專利名稱：用于降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的頻譜噪聲的頻率調(diào)制方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的峰值頻譜噪聲的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路。
背景技術(shù)：
通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件的ON-OFF次數(shù)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)連接到它的輸出端的負(fù)載兩端的電壓，使得能量通過(guò)開(kāi)關(guān)元件傳送到儲(chǔ)能元件中。然后該儲(chǔ)能元件將此能量提供給負(fù)載。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器改變開(kāi)關(guān)元件的ON-OFF次數(shù)，部分地響應(yīng)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。按下文更詳細(xì)討論的方式，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器輸出端的噪聲依賴于時(shí)鐘信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率，其在下文中也將被稱為開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率。
開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器將電磁噪聲引入到電子裝置。盡管多種技術(shù)可用于降低輻射和共模噪聲，但是差模噪聲既不能被屏蔽也不能被消除。相反，它直接沿著配電路徑通過(guò)。典型的固定頻率開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器具有如圖1所示的差模噪聲頻譜，具有集中在開(kāi)關(guān)頻率(fS)和它的諧波處的不需要的能量的高峰值。
通常，在降低差模噪聲中有兩種技術(shù)可用濾波和頻譜擴(kuò)展。濾波通過(guò)增加附加部件衰減噪聲，其或者必須傳導(dǎo)完全的電源電流、或者支持完全的電源電壓。為了適應(yīng)這種大功率傳輸，這些附加部件可以是外形上很大。相反，頻譜擴(kuò)展處理來(lái)自時(shí)鐘源的噪聲問(wèn)題。不使用附加電源部件傳導(dǎo)大功率，頻譜擴(kuò)展在開(kāi)關(guān)頻率的范圍上調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的瞬時(shí)操作頻率，通過(guò)在開(kāi)關(guān)頻率的范圍上分配能量來(lái)衰減峰值噪聲幅度。這減低了開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器與它的下游裝置的傳導(dǎo)干擾，通常帶來(lái)比濾波更好的噪聲降低。
已經(jīng)有用于頻譜擴(kuò)展以降低差模噪聲的不同方法。根據(jù)怎樣隨時(shí)間調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率，這些存在的方法可以分成兩種主要類別的頻率調(diào)制正弦和線性頻率調(diào)制。
早期關(guān)于開(kāi)關(guān)模式電源的頻率調(diào)制的研究使用正弦調(diào)制，其中根據(jù)正弦頻率調(diào)制波形調(diào)制操作頻率(參見(jiàn)，例如圖2A)。正弦頻率調(diào)制可以包括(1)順序正弦頻率調(diào)制，其中開(kāi)關(guān)頻率隨時(shí)間沿著平滑或步進(jìn)連續(xù)的正弦曲線增加或者降低，以及(2)偽隨機(jī)正弦頻率調(diào)制，其中開(kāi)關(guān)頻率以偽隨機(jī)的方式在不同頻率之間“跳越”，在該方式中，如果以數(shù)字順序排序，則在一段時(shí)間中，開(kāi)關(guān)頻率的值形成近似的正弦曲線。由于正弦波形的時(shí)間導(dǎo)數(shù)在它的中點(diǎn)最大，但是在波峰和波谷(其分別對(duì)應(yīng)于最大和最小頻率)處等于零，所得到的噪聲頻譜在頻率極值處具有波峰或者“鳴叫(horns)”，由此影響噪聲降低的效率。當(dāng)根據(jù)正弦頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的頻率時(shí)，在圖2B中說(shuō)明性地描述了在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端所得到的差模噪聲頻譜。
線性頻率調(diào)制根據(jù)線性頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率，例如通過(guò)(1)順序線性頻率調(diào)制，其中開(kāi)關(guān)頻率隨時(shí)間沿著平滑或步進(jìn)連續(xù)的線性曲線增加或者降低，以及(2)偽隨機(jī)線性頻率調(diào)制，其中開(kāi)關(guān)頻率以偽隨機(jī)的方式在不同頻率之間“跳越”，在該方式中，如果以數(shù)字順序排序，則在一段時(shí)間中，開(kāi)關(guān)頻率的值形成最小和最大開(kāi)關(guān)頻率之間的直線。盡管線性頻率調(diào)制比正弦方法產(chǎn)生更好的噪聲降低，但是它在頻率極值處仍然遭受更高的噪聲幅度(或者鳴叫)。參見(jiàn)，例如，圖2C-D，當(dāng)根據(jù)線性頻率調(diào)制波形調(diào)制調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，其分別提供了示意性線性頻率調(diào)制波形和開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端所得到的差模噪聲頻譜。
Hardin等人的美國(guó)專利序列號(hào)No.5,488,627(“Hardin專利”)和Hardin等人的“Spread Spectrum Clock Generation for the Reduction of RadiatedEmissions(用于輻射發(fā)射降低的擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘生成)”，IEEE EMC會(huì)議學(xué)報(bào)(1994)(“Hardin論文”)描述了第三頻率調(diào)制波形(“Hardin頻率調(diào)制波形”)，提出該第三頻率調(diào)制波形主要是為了降低輻射噪聲，而不是差模噪聲。然而，當(dāng)根據(jù)類似于Hardin調(diào)制波形的波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的頻率時(shí)，也降低了在頻率極值處的差模噪聲幅度中的“鳴叫”。
圖2E描述了Hardin頻率調(diào)制波形(如在Hardin論文中提供的)。當(dāng)根據(jù)Hardin頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，可以在輸出具有恒定幅度的簡(jiǎn)單周期矩形波形的時(shí)鐘輸出端產(chǎn)生圖2F所示的示意性輻射噪聲頻譜(如在Hardin論文中提供的)。相反，圖3提供了當(dāng)根據(jù)類似于Hardin頻率調(diào)制波形的波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，在它的輸出端產(chǎn)生的示意性差模噪聲頻譜。圖3示出了類似于Hardin頻率調(diào)制波形的波形降低差模噪聲頻譜中的“鳴叫”，并且和從固定頻率操作、線性頻率調(diào)制和正弦頻率調(diào)制所得到的相比，可能減低最大噪聲幅度。使用相同的功率變流器產(chǎn)生圖2B、2D和3中提供的示意性噪聲頻譜。
和圖2F所示的在產(chǎn)生具有恒定幅度的簡(jiǎn)單周期矩形波形的時(shí)鐘輸出端的輻射噪聲頻譜不同，當(dāng)在擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制中使用上述的任何調(diào)制波形時(shí)，在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的差模噪聲頻譜產(chǎn)生了傾斜的頻譜包絡(luò)線。例如，如圖3所示，當(dāng)根據(jù)類似于Hardin頻率調(diào)制波形的波形調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的差模噪聲頻譜，不利地從最小開(kāi)關(guān)頻率朝著頻譜包絡(luò)線15的頂部的最大開(kāi)關(guān)頻率傾斜(也就是，頻譜最高限17)。
考慮到上述，所期望的是，能夠提供如下擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路，其即使沒(méi)有消除、也降低頻譜噪聲包絡(luò)線的傾斜來(lái)降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的最大噪聲幅度。
