CN112351553B - 电路、用于生成脉宽调制输出信号的方法以及控制系统 - Google Patents

电路、用于生成脉宽调制输出信号的方法以及控制系统 Download PDF

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Abstract

本公开的涉及电路、用于生成脉宽调制输出信号的方法以及控制系统。一种用于生成脉宽调制输出信号的电路。该电路包括至少一个电源信号输入和被配置为基于电源信号生成和输出中间信号的第一电路系统。此外，该电路包括被配置为基于中间信号生成脉宽调制输出信号的第二电路系统。第二电路系统包括能量存储元件和充电/放电电路系统，该充电/放电电路系统被配置为使用中间信号对能量存储元件进行充电和放电以修改能量存储元件的能量状态。第二电路系统被配置为基于能量存储元件的能量状态生成脉宽调制输出信号。

Description

电路、用于生成脉宽调制输出信号的方法以及控制系统
技术领域
示例涉及一种电路、一种用于生成脉宽调制输出信号的方法以及一种用于飞行时间相机的控制系统，并且更具体地，示例涉及用于减少电路的电源信号对由电路生成的脉宽调制输出信号的影响的概念。
背景技术
集成电路可以基于具有可配置的脉冲宽度的脉宽调制信号(诸如方波信号)进行操作。例如，集成电路可以使用方波信号的脉冲宽度与照明亮度之间的关系来控制用于飞行时间(TOF)测量的光源的照明亮度。关于用于生成脉宽调制信号的常规电路，脉冲宽度取决于为电路供电的电源信号。因此，例如，光源的照明亮度可以响应于变化的电源信号而变化，该变化的电源信号例如对于用于飞行时间测量的应用可能引起意外的影响。
发明内容
因此，需要一种用于减少电源对由电路生成的脉宽调制输出信号的影响的改进概念。
该需求可以通过所附权利要求的主题来满足。
本公开的示例涉及一种被配置为生成脉宽调制输出信号的电路。该电路包括至少一个电源信号输入。该电路还包括被配置为基于电源输入信号生成和输出中间信号的第一电路系统。该电路还包括被配置为基于中间信号生成脉宽调制输出信号的第二电路系统。第二电路系统包括能量存储元件和充电/放电电路系统，充电/放电电路系统被配置为使用中间信号对能量存储元件进行放电和充电以修改能量存储元件的能量状态。第二电路系统被配置为基于能量存储元件的状态生成脉宽调制输出信号。
另一示例涉及一种用于飞行时间相机的控制系统。该控制系统包括如本文中描述的用于生成脉宽调制输出信号的电路。该控制系统还包括用于根据脉宽调制输出信号生成脉冲光信号的光源。
另一示例涉及一种用于基于至少一个电源信号输入生成脉宽调制输出信号的方法。该方法包括基于电源信号生成中间信号。该方法还包括使用中间信号对能量存储元件进行充电和放电以修改能量存储元件的状态，以及基于能量存储元件的状态生成脉宽调制输出信号。
附图说明
装置和/或方法的一些示例将在下面仅通过示例的方式并且参考附图进行描述，在附图中
图1示意性地示出了用于生成脉宽调制输出信号的电路的示例；
图2示出了电路的第一示例；
图3示出了在一个示例中指示由电路处理的信号的时间变化的图；
图4示出了电路的第二示例；
图5a示出了具有级联电流镜的电路的第三示例；
图5b示出了具有由共源共栅电压偏置的共源共栅电流镜的电路的第三示例；
图6示出了包括用于生成脉宽调制输出信号的电感器的第四示例；以及
图7示出了示意性地描绘用于生成脉宽调制输出信号的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现在将参考示出了一些示例的附图来更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可能被放大。
因此，尽管其他示例能够具有各种修改和备选形式，但是其一些特定示例在附图中示出并且随后将详细描述。然而，该详细描述没有将其他示例限于所描述的特定形式。其他示例可以覆盖落入本公开的范围内的所有修改、等同形式和备选形式。在整个附图的描述中，相同或相似的附图标记指代相似或类似的元件，在提供相同或相似的功能时，在彼此比较时，这些元件可以等同地或以修改形式实现。
