專利名稱：三角波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三角波發(fā)生器。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對手機(jī)、MP3等便攜式電子產(chǎn)品的音頻特性要求越來越高。由于D類音頻功率放大器可以在低失真的情況下提供高達(dá)接近90%的效率，因此其在手機(jī)、MP3等便攜式電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。其中，由D類音頻功率放大器中的PWM (Plus WidthModulator,脈沖寬度調(diào)制器)比較器將由積分器輸入的音頻信號與三角波相比較，從而產(chǎn)生包含了輸入音頻信息的脈沖寬度調(diào)制波形。因此三角波發(fā)生器性能的好壞直接影響D類音頻功率放大器的性能，特別是影響D類音頻功率放大器的關(guān)鍵參數(shù)THD ( Total Harmonic Distortion,總諧波失真)。
如中國申請?zhí)枮?200510034246.1",申請日為"2005.4.15，，的專利申請"三角波發(fā)生器及包含它的脈寬調(diào)制信號發(fā)生電路"中提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該申請中，上電時(shí)輸入電壓Vinl通過第三電阻R3、第四電阻R4對電容Cl充電，當(dāng)電容上的電壓V3大于VI時(shí)，第一比專交器A5的輸出電壓V2發(fā)送跳變，呈低電平，使二極管Dl從截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，從而使電容Cl開始通過第四電阻R4和第一比較器A5放電；而當(dāng)V3小于V1時(shí)，第一比較器A5的輸出電壓V2又發(fā)生跳變，呈高電平，此時(shí)輸入電壓Vinl有開始對電容Cl進(jìn)行充電，如此循環(huán)，在第一比較器A5的反相輸入端得到三角波信號。該申請中三角波發(fā)生器的缺點(diǎn)是，三角波的幅值難以精確控制且隨工藝、溫度有很大變化，且線性度非常差，其共模電平也不受控制。
中國申請"200410098930.1",申請日為"2004.12.16"的專利申請"全集成高線性三角波發(fā)生器"中提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖2所示。該申請?zhí)岢?br> 4的三角波發(fā)生器通過增加的正向電流源和負(fù)向電流源提高了三角波發(fā)生器的線性度。具體實(shí)現(xiàn)是，當(dāng)電流開關(guān)管Msw閉合時(shí)，正向電流源向電容注入電流，同時(shí)負(fù)向電流源從電容抽取電流，由于前者電流為后者的2倍，電容輸出上升的斜波信號。當(dāng)信號幅度超過施密特觸發(fā)器的正閾值時(shí)，觸發(fā)器的輸出信號發(fā)生轉(zhuǎn)變，使得開關(guān)管打開，切斷正向電流源向電容的注入電流，這時(shí)電容輸出下降的斜波信號。當(dāng)信號幅度超過施密特觸發(fā)器的負(fù)閾值時(shí)，觸發(fā)器的輸出信號發(fā)生轉(zhuǎn)變，使得開關(guān)管閉合，正向電流源開始向電容的注入電流，這時(shí)電容又輸出上升的斜波信號，從而完成一個(gè)三角波信號的周期。雖然該申請中的三角波發(fā)生器在 一定程度上提高了其線性度，但是依然未解決其幅值難以精確控制且隨工藝、溫度有很大變化，及共模電平不受控制的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決現(xiàn)有技術(shù)中三角波幅值難以精確控制且隨工藝、溫度有很大變化，及共模電平
不受控制的缺陷。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一方面提出一種三角波發(fā)生器，包括正負(fù)電流源模塊、與所述正負(fù)電流源模塊相連的高低電平產(chǎn)生模塊、與所述高低電平產(chǎn)生模塊相連的充放電控制模塊，以及與所述充放電控制模塊和所述正負(fù)電流源模塊相連的電容充放電模塊，所述正負(fù)電流源為所述電容充放電模塊和高低電平產(chǎn)生模塊提供正向電流鏡和負(fù)向電流鏡；所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生用于確定三角波振幅的高電平和低電平；所述電容充放電模塊根據(jù)所述正負(fù)電流源模塊提供的所述正向電流鏡和所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生為所述電容充電的正向電流和負(fù)向電流；所述充放電控制模塊根據(jù)三角波輸出電平控制所述電容充放電模塊，當(dāng)所述三角波輸出高于所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的高電平時(shí)，所述充放電控制模塊控制所述電容充放電模塊關(guān)斷充電回路，當(dāng)所述三角波輸出低于所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的低電平時(shí)，所述充放電控制模塊控制所述電容充放電模塊開啟充電回路。
