TWI568185B - 具有與外部時鐘信號同步的差分輸出的三角波形產生器以及用於產生差分三角波形的方法 - Google Patents

Description

具有與外部時鐘信號同步的差分輸出的三角波形產生器以及用於產生差分三角波形的方法

本發明係關於具有與外部時鐘信號同步的差分輸出的三角波形產生器。

類比D類音頻放大器(也被稱為D類放大器)提供良好的功率效率和優質的輸出信號。因為這個，D類放大器被通常用在低功率應用和設備(例如可擕式電池供電的設備)中。此外，類比D類音頻放大器可以降低成本，因為它們通常不需要外部電感作為輸出濾波器。類比D類音頻放大器通常使用脈寬調變器，其包括三角波形產生器。由所述波形產生器產生的三角波形應該是非常線性的，否則放大器的輸出信號會失真。

圖1是示出現有技術波形產生電路的電路圖。該電路接收時鐘信號102，並且提供三角波形信號以作為輸出信號104。該時鐘信號是方波信號。

該電路包括由運算放大器106和電容器108組成的積 分電路。該電路另外包括可切換電流源I1 110和I2 112。理想情況包括I1和I2是相等的並且時鐘信號102具有精確50%占空比。在這些理想情況下，輸出信號104是具有包括均勻峰的均勻特性的三角波形。

圖2是示出對於圖1中所示的波形產生電路而言可能出現的問題的時序圖。在情形201中，電流源I2大於I1。結果，輸出信號104朝著高峰值並且遠離低峰值而漂移。可以看出誤差在每個週期都增加。在情形202中，電流源I2小於I1。此時，輸出信號104朝著低峰值並且遠離高峰值而漂移。再次，可以看出誤差在每個週期都累積。在情形203中，時鐘信號102的占空比不是百分之百。時鐘週期的低部分大於時鐘週期的高部分。結果，輸出信號104累積誤差，並且朝著低峰值漂移並具有非均勻的占空比。

在另一現有技術波形產生器中，三角斜坡由具有相反方向的兩個恆定電流產生，所述兩個恆定電流被順序地切換以流過電容器。該切換由監視輸出電壓的兩個比較器來控制。利用運算放大器以建立具有電容器的積分器，這確保電流源兩端的恆定電壓降以便實現具有相對較高線性的輸出信號。另外，電路是自激振盪的並且不利用外部的或供給的時鐘信號。所產生的輸出信號是三角形的並且相對較線性，然而它是單端的並且與外部時鐘不同步。

本發明的一個實施例涉及一種波形產生器，其包括第

本發明的一個實施例涉及一種波形產生器，其包括第一對電容器、第二對電容器、運算放大器和控制邏輯。運算放大器具有輸入端並且在其輸出端處提供差分三角波形以作為輸出信號。控制邏輯包括電容器控制邏輯、斜坡控制邏輯、重設控制邏輯和充電控制邏輯。電容器控制邏輯將第一和第二電容器中的當前對連接到運算放大器的輸入端。斜坡控制邏輯將斜坡電流提供給當前對。重設控制邏輯將下一對電容器重設為(一個或多個)所選電壓，例如零。充電控制邏輯通常在下一對電容器已被驅動到(一個或多個)所選電壓之後對該下一對電容器充電。

在另一實施例中，上述實施例還包括提供斜坡電流的第一和第二斜坡電流源。在又一實施例中，上述中的任一還包括第一和第二充電電流源，其提供充電電流以對下一對電容器充電。在另一實施例中，在上述中的任一中重設控制邏輯藉由重設下一對電容器來消除該下一對電容器上的誤差或不適當的電壓。在另一實施例中，在上述中的任一中當前對和下一對在每個週期轉換角色。在又一實施例中，在上述中的任一中控制邏輯對時鐘信號(例如外部時鐘)進行操作並且輸出信號與時鐘信號是同步的。在另一實施例中，在上述中的任一中電容器控制邏輯包括一對開關。

本發明的另一實施例包括一種用於產生單端三角波形的波形產生器。該產生器包括第一電容器、第二電容器、運算放大器和控制邏輯。運算放大器具有選擇性或可控地 連接到第一和第二電容器的輸入端。運算放大器具有輸出端，該輸出端提供輸出信號以作為單端三角波形。控制邏輯包括電容器控制邏輯、斜坡控制邏輯、重設控制邏輯和充電控制邏輯。電容器控制邏輯可控地將第一和第二電容器中的一個連接到運算放大器的輸入端。所連接的電容器被指定為當前電容器。斜坡控制邏輯控制斜坡電流或者將斜坡電流提供給當前電容器。重設控制邏輯被配置成重設第一和第二電容器中的另一個電容器。該另一個電容器被稱為下一電容器。充電控制邏輯控制對下一電容器的充電。