還所期望的是，能夠提供如下擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路，其即使沒(méi)有消除、也降低在頻率調(diào)制范圍的極值處的“鳴叫”來(lái)降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的最大噪聲幅度。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述，本發(fā)明的目的在于，提供通過(guò)即使沒(méi)有消除也降低頻譜噪聲包絡(luò)線的傾斜來(lái)降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入或輸出端的最大噪聲幅度的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路。
本發(fā)明的目的還在于，提供通過(guò)即使沒(méi)有消除也降低在頻率調(diào)制范圍的極值處的“鳴叫”來(lái)降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入或輸出端的最大噪聲幅度的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路。
本發(fā)明的另外的目的還在于，提供允許用戶禁用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路，以有利于固定頻率操作或者開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的時(shí)鐘信號(hào)和外部時(shí)鐘信號(hào)同步。
通過(guò)配置為產(chǎn)生具有根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的變化頻率的時(shí)鐘信號(hào)的頻率調(diào)制電路，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它目的。本發(fā)明的每個(gè)頻率調(diào)制波形的形狀等同于將開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率與沒(méi)有擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的調(diào)節(jié)器的輸入或輸出端處的對(duì)應(yīng)的峰值噪聲幅度相關(guān)的峰值噪聲幅度波形。該峰值噪聲幅度波形在不同應(yīng)用中是不同的，并且可以由經(jīng)驗(yàn)或者通過(guò)理論推導(dǎo)確定。
本發(fā)明的頻率調(diào)制電路包括耦合到振蕩器的信號(hào)發(fā)生器，該振蕩器響應(yīng)信號(hào)發(fā)生器輸出的變化電壓或電流信號(hào)而產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，配置信號(hào)發(fā)生器，以提供具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移特性的振蕩器，其信號(hào)波形的幅度如果以遞增的數(shù)字順序排序，則在一段時(shí)間中形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的曲線。
或者，配置具有近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的非線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器。
為了給用戶提供更大的靈活性，用戶可以禁用擴(kuò)展頻譜頻率操作并引導(dǎo)振蕩器響應(yīng)與固定頻率操作有關(guān)的替換信號(hào)源或者和外部時(shí)鐘信號(hào)同步而生成時(shí)鐘信號(hào)。


從附圖和下述詳細(xì)描述中，本發(fā)明的另外的特征、它的特性和各種優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，附圖中圖1是沒(méi)有擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的示意性噪聲頻譜；圖2A-B分別是當(dāng)根據(jù)正弦頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，正弦頻率調(diào)制波形和開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端所得到的差模噪聲頻譜的示意圖；圖2C-D分別是當(dāng)根據(jù)線性頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，線性頻率調(diào)制波形和開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端所得到的差模噪聲頻譜的示意圖；圖2E-F分別是當(dāng)根據(jù)Hardin頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘頻率時(shí)，Hardin頻率調(diào)制波形和在輸出具有恒定幅度的簡(jiǎn)單周期矩形波形的時(shí)鐘的輸出端所得到的輻射噪聲頻譜的示意圖；圖3是當(dāng)根據(jù)類似于Hardin頻率調(diào)制波形的波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的差模噪聲頻譜的示意圖；圖4描述了將開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率與沒(méi)有擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的相應(yīng)峰值噪聲幅度相關(guān)的示意性峰值噪聲幅度波形；圖5描述了和線性頻率調(diào)制波形并列的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的第一個(gè)示意性實(shí)施例；圖6A描述了和圖5的波形并列的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的第二個(gè)示意性實(shí)施例；圖6B是當(dāng)根據(jù)圖6A所示的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的第二實(shí)施例調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的噪聲頻譜的示意圖；圖6C是當(dāng)根據(jù)線性頻率調(diào)制波形調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容兩端的噪聲頻譜的第二個(gè)示意圖；圖7A是本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的第三實(shí)施例存在于其內(nèi)的區(qū)域的示意圖；圖7B描述了具有非線性和線性調(diào)制部分的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的第四實(shí)施例；圖8是本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的簡(jiǎn)化框圖；圖9是具有偽隨機(jī)碼發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖10是圖9的偽隨機(jī)碼發(fā)生器的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖11是圖9的DAC的示意性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的曲線圖；圖12是可能配置有圖11的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的DAC的第一實(shí)施例；圖13A-B是具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器的第一和第二實(shí)施例；圖14是允許用戶禁用有利于固定頻率調(diào)制的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的電路圖；圖15是允許用戶禁用有利于固定頻率調(diào)制或者內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)與外部時(shí)鐘信號(hào)同步的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的電路圖；圖16是可能配置有圖11的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的DAC的第二實(shí)施例；圖17是類似于圖14的允許用戶禁用有利于固定頻率調(diào)制的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的電路；圖18是具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器的第三實(shí)施例；圖19是類似于圖15的允許用戶禁用有利于固定頻率調(diào)制或者內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)與外部時(shí)鐘信號(hào)同步的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的電路；圖20是具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