專利名稱：三角波產(chǎn)生電路的制作方法
三角波產(chǎn)生電路[技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明提供了用于P籠調(diào)制的D類音頻功率放大器中的一種三角 波產(chǎn)生電路。 [背景技術(shù)]在用P麗調(diào)制的D類音頻功率放大器中，三角波產(chǎn)生電路輸出的 三角波被用來轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)到脈沖信號(hào)。由于三角波輸出波形所含諧 波的多少是衡量P麗控制方法優(yōu)劣的基本標(biāo)志，線性度不好的三角波 會(huì)產(chǎn)生巨大的信號(hào)失真。因而如何獲得高載波頻率且線性度良好的三 角波十分關(guān)鍵。圖l所示的一種產(chǎn)生三角波的電路，由時(shí)鐘脈沖輸入端l、放大 器2、電阻3、運(yùn)算放大器4、電容5、輸出端6組成，其中運(yùn)算放大 器4、電容5構(gòu)成積分電路。在這個(gè)電路里面當(dāng)輸入端的脈沖信號(hào)交替變高變低時(shí)，電容5充電和放電，輸出電壓V。ut產(chǎn)生三角波。在這個(gè)電路中，輸出電壓可以用下列公式表示Q=CV Q是電容5的電量,C是電容5的電容大小，V是電容5 的電壓，it=CV。uti電容5的電流,t是時(shí)間，C是電容5的電容大小， V。ut=it/C=(RVin)/C R是電阻3的阻值，Vin是輸入電壓。從這些公式可以看出輸出電壓V。ut取決于電阻3的電阻值，電容 5的電容值和輸入時(shí)鐘的頻率和幅度。由于電阻3的阻值和電容5的電容值的變化會(huì)造成輸出電壓的變化，從而影響了三角波的線性度。圖2是又一種產(chǎn)生三角波的電路，對(duì)圖1的電路作了改進(jìn)。圖 2中輸入端1、放大器2、運(yùn)算放大器4、電容5、輸出端6和圖1所 示電路的含義一樣，增加了控制放大輸出的開關(guān)器件11、 12和恒流 電路13、 14。在這個(gè)電路中當(dāng)開關(guān)開關(guān)器件11閉合、開關(guān)器件12 斷開的時(shí)候，電容5被電流I1充電；當(dāng)開關(guān)器件ll斷開、開關(guān)器件 12閉合的時(shí)候，電容5被與電流I1相反的電流I2充電。重復(fù)這個(gè) 過程在輸出端6產(chǎn)生了三角波形。在此電路中，由于恒流電路中的電 流微小漂移和輸入時(shí)鐘占空比的微小變化會(huì)造成輸出電壓V。ut的變 化，從而也影響了三角波形的線性度。[發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明目的是對(duì)上述現(xiàn)有的三角波產(chǎn)生電路再作改進(jìn)，用比較器 電路和RS觸發(fā)器電路的組合輸出反饋控制信號(hào)控制恒流電路開關(guān)， 用相位比較器、濾波器、運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管、和負(fù)載電路組成電 流設(shè)置電路決定恒流電路的電流值，由此而獲得高線性度的三角波并 與時(shí)鐘脈沖信號(hào)周期一致。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的三角波產(chǎn)生電路包括(1) 時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端，三角波輸出端；(2) 第一運(yùn)算放大器， 一個(gè)電容連接該運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端 和輸出端構(gòu)成積分電路，該運(yùn)算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入端接地，該運(yùn)算 放大器的輸出端連接三角波輸出端；(3)由第一恒流電路、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第二恒流電 路依次串聯(lián)而成的充電電路，第一恒流電路接正電源，第二恒流電路 接負(fù)電源，第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件的交接處連接第一運(yùn)算放大 器的反轉(zhuǎn)輸入端；其特征在于還包括(4) 由分壓電阻R1、分壓電阻R2、第一比較器組成的第一比較電 