应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，这些元件可以经由一个或多个中间元件直接连接或耦合。如果两个元素A和B使用“或”进行组合，则不应当将其理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B(如果没有另外明确或隐式地定义)。相同组合的替代措词是“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。必要的变通同样适用于两个以上元素的组合。
本文中出于描述特定示例的目的而使用的术语并非旨在限制其他示例。每当使用诸如“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”等单数形式并且仅使用单个元素没有明确或隐式地定义为强制性时，其他示例也可以使用多个元素来实现相同的功能。同样，当随后将功能描述为使用多个元素来实现时，其他示例可以使用单个元素或处理实体来实现相同的功能。将进一步理解，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”在使用时指定所述特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元素和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元素、组件和/或其任何组的存在或添加。
除非另有定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中均以示例所属领域的普通含义来使用。
图1示意性地示出了用于生成脉宽调制输出信号106的电路100。电路100由电源信号102供电，该电源信号102可以被输入到组成电路100的第一电路系统110和第二电路系统120中。第一电路系统110被配置为基于电源信号102生成中间信号104，并且将中间信号104输出到第二电路系统120。例如，在第一电路系统110内生成的电流信号使用中间信号104被复制到第二电路系统120。如将在下面更详细地描述的，例如，中间信号104可以是在电流镜的输入与输出之间传送的信号(例如，电压信号)，其中输入组成第一电路系统110，并且输出组成第二电路系统120。中间信号104被提供给第二电路系统120(由图1中的虚线箭头指示)。第二电路系统120被配置为基于能量存储元件122的能量状态生成脉宽调制输出信号106。
第二电路系统120包括能量存储元件122和充电/放电电路系统124，该充电/放电电路系统124用于使用中间信号104对能量存储元件122进行充电并且对能量存储元件122放电，从而修改能量存储元件122的能量状态，该能量状态指示存储在能量存储元件122中的能量的量。为此，例如，充电/放电电路系统124耦合到能量存储元件122以控制中间信号104到储能元件122的转发，如随后将更详细地描述的。
由第二电路系统120提供的期望的脉宽调制输出信号106可以是例如在高电平与低电平之间改变幅度的二进制信号。第二电路系统120可以响应于针对能量存储元件122的能量状态而定义的条件从不满足变为满足而引起脉宽调制输出信号106在高电平与低电平之间改变，即，从低电平和高电平中的第一电平转变为低电平和高电平中的第二电平。例如，该条件可以通过阈值来指定，该阈值根据电源信号102而变化。因此，该条件可以基于能量存储元件122的能量状态与阈值之间的比较而被定义为满足或不满足。
中间信号104和针对能量存储元件122的能量状态而定义的条件都链接到电源信号102。例如，中间信号104的幅度响应于电源信号102的幅度的增加而增加。同时，针对能量存储元件122的能量状态而定义的条件可以响应于电源信号102的增加的幅度而被修改，以至少部分补偿增加的中间信号104的影响。例如，这可能使得针对存储在能量存储元件122中的增加的量的能量，该条件变为满足。换言之，为了使该条件变为满足，与电源信号102的幅度增加之前所需要的相比，该条件要求将更多量的能量存储在能量存储元件122中。
在示例中，响应于电源信号，中间信号104和条件对脉宽调制信号106的影响至少部分彼此补偿。因此，减小了电源信号102对脉宽调制输出信号106的总体影响。
