CN102111131B - 一种占空比纠正电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种占空比纠正电路，用于将输入方波的占空比纠正为百分之五十。所述占空比纠正电路包括第一电荷泵、第二电荷泵和比较电路。在输入方波为第一电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，而在输入方波为第二电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，这样就利用输入方波得到了两个相反斜坡信号，而两个相反斜坡信号的两个交点之间的时间间隔正好为1/2方波周期，进而可以生成50％占空比的方波信号。

Description

一种占空比纠正电路

【技术领域】

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种占空比纠正电路。

【背景技术】

许多数字电路接收时钟信号以进行操作。在以高频工作的存储电路中，为了让各部分工作的步调一致，使用大约为50％的占空比的时钟信号是非常重要的。此外，还有很多应用中需要使用50％的占空比的时钟信号，此处就不一一列举了。

通常时钟信号由振荡器来提供，例如晶体振荡器和时钟电路，但振荡器和时钟电路提供的时钟信号一般都不具有50％的占空比，例如时钟信号可能具有40％的占空比，其中高电平阶段为一个时钟周期的40％，而低电平阶段为时钟周期的其余60％。为了得到占空比为50％的时钟信号，现有技术中出现很多占空比纠正电路，用于将非50％占空比的时钟信号校正为50％占空比的时钟信号，其可以用数字电路也可以用模拟电路实现，可以开环实现也可以闭环实现。

然而，现有的占空比纠正电路一般结构都比较复杂。因此，有必要提出一种新的结构简单的占空比纠正电路。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的在于提供一种占空比纠正电路，其将输入方波纠正成占空比为50％的方波。

根据本发明提供的一种占空比纠正电路，用于将输入方波的占空比纠正为百分之五十，其包括：第一电荷泵，在输入方波为第一电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位；第二电荷泵，在输入方波为第一电平期间，将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位；输出方波的比较电路，在第一电荷泵的输出电压与第二电荷泵的输出电压相等时翻转所述输出方波。

进一步的，第一电平为高电平时，第二电平为低电平；第一电平为低电平时，第二电平为高电平。

进一步的，所述第一电荷泵包括第一充电开关、第一放电开关和第一电容，在将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第一充电开关断开，第一放电开关导通，将第一电容的充电电压从第一电位放电至第二电位，在将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第一充电开关导通，第一放电开关断开，将第一电容的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第一电容的充电电压作为第一电荷泵的输出电压。

进一步的，所述第二电荷泵包括第二充电开关、第二放电开关和第二电容，在将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第二充电开关断开，第二放电开关导通，将第二电容的充电电压从第一电位放电至第二电位，在将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第二充电开关导通，第二放电开关断开，将第二电容的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第二电容的充电电压作为第二电荷泵的输出电压。

进一步的，所述第一电荷泵还包括有第一误差放大器和第二误差放大器，

第一误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位，另一个输入端接第一电荷泵的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一误差放大器对比所述第一电荷泵的输出电压和第一电位，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第一电荷泵充电的充电电流；

第二误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位，另一个输入端接第一电荷泵的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第二误差放大器对比所述第一电荷泵的输出电压和第二电位，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第一电荷泵放电的放电电流。

进一步的，所述第一电荷泵还包括有第一复位开关，

在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一复位开关将所述第一电荷泵的输出电压复位至第一电位；或

在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第一复位开关将所述第一电荷泵的输出电压复位至第二电位。

进一步的，所述第二电荷泵还包括有第三误差放大器和第四误差放大器，

第三误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位，另一个输入端接第二电荷泵的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第三误差放大器对比所述第二电荷泵的输出电压和第一电位，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第二电荷泵充电的充电电流；

第四误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位，另一个输入端接第二电荷泵的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第四误差放大器对比所述第二电荷泵的输出电压和第二电位，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第二电荷泵放电的放电电流。

进一步的，所述第二电荷泵还包括有第二复位开关，

在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第二复位开关将所述第二电荷泵的输出电压复位至第二电位；或

在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第二复位开关将所述第二电荷泵的输出电压复位至第一电位。

