CN106936413A - 具有扩频功能的振荡器电路 - Google Patents

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吕永康
韦林军
程学农
张殿军
徐冬艳
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    • H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/501—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator

Abstract

本发明涉及一种具有扩频功能的振荡器电路，包括振荡模块和调制模块；振荡模块包括充放电单元，充放电单元包括充电电流节点以及放电电流节点，充电电流节点以及放电电流节点均与所述的调制模块相连接；调制模块包括伪随机计数器和N个调制单元，伪随机计数器中M个触发器中的N个触发器的输出端与N个调制单元的控制端相连接，N个调制单元根据N个触发器的控制信号产生调制电流，并汇总至所述的充电电流节点以及所述的放电电流节点。采用该种结构的具有扩频功能的振荡器电路，逐个周期“随机”改变锯齿波的频率，使得振荡器产生的锯齿波频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。

Description

具有扩频功能的振荡器电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及振荡器，具体是指一种具有扩频功能的振荡器电路。
背景技术
D类功放具有高效率、低功耗的优点，被广泛应用在电视、手机等电器设备中。但是其独特的开关特性会产生高的di/dt和dv/dt信号，且具有较宽的干扰带宽，这些电压和电流脉冲会分别在物理和寄生的电路元件中引入较大的交流电流，产生传导和辐射噪声。
现有的振荡器电路结构如图1所示，振荡的方式为RC振荡，首先产生三角波的高低电平值VA和VB，电容C的原始充放电电流和三角波的幅度VA-VB的关系如下：
当电容C1上的电压小于VA时，开关S1打开，开关S2关闭，由电流I对电容充电，直到电容C上的电压等于VA；这时开关S1关闭，开关S2打开改由电流I对电容放电，直到电容C上的电压等于VB，重新改为充电过程并不断循环，可见电容C1上的电压在VA和VB之间来回摆动。判断是否到达了VA和VB通过两个比较器COMP1和COMP2实现。
振荡周期为：
相应的频率为：
现有技术，由于振荡器每个周期产生的三角波频率固定，开关特性产生的高di/dt和dv/dt信号的能量集中在载波频率上，必须使用LC滤波器才能通过EMI(电磁干扰)认证，BOM(物料清单)成本高。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够逐个周期“随机”改变锯齿波的频率、使得振荡器产生的锯齿波频率在中心频率附近变化、将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点的具有扩频功能的振荡器电路。
为了实现上述目的，本发明的具有扩频功能的振荡器电路具有如下构成：
该具有扩频功能的振荡器电路，其主要特点是，所述的电路包括：
振荡模块和调制模块；
所述的振荡模块包括充放电单元，所述的充放电单元包括充电电流节点(ISP)以及放电电流节点(ISN)，所述的充电电流节点(ISP)以及所述的放电电流节点(ISN)均与所述的调制模块相连接；
所述的调制模块包括：伪随机计数器和N个调制单元，所述的伪随机计数器包括M个触发器，且所述的M个触发器中的N个触发器的输出端与所述的N个调制单元的控制端相连接，且所述的N个触发器中的一个触发器的输出端与所述的N个调制单元中的一个调制单元的控制端对应相连接，其中M、N为大于等于1的正整数，且M大于等于N；N个调制单元根据N个触发器的控制信号产生调制电流，并汇总至所述的充电电流节点(ISP)以及所述的放电电流节点(ISN)。
进一步地，所述的调制单元为受控电流源，假设第n个调制单元调制电流与充电电流节点(ISP)的原始电流值或者放电电流节点(ISN)的原始电流值的比例是kn，那么所有调制单元的镜像电流的大小之和为(k1+k2+……+kn)×I，其中I为充电电流节点(ISP)的原始电流值或放电电流节点(ISN)的原始电流值，其中kn为大于等于0的数，且k1、k2……kn的值互不相同。
更进一步地，每个调制单元的镜像电流量化加权。
更进一步地，每个调制单元的镜像电流非量化加权。
进一步地，所述的充电电流节点(ISP)的原始电流值输入至所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输入端；所述的放电电流节点(ISN)的原始电流值输入至所述的N个调制单元的第二输入端，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输出端的输出值输出至所述的充电电流节点(ISP)，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第二输出端的输出值输出至所述的放电电流节点(ISN)。
采用了该发明中的具有扩频功能的振荡器电路，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：
本发明的具有扩频功能的振荡器电路，逐个周期“随机”改变锯齿波的频率，使得振荡器产生的锯齿波频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。
本发明的具有扩频功能的振荡器电路通过设定每个调制单元的镜像电流比率k值不同，给每个调制单元的镜像电流加权，使得扩频分布点数较多，扩频点分布较均匀，使用此技术的D类功放产品能够在不使用LC滤波的情况下通过传导EMI测试。
附图说明
图1为现有技术中的振荡器电路的电路图。
图2为本发明的具有扩频功能的振荡器电路的电路图。
图3为本发明的调制模块的电路图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明描述了一种带扩频功能的振荡器电路，该电路可以逐个周期“随机”改变锯齿波的频率，使得振荡器产生的锯齿波频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。
请参阅图2所示，本发明相对于现有技术，增加了充电电流节点ISP和放电电流节点ISN两个节点，可以汇入扩频调制模块的调制电流，其通过调整每个调制单元的镜像电流比率(k值)，达到优化扩频效果的目的。本发明的核心思想是给每个调制单元的镜像电流加权，设定每个调制单元的镜像电流比率k值不同，从而达到扩频分布点数更多的效果。