在图2所示的示例中，电源信号102是电压信号Vdd。电压信号Vdd102的至少一部分或部分Vdd kR被施加到可调电阻器118，以使用电压信号102与电流信号104a之间的线性关系来生成电流信号104a。可调电阻器118例如是二进制加权的梯或电位计。在该示例中，中间信号104指示电流信号104a。换言之，中间信号104表示电流信号104a中包含的信息。基于中间信号104，来自第一电路系统110的电流信号104a被复制以在第二电路系统120处获取复制的电流信号104b。
为了将电压信号Vdd102的一部分Vdd kR提供给可调电阻器118，第一电路系统110可以包括分压器，该分压器具有串联布置的第一电阻器116和第二电阻器117。因此，电压信号Vdd102在第一电阻器116与第二电阻器117之间的中间节点处的部分Vdd kR可以由第一电阻器116(R(1-kR))与第二电阻器117(R kR)之间的比率来确定，其中R是适当的参考电阻。
分压器例如连接到(例如，接着是)控制回路112，该控制回路112用于复制/稳定该部分Vdd kR并且将该部分Vdd kR提供给可调电阻器118。为此，控制回路112可以包括运算放大器113和晶体管114。
如图2所示，晶体管114可以是n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)。技术人员知道，晶体管114备选地可以是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)，或者可以是另一种类型的晶体管，诸如双极型晶体管。
此外，控制回路112可以用作缓冲放大器(运算放大器作为阻抗转换器)，以防止分压器受到第一电路系统110的后续信号处理的影响。
电路100可以被配置为使用电流镜130将电流信号104a复制到第二电路系统120，该电流镜130将第一电路系统110和第二电路系统120电连接在一起。为此，在该示例中，电流镜130被配置为使用电流信号104a作为参考电流。电流镜130还被配置为将所复制的电流信号104b复制和输出到第二电路系统120/在第二电路系统120处复制和输出所复制的电流信号104b，以对能量存储元件122进行充电。如图2所示，在该示例中，能量存储元件122是电容器。
如图2所示，电流镜可以包括多个晶体管。在该示例中，电流镜130包括第一晶体管132和第二晶体管134，第一晶体管132和第二晶体管134的相应栅极彼此连接。该连接还经由中间信号104耦合第一电路系统110和第二电路系统120。在图2所示的示例中，这些晶体管132和134是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)。在其他示例中，晶体管132和134可以是n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)或另一种类型的晶体管，诸如双极型晶体管。
可以通过使用充电/放电电路系统124对电容器122(通常是能量存储元件122，以非限制性的方式针对电容器122进行以下描述)进行充电或放电。如图2所示。充电/放电电路系统124可以包括具有PMOS 123和NMOS 125的反相器。备选地，充电/放电电路系统124可以是继电器。
充电/放电电路系统124可以被配置为呈现两种不同的状态以生成脉宽调制输出信号106。根据其状态，充电/放电电路系统124或者用所复制的电流信号104b对电容器122充电或者将电容器122接地以对其放电。因此，跨电容器122的电压105改变。受益于本公开的技术人员将理解，电压105根据其基本技术原理而指示电容器122的能量状态。
为了控制电容器122的充电和放电，通过使用时钟信号108来控制充电/放电电路系统124的状态，使得时钟信号108的幅度定义是对电容器122充电还是放电。例如，可以使用方波信号作为时钟信号108交替地对电容器122充电和放电。
在一些示例中，使用PMOS 123可能导致不期望的效果。例如，由于PMOS 134的寄生电容的不期望的放电，使用时钟信号108导通PMOS 123可能导致电容器122的电压105的不期望的跳跃。因此，备选地，PMOS 134可以“直接”耦合到电容器122和NMOS 125，而无需使用PMOS 123。