通過本實(shí)用新型提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高三角波發(fā)生器的線性度，并且還能夠控制三角波的幅值，降低工藝、溫度等的影響。
5本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。


本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從
以下結(jié)合附圖對實(shí)施例
的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1為現(xiàn)有技術(shù)一提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)二提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例三角波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型 一 個(gè)實(shí)施例電容充放電模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例高低電平產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖；圖7為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的低電平比較器的結(jié)構(gòu)圖；圖8為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的高電平比較器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，
功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。
本實(shí)用新型主要在于，通過本實(shí)用新型提出的采用共模電平模塊、電流偏置模塊、高低電平產(chǎn)生模塊、電容充放電控制模塊和電容充放電模塊的全新三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)，不僅能夠進(jìn)一步提高其線性度，并且還能夠控制其共模電平和三角波的幅值，降低工藝、溫度等對其的影響。具體為通
過對共模電平模塊中電阻Rl和R2的調(diào)整可以控制該三角波發(fā)生器的共模電平，通過高低電平產(chǎn)生電路產(chǎn)生的高電平值與低電平值的比例就能夠很好的控制三角波的幅值，例如如果想要提高三角波的幅值，則可以其產(chǎn)生的高電平值，從而增加電容的充電時(shí)間，達(dá)到提高三角波的幅值的目的。更為優(yōu)選地，高低電平產(chǎn)生電路通過電阻R4和R5實(shí)現(xiàn)對高低電平值比例的控制，這樣不僅能夠通過電阻R4和R5的阻值控制，并且電阻對溫度的敏感性比較低，因此還可以降低工藝、溫度等對其的影響。
需要說明的是，本實(shí)用新型提出的三角波發(fā)生器不僅適用于D類音頻
功率放大器、而且還適用于電源轉(zhuǎn)換器(DC/DC)等需要高線性三角波的器件。
如圖3所示，為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例三角波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖。該三角波發(fā)生器包括正負(fù)電流源模塊1、與正負(fù)電流源模塊1相連的高低電平產(chǎn)生模塊2、與高低電平產(chǎn)生模塊2相連的充放電控制模塊3，以及與充放電控制模塊3和正負(fù)電流源模塊1相連的電容充放電模塊4。正負(fù)電流源1為電容充放電模塊4和高低電平產(chǎn)生模塊2提供正向電流鏡和負(fù)向電流鏡；高低電平產(chǎn)生模塊2產(chǎn)生用于確定三角波振幅的高電平和低電平；電容充放電模塊4根據(jù)正負(fù)電流源模塊1提供的正向電流鏡和負(fù)向電流鏡產(chǎn)生為電容充電的正向電流和負(fù)向電流；充放電控制模塊3根據(jù)三角波輸出電平控制電容充放電模塊4,當(dāng)三角波輸出高于高低電平產(chǎn)生模塊2產(chǎn)生的高電平時(shí)，充放電控制模塊3控制電容充放電模塊4關(guān)斷充電回路，當(dāng)三角波輸出低于高低電平產(chǎn)生模塊2產(chǎn)生的低電平時(shí)，充放電控制模塊3控制電容充放電模塊4開啟充電回路。
