CN101984558A - 采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路及方法。该锯齿波产生电路包括电流源、充电电路、放电电路、比较器、计数器和电容，其中，电流源由计数器控制，电流源经充电电路与电容连接，电容同时还与放电电路连接，比较器与充电电路、放电电路、电容和计数器分别连接。该方法为：向计数器输入时钟频率，以控制电流源对电容进行充电，在达到设定的充电时间后，由放电电路对电容进行放电，比较充放电产生的锯齿波信号与一基准电压，产生脉冲信号，藉该脉冲信号控制计数器，以控制充电电流大小，进而控制锯齿波信号的幅度。本发明电路结构简单，外围器件少、性能稳定、可靠性好，容易组装调试，精度高，同时，方法简洁易操作。
Description
技术领域
本发明涉及应用于集成电路技术领域的一种锯齿波产生电路及方法，尤其涉及一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路及方法。
背景技术
在芯片的应用过程中，人们希望外围元件少，系统容易调试。譬如，在电路中需要锯齿波信号的时候，传统的实现方法可以分为两类：
第一类是采用运算放大器和电阻电容组成积分器来实现。积分电路可以产生三角波或斜波，电容两端的电压与它的电流成积分关系，将反相比例电路中的反馈电阻换成电容就构成了基本的积分电路；
第二类是采用计数器和D-A转换器来实现。计数器的输出是数字信号，该信号控制D-A转换器中的模拟开关，将对应的数字信号转换成模拟电压。
但上述第一类方法中，外围器件过多，电路性能受外界环境影响大，不容易调试；而第二类方法虽然性能优于第一类，但精度要受到D-A转换器的精度影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路及方法，其通过采用数字控制电路的自动调节，产生稳定可靠的锯齿波信号，从而克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路，其特征在于，该锯齿波产生电路包括电流源、充电电路、放电电路、比较器、计数器和电容，其中，电流源由计数器控制，电流源经充电电路与电容连接，电容同时还与放电电路连接，比较器与充电电路、放电电路、电容和计数器分别连接。
进一步地讲：
该锯齿波产生电路还包括一窄脉冲电路，该窄脉冲电路分别与充电电路和放电电路连接，并控制充电电路和放电电路的交替工作时钟周期。
该锯齿波产生电路的工作过程为：
所述计数器接收外部输入的时钟频率，并控制电流源经充电电路对电容进行充电，在充电时间达到设定的时钟周期后，由放电电路对电容进行放电，通过比较器将由充、放电过程产生的锯齿波信号与一基准电压进行比较产生脉冲信号，再藉该脉冲信号控制计数器的加减，以此控制充电电流的大小，从而控制锯齿波信号的幅度。
该锯齿波产生电路中，对电容进行充、放电的时钟周期是由一窄脉冲电路控制的，该窄脉冲电路在接收与计数器相同的时钟频率后，可产生与所述时钟频率相同频率的窄脉冲。
一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生方法，其特征在于，该方法为：
向一计数器中输入设定时钟频率，令计数器从一设定数值开始计数，同时将同样的时钟频率输入一窄脉冲电路，令窄脉冲电路产生与时钟频率相同频率的窄脉冲；
藉上述计数器控制一电流源经一充电电路向一电容充电，并在充电到一个时钟周期后，籍一放电电路对上述电容进行放电，由此充、放电过程，产生锯齿波信号；
藉一比较器将上述锯齿波信号与一基准电压进行比较，得到一脉冲信号，并以此脉冲信号控制上述计数器的加或减，进而控制输往电容的充电电流的大小，实现对锯齿波信号幅度的调节。
该方法中，对电容进行充、放电的时钟周期是由一窄脉冲电路控制的，该窄脉冲电路在接收与计数器相同的时钟频率后，可产生与所述时钟频率相同频率的窄脉冲。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：构建了一种具有闭环结构的锯齿波产生电路及方法，从而可用数字信号以闭环方式控制非线性电流，且电路结构简单，外围器件少、性能稳定、可靠性好，容易组装调试，且精度高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中一种数字控制自动调节的锯齿波产生电路的结构示意图；