第二电路系统120被配置为评估针对电压105(通常为元件122的能量状态)而定义的条件是满足还是不满足。因此，在图2的示例中，第二电路系统120被配置为例如通过使用电压比较器电路系统126将电压105与阈值进行比较。电压比较器126例如是反相器(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)电路)。从图2中可以看出，反相器126例如包括两个互补的MOSFET，如果电压105超过阈值，则这两个互补的MOSFET都可以切换其状态。由于MOSFET的布置，MOSFET具有共同的阈值。由于CMOS的基本原理，MOSFET可能永久地具有不同的状态。因此，反相器126可以被实现为基于电压105与阈值之间的比较而在两个状态之间切换的电压比较器。
备选地，在一些示例中，电压比较器电路系统126可以被配置为使用比较器配置的运算放大器将电压105与阈值进行比较。
取决于电压105是否满足针对电压105而定义的条件(例如，通过超过或小于阈值)，电压比较器126可以在电压信号102与地之间切换用于输出脉宽调制输出信号106的输出端子。因此，电压比较器126使脉宽调制输出信号106在其两个状态之间交替。
现在结合图3中的图300更详细地描述生成脉宽调制输出信号106。图300与时钟信号108的时间变化相结合地描述了与脉宽调制输出信号106和电压105的时间变化。
图300的横轴310是指时间t，纵轴320是指电压U。应当注意，图300仅作为对本文中描述的信号的定性描述，因为信号106(Vclk_out)、107(Vclk_ramp)和108(Vclk_in)的幅度和偏移以及电压105是任意确定的。然而，实际上它们可以具有彼此不同的幅度和/或偏移，这在图3中由三个较小的纵轴(示出为Vclk_in、Vclk_ramp和Vclk_out)指示。
在时间t1，当时钟信号108的幅度下降时，充电/放电电路系统124将所复制的电流信号104b转发给电容器122使得跨电容器的电压105根据下式而增加
Q＝C·VC＝I·t， (1)
其中Q是指电荷，C是指电容，VC是指电容器122的电压105。根据(1)，电容器122的电压VC105可以仅取决于所复制的电流信号I104b和充电时段t，因为针对该示例，假定电容恒定。然而，在一些其他示例中，电容C可以是可配置的，如稍后将更详细地描述的。
根据下式，电流信号I104a可以取决于电压信号Vdd102的一部分Vdd
其中R是指可调电阻器118的电阻。
如图3所示，脉宽调制输出信号106的幅度在t1时处于高电平。
在时间t2，由于用所复制的电流信号104b(图3中未示出)对电容器充电，所以电压VC105超过阈值Vth107，该阈值Vth107可以指示电压。因此，电压比较器126可以将第二电路系统120的输出端子接地，以便在时间t2将脉宽调制输出信号106的幅度从高电平改变为低电平。由于第二CMOS(反相器126)的布置，如图2所示，根据下式，阈值Vth107可以与电压信号Vdd102成比例
由于反相器126的MOSFET的布置，与技术人员已知的其他电压比较器相比，阈值与反相器126的温度无关，或者至少不受该温度的影响。因此，电路100例如适合于室外应用。
在时间t3，充电/放电电路系统124使电容器122接地使得跨电容器122的电压105下降到阈值Vth以下。当电压105低于阈值时，输出端子可以连接到电压信号102，以将脉宽调制输出信号106从低电平改变为高电平。
因此，电路100通过从t1到t3迭代该过程来生成二进制脉宽调制输出信号106。
假定电压VC105在时间t2等于阈值Vth107(Vth＝VC)，并且关于(1)、(2)和(3)，根据下式来确定指示时间t1和t2之间的时间段的延迟时间td
其中kR是指第一电阻器116的电阻与第二电阻器117的电阻之间的比率，其在本文中描述的示例中可以是恒定的。
在其他示例中，第一电阻器116和第二电阻器117可以被配置为改变kR以调节延迟时间td。
所复制的电流信号104b(基于中间信号104)和指定能量状态的条件的阈值都链接到电压信号/电源信号102。例如，根据(3)，第二电路系统120有利地被配置为响应于增加的电压信号/电源信号102的幅度而修改阈值(通常是与元件122的能量状态有关的条件)，以使得对于跨电容器122的电压105的增加的幅度(通常是对于存储在元件122中的增加的量的能量)，该条件变为满足。