所述的电路包括：振荡模块和调制模块；所述的振荡模块包括充放电单元，所述的充放电单元包括充电电流节点ISP以及放电电流节点ISN，所述的充电电流节点ISP以及所述的放电电流节点ISN均与所述的调制模块相连接；所述的调制模块包括：伪随机计数器和N个调制单元，所述的伪随机计数器包括M个触发器，且所述的M个触发器中的N个触发器的输出端与所述的N个调制单元的控制端相连接，且所述的N个触发器中的一个触发器的输出端与所述的N个调制单元中的一个调制单元的控制端对应相连接，其中M、N为大于等于1的正整数，且M大于等于N；N个调制单元根据N个触发器的控制信号产生调制电流，并汇总至所述的充电电流节点ISP以及所述的放电电流节点ISN。所述的充电电流节点ISP的原始电流值输入至所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输入端；所述的放电电流节点ISN的原始电流值输入至所述的N个调制单元的第二输入端，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输出端的输出值输出至所述的充电电流节点ISP，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第二输出端的输出值输出至所述的放电电流节点ISN。
请参阅图3所示，其包括一组伪随机计数器，伪随机计数器包括若干个触发器，其中触发器的数量决定了伪随机技术器的周期长短，触发器的数量越多，随机性越好。伪随机计数器选择其中几组输出作为上方扩频调制单元的控制信号。在每个充放电周期中，有一个伪随机的组合来控制调制单元的调制电流，最终汇入充电电流节点ISP和放电电流节点ISN节点，调整充放电电流的大小。
其中，线性移位寄存器的反馈模块通过选择确定的触发器输出组合信号异或后反馈到第一级移位寄存器的D端作为输入，以便使线性移位寄存器的输出形成伪随机序列。触发器的SET端全部接地，CLR端接系统复位信号。
其中，每个调制单元都是一个受控的电流源，假设第n个调制单元调制电流与原始充放电电流的比例是kn，那么所有调制单元的镜像电流的大小之和为(k1+k2+……+kn)×I，kn通常选择0至0.1之间的系数(如0.05)，但也可以选择其他的系数，假设在本周期有效的调制单元数量为n，那么本周期扩频调制以后的周期时间为：
相应的本周期的频率为：
ft＝(1+k1+k2+......+kn)×f0
振荡电路每个周期的频率都会随着扩频调制模块的输出而随机调制。
本发明包含但不局限于以下方式和系数设定：
(1)每个调制单元的镜像电流量化加权，假设设定7级调制单元(n＝7)，设定7级调制单元的镜像电流的比例(k)分别为(0.0025、0.005、0.01、0.02、0.04、0.08、0.16)，那么该扩频方式一共产生128个频率组合，扩频效果良好，同时结合伪随机组合，128个频率点的出现概率相同，扩频效果优秀。
(2)每个调制单元的镜像电流非量化加权，假设设定11级调制单元(n＝11)，设定11级调制单元的镜像电流的比例(k)分别为(0.03-Δ1、0.03-Δ2、0.03-Δ3、0.03-Δ4、0.03、0.03+Δ5、0.03+Δ6、0.03+Δ7、0.03+Δ8、0.03+Δ9、0.03+Δ10)，Δ1～Δ10经过细心设计，保证各种不同组合的结果相互错开，那么该扩频方式一共产生2048个频率组合，扩频效果良好，同时配合伪随机组合，2048个频率点的分布呈现中间多、两边少的分布，扩频效果相对原方案优秀。
在其他的实施方式中，本发明还可以为其它的方式和系数设定。
采用了该发明中的具有扩频功能的振荡器电路，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：
本发明的具有扩频功能的振荡器电路，逐个周期“随机”改变锯齿波的频率，使得振荡器产生的锯齿波频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。
本发明的具有扩频功能的振荡器电路通过设定每个调制单元的镜像电流比率k值不同，给每个调制单元的镜像电流加权，使得扩频分布点数较多，扩频点分布较均匀，使用此技术的D类功放产品能够在不使用LC滤波的情况下通过传导EMI测试。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种具有扩频功能的振荡器电路，其特征在于，所述的电路包括：
振荡模块和调制模块；
所述的振荡模块包括充放电单元，所述的充放电单元包括充电电流节点以及放电电流节点，所述的充电电流节点以及所述的放电电流节点均与所述的调制模块相连接；
所述的调制模块包括：伪随机计数器和N个调制单元，所述的伪随机计数器包括M个触发器，且所述的M个触发器中的N个触发器的输出端与所述的N个调制单元的控制端相连接，且所述的N个触发器中的一个触发器的输出端与所述的N个调制单元中的一个调制单元的控制端对应相连接，其中M、N为大于等于1的正整数，且M大于等于N；N个调制单元根据N个触发器的控制信号产生调制电流，并汇总至所述的充电电流节点以及所述的放电电流节点。
2.根据权利要求1所述的具有扩频功能的振荡器电路，其特征在于，所述的调制单元为受控电流源，假设第n个调制单元调制电流与充电电流节点的原始电流值或者放电电流节点的原始电流值的比例是kn，那么所有调制单元的镜像电流的大小之和为(k1+k2+……+kn)×I，其中I为充电电流节点的原始电流值或放电电流节点的原始电流值，其中kn为大于等于0的数，且k1、k2……kn的值互不相同。
3.根据权利要求2所述的具有扩频功能的振荡器电路，其特征在于，每个调制单元的镜像电流量化加权。
4.根据权利要求2所述的具有扩频功能的振荡器电路，其特征在于，每个调制单元的镜像电流非量化加权。
5.根据权利要求1所述的具有扩频功能的振荡器电路，其特征在于，所述的充电电流节点的原始电流值输入至所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输入端；所述的放电电流节点的原始电流值输入至所述的N个调制单元的第二输入端，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第一输出端的输出值输出至所述的充电电流节点，所述的N个调制单元中的每个调制单元的第二输出端的输出值输出至所述的放电电流节点。
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