在本發明的又一實施例中公開一種產生差分三角波形的方法。提供第一和第二對電容器。在每個週期從第一和第二對電容器中交替地選擇當前對和下一對。當前對被連接到運算放大器的輸入端。斜坡電流被提供給輸入端和當前對。結果，差分三角波形由運算放大器產生。下一對電容器被重設並且然後被充電。

102‧‧‧時鐘信號

104‧‧‧輸出信號

106‧‧‧運算放大器

108‧‧‧電容器

110‧‧‧電流源

112‧‧‧電流源

300‧‧‧三角波形產生器

302‧‧‧第一電流源

304‧‧‧第一開關

306‧‧‧第二電流源

308‧‧‧第二開關

310‧‧‧運算放大器

312‧‧‧第一電容器

314‧‧‧第二電容器

316‧‧‧第一輸出節點

318‧‧‧第二輸出節點

320‧‧‧時鐘輸入端

402‧‧‧第一電流源

403‧‧‧第三電流源

406‧‧‧第二電流源

407‧‧‧第四電流源

410‧‧‧運算放大器

412‧‧‧第一電容器

413‧‧‧第三電容器

414‧‧‧第二電容器

415‧‧‧第四電容器

416‧‧‧第一輸出節點

418‧‧‧第二輸出節點

440‧‧‧時鐘輸入端

442‧‧‧控制邏輯

602‧‧‧第一電流源

603‧‧‧第三電流源

606‧‧‧第二電流源

610‧‧‧運算放大器

612‧‧‧第一電容器

614‧‧‧第二電容器

616‧‧‧輸出節點

640‧‧‧輸入時鐘節點

642‧‧‧控制邏輯

S1‧‧‧開關

S2‧‧‧開關

S3‧‧‧開關

S4‧‧‧開關

S5‧‧‧開關

S6‧‧‧開關

S7‧‧‧開關

S8‧‧‧開關

S9‧‧‧開關

S10‧‧‧開關

圖1是示出現有技術波形產生電路的電路圖。

圖2是示出由圖1的電路產生的問題的時序圖。

圖3是三角波形產生器的電路圖。

圖4是示出根據本發明一個實施例的三角波形產生器的電路圖。

圖5是示出根據本發明一個實施例的差分波形產生器 的示例操作的時序圖。

圖6是示出根據本發明一個實施例的單端三角波形產生器的電路圖。

圖7是示出根據本發明一個實施例的單端三角波形產生器的示例操作的時序圖。

圖8是示出根據本發明一個實施例的產生差分三角波形的方法的流程圖。

現在將參考圖式來描述本發明，其中相同的圖式元件符號被用來始終代表相同的元件，並且其中所示的結構和設備不一定是按比例繪製的。

圖3是三角波形產生器300的電路圖。產生器300包括第一電流源302、第一開關304、第二電流源306、第二開關308、運算放大器310、第一電容器312、第二電容器314、第一輸出節點316、第二輸出節點318、以及時鐘輸入端320。

第一電流源302和第二電流源306提供值基本上類似但是方向相反的電流I1和I2。在一個實例中，I1是2uA並且I2是2uA。第一開關304和第二開關308被分別耦合到第一電流源302和第二電流源306，並且可以使用數位邏輯來實施。第一開關304和第二開關308利用兩個位置(“a”和“b”)來配置。

運算放大器310是具有差分輸入端和輸出端的差分放 大器，如圖3所示。負輸入端被連接到第二開關308的“a”位置和第一開關304的“b”位置。正輸入端被連接到第二開關的“b”位置和第一開關304的“a”位置。正輸出端被連接到第一輸出節點316。負輸出端被連接到第二輸出節點318。

第一電容器312被連接到運算放大器310的負輸入端、運算放大器310的正輸出端、以及第一輸出節點316。第二電容器314被連接到運算放大器310的正輸入端、運算放大器310的負輸出端、以及第二輸出節點318。在一個實例中，第一電容器312和第二電容器314具有1pF的電容值。

