[发明专利]具有与外部时钟信号同步的差分输出的三角波形发生器

说明书

技术领域

本发明涉及电路，并且特别涉及波形发生器。

背景技术

模拟D类音频放大器（也被称为D类放大器）提供良好的功率效率和优质的输出信号。因为这个，D类放大器被通常用在低功率应用和设备（例如便携式电池供电的设备）中。此外，模拟D类音频放大器可以降低成本，因为它们通常不需要外部电感作为输出滤波器。模拟D类音频放大器通常使用脉宽调制器，其包括三角波形发生器。由所述波形发生器产生的三角波形应该是非常线性的，否则放大器的输出信号会失真。

图1是示出现有技术波形发生电路的电路图。该电路接收时钟信号102，并且提供三角波形信号以作为输出信号104。该时钟信号是方波信号。

该电路包括由运算放大器106和电容器108组成的积分电路。该电路另外包括可切换电流源I1 110和I2 112。理想情况包括I1和I2是相等的并且时钟信号102具有精确50%占空比。在这些理想情况下，输出信号104是具有包括均匀峰的均匀特性的三角波形。

图2是示出对于图1中所示的波形发生电路而言可能出现的问题的时序图。在情形201中，电流源I2大于I1。结果，输出信号104朝着高峰值并且远离低峰值而漂移。可以看出误差在每个周期都增加。在情形202中，电流源I2小于I1。此时，输出信号104朝着低峰值并且远离高峰值而漂移。再次，可以看出误差在每个周期都累积。在情形203中，时钟信号102的占空比不是百分之百。时钟周期的低部分大于时钟周期的高部分。结果，输出信号104累积误差，并且朝着低峰值漂移并具有非均匀的占空比。

在另一现有技术波形发生器中，三角斜坡由具有相反方向的两个恒定电流生成，所述两个恒定电流被顺序地切换以流过电容器。该切换由监视输出电压的两个比较器来控制。利用运算放大器以建立具有电容器的积分器，这确保电流源两端的恒定电压降以便实现具有相对较高线性的输出信号。另外，电路是自激振荡的并且不利用外部的或供给的时钟信号。所产生的输出信号是三角形的并且相对较线性，然而它是单端的并且与外部时钟不同步。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种波形发生器。所述波形发生器包括：第一对电容器；第二对电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端；以及控制逻辑，其包括：电容器控制逻辑，其被配置成将第一对和第二对电容器中的当前对连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前对；复位控制逻辑，其被配置成复位第一对和第二对电容器中的下一对；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一对已被复位之后对所述下一对充电。

根据本发明的第二方面，提供一种波形发生器。所述波形发生器包括：第一电容器；第二电容器；运算放大器，其具有输入端和提供输出信号的输出端，所述输出信号包括单端三角波形；以及控制逻辑，其被配置成根据时钟信号进行操作，所述控制逻辑包括：电容器控制逻辑，其被配置成将第一和第二电容器中的当前电容器连接到所述运算放大器的输入端；斜坡控制逻辑，其被配置成将斜坡电流提供给所述当前电容器；复位控制逻辑，其被配置成复位第一和第二电容器中的下一电容器；以及充电控制逻辑，其被配置成在所述下一电容器已被复位之后对所述下一电容器充电。

根据本发明的第三方面，提供一种生成差分三角波形的方法。所述方法包括：提供第一对电容器和第二对电容器；在时钟的每个周期从第一对和第二对电容器中交替地选择当前对电容器和下一对电容器；将所述当前对连接到运算放大器的输入端；将斜坡电流提供给所述当前对电容器；由所述运算放大器从所述斜坡电流和所述当前对电容器生成差分三角波形，所述差分三角波形与所述时钟是同步的；以及对所述下一对电容器复位并且然后充电。

附图说明

图1是示出现有技术波形发生电路的电路图。

图2是示出由图1的电路产生的问题的时序图。

图3是三角波形发生器的电路图。

图4是示出根据本发明一个实施例的三角波形发生器的电路图。

图5是示出根据本发明一个实施例的差分波形发生器的示例操作的时序图。

图6是示出根据本发明一个实施例的单端三角波形发生器的电路图。

图7是示出根据本发明一个实施例的单端三角波形发生器的示例操作的时序图。

图8是示出根据本发明一个实施例的生成差分三角波形的方法的流程图。

具体实施方式