路，分壓電阻Rl與分壓電阻R2串聯(lián)，分壓電阻Rl接設(shè)定的正電壓 +V，分壓電阻R2接地，分壓電阻Rl與分壓電阻R2的交接處接第一 比較器的非反轉(zhuǎn)輸入端，第一比較器的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放 大器的輸出端；(5) 由分壓電阻R3、分壓電阻R4、第二比較器組成的第二比較電 路，分壓電阻R3與分壓電阻R4串聯(lián)，分壓鬼阻R3接地，分壓電阻 R4接設(shè)定的負(fù)電壓-V，分壓電阻R3與分壓電阻R4的交接處接第二 比較器的非反轉(zhuǎn)輸入端，第二比較器的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放 大器的輸出端；(6油第一門電路和第二門電路組成的RS觸發(fā)器，第一門電路的 一個(gè)輸入端連接第一比較器的輸出端，第二門電路的一個(gè)輸入端通 過一個(gè)反相器連接第二比較器的輸出端，RS觸發(fā)器輸出的信號(hào)Nl 接到第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件；(7)由相位比較器、第一濾波器、第二運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管、 和負(fù)載電路組成的電流設(shè)置電路，相位比較器的輸入端IN連接時(shí)鐘 脈沖信號(hào)輸入端，相位比較器的輸入端REF連接RS觸發(fā)器的輸出信 號(hào)，相位比較器的輸出端UP和DW與第一濾波器的輸出端UP和DW 對(duì)應(yīng)連接，第一濾波器輸出的模擬信號(hào)XC連接第二運(yùn)算放大器的非 反轉(zhuǎn)輸入端，第二運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極， 第二運(yùn)算放大器的輸出連到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極通過 一電阻接地，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過一個(gè)負(fù)載電路連接到負(fù)電源，該 負(fù)載電路與第一恒流電路和第二恒流電路呈鏡像連接關(guān)系。本發(fā)明的電路是一鎖相環(huán)，三角波的輸出是由恒流電路控制，不受電阻和電容變化的影響；同時(shí)該電路的三角波無峰值電壓變化， 與時(shí)鐘脈沖信號(hào)保持周期同步，因此這個(gè)三角波形產(chǎn)生電路的波形 的線性度很高。[


]圖l是一種現(xiàn)有的三角波產(chǎn)生電路圖 圖2是另外一種現(xiàn)有的三角波產(chǎn)生電路圖。 圖3是本發(fā)明的三角波產(chǎn)生電路圖。 _[具體實(shí)施方式
]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作具體說明。 見圖3所示的本發(fā)明， 一種三角波形產(chǎn)生的電路。 參考時(shí)鐘CLK發(fā)出的脈沖信號(hào)由輸入端20經(jīng)過第二濾波器21輸 入到數(shù)字相位比較器22的IN輸入端，相位比較器22的REF輸入端 連接來自RS觸發(fā)器的信號(hào)Nl。第二濾波器21消除時(shí)鐘脈沖信號(hào)中 的雜音信號(hào)。相位比較器22比較時(shí)鐘CLK脈沖信號(hào)的相位和來自RS 觸發(fā)器的信號(hào)Nl的相位，根據(jù)比較的結(jié)果在輸出端UP和DW輸出一 高電平至第一濾波器23，第一濾波器23除去相位比較器22輸出的 高頻部分，把相位比較器22的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)XC。第一濾波器23輸出的模擬信號(hào)XC連接到第二運(yùn)算放大器30的 非反轉(zhuǎn)輸入端，第二運(yùn)算放大器30的反轉(zhuǎn)輸入端連接場(chǎng)效應(yīng)管32的 源極，第二運(yùn)算放大器30的輸出連到場(chǎng)效應(yīng)管32的柵極。場(chǎng)效應(yīng)管 32的源極通過一電阻31連接到地，場(chǎng)效應(yīng)管32的漏極通過一個(gè)負(fù) 載電路33連接到負(fù)電源-5V，負(fù)載電路33作為場(chǎng)效應(yīng)管32的負(fù)載。 第二運(yùn)算放大器30、場(chǎng)效應(yīng)管32和電阻31組成一控制負(fù)載電路33 電流的電路，根據(jù)濾波器23輸出XC高低來決定負(fù)載33電流的大小。