時鐘輸入端320被連接到第一開關304和第二開關308。時鐘輸入端320提供時鐘信號(也被稱為外部時鐘)，其控制第一開關304和第二開關308的操作。時鐘信號通常是具有第一和第二狀態(例如高狀態或低狀態)的方波信號。在一個實例中，時鐘信號具有600kHz的頻率。第一輸出節點316提供第一輸出信號，其被稱為Vout1。第二輸出節點318提供第二輸出信號，其被稱為Vout2。

根據時鐘信號來控制第一開關304和第二開關308。在時鐘信號的第一狀態中，開關304和308處於“a”位置。在該位置，電流I1流過第二電容器314並且電流I2流過第一電容器312。結果，Vout1線性地增加並且Vout2線性地降低。

在時鐘信號的第二狀態中，開關304和308處於“b”位置。在該位置，電流I1流過第一電容器312並且電流I2流過第二電容器314。結果，Vout1線性地降低並且Vout2線性地增加。因此，在第一輸出節點316和第二輸出節點318處產生具有等於外部時鐘信號的頻率的頻率的差分三角波形。

所產生的差分三角波形是線性的，因為運算放大器310在電流源302和306上維持恆定的電壓降。然而，第一電容器312和第二電容器314之間的電容、電流I1和I2、或者時鐘信號的占空比的任何變化可能引起輸出電壓Vout1和Vout2的上升和下降斜率(slope)不匹配。此外，積分器由運算放大器310、第一電容器312和第二電容器314產生。該積分器累積電容器312和314的斜率之間的差，使得輸出電壓之一被驅動到供電電壓並且另一個在一個時間週期之後被驅動到接地。

圖4是示出根據本發明一個實施例的三角波形產生器400的電路圖。產生器400根據外部時鐘信號進行操作，並且產生差分三角波形，所述差分三角波形是相對較線性的，並且減輕由於電容失配、電流失配、以及占空比的偏移(即離開百分之五十的占空比)而引起的誤差及誤差的累積。

差分波形分量利用以零為中心的、從所選負電壓到所選正電壓的線性斜坡來產生。所產生的差分波形的負和正分量是彼此的映射，並且具有在所選負電壓和所選正電壓 之間的線性斜坡。

產生器400包括四個電流源、四個電容器、控制邏輯442和運算放大器410。這四個電流源包括第一電流源402、第二電流源406、第三電流源403和第四電流源407。第一電流源402提供斜坡電流I1，第二電流源406提供斜坡電流I2，第三電流源403提供充電電流I3，以及第四電流源提供充電電流I4。第一電流源402和第二電流源406也被稱為斜坡電流源。第三電流源403和第四電流源407也被稱為充電電流源。

斜坡電流I1和I2大約是相同的值，但是以相反的方向流動。充電電流I3和I4也具有大約相同的值，但是以相反的方向流動。I1和I3以相同的方向流動，但是I1通常大約至少是I3的值的兩倍。類似地，I2和I4以相同的方向流動，但是I2通常是I4的值的兩倍。

在一個實例中，I1和I2具有2uA和6uA之間的電流值，並且I3和I4具有1uA和3uA之間的值。

所述電容器包括第一電容器412、第二電容器414、第三電容器413和第四電容器415。第一電容器412具有電容C1。第二電容器414具有電容C2。第三電容器413具有電容C3。第四電容器415具有電容C4。電容C1、C2、C3和C4相對而言是相等的。在一個實例中，電容C1、C2、C3和C4在0.5pF和2pF之間。

控制邏輯442控制產生器400中的部件的操作和連接。控制邏輯442包括開關S1-S10，然而應認識到，可 替換實施例可以包括或者省略變化數目的開關。還應認識到，控制邏輯442可以利用可替換部件來實施並且仍然是根據本發明的。

控制邏輯442包括多位置開關S1至S6和兩位置開關S7至S10。開關S1至S6可以被實施為多工器以根據狀態到所選位置。開關S7至S10被配置成在第一和第二狀態(例如斷開和閉合)之間選擇。控制邏輯442(包括開關S1至S10)通常根據時鐘信號(也被稱為外部時鐘信號)操作。該時鐘信號由時鐘輸入端440提供。

開關S1和S2作為斜坡控制邏輯來操作，並且控制與斜坡電流源、第一和第二電流源402和406的連接。開關S3和S4作為充電控制邏輯來操作，並且控制與充電電流源、第三和第四電流源403和407的連接。開關S5-S6作為電容器控制邏輯來操作，並且控制電容器412-415的連接並交替地連接電容器412-415的對。開關S7-S10作為重設控制邏輯來操作。