器的第四實(shí)施例；圖21是可能配置有圖11的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的DAC的第三實(shí)施例；圖22是可能配置有圖11的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的DAC的第四實(shí)施例；圖23描述了本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第二實(shí)施例的偽隨機(jī)碼發(fā)生器的示意性概率函數(shù)；圖24是使用順序頻率調(diào)制的本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第三實(shí)施例的信號(hào)發(fā)生器的第一實(shí)施例的示意圖；圖25A-B是圖24的信號(hào)發(fā)生器的輸出波形的示意圖；圖26是本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第三實(shí)施例的信號(hào)發(fā)生器的第二實(shí)施例的示意圖；圖27是本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第四實(shí)施例，其中振蕩器被配置為具有近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)；圖28和29是圖27的頻率調(diào)制電路的可變參考電壓發(fā)生器的其他實(shí)施例；以及圖30提供了用于圖27的振蕩器的示意性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，如圖3所示，在調(diào)節(jié)器的輸出端的噪聲頻譜中的傾斜產(chǎn)生于電感電流和輸出電壓對(duì)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率的依賴性。例如，在降壓調(diào)節(jié)器中，電感電流紋波(ΔIL)和輸出電壓波紋(ΔVOUT)以下述方式與開(kāi)關(guān)頻率(fS)成反比IL=K1fS]]>方程1K1=VOUT*(1-VOUTVIN)2L]]>方程2其中VIN是調(diào)節(jié)器的輸入電壓，L是調(diào)節(jié)器的電感器的電感。
輸出波紋電壓ΔVOUT是ΔVOUT=1COUT*(∫0D*TΔiLdt)+ESR*ΔIL+ESL*D(ΔiL)dt]]>方程3A其中COUT是輸出電容器的電容，ESR是輸出電容器的等效串聯(lián)電阻，以及ESL是輸出電容器的等效串聯(lián)電感。假設(shè)ESL可以忽略，以及電感電流波紋ΔIL的頻率成分主要是開(kāi)關(guān)頻率(fS)，那么輸出波紋電壓ΔVOUT可以近似為
ΔVOUT≈ΔIL*ESR2+(12π*fS*COUT)2]]>方程3B對(duì)于工程估值，方程3B可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為ΔVOUT≈ΔIL*(ESR+18fSCOUT)]]>方程3C對(duì)于不同的拓?fù)涞恼{(diào)節(jié)器，例如升壓、降壓-升壓、SEPIC等，可以導(dǎo)出用于電感電流波紋和輸出電壓波紋的類似的方程。
通過(guò)用作掃頻調(diào)諧的超外差式接收機(jī)的頻譜分析器，可以根據(jù)功率測(cè)量任何開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容器兩端的噪聲信號(hào)的幅度。為了確定任何開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的峰值噪聲幅度A0的功率，頻譜分析儀可以用于直接的測(cè)量或者下述的方程可以提供近似A0=10*1g(ΔV2RTERM*1mW)]]>方程4其中峰值噪聲幅度A0的單位是“dBm”，以及RTERM是頻譜分析儀的端接電阻，通常是50Ω。
圖4提供了作為沒(méi)有擴(kuò)展頻譜的頻率調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器的操作頻率的函數(shù)的、開(kāi)關(guān)降壓調(diào)節(jié)器的輸出電容器兩端的峰值噪聲幅度A0的示意圖。如這里所用的，這個(gè)波形稱為峰值噪聲幅度波形。對(duì)于其它拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，例如，升壓、升壓-降壓、SEPIC等也可以產(chǎn)生具有類似于圖4的形狀的峰值噪聲幅度波形。因此，盡管圖4的峰值噪聲幅度波形描述了降壓調(diào)節(jié)器的輸出端的峰值噪聲，但是該波形還提供了用于任何開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器拓?fù)浠蛘邞?yīng)用的峰值噪聲幅度波形的示意性近似。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)測(cè)量或者理論推導(dǎo)可以獲得用于特定調(diào)節(jié)器拓?fù)浜蛻?yīng)用的峰值噪聲幅度波形的更準(zhǔn)確近似。
圖4表示開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容器兩端的噪聲幅度隨著操作頻率的降低而非線性增加。由于類似于圖2A、2C或2E的所述調(diào)制波形不能補(bǔ)償最大噪聲幅度和操作頻率之間的這個(gè)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)根據(jù)類似于有關(guān)圖2A、2C或者2E所述的調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率時(shí)，這導(dǎo)致在調(diào)節(jié)器的輸出端的頻譜噪聲包絡(luò)傾斜。
根據(jù)本發(fā)明的原理，通過(guò)根據(jù)等同于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)用的峰值噪聲幅度波形的一個(gè)頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率，降低(如果沒(méi)有消除)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的頻譜噪聲包絡(luò)的傾斜。如這里使用的，當(dāng)調(diào)制波形具有至少部分補(bǔ)償峰值噪聲幅度波形的形狀時(shí)，本發(fā)明的頻率調(diào)制波形等同于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)用的峰值噪聲幅度波形。這種補(bǔ)償降低了傾斜，并且優(yōu)選地也降低極限開(kāi)關(guān)頻率處的“鳴叫”。
在圖5中提供了本發(fā)明的第一個(gè)示意性調(diào)制波形，它和線性頻率調(diào)制波形12并列。本發(fā)明的示意性頻率調(diào)制波形10具有類似于圖4的峰值噪聲幅度波形的水平鏡像的形狀。為了進(jìn)一步補(bǔ)償極限開(kāi)關(guān)頻率處的“鳴叫”，頻率調(diào)制波形10的頻率極值處的斜率被稍微增加，形成如圖6A所示的本發(fā)明的第二個(gè)示意性頻率調(diào)制波形14。圖6A使第二個(gè)示意性頻率調(diào)制波形14與第一個(gè)示意性波形10和線性調(diào)制波形12并列。
圖6B描述了開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容器兩端的噪聲頻譜，其中根據(jù)波形14調(diào)制操作頻率。調(diào)制波形14基本上消除了頻譜最高限17的傾斜。波形14還降低了另外可能存在的頻率調(diào)制范圍的頻率極值處噪聲頻譜中的“鳴叫”(如果根據(jù)正弦或線性頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器)。波形14還降低了當(dāng)根據(jù)類似于線性、正弦或者Hardin頻率調(diào)制波形調(diào)制相同的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)產(chǎn)生的峰值噪聲信號(hào)的最大幅度。
用不同于產(chǎn)生圖3所示的噪聲頻譜的功率變流器產(chǎn)生圖6B所示的噪聲頻譜。如果使用相同的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的最大峰值噪聲幅度通常小于對(duì)應(yīng)于類似圖2A、2C和2E中描述的調(diào)制波形的波形的最大峰值噪聲幅度。例如，圖6C示出了使用和用于產(chǎn)生圖6B的噪聲頻譜相同的功率變流器產(chǎn)生的，但根據(jù)線性頻率調(diào)制波形而不是本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的噪聲頻譜。圖6C示出了根據(jù)線性頻率調(diào)制波形調(diào)制的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電容器兩端的最大峰值噪聲幅度大于根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的調(diào)制產(chǎn)生的最大峰值噪聲幅度。有利地，本發(fā)明的頻率調(diào)制波形不僅有效降低了差模傳導(dǎo)噪聲，而且該波形還可降低輻射噪聲，使之小于調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率固定時(shí)所經(jīng)歷的水平。