其中，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電容充放電模塊4的結(jié)構(gòu)如圖4所示，該電容充放電^^莫塊4包括電容C1和控制對電容C1充放電的開關(guān)管，在該實(shí)施例中該開關(guān)管為PMOS管Mpll,當(dāng)然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)明白NMOS管同樣也能夠起到開關(guān)管的作用。該P(yáng)MOS管Mpll由充放電控制模塊3所控制。該電容充放電模塊4還包括根據(jù)正向電流鏡產(chǎn)生正向電流Ic的第九PMOS管Mp9和第十PMOS管MplO,和才艮據(jù)負(fù)向電流鏡產(chǎn)生負(fù)向電流Id的第九NMOS管Mn9和第十NMOS管MnlO,其中優(yōu)選地正向電流Ic為負(fù)向電流Id的兩倍。在此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)明白可根據(jù)正負(fù)向電流值的具體需要，對上述NMOS管和PMOS管的個(gè)數(shù)或尺寸做出變化，同樣也應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
其中，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，高低電平產(chǎn)生模塊2的結(jié)構(gòu)如圖5所示，作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，高低電平產(chǎn)生模塊2輸出的高電平和低電平由其內(nèi)部的電阻分壓產(chǎn)生，這樣不僅可以通過調(diào)節(jié)分壓電阻的阻值來調(diào)整三角波的幅值，并且由于電阻對工藝和溫度等外部特性
7的敏感度較低，因此其收到工藝和溫度的影響也較小。該高低電平產(chǎn)生模
塊2包括串行連接的第四電阻R4和第五電阻R5,及根據(jù)正向電流鏡產(chǎn)生正向電流的第七PMOS管Mp7和第八PMOS管Mp8,和根據(jù)所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生正向電流的第七NMOS管Mn7和第八NMOS管Mn8 。其中，優(yōu)選地，第四電阻R4和第五電阻R5的阻值相等。
其中，在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，充放電控制模塊3包括高電平比較器、低電平比較器和RS觸發(fā)器，高電平比較器的第一輸入端與三角波輸出相連，高電平比較器的第二輸入端與高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的高電平相連，高電平比較器的輸出與RS觸發(fā)器相連；低電平比較器的第一輸入端與所述三角波輸出相連，所述低電平比較器的第二輸入端與高低電平產(chǎn)生模塊2產(chǎn)生的低電平相連，高電平比較器的輸出與RS觸發(fā)器相連。
為了能夠?qū)θ遣òl(fā)生器的共模電平進(jìn)行控制，本實(shí)用新型還包括共模電平模塊和電流偏置模塊，共模電平模塊產(chǎn)生三角波發(fā)生器的共模電平；電流偏置模塊根據(jù)共模電平模塊產(chǎn)生的共模電平產(chǎn)生與電源電壓成正比的偏置電流Ib，并將偏置電流Ib提供給正負(fù)電流源模塊1以產(chǎn)生正向電流鏡和負(fù)向電流鏡。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如圖6所示，為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。從該圖中可以看出，共模電平模塊包括串行連接在電源電壓和電源地之間的第一電阻Rl和第二電阻R2，以及第一運(yùn)算放大器AMP1,第一運(yùn)算放大器AMP1的第一輸入端(+ )與連接在第一電阻R1和第二電阻R2之間，第一運(yùn)算放大器AMP1的第二輸入端(-)與第一運(yùn)算放大器AMP1的輸出相連，第一運(yùn)算放大器AMP1的輸出還與高低電平產(chǎn)生才莫塊2中第四電阻R4和第五電阻R5之間。這樣就可以通過第一電阻R1和第二電阻R2阻值的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對三角波發(fā)生器共模電平的調(diào)整，增加了本實(shí)用新型的可用性。