時鐘信號通常是方波信號，並且可以利用靜態和/或動態頻率來操作。在一個實例中，時鐘信號以500kHz和1000kHz之間的頻率操作。控制邏輯442可以利用多工器和/或其他類型的邏輯來實施。開關S1-S10於是根據時鐘信號的上升和下降緣改變狀態。時鐘信號的上升緣將開關S1、S2設置成在a和c之間交替；將開關S3、S4設置到x；將開關S5、S6設置到a,b；將開關S7、S8設置成在斷開和閉合之間交替；以及將開關S9、S10設置成在閉合和 斷開之間交替。時鐘信號的下降緣將開關S1、S2設置成在b和d之間交替；將開關S3、S4設置到b；將開關S7、S8設置成在不改變和斷開之間交替；以及將開關S9、S10設置成在斷開和不改變之間交替。

運算放大器410結合電容器412、413、414和415來充當積分器，並且提供差分信號。運算放大器410的負輸入端被連接到開關S5，並且正輸入端被連接到開關S6。正輸出端被耦合到第一輸出節點416，並且運算放大器410的負輸出端被連接到第二輸出節點418。第一輸出節點416提供信號Vout1，並且第二輸出節點418提供信號Vout2。第一輸出節點416和第二輸出節點418提供所產生的差分三角波形信號以作為Vout1和Vout2。

來自第一和第二電流源402和406的電流藉由開關S1和S2被引導到運算放大器410的正和負輸入端。第一電容器412和第二電容器414作為第一對積分器來操作，並且第三電容器413和第四電容器作為第二對來操作。第一對電容器和第二對電容器在每個週期交替操作為對運算放大器410的積分電容器。沒有作為積分電容器進行操作的對被重設並且然後被充電到所選或內定電壓。重設和充電減輕了由於失配和占空比的偏移而引起的誤差的累積。

當第一對(即第一電容器412和第二電容器414)被用作積分器時，電容器412和414藉由開關S5和S6被連接到運算放大器410的輸入端。在該時間期間，第二對(即第三電容器413和第四電容器415)被開關S9和S10重 設，並且然後藉由開關S3和S4利用來自第三電流源403和第四電流源407的電流I3和I4進行充電。第二對以下述方式來充電，即在週期的結束時第一和第三電容器412和413具有相同的電壓。此外，第二對也以下述方式來充電，即在每個時間週期的結束時第二和第四電容器414和415具有相同的電壓。

在下一週期中，第二對(即第三電容器413和第四電容器415)藉由開關S5和S6被連接到運算放大器410的輸入端。在該週期期間，第一對被開關S9和S10重設，並且然後藉由開關S3和S4利用來自第三電流源403和第四電流源407的電流I3和I4進行充電。第一對被充電以使得，在週期的結束時第一和第三電容器412和413具有相同的電壓，並且在週期的結束時第二和第四電容器414和415具有相同的電壓。

應認識到，所用的部件的變化(包括省略和添加部件)是所設想的並且是根據本發明的。

圖5是示出根據本發明一個實施例的圖4的差分波形產生器400的示例操作的時序圖。

在502處已經出現時鐘信號的上升緣。結果，開關S1和S2被設置到位置a，開關S3和S4被設置到位置x，開關S5和S6被設置到“ab”，開關S7和S8被保持在斷開，以及開關S9和S10被設置成閉合。設置到“ab”的開關S5將第一電容器412連接到運算放大器410的負輸入端，並且設置到“ab”的開關S6將第二電容器414連接 到運算放大器410的正輸入端。第二電容器414上的電壓以及Vout1上的電壓從所選正電壓朝著所選負電壓改變，並且第一電容器412上的電壓從所選負電壓朝著所選正電壓改變。開關S9和S10是閉合的，從而使得第三電容器413和第四電容器415上的電壓被重設到零。

在時鐘信號的下降緣504，第一對電容器仍然被連接到運算放大器410的輸入端，並且第二對電容器被充電。開關S1和S2被切換到位置b，從而保持第一對被連接到運算放大器410的輸入端，但是翻轉了電流方向。因此，第二電容器414上的電壓以及Vout1上的電壓從所選負電壓改變到所選正電壓，並且第一電容器412上的電壓從所選正電壓改變到所選負電壓。開關S3和S4被設置到位置b，開關S5和S6保持在“ab”，開關S7和S8被保持為斷開，並且開關S9和S10被設置為斷開。處於位置b的開關S3和S4使得第三電流源403和第四電流源407利用電流I3和I4對第三電容器413和第四電容器415充電。設置到“ab”的開關S5保持第一電容器412被連接到運算放大器410的負輸入端，並且設置到“ab”的開關S6保持第二電容器414被連接到運算放大器410的正輸入端。第二電容器414上的電壓以及Vout1上的電壓從所選正電壓朝著所選負電壓改變，並且第一電容器412上的電壓以及Vout2上的電壓從所選負電壓朝著所選正電壓改變。開關S9和S10被斷開，從而停止重設過程。