此外，用于对电容器122充电的所复制的电流信号104b响应于电压信号102的幅度的增加而增加。因此，由于改变电压信号102而引起的所复制的电流信号104b和阈值107对脉宽调制输出信号106的影响可以至少部分彼此补偿，在一些示例中甚至完全彼此补偿。
因此，从理论上讲，在理想情况下(例如，恒温、无耗散损耗等)并且根据(4)，延迟时间td与电压信号102的幅度无关。
在某些情况下，由于改变电压信号102而引起的所复制的电流信号104b和阈值107对脉宽调制输出信号106的影响可能不会完全彼此补偿，而是至少部分补偿。
如图3所示，延迟时间td和脉冲宽度彼此相关。因此，受益于本公开的技术人员将认识到，根据(4)，电路100使用可调电阻118与脉宽调制输出信号106的脉冲宽度之间的线性关系根据可调电阻118来改变该脉冲宽度。
在一些示例中，在改变td时期望用于改变脉冲宽度的步长是恒定的。由于逆关系td∝1/I，以恒定步长(例如，使用二进制加权电流镜)改变充电电流I将导致以非恒定步长改变td。
如(4)所示，通过改变R，电路100被配置为通过均匀地逐步地改变R(例如，使用可配置的电阻梯)来以恒定步长来改变脉冲宽度。
因此，电路100可以被实现为所谓的“具有恒定延迟步长的与电源无关的延迟级”。
在电容器122具有可调电容C的情况下，电路100可以被配置为使用可调电容与脉宽调制输出信号106的脉冲宽度之间的线性关系来根据可调电容来改变该脉冲宽度。
在图4所示的电路100的另一示例中，控制回路112'的运算放大器113的输出端子“直接”连接到MOSFET 132和134的栅极。
受益于本公开的技术人员将认识到，与图2所示的示例相比，可以通过“直接”将运算放大器113与MOSFET 132和134的栅极连接来获取附加的电压裕量。因此，较低的电压信号102可以用于生成脉宽调制输出信号106。
如图5a所示，“基本”电流镜130可以替换为共源共栅电流镜130'。例如，由于电流镜130的所谓的沟道长度调制效应，使用“基本”电流镜130复制的所复制的电流信号104b可以通过可调电阻器118从电流信号104a衰减。这种影响可以被减小或几乎消除。使用共源共栅电流镜130'可以改善复制电流信号104a的准确性。中间信号104可以表示图5a和5b中的栅极连接中的任何一个或两个。
图5b所示的电路100的示例包括以共源共栅电压Vcasc109被偏置的“偏置的共源共栅电流镜130”。由于使用共源共栅电压Vcase来偏置共源共栅电流镜130”，所以相对于“基本”共源共栅电流镜130'，降低了操作“偏置的”共源共栅电流镜130”所需要的电压信号102的最小值。因此，可以减小电压信号Vdd，这对于电路100的一些实现可能是期望的。
如图6所示，电路100的能量存储元件122可以包括电感器127，并且在一些示例中包括二极管128，该二极管128与电感器127并联连接以便以与图2、4、5a和5b的前述示例等效的方式生成脉宽调制输出信号106。
受益于本公开的技术人员将理解，可调节电阻118可以替换为可调节电导118'，充电/放电电路系统124可以被实现为由时钟信号108控制的开关，并且电压比较器126可以替换为电流比较器126'，该电流比较器126'用于通过使用电路100的上述示例以等效的方式生成脉宽调制输出信号。
此外，电源信号102可以是电源电流信号。电源信号102可以被转发给可调电导118'以生成电压信号作为中间信号104。例如，可以使用在图2、4、5a和5b的示例中使用的阻抗转换器将电压信号104复制到电压源103。因此，可以基于时钟信号108控制开关对电感器127进行放电或充电来用电压信号104对电感器127进行充电。
因此，通过电感器127的电流105'可以增加。技术人员知道，电流105'可以指示电感器127的能量状态。
为了使电感器127放电，开关124中断电感器127之间的连接。因此，电流105'经由二极管128流出。
为了控制生成脉宽调制输出信号106，可以将电流105'提供给电流比较器126'，该电流比较器126'例如包括用于将电流105'与阈值电流102'进行比较的比较器配置的运算放大器。受益于本公开的技术人员将理解，基于电流105'与阈值102'的比较，可以类似于上述概念生成脉宽调制输出信号106。阈值102'可以取决于电源电流102。
