CN111399574B - 一种可编程电压源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可编程电压源。所述可编程电压源包括：电流源，连接参考电压源，产生参考电流；数模转换单元，连接所述电流源，基于所述参考电流提供可调整电压；方波发生器，连接所述数模转换单元，基于所述可调整电压产生方波信号；输出缓冲器，连接所述方波发生器，基于所述方波信号输出可编程电压信号。本发明实施例提供的高精度可编程电压源架构具有低成本、高精度、可编程的特色，其输出的高精度可编程电压与制程无关且精度<±0.05％。

Description

一种可编程电压源
技术领域
本发明涉及电压源技术领域，具体涉及一种可编程电压源。
背景技术
电压源广泛应用于电压检测技术领域，电压源的精度对于电压检测的精度起到至关重要的作用，因此为了得到更加精确的电压检测结果，常常对于电压源的精度有较高的要求。
但是，现有的电压源其输出电压精度、芯片和功耗方面无法兼备。如果使用单位阻值较小的元件达到高精度，则功耗相对较大。如果使用单位阻值较大的元件减少面积，使用单位阻值较小的元件提高电压精度，则两种电阻元件特性不同导致电压源精度受制造过程影响非常大。
发明内容
本发明实施例拟提供一种可编程电压源，其输出电压精度＜±0.05％。
本发明实施例提供了一种可编程电压源，包括电流源、数模转换单元、方波发生器、输出缓冲器；所述电流源连接参考电压源，产生参考电流；所述数模转换单元连接所述电流源，基于所述参考电流提供可调整电压；所述方波发生器连接所述数模转换单元，基于所述可调整电压产生方波信号；所述输出缓冲器连接所述方波发生器，基于所述方波信号输出可编程电压信号。
进一步地，所述可编程电压源还包括供电电源，给所述可编程电压源提供电源。
进一步地，所述电流源包括运算放大器、参考电阻、第一MOS管；所述运算放大器的反相输入端连接所述参考电压源；所述参考电阻的一端连接所述供电电源的电源地；所述第一MOS管的栅极连接所述运算放大器的输出端，源极连接所述供电电源的电源，漏极连接所述运算放大器的同相输入端后连接到所述参考电阻的另一端。
进一步地，所述电流源还包括第二MOS管，栅极连接所述运算放大器的输出端，源极连接所述电源，漏极连接所述第一开关和第一电阻的连接端。
进一步地，所述数模转换单元包括数模转换器、第三电阻；所述数模转换器的输入端连接所述电源，基于所述参考电流提供可调整电流；所述第三电阻的一端连接所述数模转换器的输出端后，两端分别和所述方波发生器连接，所述可调整电流流经所述第三电阻提供所述可调整电压。
进一步地，所述可调整电流为：
Figure BDA0001933603510000021
其中，N是数模转换器位数，β是IREF放大倍数，bn-1是数模转换器的输入信号。
进一步地，所述方波发生器包括第一电阻、第一开关、第二电阻、第二开关；所述第一电阻的一端连接所述数模转换器的输出端，另一端连接所述第二MOS管的漏极；所述第一开关的一端连接所述第一电阻和所述第二MOS管的漏极的连接端，另一端连接所述输出缓冲器的输入端；所述第二电阻的一端连接所述第三电阻的另一端，另一端连接所述电源地；所述第二开关的一端连接所述第三电阻的另一端，另一端与所述第一开关的另一端一起连接所述输出缓冲器的输入端。
进一步地，所述输出缓冲器包括单位增益缓冲器、电容；所述单位增益缓冲器的输入端连接所述第一开关和第二开关的一端，获取基于所述可调整电压的方波信号，所述单位增益缓冲器的输出端连接另一输入端，输出电压源信号；所述电容连接在所述单位增益缓冲器的输出端与所述电源地之间。
进一步地，所述方波信号为：
Figure BDA0001933603510000031
其中，VREF是参考电压，RREF是参考电阻的阻值，R是第三电阻的阻值，R1是第一电阻的阻值，α、β皆是
Figure BDA0001933603510000032
放大倍数，N是所述数模转换器位数，bn-1是所述数模转换器输入信号。
进一步地，所述参考电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻都是以相同种类和大小的电阻元件组合而成。
本发明实施例提供的高精度可编程电压源架构具有低成本、高精度、可编程的特色，其输出的高精度可编程电压与制程无关且精度<±0.05％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种可编程电压源的组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应该理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种元件或组件，但这些元件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个元件或组件与另一元件或组件。因此，下述讨论之第一元件或组件，在不脱离本发明之内容下，可被称为第二元件或第二组件。
