CN104202021B - 一种高精度的锯齿波发生器 - Google Patents

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Abstract

锯齿波发生器被广泛应用于开关电源电路、D类功率放大器电路等开关控制电路中，其输出精度影响着整体电路的性能；高精度的锯齿波发生电路，对锯齿波的频率、幅度、线性度都提出了很高的要求；本发明公开了一种外部提供高精度方波时钟，能产生指定幅度和高线性度锯齿波的锯齿波发生器电路；本发明中的电路由运放、充放电电路、低通滤波器、窄脉冲发生器组成。

Description

一种高精度的锯齿波发生器
技术领域
本发明涉及一种高精度锯齿波信号发生装置，属于集成电路设计领域。
背景技术
通常的锯齿波发生电路不带反馈环路，锯齿波的输出幅度和频率偏差较大，不能满足一些对锯齿波要求较高的应用；而一些带反馈的锯齿波发生电路结构复杂，设计难度大。
发明内容
本发明的目的是针对，当前锯齿波发生器电路输出幅度偏差大或者结构复杂，设计的一种简单实用的带反馈的高精度锯齿波发生器。
本发明为实现上述目的，采用了如下技术方案：
本发明中，利用低通滤波器，得到锯齿波信号的平均值，将锯齿波信号的平均值反馈回运放，调节充放电电路的充电电流，使锯齿波信号的平均值与参考电压相等，从而实现锯齿波信号幅度的精确控制。
附图说明
图1 本发明的高精度锯齿波发生器示意图；
图2 改进的充放电电路；
图3 低通滤波器波形图；
图4 窄脉冲发生器波形图。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明发明公开的一种高精度锯齿波发生器的结构和工作过程。
本发明公开的一种高精度锯齿波发生器由四个部分构成，如图1所示，分别为运放、充放电电路、低通滤波器、窄脉冲发生器。
运放是一个差分输入单端输出的运算放大器，负端连接到外部输入的参考电压VREF，正端连接到低通滤波器反馈回的信号VF，输出端连接到充放电电路的充电管MP的栅极。
充放电电路由充电管MP、放电管MN、电容C1组成，充电管MP的源级接电源，充电管MP的栅极连接到运放a的输出端，充电管MP的漏极连接到放电管MN的漏极、电容C1的一端以及低通滤波器c的电阻R一端同时作为锯齿波信号的输出端VRAMP，电容C1的另一端接地，放电管MN的源级接地，栅极接窄脉冲发生器d的输出VCK；在整个环路稳定之后，当放电管MN断开，充电管MP输出恒流I，对电容C1充电，假设输入时钟的周期为T，则锯齿波的幅度为表达式[Equ.1]，锯齿波的斜率表达式为[Equ.2]，锯齿波的斜率变化越小，锯齿波的线性度越高，为提高锯齿波的线性度，可以通过提高充电管的输出阻抗来减小充电电流的变化，从而实现线性度的提升，一种可能的方法是使用共源共栅的充电管，如图2所示。
[Equ.1]
[Equ.2]
低通滤波器滤波器的带宽远小于外部输入时钟CLK的频率，也就是锯齿波输出频率，所以低通滤波器的输出信号为输入信号（锯齿波输出频率）的平均值，如图3所示，为低通滤波器的波形图，输入信号为锯齿波信号，锯齿波幅度为VPP，输出信号为锯齿波信号幅度的一半VPP/2，即VF= VPP/2。
窄脉冲发生器，用于将输入的时钟信号变为窄脉冲的时钟信号，波形如图4所示，窄脉冲的宽度为w，w一般小于5ns，用于在每个时钟周期的开始将VRAMP放电到地电位。
综上所叙，在电路稳定之后，由于运放的虚短特性，VREF=VF，而VF= VPP/2，所以有表达式[Equ.3]，所以通过选择合适的参考电压可以得到高精度输出幅度的锯齿波信号。
[Equ.3]。

Claims (4)

1.一种电路结构，包括：
锯齿波发生器核心电路中，利用低通滤波器，得到锯齿波信号的平均值，将锯齿波信号的平均值反馈回运放，调节充放电电路的充电电流，使锯齿波信号的平均值与参考电压相等，从而实现锯齿波信号幅度的精确控制；具体电路包括运放、充放电电路、低通滤波器、窄脉冲发生器四个部分；运放（a）为差分输入单端输出的运算放大器，负端连接到外部输入的参考电压（VREF），正端连接到低通滤波器（c）的输出信号VF，输出端连接到充放电电路（b）充电管（MP）的栅极；充放电电路（b）由充电管（MP）、放电管（MN）、电容（C）组成，充电管（MP）的源级接电源，充电管（MP）的栅极连接到运放（a）的输出端，充电管（MP）的漏极接放电管（MN）的漏极、电容（C）的一端以及低通滤波器（c）的输入端同时作为锯齿波信号的输出端（VRAMP），电容（C）的另一端接地，放电管（MN）的源级接地，栅极接窄脉冲发生器（d）的输出；低通滤波器（c），低通滤波器的输入端接锯齿波信号的输出端（VRAMP），低通滤波器的输出端接运放的正端；窄脉冲发生器（d）的输入端接外部提供的时钟（CLK），窄脉冲发生器（d）的输出连接到充放电电路（b）放电管（MN）的栅极。
2.根据权利要求1所述一种电路结构，其特征在于采用低通滤波器获取锯齿波信号的平均值，作为锯齿波信号的反馈信号。
3.根据权利要求1所述一种电路结构，其特征在于采用外部时钟信号决定锯齿波的频率，采用外部参考信号决定锯齿波的幅度，产生指定频率和幅度的锯齿波信号。
4.根据权利要求1所述一种电路结构，其特征在于，所述的低通滤波器（c）是一个一阶或者一阶以上的无源或有源滤波器。
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