在506處，時鐘信號的另一上升緣出現，從而開始另 一週期和新的時間週期。第一對電容器與輸出節點隔離，並且第二對被連接到輸出節點416和418。開關S1和S2被設置到位置c，開關S3和S4被設置到位置x，開關S5和S6被設置到“cd”，開關S7和S8被設置為斷開，以及開關S9和S10保持斷開。設置到“cd”的開關S5將第三電容器413連接到運算放大器410的負輸入端。設置到“cd”的開關S6將第四電容器415連接到運算放大器410的正輸入端。第四電容器415上的電壓以及Vout1上的電壓從所選正電壓朝著所選負電壓改變，並且第三電容器413上的電壓從所選負電壓朝著所選正電壓改變。開關S7和S8被閉合，從而使得第二電容器414和第一電容器412上的電壓重設到零。

在時鐘信號的下降緣508處，第二對電容器仍然被連接到運算放大器410的輸入端，並且第一對電容器被充電。開關S1和S2被切換到位置d，從而保持第二對被連接到運算放大器410的輸入端，但是翻轉了電流方向。因此，第四電容器414上的電壓以及Vout1上的電壓從所選負電壓改變到所選正電壓，並且第三電容器412上的電壓以及Vout2上的電壓從所選正電壓改變到所選負電壓。開關S3和S4被設置到位置b，開關S5和S6保持在“cd”，開關S7和S8被設置為斷開，以及開關S9和S10保持斷開。處於位置b的開關S3和S4使得第三電流源403和第四電流源407利用電流I3和I4對第一電容器412和第二電容器414充電。設置到“cd”的開關S5保持第三電容器 413被連接到運算放大器410的負輸入端，並且設置到“cd”的開關S6保持第四電容器415被連接到運算放大器410的正輸入端。第四電容器415上的電壓以及Vout1上的電壓從所選正電壓朝著所選負電壓改變，並且第三電容器413上的電壓以及Vout2上的電壓從所選負電壓朝著所選正電壓改變。開關S9和S10保持斷開。開關S7和S8被斷開，從而停止第一和第二電容器412和414的重設。

圖6是根據本發明一個實施例的單端三角波形產生器600的電路圖。產生器600提供線性三角波形，同時減輕電容器和電流源的失配的影響和離開百分之五十占空比的偏移的影響。

產生器600包括運算放大器610、第一電流源602、第二電流源606、第三電流源603、輸入時鐘節點640、控制邏輯642、輸出節點616、第一電容器612、第二電容器614以及開關S1、S2、S3、S5、S7和S9。

輸入時鐘節點640提供時鐘信號。該時鐘信號通常是方波信號並且可以以靜態和/或動態頻率來操作。在一個實例中，時鐘信號以500kHz和1000kHz之間的頻率操作。控制邏輯642控制開關的操作，並且可以利用多工器和/或其他類型的邏輯來實施。

第一電流源602和第二電流源606分別提供電流I1和I2，它們具有相同的電流值，但是以相反的方向流動。第三電流源603提供與第一電流源相同方向的電流I3。電流I1大約是I3的兩倍。第三電流源603提供充電電流。 在一個實例中，I1和I2在2uA和6uA之間。I3具有在1uA和3uA之間的電流值。

第一電容器612具有電容C1，並且第二電容器614具有電容C2。C1和C2大約相等。

開關S1控制到第一電流源602的連接。開關S2控制到第二電流源606的連接。開關S3控制到第二電流源603的連接。開關S5具有將第二電容器614連接到運算放大器610的負輸入端的第一位置“cd”和將第一電容器612連接到運算放大器的負輸入端的第二位置“ab”。開關S7用於重設第一電容器612。開關S7具有重設第一電容器612的閉合位置和不重設第一電容器612的斷開位置。類似地，開關S9具有重設第二電容器614的閉合位置和不重設第二電容器614的斷開位置。