很難(如果不是不可能)定義波形14的精確的數(shù)學(xué)描述。通過(guò)信號(hào)波形的形狀(其依賴于調(diào)節(jié)器的輸入和輸出電壓)、調(diào)節(jié)器的拓?fù)浜筒贾迷谳敵龆说碾娙萜鞯念愋?，確定來(lái)自開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的頻譜。由于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出波形的形狀通常類似于三角波形與其(由于等價(jià)串聯(lián)電感引起的)帶小階躍的積分波形的組合，并由此很少對(duì)稱或均勻，解析推導(dǎo)甚至更困難。然而，對(duì)于工程實(shí)踐，通過(guò)下述的對(duì)數(shù)或指數(shù)函數(shù)可以近似圖6A的波形10和14fS＝fA1+K2In(t)，t∈[T1，T2] 方程5AfS=fA3-K3e-tτ]]>方程5B其中K2和K3是根據(jù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器拓?fù)浜蛻?yīng)用的常數(shù)，以及fA1和fA2是特定應(yīng)用的基頻。更具體地，如果擴(kuò)展頻譜調(diào)制被禁用，那么fA1和fA2是恒定的操作頻率。還可以改變常數(shù)K2和K3以考慮其它設(shè)計(jì)問(wèn)題。
或者，還可以由下述平方根和求逆函數(shù)(分別)近似調(diào)制波形10和14fS=fMIN+K4t,t∈[T1,T2]]]>方程6f=fMAX-K5t+K6,t∈[T1,T2]]]>方程7其中fMIN和fMAX是恒定的基頻，如果擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制被禁用，則開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器將在這些頻率處操作。K4、K5和K6是根據(jù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的拓?fù)浜蛻?yīng)用的常數(shù)，并可以變化以考慮其它設(shè)計(jì)問(wèn)題。
本發(fā)明的頻率調(diào)制波形不局限于上述近似。這些近似所共有的是，這些波形的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)(也就是d2fS/dt2)在所關(guān)注的開(kāi)關(guān)頻率范圍中是負(fù)的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，還可以使用其它類似特性的波形。例如，可以用滿足下述條件的波形近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形y＝0|x＝0方程8y＝100％|x＝100％方程9dydx>0]]>方程10d2ydx2<0]]>方程11其中通過(guò)下述方程定義x和yy=fS-FMINFMAX-FMIN*100%]]>方程12x=tTCYCLE*100%t∈
]]>方程13其中fS是開(kāi)關(guān)頻率，F(xiàn)MIN是時(shí)鐘信號(hào)變化的頻率范圍中的最小開(kāi)關(guān)頻率，F(xiàn)MAX是頻率范圍中的最大開(kāi)關(guān)頻率，TCYCLE是頻率調(diào)制波形的一個(gè)循環(huán)周期，t是與頻率調(diào)制波形的每個(gè)周期內(nèi)的對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率(fS)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間。
如圖7A所示，漸進(jìn)線FA和FB限定區(qū)域A1，本發(fā)明的頻率調(diào)制波形如果不是全部則大部分存在于該區(qū)域內(nèi)FA:y=-x2+2x,x∈
]]>方程14FBy＝x方程15盡管漸進(jìn)線FA不能滿足在x＝0和x＝1時(shí)的方程10-11表示的條件，但是還是可以用方程14近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形，其定義四分之一周期。然而，不能用定義直線的方程15近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形。
還可以用具有非線性和線性部分的波形近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形。例如，如圖7B所示，頻率調(diào)制波形16包括在高頻的線性頻率調(diào)制部分16B和在低頻的非線性頻率調(diào)制部分16A，或者反之亦然?？梢杂梅匠?-7或者8-13近似非線性部分16A。如果用方程8-13定義部分16A，那么EMIN和FMAX(分別)是由非線性頻率調(diào)制部分16A定義的頻率范圍內(nèi)的最大和最小頻率，TCYCLE等于非線性部分16A的周期，t是與非線性波形16A的每個(gè)周期內(nèi)的對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率(fS)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間?；蛘撸l率調(diào)制波形16可以包括介于多個(gè)非線性頻率調(diào)制部分之間的線性頻率調(diào)制部分，或者反之亦然。
如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“偽隨機(jī)頻率調(diào)制”是指其中時(shí)鐘信號(hào)的頻率以偽隨機(jī)方式在不同的頻率之間“跳躍”的頻率調(diào)制。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“順序頻率調(diào)制”是指其中時(shí)鐘信號(hào)的頻率按數(shù)字順序隨時(shí)間沿著接近所需的頻率調(diào)制波形的曲線增加和/或降低的頻率調(diào)制。當(dāng)根據(jù)所需的頻率調(diào)制波形調(diào)制信號(hào)頻率時(shí)，可以使用偽隨機(jī)或者順序調(diào)制(根據(jù)頻率調(diào)制電路)改變信號(hào)頻率，使得所得到的信號(hào)頻率波形的值如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近似所需的頻率調(diào)制波形的曲線。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以將步進(jìn)和平滑連續(xù)的波形看作包括給定時(shí)間微分的一系列的離散值。
現(xiàn)在參考圖8，描述本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18的簡(jiǎn)化框圖，其中振蕩器22從信號(hào)發(fā)生器20接受信號(hào)21，并響應(yīng)于此產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)23。時(shí)鐘信號(hào)23具有根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的變化頻率。將在下文中更具體地描述的是，可以配置信號(hào)發(fā)生器20，以通過(guò)輸出一個(gè)信號(hào)發(fā)生器波形，利用偽隨機(jī)或順序調(diào)制技術(shù)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，其中該信號(hào)發(fā)生器波形的幅度如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的曲線。在那種情況中，可以配置振蕩器22以具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移特性，使得響應(yīng)非線性信號(hào)21來(lái)控制產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。然而，如果信號(hào)發(fā)生器20輸出這樣的信號(hào)發(fā)生器波形，該波形的幅度如果以數(shù)字順序排序形成近似一條線的曲線，則可以配置振蕩器22以具有近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的非線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)?；蛘?，可以配置信號(hào)發(fā)生器20以輸出非線性輸出信號(hào)到一個(gè)也配置為具有非線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器。頻率調(diào)制電路18的這些實(shí)施例的每一個(gè)的信號(hào)發(fā)生器和振蕩器一起產(chǎn)生具有根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的頻率的時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率時(shí)，操作頻率在由最小和最大值(含)限定的開(kāi)關(guān)頻率的范圍內(nèi)變化。定義為最小和最大頻率值之間的差除以平均頻率值，20％-40％的擴(kuò)展范圍滿足很多應(yīng)用。雖然更寬的擴(kuò)展范圍優(yōu)選用于偽隨機(jī)頻率調(diào)制，但太寬的擴(kuò)展范圍可以導(dǎo)致性能降低(例如，過(guò)量的波紋電壓、效率降低等)。通過(guò)調(diào)整下面具體論述的低通濾波器(下文中稱作“低通信號(hào)控制濾波器”)的電容，或者調(diào)整可能與低通信號(hào)控制濾波器并聯(lián)的電阻器的電阻，用戶可以減小擴(kuò)展范圍。如果低通信號(hào)控制濾波器還包括與電容器串聯(lián)的電阻器，那么用戶還可以調(diào)整串聯(lián)電阻器的電阻以減小擴(kuò)展范圍。
