专利名称：全集成高线性三角波发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三角波信号发生器，特别指一种能够在集成电路中使用的高线性、低噪声的全集成高线性三角波发生器。
背景技术：
传统的三角波发生器中，施密特触发器由运算放大器和若干个电阻通过反馈回路来实现，三角波信号则是使用积分电路对施密特触发器产生的信号直接进行积分。受运算放大器有限的增益、带宽和摆幅等非理想因素的影响，以及电阻引入的热噪声和工艺失配，传统的施密特触发器具有设计复杂、响应速度慢、输出噪声大等缺点。对施密特触发器产生的信号直接进行积分则很难产生线性度好的高性能三角波信号，信号失真大。
发明内容
本发明针对以上问题，提出一种不使用运算放大器与电阻的，适于在集成电路中使用的新型高线性三角波发生器。
为实现上述目的，本发明提供的一种全集成的高线性三角波发生器，其特征在于包含四个功能块正向电流源、负向电流源、反馈缓冲电路、非线性施密特触发器；所述的正向电流源和负向电流源都能够产生不随输出电压变化的稳定电流，正向电流源产生的电流是负向电流源产生电流的2倍，并由一开关管控制其向电容的注入，负向电流源则始终从电容抽取电流；所述的施密特触发器产生信号控制开关管的开启，从而使电容的注入电流周期性正负变化，产生高线性三角波信号。
所述的高线性三角波发生器，其中所述的负向电流源由第一PMOS管、第二PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管构成；其中所述第一PMOS管与第二PMOS管的栅极、源极相连产生镜像电流，镜像电流中的一支流过二极管连接的第三NMOS管，另一支流过级连的第六NMOS管与第四NMOS管；其中所述第四NMOS管与第五NMOS管的栅极相连，并与第二PMOS管的漏极相连；其中所述第三NMOS管、第六NMOS管与第七NMOS管的栅极相连。
所述的高线性三角波发生器，其中所述的正向电流源与负向电流源是对称互补的高摆幅电流镜电路；两者电路中PMOS与NMOS的位置相互对称，产生相反方向的电流。
所述的高线性三角波发生器，其中所述非线性施密特触发器包括三个反相器和两个非线性负载；其中所述的两个反向器具有不同的宽长比，从而具有不同幅度的转换电压；所述两个反向器各自驱动第三个反向器的NMOS管与PMOS管；非线性负载由两个交叉栅连接而形成的正反馈电路构成，并由第三个反向器来驱动。
所述的高线性三角波发生器，其中所述的反馈缓冲电路由级连的反向器构成，后级反向器为前级反向器的成比例放大；该电路保证对后一级电路的驱动的同时，对前一级电路的负载较小；所述的反馈缓冲电路用于输出非线性施密特触发器的控制信号，驱动电流开关管。
本发明的优点在于，仅由若干MOS管和一个电容组成，避免了集成电阻和运算放大器的使用，从而避免了集成电路中电阻的漂移与失配，降低了热噪声，同时避免了运算放大器的非理想特性引入的失真，可产生高线性的三角波信号。本发明可用作独立的信号产生电路，也适于在D类功率放大器等集成电路内使用。
下面结合附图对本发明作进一步的说明图1是本发明正向电流源的电路图；图2是本发明负向电流源的电路图；图3是本发明非线性施密特触发器的电路图；图4是本发明的全电路图。
具体实施例方式
图1为本发明正向电流源的电路图。正向电流源由第一NMOS管、第二NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管构成。其中所述第一NMOS管与第二NMOS管的栅极、源极相连产生镜像电流。镜像电流中的一支流过二极管连接的第三PMOS管，另一支流过级连的第六PMOS管与第四PMOS管。其中所述第四PMOS管与第五PMOS管的栅极相连，并与第二NMOS管的漏极相连。其中所述第三PMOS管、第六PMOS管与第七PMOS管的栅极相连。
图2是本发明负向电流源的电路图。负向电流源与正向电流源是对称互补的高摆幅电流镜电路。两者电路中PMOS与NMOS的位置相互对称，产生相反方向的电流。