其中，電流偏置模塊包括第二運(yùn)算放大器AMP2,第二運(yùn)算放大器AMP2的第一輸入端(+ )與第一運(yùn)算放大器AMP1的輸出相連，及與第二運(yùn)算放大器AMP2輸出相連的第一NMOS管Mnl,和與第一NMOS管Mnl漏極相連的第三電阻R3，與第一NMOS管Mnl源極相連的第一PMOS管Mpl,且第一 NMOS管Mnl漏極與第二運(yùn)算放大器AMP2的第二輸入端相連。其余高低電平產(chǎn)生模塊2、充放電控制模塊3和電容充放電模塊4結(jié)構(gòu)如上所示，在此不再贅述。在該實(shí)施例中，上述的低電平比較器和高
電平比較器的結(jié)構(gòu)分別如圖7和圖8所示，其中，在圖7低電平比較器結(jié)構(gòu)圖中，PMOS管Mp3和PMOS管Mp4組成輸入對管，且PMOS管Mp3和PMOS管Mp4為對稱PMOS管，NMOS管Mn3和NMOS管Mn4使得該低電平比較器具有遲滯功能。同樣在高電平比較器結(jié)構(gòu)圖中，NMOS管Mn3和NMOS管Mn2組成輸入對管，且NMOS管Mn3和NMOS管Mn2為對稱NMOS管，PMOS管Mp3和PMOS管Mp4使得該高電平比較器具有遲滯功能。
該三角波發(fā)生器主要的運(yùn)行過程如下，當(dāng)開關(guān)管第十一PMOS管Mpll閉合時(shí)，正向電流源Ic向電容Cl注入電流，同時(shí)負(fù)向電流Id從電容Cl中抽取電流。由于正向電流源Ic是負(fù)向電流Id的兩倍，因此電容C1輸出上升的斜波信號。當(dāng)信號超過高電平(MOD—H)時(shí)，高電平比較器輸出低電平，經(jīng)過R S觸發(fā)器后第一與非門輸出高電平，該開關(guān)管Mpll關(guān)閉，電容C1輸出下降的斜波信號。當(dāng)電容C1輸出的斜波信號下降至低于低電平(MOD—L)時(shí)，低電平比較器輸出為低電平，因而第二與非門輸出為高電平，而這時(shí)高電平比較器輸出為高電平，因此此時(shí)第一與非門輸出為低電平，導(dǎo)致開關(guān)管Mpll閉合，從而電容C1有輸出上升的斜波信號，最終完成一個(gè)三角波的周期。
通過本實(shí)用新型提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高三角波發(fā)生器的線性度，并且還能夠控制三角波的幅值，降低工藝、溫度等的影響。并且通過本實(shí)用新型增加的共模電平模塊控制三角波發(fā)生器的共模電平，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的可用性。
盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求1、一種三角波發(fā)生器，其特征在于，包括正負(fù)電流源模塊、與所述正負(fù)電流源模塊相連的高低電平產(chǎn)生模塊、與所述高低電平產(chǎn)生模塊相連的充放電控制模塊，以及與所述充放電控制模塊和所述正負(fù)電流源模塊相連的電容充放電模塊，所述正負(fù)電流源為所述電容充放電模塊和所述高低電平產(chǎn)生模塊提供正向電流鏡和負(fù)向電流鏡；所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生用于確定三角波振幅的高電平和低電平；所述電容充放電模塊根據(jù)所述正負(fù)電流源模塊提供的所述正向電流鏡和所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生為電容充電的正向電流和負(fù)向電流；所述充放電控制模塊根據(jù)三角波輸出電平控制所述電容充放電模塊，當(dāng)所述三角波輸出高于所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的高電平時(shí)，所述充放電控制模塊控制所述電容充放電模塊關(guān)斷充電回路，當(dāng)所述三角波輸出低于所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的低電平時(shí)，所述充放電控制模塊控制所述電容充放電模塊開啟充電回路。
2、 如權(quán)利要求1所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述充放電控制模 塊包括高電平比較器、低電平比較器和RS觸發(fā)器，所述高電平比較器的第一輸入端與所述三角波輸出相連，所述高電平 比較器的第二輸入端與所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的高電平相連，所述高 電平比較器的輸出與所述RS觸發(fā)器相連；所述低電平比較器的第一輸入端與所述三角波輸出相連，所述低電平 比較器的第二輸入端與所述高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的低電平相連，所述高 電平比較器的輸出與所述RS觸發(fā)器相連。