在圖9和10中描述的本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18的第一實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生器20包括給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(“DAC”)26提供具有均勻概率密度分布的數(shù)字信號(hào)Q0-Qi的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器24。偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器24包括具有反饋回路30的自饋式移位寄存器28。反饋電路30可以包括從寄存器28接受輸出信號(hào)并產(chǎn)生從其得出的數(shù)據(jù)信號(hào)的邏輯。該數(shù)據(jù)信號(hào)被反饋回到寄存器的DATA_IN輸入。盡管反饋回路30被示為接受由寄存器28輸出的所有的信號(hào)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，還可以配置反饋回路30以接收更少的信號(hào)。通常，僅需要少數(shù)的比特。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，不結(jié)合邏輯，反饋回路30也可以包括存儲(chǔ)器查找表或者從偽隨機(jī)發(fā)生器24提供所需的概率密度分布的其它電路。
在信號(hào)發(fā)生器20的一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)23可被饋入到移位寄存器28的時(shí)鐘(CLK)輸入。在這種情況中，可能需要配置DAC 26以補(bǔ)償從時(shí)鐘信號(hào)23的變化頻率產(chǎn)生的概率函數(shù)中的任何非均勻。另外，如果調(diào)節(jié)器不能跟上時(shí)鐘信號(hào)23的頻率中的階躍變化，那么開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器可顯示松散調(diào)節(jié)。為了避免偽隨機(jī)發(fā)生器調(diào)制信號(hào)的高頻成分導(dǎo)致開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器顯示松散調(diào)節(jié)，偽隨機(jī)發(fā)生器24可以包含分頻器32，以將時(shí)鐘信號(hào)23的頻率降低到小于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的帶寬fc的值。為了(如果不是覆蓋全部)覆蓋最多的實(shí)際設(shè)計(jì)，通過(guò)下述關(guān)系可以估計(jì)帶寬fcfCfS≥1100]]>方程16其中fS是開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率，值“100”包含一個(gè)高安全因子。因此，分頻器32可以包括滿足下述關(guān)系的n位計(jì)數(shù)器2n＞100 方程17雖然圖10描述了包括在偽隨機(jī)發(fā)生器24內(nèi)的分頻器32，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，分頻器還可以被布置在偽隨機(jī)發(fā)生器的外部。
將在下文中更具體的描述的是，本發(fā)明的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制電路還可以包含低通信號(hào)控制濾波器，以控制從一個(gè)頻率到下一個(gè)的轉(zhuǎn)換速度，以濾掉偽隨機(jī)發(fā)生器信號(hào)的高頻成分。如上所述，為低通信號(hào)控制濾波器所選的分量值也可以影響操作頻率的范圍，在該范圍上調(diào)制所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。
除了可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器顯示松散調(diào)節(jié)之外，偽隨機(jī)發(fā)生器調(diào)制信號(hào)的高頻成分還可以有助于音頻噪聲。為了減少音頻噪聲，移位寄存器28可以設(shè)計(jì)成滿足下述關(guān)系fS2n(2m-b)≤20Hz]]>方程18其中fS可以近似為頻率范圍的平均頻率，其中包括本發(fā)明的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制電路的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器被設(shè)計(jì)為在該頻率范圍上操作，m是移位寄存器28的比特?cái)?shù)目，b等于移位寄存器28閉鎖狀態(tài)的數(shù)目。例如，如果設(shè)計(jì)反饋回路30使得在全零狀態(tài)中移位寄存器閉鎖，則b將等于一(1)。然而，如果反饋回路30在任何狀態(tài)都不能使移位寄存器閉鎖，b將等于零(0)。還可以使用上述的低通信號(hào)控制濾波器來(lái)衰減偽隨機(jī)發(fā)生器的高頻成分，并由此降低音頻噪聲?？梢詫⒌屯ㄐ盘?hào)控制濾波器的拐點(diǎn)頻率(corner frequency)選擇為高于移位寄存器的時(shí)鐘頻率以保持調(diào)制范圍，但是低于時(shí)鐘頻率的兩倍以衰減高頻諧波。
在偽隨機(jī)發(fā)生器24的替換實(shí)施例中，移位寄存器28接受不依賴內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)23的參考時(shí)鐘信號(hào)。為了避免偽隨機(jī)發(fā)生器信號(hào)的高頻成分導(dǎo)致開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器顯示松散調(diào)節(jié)并產(chǎn)生音頻噪聲，參考時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)當(dāng)包括低于包含開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的應(yīng)用的帶寬fc的頻率。
現(xiàn)在參考圖11，提供用于DAC 26的示意性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中轉(zhuǎn)移函數(shù)近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形。圖11提供了來(lái)自偽隨機(jī)發(fā)生器24的數(shù)字信號(hào)25和排序的信號(hào)21(即已經(jīng)隨時(shí)間按增加的數(shù)字順序?qū)π盘?hào)21排序之后，由DAC 26輸出的信號(hào)21)之間的示意性相關(guān)。當(dāng)DAC 26接收信號(hào)U0時(shí)，DAC 26輸出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)例如具有對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器以被操作的最小頻率的最小值，其中信號(hào)U0是偽隨機(jī)發(fā)生器輸出信號(hào)Q0-Qi的組合。同樣，當(dāng)DAC 26接收信號(hào)UP時(shí)，DAC 26輸出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)例如具有對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器以被調(diào)制的最大頻率的最大值，其中信號(hào)Up是偽隨機(jī)發(fā)生器輸出信號(hào)Q0-Qi的不同組合。如果隨時(shí)間以遞增的數(shù)字順序?qū)π盘?hào)21的幅度排序，所得到的步進(jìn)連續(xù)曲線近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形。盡管圖11示意地描述了由排序的信號(hào)21中步進(jìn)的左頂點(diǎn)近似的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形14，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，排序的信號(hào)21還可以在步進(jìn)連續(xù)曲線的其它位置處近似波形14。例如，可以由對(duì)應(yīng)于曲線的步進(jìn)的右頂點(diǎn)或者平均值近似波形14。