在波形產生器600的操作期間，第一電流源602和第二電流源606被交替地連接到運算放大器610的負輸入端。因此，在時間週期或週期的前一半期間，第一電流源602在正方向上增加電容器612和614中的一個上的電壓，並且在後一半期間，第二電流源606在負方向上降低電容器612和614中的一個上的電壓。電容器612和614中的另一個被重設並且然後被第三電流源603充電。

運算放大器610的輸出端提供具有三角波形的輸出信號。該輸出信號在輸出節點616處被提供以作為單端三角波形。

因此，第一和第二電容器612和614的每個週期角色 被交替。電容器612和614中的一個被連接到運算放大器的負輸入端，以及另一個被重設並且然後被充電。在下一週期，它們的角色被翻轉。結果，來自失配等等的誤差的累積被減輕。

圖7是示出圖6的單端三角波形產生器600的示例操作的時序圖。參考圖6描述該時序圖以增強理解。提供該時序圖以進一步示出本發明。

在時鐘信號的上升緣702處，將開關S5設置到ab，這將第一電容器612連接到運算放大器610的負輸入端。開關S9被閉合，從而將第二電容器614朝著零伏重設。開關S1被設置到位置ac，從而從電路/產生器有效地移除第一電流源602。開關S3被設置到位置“ac”，從而也從產生器移除它。開關S2被設置到a，從而將第二電流源606連接到第一電容器612並且在正方向上增加第一電容器612上的電壓，從而在正方向上線性地增加運算放大器的輸出端上的電壓以產生輸出信號。

在時鐘信號的下降緣704處，開關S5保持在位置“ab”，從而維持第一電容器612到運算放大器610的負輸入端的連接。開關S1被設置到位置b，從而將第一電流源602連接到第一電容器612並且在負方向上降低第一電容器612上的電壓，從而在負方向上線性地降低運算放大器的輸出端上的電壓以產生輸出信號。開關S9被斷開並且開關S2被設置到“bd”，從而移除第二電流源606。開關S3被設置到b以便將第二電容器614充電到所選負電 壓。

在時鐘信號的上升緣706處，第一和第二電容器612和614轉換角色。開關S5被設置到“cd”，這將第二電容器614連接到運算放大器610的負輸入端。開關S7被閉合，從而將第一電容器612朝著零伏重設。開關S1被設置到位置“ac”以斷開第一電流源602。開關S2被設置到c，從而將第二電流源606連接到第二電容器614並且在正方向上增加第二電容器614上的電壓，從而在正方向上線性地增加運算放大器610的輸出端上的電壓以產生輸出信號。

在時鐘信號的下降緣708處，開關S5保持在位置“cd”，從而維持第二電容器614到運算放大器610的負輸入端的連接。開關S1被設置到位置d，從而將第一電流源602連接到第二電容器614並且在負方向上降低第二電容器614上的電壓，從而在負方向上線性地降低運算放大器610的輸出端上的電壓以產生輸出信號。開關S9被斷開並且開關S2被設置到“bd”，從而移除第二電流源606。開關S3被設置到d以便將第一電容器614充電到所選負電壓。

圖8是示出根據本發明一個實施例的產生差分三角波形的方法800的流程圖。方法800以所示的順序示出，然而應認識到，本發明設想了以其他合適次序執行方法800、省略方塊、以及執行未示出的附加方法方塊。

藉由參考圖4和說明書的關聯部分可以促進對方法 800的理解，然而應認識到，方法800不限於在此描述的電路部件。

方法在方塊802處開始，其中提供第一對電容器和第二對電容器。電容器具有基本上類似的電容值，然而容許由於方法800的操作而引起的一定程度的失配。

在方塊804處，交替地且順序地，第一對和第二對電容器之一被選擇為當前對並且另一對被選擇為下一對。可以利用控制邏輯和/或電容器選擇邏輯(例如圖4的邏輯442以及開關S5和S6)來執行選擇。一般來說，選擇產生在每個時鐘週期。例如，在第一週期，第一對被選擇為當前對並且第二對被選擇為下一對，在第二週期，第二對被選擇為當前對並且第一對被選擇為下一對，以及在第三週期，第一對被選擇為當前對且第二對被選擇為下一對，等等。

在方塊806處，當前對的電容器被連接到運算放大器的輸入端，並且斜坡電流被提供給輸入端和當前對的電容器。可以由第一和第二電流源(例如圖4中所示的源402和406)來提供斜坡電流。斜坡電流包括在週期的前一半中被提供給當前對中的一個的第一斜坡電流和被提供給當前對中的另一個的第二斜坡電流。在當前週期的後一半中，第一斜坡電流被提供給當前對中的另一個並且第二斜坡電流被提供給當前對中的一個。