图2是应用图1所示数字控制自动调节的锯齿波产生电路的PWM控制系统示意图；
图3是图1所示数字控制自动调节的锯齿波产生电路工作时所涉及之时钟频率、窄脉冲和锯齿波信号的波形图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图1中所示，该数字控制自动调节的锯齿波产生电路包括如下6个功能模块：电流源、充电电路、放电电路、窄脉冲电路、比较器和N位计数器。其中，电流源由计数器控制，电流源经充电电路与电容连接，电容同时还与放电电路连接，充电电路和放电电路均与窄脉冲电路连接，比较器与充电电路、放电电路、电容和计数器分别连接。
该锯齿波产生电路的工作过程为：
在应用该锯齿波产生电路的系统上电后，将设定的时钟频率输入N位计数器，使计数器从设定数值开始计数，同时，该时钟频率输入窄脉冲电路，产生与时钟频率相同频率的窄脉冲；
电流源受N位计数器的控制，输出一定的电流到充电电路；
电流输入充电电路对电容器C进行充电；
充电到一个时钟周期后，放电电路对电容器进行放电，该时钟周期由窄脉冲电路输出的窄脉冲控制(窄脉冲的低电平充电，高电平放电，窄脉冲的频率和时钟信号的频率是相同的，见图3)；
在比较器中充放电产生的锯齿波信号与一个基准电压进行比较，得到一个脉冲信号；
脉冲信号控制计数器的加或减，从而控制电流大小，调节锯齿波信号的幅度。
较之传统的锯齿波信号产生方法，本发明的优点在于：在一个闭环系统中，用数字信号控制非线性电流，电路简单，且容易调试，可靠性高。
如图2所示系为该锯齿波产生电路在诸如采用PWM控制技术的电源管理和功率因数校正等系统中的一种应用，其中，误差运放的输出与锯齿波信号进行比较，可以得到PWM信号。
上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路，其特征在于，该锯齿波产生电路包括电流源、充电电路、放电电路、比较器、计数器和电容，其中，电流源由计数器控制，电流源经充电电路与电容连接，电容同时还与放电电路连接，比较器与充电电路、放电电路、电容和计数器分别连接。
2.根据权利要求1所述的采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路，其特征在于：该锯齿波产生电路还包括一窄脉冲电路，该窄脉冲电路分别与充电电路和放电电路连接，并控制充电电路和放电电路的交替工作时钟周期。
3.根据权利要求1所述的采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路，其特征在于，该锯齿波产生电路的工作过程为：
所述计数器接收外部输入的时钟频率，并控制电流源经充电电路对电容进行充电，在充电时间达到设定的时钟周期后，由放电电路对电容进行放电，通过比较器将由充、放电过程产生的锯齿波信号与一基准电压进行比较产生脉冲信号，再藉该脉冲信号控制计数器的加减，以此控制充电电流的大小，从而控制锯齿波信号的幅度。
4.根据权利要求3所述的采用数字电路控制的高性能锯齿波产生电路，其特征在于，该锯齿波产生电路中，对电容进行充、放电的时钟周期是由一窄脉冲电路控制的，该窄脉冲电路在接收与计数器相同的时钟频率后，可产生与所述时钟频率相同频率的窄脉冲。
5.一种采用数字电路控制的高性能锯齿波产生方法，其特征在于，该方法为：
向一计数器中输入设定时钟频率，令计数器从一设定数值开始计数，同时将同样的时钟频率输入一窄脉冲电路，令窄脉冲电路产生与时钟频率相同频率的窄脉冲；
藉上述计数器控制一电流源经一充电电路向一电容充电，并在充电到一个时钟周期后，籍一放电电路对上述电容进行放电，由此充、放电过程，产生锯齿波信号；
藉一比较器将上述锯齿波信号与一基准电压进行比较，得到一脉冲信号，并以此脉冲信号控制上述计数器的加或减，进而控制输往电容的充电电流的大小，实现对锯齿波信号幅度的调节。
6.根据权利要求5所述的采用数字电路控制的高性能锯齿波产生方法，其特征在于，该方法中，对电容进行充、放电的时钟周期是由一窄脉冲电路控制的，该窄脉冲电路在接收与计数器相同的时钟频率后，可产生与所述时钟频率相同频率的窄脉冲。
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