可配置信號(hào)DAC 26的數(shù)目以接受可能等于或者小于由沒(méi)有插入解碼器的偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出的信號(hào)的數(shù)目。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以配置m位偽隨機(jī)發(fā)生器24以輸出達(dá)2m-b個(gè)信號(hào)，或者根據(jù)應(yīng)用需要或設(shè)計(jì)者優(yōu)選的較少的數(shù)目。然而，為了更好的近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形(也就是，增大分辨率)，可以配置偽隨機(jī)發(fā)生器24以給DAC 26提供更多個(gè)信號(hào)，其方式或者是通過(guò)增加配置偽隨機(jī)發(fā)生器輸出的比特的數(shù)目，這可能要求配置移位寄存器28以處理更多個(gè)比特，或者如果解碼器插在偽隨機(jī)發(fā)生器和DAC之間，配置DAC 26以接收比偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出的比特更多的比特(這將在下文中更詳細(xì)描述)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，因?yàn)楫?dāng)時(shí)鐘信號(hào)23的變化的頻率用于時(shí)鐘移位寄存器28時(shí)，它可以產(chǎn)生另外的非線性，可以設(shè)計(jì)DAC 26的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)以補(bǔ)償之。
現(xiàn)在參考圖12，描述DAC 26的第一示意性實(shí)施例。DAC 34包括運(yùn)算放大器36，運(yùn)算放大器36具有在參考電壓V1伺服節(jié)點(diǎn)38的反饋環(huán)，布置在節(jié)點(diǎn)38和地之間的電阻器40，以及具有連接到運(yùn)算放大器36的輸出的柵極、耦合到電阻器40的源極和耦合到二極管連接的晶體管44的漏極的晶體管42?？梢耘渲秒娮杵?0以具有可以調(diào)整的電阻以糾正制造過(guò)程中引入的頻率不精確性。
為了在參考電壓V1處伺服節(jié)點(diǎn)38，通過(guò)二極管連接的晶體管44，電源VCC提供所需要那么多的電流以在電阻器40兩端建立適當(dāng)?shù)碾妷航?。通過(guò)鏡像晶體管46鏡像該電流以產(chǎn)生成正比的電流IMIN。最小電流IMIN給振蕩器22提供恒定的電流源以在擴(kuò)展頻譜頻率操作過(guò)程中產(chǎn)生具有最小頻率值的時(shí)鐘信號(hào)23。如這里所使用的，幅度“成正比”的電流包括電流幅度相等的狀態(tài)。
除了鏡像晶體管46之外，晶體管44還耦合到鏡像晶體管50-55以形成多個(gè)并聯(lián)的電流鏡像，這些電流鏡像中的每一個(gè)在其相應(yīng)的開(kāi)關(guān)62-67將電流鏡像連接到輸出節(jié)點(diǎn)48時(shí)可被獨(dú)立激活。通過(guò)提供信號(hào)Q0-Qi，偽隨機(jī)發(fā)生器24控制每個(gè)開(kāi)關(guān)62-67，其中信號(hào)Q0-Qi最好由插在發(fā)生器24和開(kāi)關(guān)62-67之間的解碼器68解碼。解碼器68最好包含用于非線性頻率調(diào)制的溫度計(jì)解碼器，或者溫度計(jì)與用于非線性和線性部分的組合的頻率調(diào)制波形的線性解碼器的組合。解碼器68接受偽隨機(jī)發(fā)生器的信號(hào)Q0-Qi并提供解碼信號(hào)B0-Bi以直接控制開(kāi)關(guān)62-67。例如，當(dāng)偽隨機(jī)發(fā)生器輸出使得解碼器68提供“1”給開(kāi)關(guān)66的信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)66閉合，允許鏡像晶體管54鏡像通過(guò)晶體管44流過(guò)的電流。然而，當(dāng)偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出使得解碼器68提供“0”給開(kāi)關(guān)66的信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)并不允許晶體管54鏡像電流。在節(jié)點(diǎn)48將所有產(chǎn)生的電流IMIN和I0-Ii聚集以形成DAC輸出電流IDAC。將在下文中更詳細(xì)討論的是，當(dāng)啟用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制時(shí)，配置振蕩器22以產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)于DAC輸出電流IDAC的幅度的頻率的時(shí)鐘信號(hào)23。
為了根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，設(shè)計(jì)偽隨機(jī)發(fā)生器24的輸出、解碼器68、和晶體管50-55的寬長(zhǎng)比(W/L)(還稱為縱橫比)，使得DAC 34具有類似于圖11中示意性提供的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)?？梢耘渲脗坞S機(jī)發(fā)生器24以同時(shí)接通一個(gè)或多個(gè)由晶體管44和鏡像晶體管50-55形成的電流鏡像。DAC 34還可以包括附加電流鏡像，該附加電流鏡像可以通過(guò)組合解碼器信號(hào)，例如等于B0+B1的信號(hào)，來(lái)激活。為了組合解碼器信號(hào)，可以使用邏輯門。
當(dāng)晶體管的補(bǔ)償鏡像晶體管在飽和區(qū)操作時(shí)，通過(guò)強(qiáng)迫一個(gè)或多個(gè)在DAC26或者振蕩器22中形成電流鏡像的晶體管在線性區(qū)操作，也可以實(shí)現(xiàn)非線性。因此，不是配置偽隨機(jī)發(fā)生器24的輸出、解碼器68、和晶體管50-55的寬長(zhǎng)(W/L)比以提供具有類似于在圖11中示意性提供的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的DAC34，而是當(dāng)晶體管的補(bǔ)償鏡像晶體管在飽和區(qū)操作時(shí)，通過(guò)強(qiáng)迫一個(gè)或多個(gè)在DAC 26、振蕩器22或者頻率調(diào)制電路18的其它部分中形成電流鏡像的晶體管在線性區(qū)操作，可以實(shí)現(xiàn)所需的非線性。在那種情況下，DAC 26最好被配置為具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)，并且發(fā)生器輸出信號(hào)Q0-Qi可以直接控制開(kāi)關(guān)62-67。
將在下文中更詳細(xì)描述的是，DAC 34還可以包括附加電流鏡像，該附加電流鏡像由晶體管44和61形成并可以響應(yīng)用戶可編程的信號(hào)SSM_EN而被激活。在固定頻率操作中，該附加電流鏡像將最小開(kāi)關(guān)頻率偏置到不同于在擴(kuò)展頻譜操作中由最小電流IMIN確定的最小開(kāi)關(guān)頻率值。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“用戶可編程的”指的是用外部元件或者用戶提供的信號(hào)改變電路參數(shù)的能力。
這里圖中描述的電流鏡像包括僅僅用于示意性目的且不打算限制本發(fā)明的范圍的基本電流鏡像結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，電流鏡像還可以包括共射-共基放大器結(jié)構(gòu)，以將鏡像晶體管與電流鏡像的輸出端的負(fù)載感應(yīng)的電壓變化隔離開(kāi)。還可以使用電流鏡像的其他結(jié)構(gòu)，例如，威爾遜(Wilson)結(jié)構(gòu)鏡像和改進(jìn)的威爾遜結(jié)構(gòu)鏡像。盡管這里描述的附圖示出了包括MOSFET的電流鏡像，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用任何類型的晶體管或者晶體管的組合，例如，雙極晶體管或者絕緣柵雙極晶體管。
圖13A描述了用于例如圖12的DAC 34的振蕩器22的第一示意性實(shí)施例。振蕩器74在輸入節(jié)點(diǎn)76接受DAC輸出電流IDAC。一系列可選的電流鏡像78和80產(chǎn)生具有正比于DAC輸出電流IDAC的幅度的充電電流ICHRG。充電電流ICHRG對(duì)接地的定時(shí)電容器84充電，增加節(jié)點(diǎn)82的電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn)82的電壓達(dá)到或者超過(guò)由參考電流I1和參考電阻RREF建立(或者由參考電壓V1直接建立)的參考電壓時(shí)，比較器86輸出通過(guò)反相器88、90和91引導(dǎo)到開(kāi)關(guān)92的信號(hào)HIGH。當(dāng)開(kāi)關(guān)92閉合時(shí)，它將定時(shí)電容器84短路到地，給電容器放電。一旦定時(shí)電容器84已經(jīng)充分放電，使得節(jié)點(diǎn)82的電壓低于由參考電流I1和參考電阻RREF建立的參考電壓，比較器86就輸出斷開(kāi)開(kāi)關(guān)92的信號(hào)LOW，允許充電電流ICHRG重新給定時(shí)電容器84充電。在其他實(shí)施例中，振蕩器74可以直接在節(jié)點(diǎn)82接受DAC輸出電流IDAC。