在方塊808處，在運算放大器的輸出端處產生差分三角波形。利用具有差分輸出端的運算放大器，例如運算放 大器410。

在方塊810處，下一對電容器被重設並且然後被充電。藉由在時鐘週期的前一半的至少一部分期間將每個電容器朝著零伏驅動來重設該下一對電容器。在後一半中，提供充電電流以將每個電容器充電到所選正或負電壓。此時，下一對中的一個和當前對中的一個具有基本上相等的電壓，並且下一對中的另一個和當前對中的另一個具有基本上相等的電壓。因此，當當前對和下一對的角色轉換時，在輸出中不存在失真或偏移。

方法800然後可以在下一時鐘週期進行重複。第一和第二對的當前和下一角色然後可以被轉換，使得前一當前對是下一對，並且前一下一對是當前對的電容器。

雖然已經相對於一個或多個實施示出並描述了本發明，但是可以在不背離申請專利範圍的精神和範圍的情況下對所示的實例做出改變和/或修改。特別關於由上述的部件或結構(元件、設備、電路、系統等等)執行的各種功能，用來描述這樣的部件的術語(包括對“裝置”的提及)意圖對應於(除非另有所示)執行所述的部件的規定的功能的任何部件或結構(例如其在功能上是等同的)，即使在結構上不等同於執行在此示出的本發明的示例性實施中的功能的所公開的結構。另外，雖然可能已相對於幾個實施中的僅僅一個公開了本發明的特定特徵，但是如可能對於任何給定的或特定的應用所期望的並且有利的那樣，這樣的特徵可以與其他實施的一個或多個其他特徵進行組合。此 外，就在實施方式和申請專利範圍中使用術語“包括”、“包括”、“具有”、“具有”、“具有”、或其變體的程度而言，這樣的術語意圖以與類似於術語“包括”的方式而為包含性的。

402‧‧‧第一電流源

403‧‧‧第三電流源

406‧‧‧第二電流源

407‧‧‧第四電流源

410‧‧‧運算放大器

412‧‧‧第一電容器

413‧‧‧第三電容器

414‧‧‧第二電容器

415‧‧‧第四電容器

416‧‧‧第一輸出節點

418‧‧‧第二輸出節點

440‧‧‧時鐘輸入端

442‧‧‧控制邏輯

S1‧‧‧開關

S2‧‧‧開關

S3‧‧‧開關

S4‧‧‧開關

S5‧‧‧開關

S6‧‧‧開關

S7‧‧‧開關

S8‧‧‧開關

S9‧‧‧開關

S10‧‧‧開關

Claims (20)

