CN115720089A - 脉冲自适应调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲自适应调节电路，其可以包括脉冲产生器、转换器和差分放大器。脉冲产生器接收下述的第二电压信号作为工作电压输入，并产生具有第一占空比和第一幅度的脉冲信号。转换器根据脉冲信号而产生第一电压信号。差分放大器接收第一电压信号和参考电压信号以对第一电压信号和参考电压信号进行差分放大，并产生第二电压信号。

Description

脉冲自适应调节电路

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种脉冲自适应调节电路。

背景技术

维持稳定的时域积分能量（例如，恒定不变的脉冲宽度（或占空比）和电平大小）的脉冲信号输入（例如时钟信号）对于电子电路来说非常重要。然而，受电路实际情况约束，脉冲信号的产生和传播过程中可能受到多种情况的影响，使得脉冲宽度和电平大小不再如期望那样地恒定。特别是在目前技术的工艺电压温度（PVT）条件下，脉冲信号输入的不恒定可导致元器件（例如电流型模数转换器IDAC）输出电流不恒定、输出共模及幅度波动大的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种脉冲自适应调节电路。

本发明的一方面的脉冲自适应调节电路，可以包括脉冲产生器、转换器和差分放大器。脉冲产生器接收下述的第二电压信号作为工作电压输入，并产生具有第一占空比和第一幅度的脉冲信号。转换器根据脉冲信号而产生第一电压信号。差分放大器，其接收第一电压信号和参考电压信号以对第一电压信号和参考电压信号进行差分放大，并产生第二电压信号。

可选地，第一电压信号的电平值响应于第一占空比的减小而减小、响应于第一占空比的增大而增大。

可选地，第一电压信号的电平值响应于第一幅度的减小而减小、响应于第一幅度的增大而增大。

可选地，参考电压信号的参考电压大小是第一电压信号的期望的电压大小。

可选地，转换器包括电流型模数转换器。

可选地，脉冲自适应调节电路还可以包括滤波器，滤波器的输入端接收第二电压信号、输出端连接到脉冲产生器的工作电压输入端。

可选地，滤波器的滤波频率可调节。

可选地，差分放大器包括第一数量的运算放大器。

可选地，根据预定的差分放大倍数来确定第一数量。

如上所述，根据本发明的脉冲自适应调节电路，通过利用差分放大和负反馈调节的原理，使得在所产生的脉冲信号发生宽度变化、电平（幅度）变化等导致脉冲信号不恒定的问题时，及时经由负反馈调节来使脉冲信号恢复恒定。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施例的脉冲自适应调节电路100的结构示意图。

图2是根据本发明的另一些实施例的脉冲自适应调节电路200的结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到，相同的原理可等效地应用于所有类型的脉冲自适应调节电路并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。

而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

诸如“具备”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元（模块）和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元（模块）和步骤的情形。

图1是根据本发明的一些实施例的脉冲自适应调节电路100的结构示意图。脉冲自适应调节电路100可以包括脉冲产生器110、转换器120和差分放大器130。

脉冲产生器110可以例如是任何类型的脉冲产生电路/元件，脉冲产生器可以是利用组合逻辑门电路来对不同相位和/或不同占空比和/或不同频率的基准信号进行逻辑运算而产生特定占空比/相位/频率的脉冲信号的电路块。例如，利用50%占空比的同一频率、不同相位的多个信号可以组合产生（例如进行逻辑与、非等运算）诸如25%、50%、75%等的占空比的脉冲信号，该脉冲信号可以例如是用于各种电路元器件的时钟信号。可以理解，理想的脉冲信号波形应具备较为稳定的时域积分能量，诸如恒定的宽窄（占空比）和幅度（电平值）等等。

在一些实施例中，脉冲产生器110的输入基准信号可以是任何频率的信号。这可以通过基准信号的频率可调来实现，例如通过在产生基准信号的电路块中设置大小可调节的电阻和电容来产生不同频率的基准信号。然而可以理解的是，本发明所描述的脉冲产生器110也可以不包括产生基准信号的电路块，而仅是对多个基准信号进行组合逻辑运算的电路块，其可以对已经产生的多个基准信号进行组合逻辑运算以产生期望的脉冲信号。

然后，脉冲信号可以传送到转换器120，转换器120根据脉冲信号的时域积分能量特性（诸如波形宽窄（占空比变化）、电平值大小等等）而对应地输出第一电压信号。转换器120可以设置成使得第一电压信号能够表征来自脉冲产生器110的输入信号的时域积分能量变化。例如，第一电压信号电平值响应于脉冲信号的占空比的减小而减小、响应于脉冲信号的占空比的增大而增大；又例如，第一电压信号电平值响应于脉冲信号的幅度的减小而减小、响应于脉冲信号的幅度的增大而增大。比如，当脉冲信号的宽窄（占空比）恒定时，对应输出的第一电压信号恒定；而当脉冲信号例如由于PVT条件而变宽（占空比变大）时，转换器输出的第一电压信号也对应地增大相应的幅度；当脉冲信号例如由于PVT条件而变窄（占空比变小）时，转换器输出的第一电压信号也对应地减小相应的幅度。由此，可以由转换器的输出电压（即第一电压信号）的大小变化来表征脉冲信号的宽窄变化（时域积分能量变化）。可以理解，也可以用电平幅度来表征，即第一电压信号的电平值响应于第一幅度的减小而减小、响应于第一幅度的增大而增大，具体实现过程可参照以上根据占空比的调整过程。

