专利名称：具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路领域的三角波发生器，尤其是一种具有可调频率特性的
主从三角波发生器电路结构。
背景技术：
目前面世的三角波发生器主要是基于两种原理一种是基于方波积分原理产生三
角波的实现；另一种是基于电流源对固定电容恒流充放电原理产生三角波的实现。 使用方波积分原理的实现方式是较为经典的三角波发生装置。 一般实现方式是将
方波发生器产生的方波信号在时钟信号的控制下进行积分，进而产生三角波。如时钟为高
低电平，当时钟为高电平时，三角波处于上升状态；当时钟为低电平时，三角波处于下降状
态。但是，时钟控制和三角波发生装置很难精确匹配，极易产生畸变波形。甚至有时可能会
导致整个系统环路不稳定。 使用恒定电流源对固定电容充放电是目前较为流行的三角波发生装置。 一般实现 方式是预先设置两个参考点VTH、VTL(VTH > VTL)，把有恒流充放电的电容上的电压值与这 两个参考点比较。首先假设电容值VC处在任意一个电平上当VC大于VTH时，控制电路将 充电开关关闭，放电开关打开，电容上的电压VC开始减小；当VC小于VTL时控制电路将放 电开关关闭，充电开关打开，电容上的电压开始增大；当VC处于VTH和VTL之间时，电容上 的电压既可能是增加的也可能是减小的，具体状态有控制电路决定。总之，在任何时候控制 电路使得充放电开关只有一个是打开的。这样就保证了整个电路的收敛性。虽然恒定电流 源对固定电容充放电可以发生频率固定，波形一致性较好的三角波。但在具体应用中就会 出现频率固定就会导致高频谐波分量在一定频段集中，若系统频段正好处于高频谐波分量 集中的频段，则会导致严重的电磁干扰(Electro Magnetic Interference, EMI)，使得整个 系统的电磁兼容(ElectroMagnetic Compatibity,EMC)性能降低；同时，对于大功率的P丽 控制器来说，通常需要较为缓慢的启动状态首先保证功率器件工作在一个较为安全的状 态；其次可以消除上电不稳定状态导致的各种开机噪声。 鉴于技术进步对系统提出的更高层次的要求一种宽范围可调频率、具有上电慢 启动功能的精度高、一致性好的主从三角波发生器成为系统性能提升的一种要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，寻求一种宽范围频率可调的、启动 由慢到稳定频率的、精确度高三角波发生器的实现方法，提供一种具有可调频率特性的主 从三角波发生器电路结构，可以有效的提高大功率系统的可靠性、系统上电时的噪声抑制 性能以及整个系统的EMC性能。 按照本发明提供的技术方案，所述具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结 构，包括一个主三角波发生器，所述主三角波发生器的频率为可调，主三角波发生器的输出 连接压控振荡器的输入；所述压控振荡器包括相互连接的锁相环与从三角波发生器，所述锁相环的输出再连接到从三角波发生器的输入；所述从三角波发生器的输出作为整个主从 三角波发生器的输出。 所述主三角波发生器的频率通过外接的电阻的变化改变主三角波发生器基准电 流，进而改变主三角波发生器的输出频率。 所述主三角波发生器的频率通过外接的电容的变化改变主三角波发生器的充放 电时间，进而改变主三角波发生器的输出频率。 所述主从三角波发生器的输出在上电时工作在从三角波发生器的频率点上，最后
稳定在主三角波发生器的频率点上。 本发明的优点是 1)、可综合考虑系统EMI特点，灵活选择系统频率，改善系统的EMC性能； 2)、慢启动特性有效的解决了 大功率器件上电过程的可靠性，抑制了上电过程产
生的各种噪声； 3)、发生了一种一致性好、精确度高的三角波型。
图1是本三角波发生器结构框图。 图2是本三角波发生器产生的三角波波形图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明是一种可变频的三角波 发生器，作为一个独立的功能模块可广泛地运用在D类功放、电源管理等脉宽调制(Pulse Width Modulation, P丽)电路的芯片之中。 如图1示，本发明包括从三角波发生电路、锁相环、主三角波发生电路、选频的电 容电阻等模块。其可调频率特性是由电容、电阻决定；慢上电特性是由从三角波发生器决 定，慢上电特性也是频率变化的过程，也可归于可变频特性；一致性好，精确度高的特性主 要由锁相环决定。 本发明采取主从三角波发生器的发生器结构一个具有较低固定频率从三角波
发生器置于脉宽调制电路芯片内部，作为整个芯片系统的信号源；一个频率通过电容、电