7第一恒流電路34、第一開關(guān)器件36、第二開關(guān)器件37、第二恒 流電路35依次串聯(lián)而成充電電路。第一恒流電路34接正電源5V， 第二恒流電路35接負(fù)電源-5V。第一恒流電路34、第二恒流電路35 的電流值與負(fù)載電路33電流值建立鏡像連接關(guān)系，這種鏡像連接關(guān) 系屬公知的技術(shù)，有多種實(shí)現(xiàn)手段，恕不一一列舉圖示。受負(fù)載電 路33的電流控制，同負(fù)載電路33電流一樣大的電流流過第一恒流 電路34、第二恒流電路35。第一開關(guān)器件36、第二開關(guān)器件37受 來自RS觸發(fā)器的信號(hào)Nl控制，當(dāng)信號(hào)Nl.低的時(shí)候第一開關(guān)器件 36關(guān)閉、第二開關(guān)器件37斷開；當(dāng)Nl高的時(shí)候第一開關(guān)器件36 斷開、第二開關(guān)器件37關(guān)閉；第一開關(guān)器件36、第二開關(guān)器件37 的交接處連接第一運(yùn)算放大器39的反轉(zhuǎn)輸入端。第一運(yùn)算放大器 39非反轉(zhuǎn)輸入端接地，其輸出端連接三角波輸出端46。電容40連 接第一運(yùn)算放大器39的反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端，構(gòu)成一積分電路。第 一開關(guān)器件36控制第一恒流電路34電流流過的開關(guān)，第一恒流電 路36給電容40充電使得第一運(yùn)算放大器39的輸出電壓接近于第一 個(gè)預(yù)先確定的值。第二開關(guān)器件37控制第二恒流電路35電流流過 的開關(guān)，第二恒流電路35給電容40充電使得第一運(yùn)算放大器39 的輸出電壓接近于第二個(gè)預(yù)先確定的值。由分壓電阻Rl、分壓電阻R2、第一比較器41組成第一比較電路， 比較第一運(yùn)算放大器39的輸出和第一預(yù)先確定的電壓值，當(dāng)與第一 預(yù)定的電壓值一致時(shí)，第一比較器41輸出信號(hào)。分壓電阻R1與分壓 電阻R2串聯(lián)，分壓電阻R1接設(shè)定的正電壓+V，分壓電阻R2接地， 分壓電阻Rl與分壓電阻R2的交接處接第一比較器41的非反轉(zhuǎn)輸入 端，第一比較器41的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放大器39的輸出端。由分壓電阻R3、分壓電阻R4、第二比較器42組成第二比較電路， 比較第一運(yùn)算放大器39的輸出和第二預(yù)先確定的電壓值，當(dāng)與第二 預(yù)定的電壓值一致時(shí)，第二比較器42輸出信號(hào)。分壓電阻R3與分壓 電阻R4串聯(lián)，分壓電阻R3接地，分壓電阻R4接設(shè)定的負(fù)電壓-V， 分壓電阻R3與分壓電阻R4的交接處接第二比較器42的非反轉(zhuǎn)輸入 端,第二比較器42的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放大器39的輸出端。由第一門電路44和第二門電路45組成RS觸發(fā)器，控制第一開 關(guān)器件36、第二開關(guān)器件37的開啟與關(guān)閉，.RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)取 決^^第一比較器41和第二比較器42的輸出。第一門電路44的一個(gè) 輸入端連接第一比較器41的輸出端，第二門電路45的一個(gè)輸入端通 過一個(gè)反相器43連接第二比較器42的輸出端。RS觸發(fā)器輸出的信 號(hào)Nl，接到第一開關(guān)器件36和第二開關(guān)器件37和相位比較器22。本發(fā)明的三角波形產(chǎn)生電路工作原理如下。電路啟動(dòng)后，隨著RS觸發(fā)器的輸出高或低，第一開關(guān)器件36或 第二開關(guān)器件37關(guān)閉。假定信號(hào)N1是低電位，開關(guān)器件36關(guān)閉， 電容40被恒流電路34充電，第一放大器39的輸出電壓線形下降， 當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器39輸出達(dá)到-V時(shí)，比較器42的輸出信號(hào)L0變成 高電位，反轉(zhuǎn)器43的輸出N變成低電位，第二門電路45的輸出N1 變成高電位。