类似于前述示例，可以通过均匀地逐步地改变电感器127的电感和/或可调电导118'的电导来以恒定的步长来修改脉宽调制输出信号106的脉冲宽度。
此外，如上面结合上述示例提到的，由于中间信号104和阈值102'对脉冲宽度具有至少部分补偿的影响，所以可以减小电源电流102对脉冲宽度的影响。
上述电路100可以在用于飞行时间相机(TOF相机)(未示出)的控制系统(未示出)中使用，以便调节光源(未示出)的脉冲光信号。例如，可以使用相同的电源信号102。注意，可能不一定必须向光源提供与电路100相同的电源信号102。在这样的应用中，除了包括控制电路100的集成电路，光源还可以耦合到另一电源域。例如，脉冲光信号的亮度可以根据脉宽调制输出信号106的脉冲宽度而变化。光源例如是被配置为提供可见或非可见辐射以便照亮由TOF相机监测的场景的激光器。
如上所述，在示例中，减小了电源信号102对脉宽调制输出信号106的影响，在一些示例中，甚至可以消除这些影响。因此，例如，尽管改变了电源信号102，但是脉冲光信号的亮度保持恒定，或者至少减小了变化。
图7示出了用于例如使用上述电路100来“减小”电源信号对脉宽调制输出信号的影响的方法700。方法700包括基于电源信号生成710中间信号。例如，可以通过使用电源信号之间的线性关系并且通过将电源信号施加到可调电阻器或电导来生成中间信号。
方法700还包括使用中间信号对能量存储元件进行充电和放电720以修改能量存储元件的能量状态。如上所述，能量存储元件例如是例如可以使用充电/放电电路系统来充电和放电的电容器或电感器。
此外，该方法提供基于能量存储元件的能量状态生成730脉宽调制输出信号。例如，根据针对能量状态而定义的条件满足或不满足，调节脉宽调制输出信号的电平/幅度。例如，根据能量状态的度量是超过阈值还是低于阈值，将条件定义为满足或不满足。因此，脉宽调制输出信号的幅度可以呈现两个不同的电平。因此，脉宽调制输出信号是二进制信号。
结合所提出的技术或上述一个或多个示例来解释方法700的更多细节和方面。方法700可以包括与所提出的技术或上述一个或多个示例的一个或多个方面相对应的一个或多个附加的可选特征。
本文中描述的示例可以总结如下：
一些示例涉及一种用于生成脉宽调制输出信号的电路。该电路包括至少一个电源信号输入和被配置为基于电源信号生成和输出中间信号的第一电路系统。此外，该电路包括被配置为基于中间信号生成脉宽调制输出信号的第二电路系统。第二电路系统包括能量存储元件和充电/放电电路系统，充电/放电电路系统被配置为使用中间信号对能量存储元件进行充电和放电以修改能量存储元件的能量状态。第二电路系统被配置为基于能量存储元件的能量状态生成脉宽调制输出信号。
在一些示例中，电源信号是电压信号，并且中间信号是通过将电压信号的至少一部分施加到可调电阻器而生成的电流信号。
根据一些示例，该电路还包括被配置为使用电流信号作为参考电流并且将参考电流复制和输出到第二电路系统的电流镜。
在一些示例中，脉宽调制输出信号是在高电平与低电平之间改变幅度的二进制信号。第二电路系统可以被配置为响应于针对能量存储元件的能量状态而定义的条件从不满足变为满足而改变脉宽调制输出信号的电平。
根据一些示例，条件基于能量存储元件的能量状态与阈值之间的比较而被定义为满足。
在一些示例中，第二电路系统被配置为根据电源信号改变阈值。
根据一些示例，能量存储元件包括至少一个电容器，并且其中能量存储元件的能量状态指示跨电容器的电压。
在一些示例中，第一电路系统被配置为响应于电源信号的幅度增加而增加中间信号的幅度。第二电路系统可以被配置为响应于电源信号的幅度增加而修改针对能量存储元件的能量状态而定义的条件，以使得对于存储在能量存储元件中的增加的量的能量，该条件变为满足。
根据一些示例，第二电路系统被配置为响应于电源信号的幅度增加而修改阈值，以使得对于跨电容器的电压的增加的幅度，该条件变为满足。
在一些示例中，该电路被配置为使用可调电阻和脉宽调制输出信号的脉冲宽度之间的线性关系根据可调电阻改变该脉冲宽度。
根据一些示例，该电路被配置为使用可调电容与脉宽调制输出信号的脉冲宽度之间的线性关系根据可调电容改变该脉冲宽度。
在一些示例中，中间信号是电压信号，其中能量存储元件包括至少一个电感器，并且其中能量存储元件的能量状态指示通过电感器的电流。