阻可调的主三角波发生器的主体结构至于脉宽调制芯片内部，决定三角波频率的电容与电
阻置于脉宽调制电路芯片外部；一个锁相环与从三角波发生器构成压控振荡器(Voltage
Controlled Oscillator, VC0)，其输入信号为主三角波发生器的输出信号。 置于脉宽调制电路芯片外部的电阻端口是一个基准电压端口，外接的电阻用于定
义主三角波的基准电流。因此，该基准需要相应的驱动能力；对于要求较高的电路，该基准
可用带隙基准接跟随器实现；对于一般的电路，该基准可用一般分压或者结基准接跟随器实现。 置于脉宽调制电路芯片外部的电容端口是一个恒流源的输出，同时也是主三角波 发生器控制端的输入。主三角波发生器通过检测电容上的电平值控制主三角波发生器的充 放电状态。 通过调节脉宽调制芯片外部的电阻可以改变主三角波发生器的基准电流，进而改
4变三角波发生器的工作频率；通过调节脉宽调制芯片外部的电容可以改变主三角波发生器 充放电时间，进而改变主三角波发生器的工作频率。因此，本结构可大范围的调节三角波发 生器的输出频率。 本三角波发生器结构具体由固定频率较低的从三角波发生器A、锁相环B、可调频 率的主三角波发生器C、电容D、电阻E等部分组成。从三角波发生器A、锁相环B构成压控 振荡器作为三角波发生器系统的输出，主三角波发生器C、电容D、电阻E构成频率可调的三 角波发生器。根据系统整体对EMC性能的要求，选择合适的电容电阻值，确定系统最终输出 的三角波特性。 其工作原理为主三角波发生器C和从三角波发生器A均为独立的三角波发生器， 均可独立的各自产生三角波型，其中从三角波发生器A的频率特性预先设计的一个较低的 频率点上，主三角波发生器C的频率特性可由外接的电容电阻决定。外接电容电阻的值由 系统的EMC特性决定，使得最终三角波的输出频率的整数倍频不要落在系统频段内。系统 上电时，从三角波发生器A的三角波输出作为系统的三角波源使系统工作在一个较低的频 率点上；同时，主三角波发生器C也开始工作，作为从三角波A与锁相环B构成的压控振荡 器的输入，经过若干时间后，系统最终稳定在由电阻D、电容E决定的主三角波发生器C的频 率点上，如图2所示。 —种利用本发明所述电路结构产生频率可调、启动由慢到稳定频率、精确度高的 三角波发生器产生三角波的方法，包括 1)、根据系统最佳EMC性能选择好系统的需要的频率，进而确定好脉宽调制电路 芯片中主三角波发生器外置的电容电阻； 2)、系统上电后，从三角波发生器作为系统信号源使系统工作在一个较慢的频率 范围内； 3)、主三角波发生器作为压控振荡器的输入开始同步系统频率；
4)、锁相环开始工作最终使系统工作在系统选定的频率上。
权利要求
具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构，包括一个主三角波发生器，其特征是所述主三角波发生器的频率为可调，主三角波发生器的输出连接压控振荡器的输入；所述压控振荡器包括相互连接的锁相环与从三角波发生器，所述锁相环的输出再连接到从三角波发生器的输入；所述从三角波发生器的输出作为整个主从三角波发生器的输出。
2. 如权利要求1所述的具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构，其特征是所 述主三角波发生器的频率通过外接的电阻的变化改变主三角波发生器基准电流，进而改变 主三角波发生器的输出频率。
3. 如权利要求1所述的具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构，其特征是所 述主三角波发生器的频率通过外接的电容的变化改变主三角波发生器的充放电时间，进而 改变主三角波发生器的输出频率。
4. 如权利要求1所述的具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构，其特征是所 述主从三角波发生器的输出在上电时工作在从三角波发生器的频率点上，最后稳定在主三 角波发生器的频率点上。
全文摘要
本发明提供一种具有可调频率特性的主从三角波发生器电路结构，包括一个可调频率的主三角波发生器，主三角波发生器的输出连接压控振荡器的输入；所述压控振荡器包括相互连接的锁相环与从三角波发生器，所述锁相环的输出再连接到从三角波发生器的输入；所述从三角波发生器的输出作为整个主从三角波发生器的输出。本发明可以有效的提高大功率系统的可靠性、系统上电时的噪声抑制性能以及整个系统的EMC性能。
文档编号H03L7/06GK101729062SQ200910233128
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者李彦铭, 沙绍栋 申请人:无锡市爱芯科微电子有限公司