2 ;第三晶体管1028具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，第三晶体管 1028的第一连接端耦接至第二晶体管1026的第一连接端。放大器1030具有一正相输入 端（ + )、一反相输入端（_)以及一输出端，其中，正相输入端（+ )耦接至电压输出端，反相 输入端（-)耦接至第三晶体管1028的该第二连接端，且该输出端耦接至第三晶体管1028 的控制端。此外，第二电阻1032可具有与第一电阻1022的电阻值R相同的电阻值，且耦 接于第三晶体管1028的该第二连接端与第一参考电压Vi (在本实施例中第一参考电压为 接地）之间。应注意的是，于实务上，本实施例中的晶体管可以使用任何能够达到类似于 开关效果的设计，且这些设计上的变化都属于本发明的范围，举例来说，本实施例中的晶体 管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal - Oxide - Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)，而晶体管的第一连接端、控制端以及第二连接端可以分别是漏极端 (drain terminal)、栅极端（gate terminal)以及源极端（source terminal)。
[0020] 放大器1030的输出端耦接至第三晶体管1028的控制端，放大器1030的正相输入 端（+ )接收由电压输出端凡^产生的电压输出，以及放大器1030的反相输入端（-)输出 一输出电压并耦接至电阻1032,使输出电压经电阻1032而产生一控制电流I (也 艮Μ = %)。另外，本实施例中的晶体管1024和晶体管1026可具有同样的宽长比（aspect K ratio)设计，因此通过电流镜电路的架构可以得到晶体管1024会产生和晶体管1026同样 的控制电流I，定电流产生单元1022会提供定电流Itotal予频率-电压转换单元104的该电 压输出端，因此，整体的定电流I t()tal可表示如下：
[0021]
【权利要求】
1. 一种频率检测装置，包含有： 一定电流产生单兀，用来提供一定电流予一电压输出端； 一第一电容器，稱接于所述电压输出端与一第一参考电压之间； 一第一晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中所述第一晶体管 的第一连接端耦接至所述电压输出端，且所述第一晶体管的控制端耦接至一输入信号； 一第二电容器，耦接于所述第一晶体管的第二连接端与所述第一参考电压之间；以及 一第二晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第二晶体 管的第一连接端耦接至所述第一晶体管的第二连接端，所述第二晶体管的第二连接端耦接 至所述第一参考电压，且所述第二晶体管的控制端耦接至一反相输入信号； 其中，所述电压输出端的一电压输出会随着所述输入信号的一输入信号频率而改变。
2. 根据权利要求1所述的频率检测装置，其中，所述电压输出端的所述电压输出与所 述输入信号的所述输入信号频率成反比。
3. 根据权利要求1所述的频率检测装置，还包含有： 一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，其中，所述第一输入端稱接至所述电 压输出端，而所述第二输入端耦接至对应于一预定频率的一预定电压； 其中，所述比较器用来判断所述输入信号的所述输入信号频率是否超过所述预定频 率。
4. 根据权利要求1所述的频率检测装置，其中，所述定电流产生单元包含有： 一第一电阻，稱接于一第二参考电压与所述电压输出端之间； 一第一晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第一晶体 管的第一连接端耦接至所述电压输出端，所述第一晶体管的第二连接端耦接至所述第二参 考电压； 一第二晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第二晶体 管的第一连接端耦接至所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端，以及所述第 二晶体管的第二连接端耦接至所述第二参考电压； 一第三晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第三晶体 管的第一连接端耦接至所述第二晶体管的第一连接端； 一放大器，具有一正相输入端、一反相输入端以及一输出端，其中，所述正相输入端奉禹 接至所述电压输出端，所述反相输入端耦接至所述第三晶体管的第二连接端，且所述输出 端耦接至所述第三晶体管的控制端；以及 一第二电阻，耦接于所述第三晶体管的第二连接端与所述第一参考电压之间。
5. 根据权利要求1所述的频率检测装置，其中，所述输入信号为执行一脉冲频率调制 程序的一调制单元所输出的一脉冲频率调制信号。
6. -种频率检测装置，包含有： 一定电流产生单元，用来提供一定电流予一电压输出端；以及 一频率-电压转换单兀，用来接收一输入信号、一反相输入信号与所述定电流，并根据 所述输入信号、所述反相输入信号与所述定电流而在一电压输出端产生一电压输出； 其中，所述电压输出与所述输入信号的一输入信号频率具有一预定比例关系。
7. 根据权利要求6所述的频率检测装置，其中，所述预定比例关系为一反比关系。
8. 根据权利要求6所述的频率检测装置，还包含有： 一比较器，具有一第一输入端以及一第二输入端，其中，所述第一输入端稱接至所述电 压输出端，而所述第二输入端耦接至对应于一预定频率的一预定电压； 其中，所述比较器用来判断所述输入信号的所述输入信号频率是否超过所述预定频 率。
9. 根据权利要求6所述的频率检测装置，其中，所述定电流产生单元包含有： 一第一电阻，稱接一参考电压与所述电压输出端之间； 一第一晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第一晶体 管的第一连接端耦接至所述电压输出端，所述第一晶体管的第二连接端耦接至所述参考电 压； 一第二晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第二晶体 管的第一连接端耦接至所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端，以及所述第 二晶体管的第二连接端耦接至所述参考电压； 一第三晶体管，具有一第一连接端、一控制端以及一第二连接端，其中，所述第三晶体 管的第一连接端耦接至所述第二晶体管的第一连接端； 一放大器，具有一正相输入端、一反相输入端以及一输出端，其中，所述正相输入端奉禹 接至所述电压输出端，所述反相输入耦接至所述第三晶体管的第二连接端，且所述输出端 耦接至所述第三晶体管的控制端；以及 一第二电阻，耦接于所述第三晶体管的第二连接端与另一参考电压之间。
10. 根据权利要求6所述的频率检测装置，其中，所述输入信号为执行一脉冲频率调制 程序的一调制单元所输出的一脉冲频率调制信号。
【文档编号】H02M3/156GK104143913SQ201310173054
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】蔡宗谚 申请人:瑞昱半导体股份有限公司