1. 一種波形產生器，包括：第一對電容器；第二對電容器；差分放大器電路，具有輸入端及提供差分輸出信號的輸出端，其中，該第一對電容器和該差分放大器電路形成第一積分器電路，以及該第二對電容器和該差分放大器電路形成第二積分器電路；以及控制邏輯，包括：電容器控制邏輯，被配置成選擇地將該第一對電容器及該第二對電容器中之一對電容器連接到該差分放大器電路的該輸入端及該輸出端，以便選擇地形成該第一積分器電路及該第二積分器電路中之一者；斜坡控制邏輯，被配置成在與時鐘信號關聯的第一時間週期時，提供斜坡電流給該第一對電容器及該第二對電容器中之該對電容器；重設控制邏輯，被配置成在該第一時間週期時，藉由至少部分放電該第一對電容器及該第二對電容器中之另一對電容器而實施重設操作；以及充電控制邏輯，被配置成在該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器已被至少部分放電之後，充電該另一對電容器。
2. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該差分輸出信號是具有由該斜坡控制邏輯提供的該斜坡電流指示 的斜率的差分三角波形。
3. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該輸出信號的頻率是根據產生該時鐘信號的外部時鐘來確定的。
4. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該第一對電容器及該第二對電容器中之該對電容器以及該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器在該時鐘信號的每個時鐘週期被選擇。
5. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該第一對電容器及該第二對電容器中之該對電容器以及該另一對電容器在該時鐘信號的每個週期進行交替。
6. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該重設控制邏輯配置成將該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器中的第一電容器和第二電容器上的電壓驅動到零伏。
7. 根據申請專利範圍第6項的產生器，其中，該充電控制邏輯配置成將該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器以該斜坡電流的大約一半的電流從零伏的初始電壓開始充電。
8. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該充電控制邏輯配置成將第一方向上的第一充電電流提供給該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器中的第一電容器，並且進一步配置成將第二方向上的第二充電電流提供給該第一對電容器及該第二對電容器中之該另一對電容器中的第二電容器，其中，該第二方向與該第一方向 相反。
9. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該斜坡電流包括第一方向上的第一斜坡電流和不同於該第一方向之第二方向上的第二斜坡電流。
10. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該電容器控制邏輯包括在該第一對電容器與該第二對電容器之間進行選擇的一對開關。
11. 根據申請專利範圍第1項的產生器，其中，該第一對電容器和該第二對電容器中的電容器具有基本上相等的電容。
12. 根據申請專利範圍第1項的產生器，還包括耦合到該斜坡控制邏輯的第一斜坡電流源電路及第二斜坡電流源電路。
13. 一種波形產生器，包括：第一電容器；第二電容器；單端運算放大器，具有輸入端及提供輸出信號的輸出端，該輸出信號包括單端三角波形，其中，該第一電容器和該單端運算放大器形成第一積分器電路，以及該第二電容器和該單端運算放大器形成第二積分器電路；以及控制邏輯，被配置成根據時鐘信號進行操作，該控制邏輯包括：電容器控制邏輯，被配置成將該第一電容器及該第二電容器中的當前電容器選擇地連接到該單端運算放大器 的該輸入端之一，以便選擇該第一積分器電路及該第二積分器電路中之一者；斜坡控制邏輯，被配置成在與時鐘信號關聯的第一時間週期時，將斜坡電流提供給該第一電容器及該第二電容器中的該當前電容器；重設控制邏輯，被配置成在該第一時間週期時，藉由至少部分放電該第一電容器及該第二電容器中之下一電容器而實施重設操作；以及充電控制邏輯，被配置成在該第一電容器及該第二電容器中之該下一電容器已被至少部分放電之後對該下一電容器充電。
14. 根據申請專利範圍第13項的產生器，其中，該斜坡控制邏輯在該時鐘信號的每個週期將該斜坡電流的方向交替兩次。
15. 根據申請專利範圍第14項的產生器，其中，該第一電容器及該第二電容器中之該下一電容器的該重設操作移除來自與該斜坡電流或充電電流或該斜坡電流及該充電電流關聯的電流失配以及該第一電容器與該第二電容器之間的電容失配的誤差。
16. 一種產生差分三角波形的方法，包括：提供第一電容器及第二電容器；在時鐘信號的每個週期交替地選擇該第一電容器及該第二電容器中的當前電容器和該第一電容器及該第二電容器中的下一電容器； 將該當前電容器連接到運算放大器的輸入端之一，其中，該交替地選擇該當前電容器和該下一電容器形成當前積分器電路及下一積分器電路；在該時鐘信號的第一時間週期將斜坡電流提供給該當前電容器；藉由來自該斜坡電流及該當前電容器的該當前積分器電路產生三角波形，該三角波形與該時鐘信號是同步的；以及在該時鐘信號的該第一時間週期對該下一電容器重設並且接著充電。
17. 根據申請專利範圍第16項的方法，其中，提供第一電容器及第二電容器包括提供第一對電容器及第二對電容器，以及其中，交替地選擇該第一電容器及該第二電容器中的當前電容器和該第一電容器及該第二電容器中的下一電容器包括在時鐘信號的每個週期交替地選擇該第一對電容器及該第二對電容器中的當前對電容器和該第一對電容器及該第二對電容器中的下一對電容器。
18. 根據申請專利範圍第17項的方法，其中，將該第一電容器及該第二電容器中的該當前電容器連接到運算放大器的輸入端包括將該第一對電容器及該第二對電容器中的該當前對電容器連接到差分放大器的輸入端，以及其中，該交替地選擇該當前電容器和該下一電容器包括交替地選擇該當前對電容器和該下一對電容器以便分別形成當前積分器電路及下一積分器電路。
19. 根據申請專利範圍第18項的方法，其中，在該第一時間週期將斜坡電流提供給該當前電容器包括在該時鐘信號的該第一時間週期將斜坡電流提供給該當前對電容器，以及其中，產生該三角波形包括藉由來自該斜坡電流及該當前對電容器的該當前積分器電路產生差分三角波形，該差分三角波形與該時鐘信號是同步的。
20. 根據申請專利範圍第19項的方法，其中，對該下一電容器重設並且接著充電包括在該時鐘信號的該第一時間週期對該下一對電容器重設並且接著充電。