与现有技术相比，本发明的占空比纠正电路中，在输入方波为第一电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，而在输入方波为第二电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，这样就利用输入方波得到了两个相反斜坡信号，而两个相反斜坡信号的两个交点之间的时间间隔正好为1/2方波周期，进而可以生成50％占空比的方波信号。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的占空比纠正电路的一个实施例的结构图；和

图2为本发明中的占空比纠正电路中的第一电荷泵和第二电荷泵的输出波形示意图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

图1为本发明中的占空比纠正电路100的一个实施例的电路图。请参阅图1所示，所述占空比纠正电路100用于将输入方波的占空比纠正为百分之五十，其包括第一电荷泵120、第二电荷泵140和比较电路160。

在输入方波为第一电平期间，将所述第一电荷泵120的输出电压从第一电位放电至第二电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第一电荷泵120的输出电压从第二电位充电至第一电位。在输入方波为第一电平期间，将所述第二电荷泵140的输出电压从第二电位充电至第一电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第二电荷泵140的输出电压从第一电位放电至第二电位。所述第一电平为高电平时，所述第二电平为低电平；所述第一电平为低电平时，所述第二电平为高电平。所述第一电位和第二电位都可以根据需要任意设定，比如第二电位可以为地，而第一电位可以为1V、1.2V、3V或其它数值，不过第一电位一定要高于第二电位。

在一个实施例中，所述第一电荷泵120包括第一充电开关S1、第一放电开关S2和第一电容C1，所述第一充电开关S1的一端与第一电容C1的充电端相连，另一端经由充电电路与电源相连，所述第一放电开关S2的一端与第一电容C1的充电端相连，另一端经由放电电路与地相连，第一电容C1的另一端与地相连，所述第一电容C1的充电端用作第一电荷泵120的输出端。在将所述第一电荷泵120的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第一充电开关S1断开，第一放电开关S2导通，将第一电容C1的充电电压从第一电位放电至第二电位。在将所述第一电荷泵120的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第一充电开关S1导通，第一放电开关S2断开，将第一电容C1的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第一电容C1的充电电压作为第一电荷泵120的输出电压。

需要注意的是，图1中以电流源的形式表示所述充电电路和所述放电电路，实际上所述充电电路和所述放电电路就是提供一个电流路径，可以表现为各种形式，最简单的一种方式就是设置一个电阻作为充电电路或放电电路。所述充电电路通常以预定充电电流对第一电容C2进行充电，所述放电电路通常以预定放电电流对第一电容C1进行放电，充电电流的大小直接决定了是否能在输入方波为第一电平期间将所述第一电荷泵120的输出电压从第一电位放电至第二电位，而放电电流的大小直接决定了是否能在输入方波为第二电平期间将所述第一电荷泵120的输出电压从第二电位充电至第一电位。此外，由于不同的输入方波的占空比可能不完全相同，比如有的占空比为55％、有的占空比为60％等，为了适应不同各种占空比的输入方波，所述第一电荷泵120还包括有第一复位开关S3、第一误差放大器A1和第二误差放大器A2。对于每个新占空比的输入方波，都需要通过所述第一复位开关S3、所述第一误差放大器A1和所述第二误差放大器A2的不断调整以将充电电路的充电电流和放电电路的放电电流调整至合适的大小，以保证在输入方波为第一电平期间可以将所述第一电荷泵120的输出电压从第一电位放电至第二电位，在输入方波为第二电平期间可以将所述第一电荷泵120的输出电压从第二电位充电至第一电位。

第一误差放大器A1包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位作为第一参考电压(未图示)，另一个输入端接第一电荷泵120的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一误差放大器A1对比所述第一电荷泵120的输出电压和第一参考电压(即第一电位)，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第一电荷泵120的充电电流I1，具体来讲，如果第一电荷泵120的输出电压大于第一参考电压，则说明充电电流I1太大，则调小充电电流I1，如果第一电荷泵120的输出电压小于第一参考电压，则说明充电电流I1太小，则调大充电电流I1，这样经过一段时间的调整之后，系统通过负反馈达到稳定状态，此时在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿时，第一电荷泵120的输出电压等于第一参考电压。

