[发明专利]一种高精度的锯齿波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度锯齿波信号发生装置，属于集成电路设计领域。 

背景技术

通常的锯齿波发生电路不带反馈环路，锯齿波的输出幅度和频率偏差较大，不能满足一些对锯齿波要求较高的应用；而一些带反馈的锯齿波发生电路结构复杂，设计难度大。 

发明内容

本发明的目的是针对，当前锯齿波发生器电路输出幅度偏差大或者结构复杂，设计的一种简单实用的带反馈的高精度锯齿波发生器。 

本发明为实现上述目的，采用了如下技术方案： 

本发明中，利用低通滤波器，提取锯齿波信号的直流分量（平均值），将提取的直流分量（平均值）反馈回运放，调节充放电电路的充电电流，使锯齿波的直流分量（平均值）与参考电压相等，从而实现锯齿波信号幅度的精确控制。

附图说明

图1 本发明的高精度锯齿波发生器示意图； 

图2 改进的充放电电路；

图3 低通滤波器波形图；

图4 窄脉冲发生器波形图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明发明公开的一种高精度锯齿波发生器的结构和工作过程。 

本发明公开的一种高精度锯齿波发生器由四个部分构成，如图1所示，分别为运放、充放电电路、低通滤波器、窄脉冲发生器。 

运放是一个差分输入单端输出的运算放大器，负端连接到外部输入的参考电压V_REF，正端连接到低通滤波器反馈回的信号V_F，输出端连接到充放电电路的充电管M_P的栅极。 

充放电电路由充电管M_P、放电管M_N、电容C₁组成，充电管M_P的源级接电源，充电管M_P的栅极连接到运放a的输出端，充电管M_P的漏极连接到放电管M_N的漏极、电容C₁的一端以及低通滤波器c的电阻R一端同时作为锯齿波信号的输出端V_RAMP，电容C₁的另一端接地，放电管M_N的源级接地，栅极接窄脉冲发生器d的输出V_CK；在整个环路稳定之后，当放电管M_N断开，充电管M_P输出恒流I，对电容C₁充电，假设输入时钟的周期为T，则锯齿波的幅度为表达式[Equ.1]，锯齿波的斜率表达式为[Equ.2]，锯齿波的斜率变化越小，锯齿波的线性度越高，为提高锯齿波的线性度，可以通过提高充电管的输出阻抗来减小充电电流的变化，从而实现线性度的提升，一种可能的方法是使用共源共栅的充电管，如图2所示。   

                                  [Equ.1]

                                 [Equ.2]

低通滤波器滤波器的带宽远小于外部输入时钟CLK的频率，也就是锯齿波输出频率，所以低通滤波器的输出信号为输入信号（锯齿波输出频率）的平均值，如图3所示，为低通滤波器的波形图，输入信号为锯齿波信号，锯齿波幅度为V_PP，输出信号为锯齿波信号幅度的一半V_PP/2，即V_F= V_PP/2。  

窄脉冲发生器，用于将输入的时钟信号变为窄脉冲的时钟信号，波形如图4所示，窄脉冲的宽度为w，w一般小于5ns，用于在每个时钟周期的开始将V_RAMP放电到地电位。 

综上所叙，在电路稳定之后，由于运放的虚短特性，V_REF=V_F，而V_F= V_PP/2，所以有表达式[Equ.3]，所以通过选择合适的参考电压可以得到高精度输出幅度的锯齿波信号。   

                              [Equ.3] 。