3、 如權(quán)利要求1或2所述三角波發(fā)生器，其特征在于，還包括共模電 平模塊和電流偏置模塊，所述共模電平模塊產(chǎn)生所述三角波發(fā)生器的共模電平； 所述電流偏置模塊根據(jù)所述共模電平模塊產(chǎn)生的共模電平產(chǎn)生與電源 電壓成正比的偏置電流，并將所述偏置電流提供給所述正負(fù)電流源模塊以產(chǎn)生所述正向電流鏡和負(fù)向電流鏡。
4、 如權(quán)利要求1所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述電容充放電模 塊產(chǎn)生的所述正向電流是所述負(fù)向電流的兩倍。
5、 如權(quán)利要求3所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述共模電平模塊 包括串行連接在電源電壓和電源地之間的第一電阻和第二電阻，以及第一 運(yùn)算放大器，所述第 一運(yùn)算放大器的第 一輸入端與連接在所述第 一 電阻和 所述第二電阻之間，所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端與所述第一運(yùn)算放 大器的輸出相連。
6、 如權(quán)利要求5所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述電流偏置模塊包括第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器的第一輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出相連，及與所述第二運(yùn)算放大器輸出相連的第一NMOS管， 和與所述第一 NMOS管漏極相連的第三電阻，與所述第一 NMOS管源4及相 連的第一PMOS管，且所述第一NMOS管漏極與所述第二運(yùn)算放大器的第 二輸入端相連。
7、 如權(quán)利要求3所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述高低電平產(chǎn)生 模塊包括串行連接的第四電阻和第五電阻，及根據(jù)所述正向電流鏡產(chǎn)生正 向電流的第七PMOS管和第八PMOS管，和根據(jù)所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生正向 電流的第七NMOS管和第八NMOS管。
8、 如權(quán)利要求3所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述電容充放電模 塊包括電容和控制對所述電容充放電的開關(guān)管，所述開關(guān)管由所述RS觸發(fā) 器控制，及根據(jù)所述正向電流鏡產(chǎn)生正向電流的第九PMOS管和第十 PMOS管，和根據(jù)所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生負(fù)向電流的第九NMOS管和第十薩os管。
9、 如權(quán)利要求8所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述開關(guān)管由NMOS 管或PMOS管構(gòu)成。
10、 如權(quán)利要求2所述三角波發(fā)生器，其特征在于，所述高電平比較 器的輸入對管為對稱NMOS管，所述低電平比較器的輸入對管為對稱 PMOS管。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種三角波發(fā)生器，包括正負(fù)電流源模塊、高低電平產(chǎn)生模塊、充放電控制模塊和電容充放電模塊，正負(fù)電流源為所述電容充放電模塊提供正向電流鏡和負(fù)向電流鏡；高低電平產(chǎn)生模塊產(chǎn)生用于確定三角波振幅的高電平和低電平；電容充放電模塊根據(jù)所述正負(fù)電流源提供的所述正向電流鏡和所述負(fù)向電流鏡產(chǎn)生為電容充電的正向電流和負(fù)向電流；充放電控制模塊根據(jù)三角波輸出電平控制所述電容充放電模塊。通過本實(shí)用新型提出的三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高三角波發(fā)生器的線性度，并且還能夠控制三角波的幅值，降低工藝、溫度等的影響。
文檔編號H03K4/502GK201266913SQ20082012243
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者衛(wèi) 馮, 杰 張, 張禮振, 徐坤平, 云 楊 申請人:比亞迪股份有限公司