其他示例涉及一种用于飞行时间相机的控制系统。该控制系统包括用于生成脉宽调制输出信号的如上所述的电路。此外，该控制系统包括用于根据脉宽调制输出信号生成脉冲光信号的光源。
其他示例涉及一种用于基于至少一个电源信号输入生成脉宽调制输出信号的方法。该方法包括基于电源信号生成中间信号。该方法还提供使用中间信号对能量存储元件进行充电和放电以修改能量存储元件的能量状态。此外，该方法包括基于能量存储元件的能量状态生成脉宽调制输出信号。
在该方法的一些示例中，脉宽调制输出信号是在高电平与低电平之间改变幅度的二进制信号，并且该方法还包括响应于针对能量存储元件的能量状态而定义的条件满足，改变脉宽调制输出信号的电平。中间信号的幅度可以响应于电源信号的幅度的增加而增加。该方法还可以包括响应于电源信号的幅度增加，修改针对能量存储元件的能量状态而定义的条件以使得对于存储在能量存储元件中的增加的量的能量，该条件变为满足。
所提及和描述的各方面和特征以及一个或多个先前详述的示例和附图也可以与一个或多个其他示例组合，以替换另一示例的相似特征或向另一示例附加地引入特征。
说明书和附图仅示出了本公开的原理。此外，本文中列举的所有示例主要旨在明确地仅用于说明性目的，以帮助读者理解本公开的原理以及(多个)发明人为进一步发展本领域而做出的贡献。本文中引用本公开的原理、方面和示例以及其特定示例的所有陈述旨在包含其等同形式。
框图例如可以示出实现本公开的原理的高级电路图。说明书或权利要求书中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个动作中的每个动作的装置的设备来实现。
应当理解，说明书或权利要求书中公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能的公开可以不被解释为在特定顺序之内，除非例如出于技术原因而另外明确或隐含地声明。因此，多个动作或功能的公开不会将它们限于特定顺序，除非由于技术原因而导致这些动作或功能不可互换。此外，在某些示例中，单个动作、功能、过程、操作或步骤可以分别包括或可以分为多个子动作、功能、过程、操作或步骤。除非明确排除，否则这样的子动作可以被包括在内，并且是该单个动作的公开的一部分。
此外，所附权利要求据此被并入详细描述中，其中每个权利要求可以独立地作为单独的示例。尽管每个权利要求可以独立地作为单独的示例，但是应当注意，尽管从属权利要求在权利要求中可以引用与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括从属权利与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。除非指出并非意图特定组合，否则本文中明确提出了这样的组合。此外，意图在于，将权利要求的特征也包括到任何其他独立权利要求中，即使该权利要求没有直接依赖于该独立权利要求。

Claims (13)

1.一种被配置为生成脉宽调制输出信号(106)的电路(100)，包括：
至少一个电源信号(102)输入；
第一电路系统(110)，被配置为基于所述电源信号(102)生成和输出中间信号(104)；
第二电路系统(120)，被配置为基于所述中间信号(104)生成所述脉宽调制输出信号(106)，所述第二电路系统(120)包括能量存储元件(122)和充电/放电电路系统(124)，所述充电/放电电路系统(124)被配置为使用所述中间信号(104)对所述能量存储元件(122)进行充电和放电，以修改所述能量存储元件(122)的能量状态，所述第二电路系统(120)被配置为基于所述能量存储元件(122)的所述能量状态生成所述脉宽调制输出信号(106)；
其中所述电源信号(102)是电压信号并且所述中间信号(104)指示通过向可调电阻器(118)施加所述电压信号的至少一部分而生成的电流信号(104a)；以及
其中所述电路(100)还包括共源共栅电流镜(130'，130”)，所述共源共栅电流镜(130'，130”)被配置为：
使用所述电流信号(104a)作为参考电流，以及
将所述参考电流(104b)复制和输出到所述第二电路系统(120)。