當(dāng)信號(hào)N1變成高電位時(shí)候，開關(guān)器件36斷開37閉合，電容40 被恒流電路35相反的方向充電，第一運(yùn)算放大器39的輸出電壓開始 逐漸升高。當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器39輸出電壓高于-V時(shí)，信號(hào)L0變低， 信號(hào)Nl保持高，第一運(yùn)算放大器39的輸出逐漸地升高。輸出達(dá)到+V，第一比較器41的輸出信號(hào) HI變成低電位，第二門電路45輸出N1被反轉(zhuǎn)變成低信號(hào)。當(dāng)信號(hào) Nl變成低信號(hào)的時(shí)候，開關(guān)器件37斷開、開關(guān)器件36關(guān)閉，第一 運(yùn)算放大器39的輸出電壓開始下降，當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)算放大器39的輸出電 壓開始下降時(shí)，第一比較器41的輸出信號(hào)HI變成高電位。以上的操 作重復(fù)進(jìn)行，結(jié)果在輸出端46獲得了三角波。從上面可以理解三角 波上升和下降的速度由恒流電路34、 35的電流值來決定，當(dāng)電流值 大的時(shí)候波形較陡，電流值小的時(shí)候較平坦。..當(dāng)比較器41、 42的輸入電壓為+/-V時(shí)候，其它預(yù)定的電壓也可 能是它的輸入。決定恒流電路34、 35電流值的電路包含相位比較器 22，濾波器23，第二運(yùn)算放大器30，電阻31，場(chǎng)效應(yīng)管32和負(fù)載 電路33。這部分電路的工作原理如下當(dāng)參考時(shí)鐘CLK信號(hào)由輸入 端20經(jīng)過第二濾波器21輸入到數(shù)字相位比較器22的IN輸入端，相 位比較器22比較信號(hào)Nl的相位和時(shí)鐘CLK信號(hào)20的相位，根據(jù)比 較的結(jié)果輸出一信號(hào)給濾波器23，濾波器23根據(jù)相位比較器22的 結(jié)果輸出模擬信號(hào)XC。當(dāng)信號(hào)XC較大時(shí)第二運(yùn)算放大器30輸出升 高，這減少了場(chǎng)效應(yīng)管32源極和柵極之間的偏置，從而減少了負(fù)載 電路33的電流，當(dāng)信號(hào)XC變小時(shí)，第二運(yùn)算放大器30輸出減小， 這增加了場(chǎng)效應(yīng)管32源極和柵極之間的偏置，從而增加了負(fù)載電路 33的電流。當(dāng)流過負(fù)載電路33電流變化時(shí)，恒流電路34、 35也發(fā)生變化， 這改變了第一運(yùn)算放大器39的輸出波形的前沿和后沿，因此移動(dòng)信 號(hào)N1的周期，這個(gè)鎖相環(huán)的工作使信號(hào)N1和時(shí)鐘信號(hào)同相移動(dòng)，這 造成信號(hào)Nl的周期與時(shí)鐘CLK的周期一致，也就是說輸出端46的三 角波形的周期與參考時(shí)鐘的CLK的周期一致。這樣，這個(gè)三角波形產(chǎn)生的電路在輸出端46獲得一個(gè)與參考時(shí)鐘CLK同樣周期的三角波形，三角波形的峰值電壓被比較器41、 42 的輸出電壓+/-V精確指定，因此沒有峰值電壓變化。進(jìn)一步充放電 電流由恒流電路34、 35來決定的，并保持了這個(gè)狀態(tài)，這避免補(bǔ)償 的漂移。該電路產(chǎn)生無峰值變化或失調(diào)漂移的高線性度的三角波形， 并且三角波形的線性度可達(dá)0. 1%。
權(quán)利要求
1.一種三角波產(chǎn)生電路，包括(1)時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端，三角波輸出端；(2)第一運(yùn)算放大器，一個(gè)電容連接該運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端構(gòu)成積分電路，該運(yùn)算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入端接地，該運(yùn)算放大器的輸出端連接三角波輸出端；(3)由第一恒流電路、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第二恒流電路依次串聯(lián)而成的充電電路，第一恒流電路接正電源，第二恒流電路接負(fù)電源，第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