图3是本发明非线性施密特触发器的电路图。非线性施密特触发器包括三个反相器和两个非线性负载.其中所述的两个反向器具有不同差异的宽长比，从而具有不同幅度的转换电压。当三角波信号的幅度经过某一转换电压时，施密特触发器输出的控制信号发生改变，从而决定三角波信号的线性范围；所述两个反向器各自驱动第三个反向器的NMOS管与PMOS管。其中所述的第三个反向器的PMOS管由所述两个反向器中较高转换电压的反向器来驱动，NMOS管由所述两个反向器中较低转换电压的反向器来驱动；非线性负载由两个交叉栅连接而形成的正反馈电路构成，并由第三个反向器来驱动，即由两个交叉栅连接的PMOS和NMOS构成，从而形成正反馈非线性电路，产生控制信号。
图4是本发明的全电路图。由四个功能块正向电流源1、负向电流源2、非线性施密特触发器3、反馈缓冲电路4组成。本发明高线性三角波发生器的运行情况是当电流开关管Msw闭合时，正向电流源向电容注入电流，同时负向电流源从电容抽取电流，由于前者电流为后者的2倍，电容输出上升的斜波信号。当信号幅度超过施密特触发器的正阈值时，触发器的输出信号发生转变，使得开关管打开，切断正向电流源向电容的注入电流，这时电容输出下降的斜波信号。当信号幅度超过施密特触发器的负阈值时，触发器的输出信号发生转变，使得开关管闭合，正向电流源开始向电容的注入电流，这时电容又输出上升的斜波信号，完成一个三角波信号的周期。
权利要求
1.一种全集成的高线性三角波发生器，其特征在于包含四个功能块正向电流源、负向电流源、反馈缓冲电路、非线性施密特触发器；所述的正向电流源和负向电流源都能够产生不随输出电压变化的稳定电流，正向电流源产生的电流是负向电流源产生电流的2倍，并由一开关管控制其向电容的注入，负向电流源则始终从电容抽取电流；所述的施密特触发器产生信号控制开关管的开启，从而使电容的注入电流周期性正负变化，产生高线性三角波信号。
2.按照权利要求1所述的全集成的高线性三角波发生器，其特征在于所述的负向电流源由第一PMOS管、第二PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管构成；其中所述第一PMOS管与第二PMOS管的栅极、源极相连产生镜像电流，镜像电流中的一支流过二极管连接的第三NMOS管，另一支流过级连的第六NMOS管与第四NMOS管；其中所述第四NMOS管与第五NMOS管的栅极相连，并与第二PMOS管的漏极相连；其中所述第三NMOS管、第六NMOS管与第七NMOS管的栅极相连。
3.按照权利要求1所述的全集成的高线性三角波发生器，其特征在于其中所述的正向电流源与负向电流源是对称互补的高摆幅电流镜电路；两者电路中PMOS与NMOS的位置相互对称，产生相反方向的电流。
4.按照权利要求1所述的全集成的高线性三角波发生器，其特征在于其中所述非线性施密特触发器包括三个反相器和两个非线性负载；其中所述的两个反向器具有不同的宽长比，从而具有不同幅度的转换电压；所述两个反向器各自驱动第三个反向器的NMOS管与PMOS管；非线性负载由两个交叉栅连接而形成的正反馈电路构成，并由第三个反向器来驱动。
5.按照权利要求1所述的全集成的高线性三角波发生器，其特征在于其中所述的反馈缓冲电路由级连的反向器构成，后级反向器为前级反向器的成比例放大；该电路保证对后一级电路的驱动的同时，对前一级电路的负载较小；所述的反馈缓冲电路用于输出非线性施密特触发器的控制信号，驱动电流开关管。
全文摘要
一种全集成的高线性三角波发生器。本发明的特征是仅由若干MOS管和一个电容组成，避免了集成电阻的使用，从而避免了集成电路中电阻的漂移与失配，降低了热噪声。本发明适于在D类功率放大器等集成电路内使用。本发明主要包含四个功能块正向电流源、负向电流源、反馈缓冲电路、非线性施密特触发器。正向电流源和负向电流源都能够产生不随输出电压变化的稳定电流，正向电流源产生的电流是负向电流源产生电流的2倍，并由一开关管控制其向电容的注入，负向电流源则始终从电容抽取电流。非线性施密特触发器产生信号控制开关管的开启，从而使电容的注入电流发生周期性正负变化，产生高线性三角波信号。
文档编号H03K4/56GK1790904SQ200410098930
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者李霄鹍, 石寅, 刘忠立 申请人:中国科学院半导体研究所