图1是本发明一实施例提供的一种可编程电压源的组成示意图，结合图1所示描述本可编程电压源的组成及工作原理。
可编程电压源包括电流源41、数模转换单元42、方波发生器43、输出缓冲器44。
电流源41连接参考电压源，产生参考电流。数模转换单元42连接电流源41，基于参考电流提供可调整电压。方波发生器43连接数模转换单元42，基于可调整电压产生方波信号。输出缓冲器44连接方波发生器43，基于方波信号输出可编程电压信号。
在本实施例中，可编程电压源还包括供电电源，供电电源给可编程电压源提供电源VDD和电源地。
电流源41包括运算放大器AMP、参考电阻Rref、第一MOS管M1、第一MOS管M2。
运算放大器AMP的反相输入端连接参考电压源。参考电阻Rref的一端连接电源地。第一MOS管M1的栅极连接运算放大器AMP的输出端，源极连接电源VDD，漏极连接运算放大器的同相输入端后连接到参考电阻Rref的另一端。第二MOS管M2的栅极连接运算放大器AMP的输出端，源极连接电源VDD，漏极连接第一开关SW1和第一电阻R1的连接端。
电流源41基于反馈原理利用运算放大器AMP、参考电压源、第一MOS管M1、参考电阻RREF产生参考电流IREF，IREF＝VREF/RREF，参考电流IREF经第二MOS管M2缩小α倍成为IREF×1/α，流到数模转换单元42。
数模转换单元42包括数模转换器421、第三电阻R。
数模转换器421的输入端连接电源，基于参考电流提供可调整电流。第三电阻R的一端连接数模转换器421的输出端后，两端分别和方波发生器43连接，可调整电流流经所述第三电阻R提供可调整电压。
数模转换器421具有N位元调整可以调整可调整电流的大小，公式为：
可调整电流为：
Figure BDA0001933603510000051
其中，N是数模转换器位数，β是IREF放大倍数，bn-1是数模转换器的输入信号。
假如数模转换器421是4位数模转换器，输入b3b2b1b0＝0011，则输出可调整电流为：
Figure BDA0001933603510000052
由DAC42可编程的输出电流流经第三电阻R即可得可编程且高精度的基准电压源。
方波发生器43包括第一电阻R1、第一开关SW1、第二电阻R2、第二开关SW2。
第一电阻R1的一端连接数模转换器421的输出端，另一端连接第二MOS管M2的漏极。第一开关SW1的一端连接第一电阻R1和第二MOS管M2的漏极的连接端，另一端连接输出缓冲器44的输入端。第二电阻R2的一端连接第三电阻R的另一端，另一端连接电源地。第二开关SW2的一端连接第三电阻R的另一端，另一端与第一开关SW1的另一端一起连接输出缓冲器44的输入端。
控制第一开关SW1、第二开关SW2分别独立闭合，则输出一方波信号，其振幅VSOURCE＝VSOURCEH-VSOURCEL。如图所示，VSOURCEH是高电平，VSOURCEL是低电平，其中VSOURCE是第一开关SW1与第二开关SW2输出的方波信号。
方波信号为：
Figure BDA0001933603510000061
其中，VREF是参考电压，RREF是参考电阻的阻值，R是第三电阻的阻值，R1是第一电阻的阻值，α、β皆是
Figure BDA0001933603510000062
放大倍数，N是所述数模转换器位数，bn-1是所述数模转换器输入信号。
参考电阻RREF、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R都是以相同种类和大小的电阻元件组合而成。以提高可编程电压源精度。
输出缓冲器44包括单位增益缓冲器441、电容CEXT。
单位增益缓冲器441的输入端连接第一开关SW1和第二开关SW2的一端，获取基于可调整电压的方波信号，单位增益缓冲器441的输出端连接另一输入端，输出电压源信号。电容CEXT连接在单位增益缓冲器441的输出端与电源地之间。
利用电容充放电原理Q＝VSOURCE×CEXT＝I×t，其中VSOURCE是第一开关SW1与第二开关SW2输出的方波信号振幅，I是单位增益缓冲器441的偏置电流，t是片外电容CEXT的充放电时间。借由单位增益缓冲器441的偏置电流I来改变片外电容充放电时间达到可编程输出电压转换速率的功能。其中，电压转换斜率为I/CEXT。
本发明实施例提供的高精度可编程电压源架构具有低成本、高精度、可编程的特色，其输出的高精度可编程电压与制程无关且精度<±0.05％。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (8)

1.一种可编程电压源，其特征在于，所述可编程电压源包括：
电流源，连接参考电压源，产生参考电流；
数模转换单元，连接所述电流源，基于所述参考电流提供可调整电压；
方波发生器，连接所述数模转换单元，基于所述可调整电压产生方波信号；
输出缓冲器，连接所述方波发生器，基于所述方波信号输出可编程电压信号；
供电电源，给所述可编程电压源提供电源；
所述数模转换单元包括：
数模转换器，输入端连接所述供电电源，基于所述参考电流提供可调整电流；
