[实用新型]开关电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟开关电路，并且更特别地涉及具有精确电流导引发生器的模拟软开关控制电路。

背景技术

两个信号V1和V2之间的开关的经典实施方式可以是如图1的电路100所示的具有逻辑控制的直接开关。使用两个CMOS开关S1和S2，并且由反向逻辑控制信号(CTRL和通过反相器102的反相CTRL)来对其进行控制。使信号V1或V2通过运算放大器104，以提供VOUT输出信号。如果两个信号具有不同的信号电压，则在输出点106处将存在跳跃(jump)或阶跃(step)。在某些应用中，输出信号的此跳跃或阶跃可能产生问题。例如，在音频应用中，如果输出信号进入扬声器，则跳跃将在扬声器处产生不期望的气爆噪声(pop-noise)。在这种情况下，两个输入信号之间的平稳过渡很明显是优选的。

开关输入信号之间的平稳过渡的传统数字解决方案200使用电阻器网络212和214以及相应的开关网络216和218，将大的阶跃划分成小的阶跃，如图2所示。电路200包括用于接收第一输入信号V1的输入端，和用于接收第二输入信号V2的第二输入端。电路200还包括输出运算放大器或缓冲器204、软开关时钟发生器206、开关计数器208和逻辑控制器210。电路200通常还包括最终后处理低通滤波器220。通过增加小阶跃的数目和软开关时间，减少了气爆噪声。在图2所示的解决方案中，电阻器和寄生组件将由于增加的噪声的和总谐波失真(THD)而使性能劣化。对于阶跃数目和软开关时间的某些配置而言，生成了非期望的音频音调。需要低通滤波器以去除与电路200相关联的高频数字尖峰。图2所示的数字电路200展示了在气爆噪声与其它性能考虑之间难以权衡。

因此，所期望的是用于提供两个输入信号之间的平稳过渡的简单模拟开关电路，并且不需要任何后处理或滤波，或者不使用复杂的数字电路。

实用新型内容

根据本实用新型，展示了基于模拟电流过渡的信号开关电路和方法，其可以在许多应用(例如音频应用)中用来以平稳的过渡从一个信号切换至另一个信号。

开关电路包括具有用于接收第一输入信号的输入端、输出端和用于接收增加的模拟电流的电源端子的第一输入级，具有用于接收第二输入信号的输入端、输出端和用于接收减小的模拟电流的电源端子的第二输入级，以及耦合到第一输入级和第二输入级的输出端以便提供开关输出信号的输出节点。输出级介于第一和第二输入级与输出节点之间。第一和第二输入级中的每一个包括运算放大器。

根据本实用新型的实施例，开关电路可以包括用于接收时钟信号并且用于生成充电电流和放电电流的电流发生器、用于接收充电和放电电流并且用于提供控制电压的电压发生器、用于接收控制电压并且用于提供第一模拟电流和第二模拟电流的电压电流发生器、以及用于将第一和第二模拟信号组合并且用于提供开关输出信号的放大器级。

电流发生器包括具有由时钟信号进行开关的输入端的第一和第二积分器、具有由时钟信号进行开关的输出端的两个附加电压电流发生器、以及具有由时钟信号进行开关的输入端的第一和第二电流镜。

电压发生器包括第一和第二电流镜、接收两个附加的时钟信号、并包括负载电容器。

电压电流发生器包括用于接收控制电压、基准电压且用于提供第一和第二模拟电流的差分放大器以及第一和第二电流镜。

放大器级包括第一和第二输入级、以及耦合到第一和第二输入级的输出端的输出级。级中的每一个可以包括运算放大器或缓冲器。

根据本实用新型，第一模拟电流包括从第一值增加至第二值的模拟电流，并且第二模拟电流包括从第二值减小至第一值的模拟电流。

附图说明

图1是现有技术开关电路和相应开关波形的示意图；

图2是现有技术数字开关电路和相应开关波形的示意图；

图3是根据本实用新型的开关电路的示意图；

图4是根据本实用新型的DC输入的信号跳跃过渡的仿真结果；

图5是根据本实用新型的DC输入的信号下降(drop)过渡的仿真结果；以及

图6是根据本实用新型的正弦波输入的信号过渡的仿真结果。

具体实施方式

根据本实用新型的开关电路和方法提供了实现在输入信号之间的开关中的平稳过渡、但没有传统现有技术解决方案的所提到的缺点的新颖方式。根据本实用新型，过渡曲线是非常平稳的、且能够精确地进行控制。在图3中示出了根据本实用新型的电路的相关方框图。

电路300的方框图包括四个部分：

第1部分是充电/放电电流基准发生器302；