第二误差放大器A2包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位作为第二参考电压(未图示)，另一个输入端接第一电荷泵120的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第二误差放大器A2对比所述第一电荷泵120的输出电压和第二参考电压(即第二电位)，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第一电荷泵120的放电电流I2，具体来说，如果第一电荷泵120的输出电压大于第二参考电压，则说明放电电流I2太小，则调大放电电流I2，如果第一电荷泵120的输出电压小于第二参考电压，则说明放电电流I2太大，则调小放电电流I2，这样经过一段时间的调整之后，系统通过负反馈达到稳定状态，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿时，第一电荷泵120的输出电压等于第二参考电压。

在一个实施例中，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一复位开关S3将所述第一电荷泵120的输出电压复位至第一电位，这样可以为第一误差放大器A1调整充电电流I1提供基准电压，同时也可以为第二误差放大器A2调整放电电流I2提供基准电压。在另一个可替换的实施例中，也可以在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，通过所述第一复位开关S3将所述第一电荷泵的输出电压复位至第二电位，这样同样可以为误差放大器调整充放电电流I1、I2提供基准电压。

在一个实施例中，所述第二电荷泵140包括第二充电开关S4、第二放电开关S5和第二电容C2，所述第二充电开关S4的一端与第二电容C2的充电端相连，另一端经由充电电路与电源相连，所述第二放电开关S5的一端与第二电容C2的充电端相连，另一端经由放电电路与地相连，第二电容C2的另一端与地相连，所述第二电容C2的充电端用作第二电荷泵140的输出端。在将所述第二电荷泵140的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第二充电开关S4断开，第一放电开关S5导通，将第二电容C2的充电电压从第一电位放电至第二电位，在将所述第二电荷泵140的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第二充电开关S4导通，第二放电开关S5断开，将第二电容C2的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第二电容C2的充电电压作为第二电荷泵140的输出电压。

为了适应不同各种占空比的输入方波，所述第二电荷泵140同样也还包括有第二复位开关S6、第三误差放大器A3和第二误差放大器A4。

第三误差放大器A3包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位作为第三参考电压(未图示)，另一个输入端接第二电荷泵140的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第三误差放大器A3对比所述第二电荷泵140的输出电压和第三参考电压(即第一电位)，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第二电荷泵140的充电电流I3，具体来讲，如果第二电荷泵140的输出电压大于第三参考电压，则说明充电电流I3太大，则调小充电电流I1，反之则调大充电电流I3，这样经过一段时间的调整之后，系统通过负反馈达到稳定状态，此时在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿时，第二电荷泵140的输出电压等于第三参考电压。

第四误差放大器A4包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位作为第四参考电压(未图示)，另一个输入端接第二电荷泵140的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第四误差放大器A4对比所述第二电荷泵140的输出电压和第四参考电压(即第二电位)，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第二电荷泵140的放电电流I4，具体来说，如果第二电荷泵140的输出电压大于第四参考电压，则说明放电电流I4太小，则调大放电电流I4，反之则调小放电电流I4，这样经过一段时间的调整之后，系统通过负反馈达到稳定状态，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿时，第二电荷泵140的输出电压等于第四参考电压。

在一个实施例中，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第二复位开关S6将所述第二电荷泵140的输出电压复位至第一电位，这样可以为第三误差放大器A3调整充电电流I3提供基准电压，同时也可以为第四误差放大器A4调整放电电流I4提供基准电压。在另一个可替换的实施例中，也可以在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，通过所述第二复位开关S6将所述第二电荷泵140的输出电压复位至第二电位，这样同样可以为误差放大器调整充放电电流I3、I4提供基准电压。

图2为本发明中的第一电荷泵120和第二电荷泵140的输出波形示意图，其中out1为第一电荷泵120的输出电压，out2为第二电荷泵140的输出电压，第一电位记为VH，第二电位记为VL，0-t3为输入方波的第一电平，t3-T为输入方波的第二电平。可见，out1的波形和out2的波形是两个完全相反斜坡信号，而两个相反斜坡信号的两个交点t1和t2之间的时间间隔正好为0.5T。