2.根据权利要求1所述的电路(100)，其中所述脉宽调制输出信号(106)是在高电平与低电平之间改变幅度的二进制信号，并且其中所述第二电路系统(120)被配置为响应于针对所述能量存储元件(122)的所述能量状态而定义的条件从不满足变为满足而改变所述脉宽调制输出信号(106)的电平。
3.根据权利要求2所述的电路(100)，其中所述条件基于所述能量存储元件(122)的所述能量状态与阈值(107)之间的比较而被定义为满足。
4.根据权利要求3所述的电路(100)，其中所述第二电路系统(120)被配置为根据所述电源信号(102)改变所述阈值(107)。
5.根据权利要求3或4所述的电路(100)，其中所述能量存储元件(122)包括至少一个电容器，并且其中所述能量存储元件(122)的所述能量状态指示跨所述电容器的电压。
6.根据权利要求2所述的电路(100)，其中所述第一电路系统(110)被配置为响应于所述电源信号(102)的幅度增加而增加所述中间信号(104)的幅度，并且所述第二电路系统(120)被配置为响应于所述电源信号(102)的幅度增加而修改针对所述能量存储元件(122)的所述能量状态而定义的条件，以使得对于存储在所述能量存储元件(122)中的增加的量的能量，所述条件变为满足。
7.根据权利要求5所述的电路(100)，其中响应于所述电源信号(102)的幅度增加，所述第二电路系统(120)被配置为修改所述阈值(107)以使得对于跨所述电容器的所述电压(105)的增加的幅度，所述条件变为满足。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电路(100)，其中所述电路(100)被配置为使用可调电阻(118)与所述脉宽调制输出信号(106)的脉冲宽度之间的线性关系根据所述可调电阻(118)改变所述脉冲宽度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电路(100)，其中所述电路(100)被配置为使用可调电容与所述脉宽调制输出信号(106)的脉冲宽度之间的线性关系根据所述可调电容改变所述脉冲宽度。
10.根据权利要求1所述的电路(100)，其中所述中间信号(104)是电压信号，其中所述能量存储元件(122)包括至少一个电感器(127)，并且其中所述能量存储元件(122)的所述能量状态指示通过所述电感器的电流(105')。
11.一种用于飞行时间相机的控制系统，包括：
根据权利要求1至10中任一项所述的电路(100)，用于生成脉宽调制输出信号(106)；以及
光源，用于根据所述脉宽调制输出信号(106)生成脉冲光信号。
12.一种用于基于至少一个电源信号(102)输入生成脉宽调制输出信号(106)的方法(700)，包括：
通过第一电路系统(110)基于所述电源信号(102)生成(710)中间信号(104)；
通过第二电路系统(120)使用所述中间信号(104)对所述第二电路系统的能量存储元件(122)进行充电和放电(720)以修改所述能量存储元件(122)的能量状态；
通过所述第二电路系统(120)基于所述能量存储元件(122)的所述能量状态生成(730)所述脉宽调制输出信号(106)；
其中所述电源信号(102)是电压信号并且所述中间信号(104)指示通过向所述第一电路系统(118)的可调电阻器(118)施加所述电压信号的至少一部分而生成的电流信号(104a)；以及
其中所述电流信号(104a)被使用以作为用于共源共栅电流镜(130'，130”)的参考电流，并且所述共源共栅电流镜(130'，130”)将所述参考电流(104b)复制和输出到所述第二电路系统(120)。
13.根据权利要求12所述的方法(700)，其中所述脉宽调制输出信号(106)是在高电平与低电平之间改变幅度的二进制信号，所述方法(700)还包括：
响应于针对所述能量存储元件(122)的所述能量状态而定义的条件被满足，改变所述脉宽调制输出信号(106)的电平，其中所述中间信号(104)的幅度响应于所述电源信号(102)的幅度增加而增加，以及
响应于所述电源信号(102)的幅度增加，修改针对所述能量存储元件(122)的所述能量状态而定义的所述条件，以使得对于存储在所述能量存储元件(122)中的增加的量的能量，所述条件变为满足。
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