定時(shí)電容器84的充電和放電在節(jié)點(diǎn)82處建立可用作傾斜時(shí)鐘信號(hào)的傾斜波形。可以從比較器86輸出直接上拉、或者由AND門94的輸出產(chǎn)生具有和節(jié)點(diǎn)82處的傾斜波形相同頻率的脈沖調(diào)制的、矩形時(shí)鐘信號(hào)，該AND門94并聯(lián)在反相器88、90和91的兩端。反相器88、90和91在定時(shí)電容器被放電時(shí)適應(yīng)剩余電路中的延時(shí)，并可以用其它的延時(shí)電路，例如定時(shí)器代替。
如果配置開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器以適應(yīng)一相以上(即K相)，從定時(shí)電容器84的充電和放電產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率被分頻器96分割，該分頻器例如包括配置成K分頻器的計(jì)數(shù)器。分頻器96的輸出是時(shí)鐘信號(hào)23。
時(shí)鐘信號(hào)23的頻率對(duì)應(yīng)于充電電流ICHRG的幅度。隨著充電電流ICHRG的幅度增加，定時(shí)電容器84以更快的速度充電，從而節(jié)點(diǎn)82的電壓在更短的時(shí)間達(dá)到由參考電流I1和參考電阻RREF建立的參考電壓。這產(chǎn)生具有增加的頻率的時(shí)鐘信號(hào)。同樣地，當(dāng)充電電流ICHRG的幅度降低時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)的頻率也降低。因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制來(lái)自DAC 34的輸出電流IDAC的波形時(shí)，也調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。
如這里使用的，當(dāng)信號(hào)隨著時(shí)間形成信號(hào)波形時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制信號(hào)，其中該信號(hào)波形的幅度如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀。如這里使用的，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率隨著時(shí)間形成信號(hào)波形時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形信號(hào)來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，其中該信號(hào)波形的幅度如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀。
現(xiàn)在參考圖13B，描述振蕩器74的其他實(shí)施例，其中稍微改變了被配置為對(duì)定時(shí)電容器84放電的電路。振蕩器89包括監(jiān)控比較器86的輸出和節(jié)點(diǎn)82的電壓的鎖存器91。當(dāng)充電電流ICHRG已經(jīng)將定時(shí)電容器84充電到等于或超過(guò)參考電壓V1的電平時(shí)，鎖存器91置位并向開(kāi)關(guān)93輸出信號(hào)HIGH。然后開(kāi)關(guān)93閉合，以通過(guò)將電流吸收器(current sink)95接地來(lái)對(duì)定時(shí)電容器84放電。通常配置電流源95以比充電電流ICHRG對(duì)定時(shí)電容器充電的速度更快的速度對(duì)定時(shí)電容器84放電。然而，還可以配置電流源95以與充電電流ICHRG對(duì)定時(shí)電容器充電的速度相同的速度或者更慢的速度對(duì)定時(shí)電容器84放電。當(dāng)定時(shí)電容器放電到節(jié)點(diǎn)82的電壓降低到低于參考電壓V2的點(diǎn)時(shí)，比較器87輸出復(fù)位鎖存器91的信號(hào)LOW，該鎖存器91向開(kāi)關(guān)93輸出信號(hào)LOW。這斷開(kāi)開(kāi)關(guān)并使電流吸收器95與地解耦，從而允許充電電流ICHRG對(duì)電容器84重新充電。
為了向用戶提供更大的自由性，可以配置結(jié)合本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，以允許用戶禁用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制和啟用固定的頻率操作。圖14示出配置為用于提供這種功能的電路98。當(dāng)用戶需要禁用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制時(shí)，用戶將信號(hào)LOW提供給輸入引腳SSM_EN，并將DC電壓提供給輸入引腳FLTR。提供給輸入引腳SSM_EN的信號(hào)LOW禁用偽隨機(jī)發(fā)生器24，使得DAC 34的開(kāi)關(guān)62-67保持?jǐn)嚅_(kāi)(參見(jiàn)圖12)。到輸入引腳SSM_EN的信號(hào)LOW還閉合DAC 34的開(kāi)關(guān)73，以允許鏡像晶體管61產(chǎn)生正比于流經(jīng)晶體管44的電流的恒定電流IFIXED。然后DAC 34向電路98的輸入節(jié)點(diǎn)100輸出恒定電流IFIXED和IMIN的總和。
通過(guò)向輸入引腳FLTR施加某些輸入信號(hào)，電路98允許用戶命令振蕩器74產(chǎn)生具有三個(gè)固定頻率之一的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)信號(hào)LOW被提供給輸入引腳SSM_EN時(shí)，邏輯檢測(cè)器104檢測(cè)這些輸入信號(hào)，并據(jù)此從檢測(cè)器的輸出端F1和F2輸出信號(hào)。例如，當(dāng)輸入引腳FLTR在第一用戶可編程固定頻率狀態(tài)中接地時(shí)，檢測(cè)器104從輸出端F2輸出信號(hào)HIGH，并從輸出端F1輸出信號(hào)LOW。這閉合了與鏡像晶體管108和110串聯(lián)的開(kāi)關(guān)106，這兩個(gè)鏡像晶體管的鏡像電流都流經(jīng)二極管連接的晶體管102，以產(chǎn)生正比于電流IDAC的電流。產(chǎn)生的電流被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)114，在信號(hào)被反相器112反相之后，開(kāi)關(guān)114響應(yīng)于輸入引腳SSM_EN的信號(hào)LOW而閉合。為了對(duì)定時(shí)電容器84充電，振蕩器74的電流鏡像器80產(chǎn)生充電電流ICHRG，其幅度正比于由鏡像晶體管108和110產(chǎn)生的電流。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，晶體管108和110可被合并成一個(gè)晶體管。
當(dāng)例如在第二用戶可編程固定頻率狀態(tài)，輸入引腳FLTR耦合到電壓源VCC或者開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入電壓時(shí)，并且信號(hào)LOW被提供給輸入引腳SSM_EN時(shí)，固定頻率檢測(cè)器104從檢測(cè)器輸出F1輸出信號(hào)HIGH，并從檢測(cè)器輸出F2輸出信號(hào)LOW。這就禁用了開(kāi)關(guān)106和晶體管108和110，但啟用了鏡像晶體管118，并且閉合了開(kāi)關(guān)114和116，從而允許晶體管118產(chǎn)生正比于電流IDAC的電流。為了對(duì)定時(shí)電容器84充電，振蕩器74的電流鏡像器80產(chǎn)生充電電流ICHRG，其幅度正比于由鏡像晶體管118產(chǎn)生的電流。如果晶體管118被配置成具有一個(gè)W/L比(或者縱橫比)，其能產(chǎn)生比由晶體管108-110產(chǎn)生的電流更多的電流，那么，在第二固定頻率狀態(tài)中，時(shí)鐘信號(hào)23的頻率將大于第一固定頻率狀態(tài)中產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
在第三用戶可編程固定頻率狀態(tài)，如果允許輸入引腳FLTR浮動(dòng)，并且將信號(hào)LOW提供給輸入引腳SSM_EN，則固定頻率檢測(cè)器104從檢測(cè)器的兩個(gè)輸出端F1和F2輸出信號(hào)LOW。這保持開(kāi)關(guān)106和116斷開(kāi)，并關(guān)斷晶體管108、110和118，但是導(dǎo)通晶體管122，并閉合開(kāi)關(guān)114和120，從而允許鏡像晶體管122鏡像電流IDAC。如果晶體管122被配置成具有一個(gè)W/L縱橫比，其產(chǎn)生比由鏡像晶體管108和110產(chǎn)生的電流更多、但是比由鏡像晶體管118產(chǎn)生的電流更少的電流，那么在第三固定頻率狀態(tài)中，時(shí)鐘信號(hào)23將具有比第一固定頻率狀態(tài)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)更高、但是比第二固定頻率狀態(tài)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)更低的頻率。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以稍微調(diào)整電路98以啟用另外的固定頻率狀態(tài)。