第三电阻，一端连接所述数模转换器的输出端后，两端分别和所述方波发生器连接，所述可调整电流流经所述第三电阻提供所述可调整电压。
2.根据权利要求1所述的可编程电压源，其特征在于，所述电流源包括：
运算放大器，反相输入端连接所述参考电压源；
参考电阻，一端连接所述供电电源的电源地；
第一MOS管，栅极连接所述运算放大器的输出端，源极连接所述供电电源的电源，漏极连接所述运算放大器的同相输入端后连接到所述参考电阻的另一端。
3.根据权利要求2所述的可编程电压源，其特征在于，所述电流源还包括：
第二MOS管，栅极连接所述运算放大器的输出端，源极连接所述电源，漏极连接第一开关和第一电阻的连接端。
4.根据权利要求3所述的可编程电压源，其特征在于，所述可调整电流为：
Figure FDA0003718558000000021
其中，N是数模转换器位数，β是IREF放大倍数，bn-1是数模转换器的输入信号。
5.根据权利要求4所述的可编程电压源，其特征在于，所述方波发生器包括：
所述第一电阻，一端连接所述数模转换器的输出端，另一端连接所述第二MOS管的漏极；
所述第一开关，一端连接所述第一电阻和所述第二MOS管的漏极的连接端，另一端连接所述输出缓冲器的输入端；
第二电阻，一端连接所述第三电阻的另一端，另一端连接所述电源地；
第二开关，一端连接所述第三电阻的另一端，另一端与所述第一开关的另一端一起连接所述输出缓冲器的输入端。
6.根据权利要求5所述的可编程电压源，其特征在于，所述输出缓冲器包括：
单位增益缓冲器，输入端连接所述第一开关和第二开关的一端，获取基于所述可调整电压的方波信号，所述单位增益缓冲器的输出端连接另一输入端，输出电压源信号；
电容，连接在所述单位增益缓冲器的输出端与所述电源地之间。
7.根据权利要求6所述的可编程电压源，其特征在于，所述方波信号为：
Figure FDA0003718558000000031
其中，VREF是参考电压，RREF是参考电阻的阻值，R是第三电阻的阻值，R1是第一电阻的阻值，α、β皆是
Figure FDA0003718558000000032
放大倍数，N是所述数模转换器位数，bn-1是所述数模转换器输入信号。
8.根据权利要求7所述的可编程电压源，其特征在于，所述参考电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻都是以相同种类和大小的电阻元件组合而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10293155A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Ando Electric Co Ltd プログラマブル電源
KR100544629B1 (ko) * 2003-06-27 2006-01-24 주식회사 버카나와이어리스코리아 아날로그 보상 기능을 갖춘 디지털 필터 튜닝 회로
JP5344502B2 (ja) * 2005-11-08 2013-11-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源装置
CN100583647C (zh) * 2006-09-13 2010-01-20 联詠科技股份有限公司 过驱动数字模拟转换器、源极驱动器与其方法
US20080143697A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Tomokazu Kojima Drive voltage control device
JP4621235B2 (ja) * 2006-12-13 2011-01-26 パナソニック株式会社 駆動電圧制御装置、駆動電圧切替方法および駆動電圧切替装置
US20120049826A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Intersil Americas Inc. System and method of adaptive slope compensation for voltage regulator with constant on-time control
US9559583B2 (en) * 2014-01-13 2017-01-31 Mediatek Inc. Power converter with a wave generator that filters a wave signal to generate an output voltage
CN204028692U (zh) * 2014-07-17 2014-12-17 白志平 汽车发动机系统诊断仪
JP6438422B2 (ja) * 2016-02-19 2018-12-12 株式会社東芝 基準電流生成回路、ａｄ変換器、及び無線通信装置

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