件的交接處連接第一運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端；其特征在于還包括(4)由分壓電阻R1、分壓電阻R2、第一比較器組成的第一比較電路，分壓電阻R1與分壓電阻R2串聯(lián)，分壓電阻R1接設(shè)定的正電壓+V，分壓電阻R2接地，分壓電阻R1與分壓電阻R2的交接處接第一比較器的非反轉(zhuǎn)輸入端，第一比較器的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端；(5)由分壓電阻R3、分壓電阻R4、第二比較器組成的第二比較電路，分壓電阻R3與分壓電阻R4串聯(lián)，分壓電阻R3接地，分壓電阻R4接設(shè)定的負(fù)電壓-V，分壓電阻R3與分壓電阻R4的交接處接第二比較器的非反轉(zhuǎn)輸入端，第二比較器的反轉(zhuǎn)輸入端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端；(6)由第一門電路和第二門電路組成的RS觸發(fā)器，第一門電路的一個(gè)輸入端連接第一比較器的輸出端，第二門電路的一個(gè)輸入端通過一個(gè)反相器連接第二比較器的輸出端，RS觸發(fā)器輸出的信號(hào)N1接到第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件；(7)由相位比較器、第一濾波器、第二運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管、和負(fù)載電路組成的電流設(shè)置電路，相位比較器的輸入端IN連接時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端，相位比較器的輸入端REF連接RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)，相位比較器的輸出端UP和DW與第一濾波器的輸出端UP和DW對(duì)應(yīng)連接，第一濾波器輸出的模擬信號(hào)XC連接第二運(yùn)算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入端，第二運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極，第二運(yùn)算放大器的輸出連到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極通過一電阻接地，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極通過一個(gè)負(fù)載電路連接到負(fù)電源，該負(fù)載電路與第一恒流電路和第二恒流電路呈鏡像連接關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于相位比較 器的輸入端IN與時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端之間串接一個(gè)第二濾波器。
全文摘要
一種三角波產(chǎn)生電路，包括時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入端，一個(gè)電容連接第一運(yùn)算放大器的反轉(zhuǎn)輸入端和輸出端構(gòu)成積分電路，由第一恒流電路、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第二恒流電路依次串聯(lián)而成的充電電路；由分壓電阻R1、分壓電阻R2、第一比較器組成的第一比較電路；由分壓電阻R3、分壓電阻R4、第二比較器組成的第二比較電路；由第一門電路和第二門電路組成的RS觸發(fā)器；由相位比較器、第一濾波器、第二運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管、和負(fù)載電路組成的電流設(shè)置電路，該負(fù)載電路與第一恒流電路和第二恒流電路呈鏡像關(guān)系。三角波的輸出由恒流電路控制，與時(shí)鐘脈沖信號(hào)保持周期同步，無峰值電壓變化，無失調(diào)漂移的三角波形，線性度可達(dá)0.1％。
文檔編號(hào)H03K4/06GK101325408SQ20071004190
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者肖國(guó)慶 申請(qǐng)人:上海沙丘微電子有限公司