在一些实施例中，转换器120可以例如是任何类型的电流型模数转换器IDAC。在许多电路（例如传感器或控制回路等）场景中，需要接入IDAC来精确控制电流输出，因此，需要IDAC的输入时钟信号保持恒定的占空比和幅度。当输入时钟的占空比变大时，IDAC的输出电流变大，进而使得IDAC的输出电压（第一电压信号）变大；当输入时钟的占空比变小时，IDAC的输出电流变小，进而使得IDAC的输出电压（第一电压信号）变小，导致IDAC的输出无法保持恒定。如参照下文进一步描述的，IDAC的应用场景中结合本发明的脉冲自适应调节电路100可以实现对IDAC输出的负反馈调节，从而使得IDAC的输出在输入时钟宽窄变化时能够及时恢复恒定。

在经转换器120输出第一电压信号后，通过引入实现差分放大功能的差分放大器130，使得第一电压信号和参考电压信号进行比较并将两者差值进行差分放大。具体而言，可以例如将第一电压信号作为差分放大器的负端输入，将参考电压信号作为差分放大器的正端输入。参考电压例如可以是期望的转换器120的输出电压（期望得到的第一电压信号），换言之，参考电压是假定脉冲产生电路始终产生符合期望的恒定的脉冲（占空比和幅度等都恒定）时转换器120输出的第一电压信号。或者，参考电压例如还可以是转换器120的输出共模电压。如此，可以通过将实际输出的第一电压信号和参考电压信号进行差分放大来输出第二电压信号，通过将反映差分放大情况的第二电压信号负反馈到脉冲产生器110的工作电压端来调整脉冲产生器110产生的脉冲信号的时域积分能量（诸如幅度和宽窄等），这使得本发明的电路可以不仅利用本身的差分放大输出来用作脉冲产生器的工作电压，而且能够使该差分输出的工作电压受到负反馈的调节。整体而言，本发明的脉冲自适应调节电路100可以通过这种负反馈调节使得实际的第一电压信号的大小和幅度最终收敛到与参考电压一致，并使得脉冲产生器110产生的波形具有期望的时域积分能量。

可以理解的是，上述第二电压信号本身可以表征被检测电路的PVT条件。例如，通过第二电压信号的大小可以表征电路实时的PVT状况的偏离正常电路PVT状况的程度。因此，第二电压信号除了用于反馈回脉冲产生器以调节产生的脉冲信号的占空比，还可以用于作为检测电路PVT条件的一类传感器。

在图1中，使用一个运算放大器来说明差分放大的原理，但是可以理解，脉冲自适应调节电路100使用的差分放大器可以是任何形式的差分放大元器件，其又可以包括任何级数。

结合利用IDAC作为转换器120的实施例，利用占空比作为时域积分能量的一个性能指标举例，负反馈环路的原理可以概括如下：当由于PVT条件下，脉冲产生器110产生的脉冲信号的占空比变小（波形变窄）时，IDAC产生的输出电流变小，使得第一电压信号的值变小，这进而第一电压信号和参考电压信号的差值经过差分放大后输出的第二电压信号的值变大，最终提高了脉冲产生器的工作电压而使其接下来产生的脉冲信号的占空比和幅度适当增大；反之亦然，脉冲信号的占空比变大（波形变宽）时，脉冲信号的占空比和幅度适当减小。由此，每经过一轮反馈调节后，再次输出的第一电压信号的值都更接近参考电压信号的值，并能够在短时间内收敛到参考电压信号的值。

在一些实施例中，脉冲自适应调节电路100还可以包括滤波器140，滤波器140的输入端接收第二电压信号、输出端连接到脉冲产生器110的工作电压输入端。滤波器140可以滤除第二电压信号中不期望的频率部分，以使得脉冲产生器110得到更高质量的工作电压输入。优选地，滤波器140例如可以是低通滤波器，从而滤除第二电压信号的高频纹波。滤波器140还可以针对各种脉冲信号频率而调节滤波频率，例如可以设置可调节大小的RC滤波器的电阻器和电容器来实现频率的调节。

图2是根据本发明的另一些实施例的脉冲自适应调节电路200的结构示意图。其基本原理类似关于图1所描述的脉冲自适应调节电路100，脉冲产生器210对应于图1的110、转换器220对应于图1的120并且滤波器240对应于图1的140，因此图2的大部分电路在此不再赘述。特别地，如图所示，脉冲自适应调节电路200的差分放大器230可以由多个运算放大器（图示为2个）组成，如此可以根据想要的负反馈调节效果（收敛快慢、幅度增大多少等）和差分放大器230放大倍数来确定使用的运算放大器个数。

以上主要说明了本发明的脉冲自适应调节电路。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (9)

1.一种脉冲自适应调节电路，其特征在于，包括：

脉冲产生器，其接收下述的第二电压信号作为工作电压输入，并产生具有第一占空比和第一幅度的脉冲信号；

转换器，其根据所述脉冲信号而产生第一电压信号；

差分放大器，其接收所述第一电压信号和参考电压信号以对所述第一电压信号和所述参考电压信号进行差分放大，并产生所述第二电压信号。

2.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述第一电压信号的电平值响应于所述第一占空比的减小而减小、响应于所述第一占空比的增大而增大。

3.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述第一电压信号的电平值响应于所述第一幅度的减小而减小、响应于所述第一幅度的增大而增大。

4.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述参考电压信号的参考电压大小是所述第一电压信号的期望的电压大小。

5.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述转换器包括电流型模数转换器。

6.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述脉冲自适应调节电路还包括滤波器，所述滤波器的输入端接收所述第二电压信号、输出端连接到所述脉冲产生器的工作电压输入端。

7.如权利要求6所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述滤波器的滤波频率可调节。

8.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，所述差分放大器包括第一数量的运算放大器。

9.如权利要求1所述的脉冲自适应调节电路，其特征在于，根据预定的差分放大倍数来确定所述第一数量。

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