所述比较电路160用于输出方波信号，在第一电荷泵120的输出电压out1与第二电荷泵140的输出电压out2相等时翻转所述输出方波。在一个实施例中，在输出电压out1大于输出电压out2时，所述比较电路160输出第一电平，在输出电压out2大于输出电压out1时，所述比较电路160输出第二电平。同样，第一电平为低电平时，第二电平为高电平，第一电平为高电平时，第二电平为低电平。

综上所述，本发明的占空比纠正电路可以将占空比不为50％的方波纠正为占空比为50％的方波信号，从而实现了占空比的纠正。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种占空比纠正电路，用于将输入方波的占空比纠正为百分之五十，其特征在于，其包括：

第一电荷泵，在输入方波为第一电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，第一电荷泵通过其输出端输出其输出电压out1；

第二电荷泵，在输入方波为第一电平期间，将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位，在输入方波为第二电平期间，将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位，第二电荷泵通过其输出端输出其输出电压out2；和

输出方波的比较电路，其一个输入端与第一电荷泵的输出端相连以接收第一电荷泵的输出电压out1，其第二输入端与第二电荷泵的输出端相连以接收第二电荷泵的输出电压out2，在第一电荷泵的输出电压与第二电荷泵的输出电压相等时翻转所述输出方波。

2.根据权利要求1所述的占空比纠正电路，其特征在于，第一电平为高电平时，第二电平为低电平；第一电平为低电平时，第二电平为高电平。

3.根据权利要求1所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第一电荷泵包括第一充电开关、第一放电开关和第一电容，在将所述第一电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第一充电开关断开，第一放电开关导通，将第一电容的充电电压从第一电位放电至第二电位，在将所述第一电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第一充电开关导通，第一放电开关断开，将第一电容的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第一电容的充电电压作为第一电荷泵的输出电压。

4.根据权利要求1所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第二电荷泵包括第二充电开关、第二放电开关和第二电容，在将所述第二电荷泵的输出电压从第一电位放电至第二电位时，第二充电开关断开，第二放电开关导通，将第二电容的充电电压从第一电位放电至第二电位，在将所述第二电荷泵的输出电压从第二电位充电至第一电位时，第二充电开关导通，第二放电开关断开，将第二电容的充电电压从第二电位充电至第一电位，其中所述第二电容的充电电压作为第二电荷泵的输出电压。

5.根据权利要求3所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第一电荷泵还包括有第一误差放大器和第二误差放大器，

第一误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位，另一个输入端接第一电荷泵的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一误差放大器对比所述第一电荷泵的输出电压和第一电位，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第一电荷泵充电的充电电流；

第二误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位，另一个输入端接第一电荷泵的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第二误差放大器对比所述第一电荷泵的输出电压和第二电位，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第一电荷泵放电的放电电流。

6.根据权利要求5所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第一电荷泵还包括有第一复位开关，

在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第一复位开关将所述第一电荷泵的输出电压复位至第一电位；或

在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第一复位开关将所述第一电荷泵的输出电压复位至第二电位。

7.根据权利要求4所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第二电荷泵还包括有第三误差放大器和第四误差放大器，

第三误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第一电位，另一个输入端接第二电荷泵的输出电压，在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第三误差放大器对比所述第二电荷泵的输出电压和第一电位，并根据比较结果调节在输入方波为第一电平期间时的对第二电荷泵充电的充电电流；

第四误差放大器包括有两个输入端，其中一个输入端接第二电位，另一个输入端接第二电荷泵的输出电压，在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第四误差放大器对比所述第二电荷泵的输出电压和第二电位，并根据比较结果调节在输入方波为第二电平期间时的对第二电荷泵放电的放电电流。

8.根据权利要求7所述的占空比纠正电路，其特征在于，所述第二电荷泵还包括有第二复位开关，

在输入方波的第二电平至第一电平的跳变沿，所述第二复位开关将所述第二电荷泵的输出电压复位至第二电位；或

在输入方波的第一电平至第二电平的跳变沿，所述第二复位开关将所述第二电荷泵的输出电压复位至第一电位。