當(dāng)用戶需要啟用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制時(shí)，信號(hào)HIGH被提供給輸入引腳SSM_EN。這啟用了偽隨機(jī)發(fā)生器24，并禁用了(1)由DAC34的晶體管44和61形成的電流鏡像，以及(2)電路98的開(kāi)關(guān)114，使得不管輸入引腳FLTR的電壓如何，開(kāi)關(guān)106、116和120都阻止電流流過(guò)晶體管108、100、118和122。
為了保護(hù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器避免松散調(diào)節(jié)，并降低音頻噪聲，低通信號(hào)控制濾波器可以耦合到輸入引腳FLTR，例如接地的電容器。當(dāng)?shù)捷斎胍_SSM_EN的信號(hào)HIGH閉合開(kāi)關(guān)124時(shí)，低通信號(hào)控制濾波器耦合到二極管連接的晶體管102的柵極。
為了產(chǎn)生充電電流ICHRG，到輸入引腳SSM_EN的信號(hào)HIGH也閉合開(kāi)關(guān)126，并啟用鏡像晶體管128和130，這兩個(gè)鏡像晶體管可被合并成一個(gè)晶體管。這允許了鏡像晶體管128和130鏡像DAC輸出電流IDAC，信號(hào)發(fā)生器20根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制該輸出電流。
為了向用戶提供甚至更大的靈活性，包含本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器可以結(jié)合電路132(參見(jiàn)圖15)，該電路允許用戶禁用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制，并啟用固定頻率操作、或者時(shí)鐘信號(hào)23與提供給輸入引腳PLLIN的外部時(shí)鐘信號(hào)的同步。與圖14的電路98具有相同附圖標(biāo)記的電路132的元件表示相似的元件。
電路132在用戶可編程多狀態(tài)輸入引腳PLLIN和FLTR處接受兩個(gè)用戶可編程的輸入。每個(gè)輸入引腳耦合到邏輯檢測(cè)器134，該邏輯檢測(cè)器被配置為檢測(cè)引腳PLLIN和FLTR處的輸入信號(hào)，以及據(jù)此在檢測(cè)器的輸出端SSM_EN、SYNC、F2和F1的輸出信號(hào)。例如，當(dāng)用戶想禁用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制操作，并且將時(shí)鐘信號(hào)23與外部時(shí)鐘信號(hào)同步時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)被提供給輸入引腳PLLIN，并且用于鎖相環(huán)同步的一個(gè)低通濾波器耦合到輸入引腳FLTR，例如，接地的RC濾波器。當(dāng)檢測(cè)器134檢測(cè)引腳PLLIN處的外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，檢測(cè)器134從檢測(cè)器輸出端SSM_EN輸出信號(hào)LOW，并從檢測(cè)器輸出端SYNC輸出信號(hào)HIGH。象圖14的電路98那樣，這禁用了偽隨機(jī)發(fā)生器，并啟用了由DAC 34的晶體管44和61形成的電流鏡像(參見(jiàn)圖12)，以產(chǎn)生固定電流IFIXED。DAC 34輸出恒定電流IFIXED和IMIN的和，作為DAC輸出電流IDAC，該輸出電流被電路132提供給電流導(dǎo)引比較器136的尾電流。電流導(dǎo)引比較器136將參考電壓V2和節(jié)點(diǎn)138處的電壓比較，節(jié)點(diǎn)138處的電壓是通過(guò)相位檢測(cè)器140和耦合到輸入引腳FLTR的低通濾波器的輸出建立的。電流鏡像器142鏡像來(lái)自電流導(dǎo)引比較器136的輸出電流。
當(dāng)檢測(cè)器輸出SYNC是HIGH時(shí)，開(kāi)關(guān)126和127閉合，并且由二極管連接的晶體管102以及鏡像晶體管128和130形成的電流鏡像被啟用，以鏡像DAC輸出電流IDAC。此電流連同電流鏡像器142產(chǎn)生的電流一起，在節(jié)點(diǎn)144處聚集以形成充電電流ICHRG。在鎖相環(huán)中，相位檢測(cè)器140的輸出決定充電電流ICHRG的幅度，其隨即決定時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。
當(dāng)用戶需要禁用如上所述的同步并啟用可編程固定頻率操作時(shí)，輸入引腳PLLIN被提供第一已知電壓狀態(tài)，例如，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的反饋引腳處的電壓。這導(dǎo)致檢測(cè)器134從SSM_EN和SYNC輸出端輸出LOW信號(hào)。以類似于電路98的方式，到輸入引腳FLTR的用戶可編程輸入條件決定F1和F2輸出。檢測(cè)器134檢測(cè)輸入引腳FLTR處的輸入條件，并指示振蕩器74產(chǎn)生具有例如三個(gè)固定頻率之一的時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)用戶想要根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率時(shí)，輸入引腳PLLIN被提供第二已知電壓狀態(tài)，例如通過(guò)在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的電源和輸入引腳PLLIN之間耦合一個(gè)預(yù)定電阻而建立的電壓。為了保護(hù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器避免松散調(diào)節(jié)，并降低音頻噪聲，低通信號(hào)控制濾波器可耦合到輸入引腳FLTR，例如，一個(gè)接地的電容器。響應(yīng)輸入引腳PLLIN處的信號(hào)，檢測(cè)器134輸出信號(hào)HIGH到檢測(cè)器輸出端SSM_EN，并輸出信號(hào)LOW到檢測(cè)器輸出端SYNC。通過(guò)關(guān)斷電流導(dǎo)引比較器136的尾電流ITAIL，這禁用了電流導(dǎo)引比較器136，閉合了開(kāi)關(guān)114，并將連接到輸入引腳FLTR的低通信號(hào)控制濾波器耦合到二極管連接的晶體管102的柵極。為了在輸入節(jié)點(diǎn)100和振蕩器74之間提供電流通路，檢測(cè)器134在檢測(cè)器輸出端F1和F2上輸出信號(hào)LOW，閉合開(kāi)關(guān)120并啟用鏡像晶體管122?；蛘?，檢測(cè)器134可以(1)閉合開(kāi)關(guān)116并啟用鏡像晶體管118，或者(2)閉合開(kāi)關(guān)106并啟用鏡像晶體管108和110。
雖然電路132將DAC輸出電流IDAC直接引導(dǎo)到振蕩器74以調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，但時(shí)鐘信號(hào)23的頻率也可以通過(guò)提供偽隨機(jī)調(diào)制的時(shí)鐘信號(hào)給相位檢測(cè)器140的輸入來(lái)調(diào)制。然而，如果擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制將是用戶可選擇的特征，那么上述替換配置需要從電路引出去一個(gè)額外的用戶可訪問(wèn)的輸入引腳。通過(guò)像在電路132中那樣給振蕩器饋送DAC信號(hào)，由于DAC信號(hào)耦合到輸入引腳FLTR，所以沒(méi)有附加的用戶可訪問(wèn)的引腳被引出去，其中輸入引腳FILR已經(jīng)為用戶引出去，以提供鎖相環(huán)操作中的相位誤差濾波器，并對(duì)固定頻率操作中開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率編程。
現(xiàn)在參考本發(fā)明的圖16，描述DAC 26的第二示意性實(shí)施例。DAC 150包括具有反饋環(huán)的放大器152，該反饋環(huán)伺服其參考電壓處的反相輸入154，該參考電壓是由偏置電流IBIAS1和參考電阻RREF在它的非反相輸入端建立的。為了伺服建立在放大器152的非反相輸入端的參考電壓處的節(jié)點(diǎn)154，電流鏡像器156提供所需的足夠多的電流ISERVO，以在耦合在節(jié)點(diǎn)154和地之間的一個(gè)或多個(gè)電阻兩端建立適當(dāng)?shù)碾妷航?。更具體地，DAC 150包括串聯(lián)在節(jié)點(diǎn)154和地之間的電阻器158和160.1-160.15。電阻器158和160將被共同稱為可變電阻電阻器162。
可變電阻電阻器162的電阻與由電流鏡像器156提供給伺服節(jié)點(diǎn)154的電流ISERVO的幅度成反比。由于電流鏡像器156產(chǎn)生正比于電流ISRVO的電流IDAC，并且電流IDAC輸出到振蕩器74以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)23，因此電阻器162的電阻也與時(shí)鐘信號(hào)23的頻率成反比。更具體地，隨著電阻器162的電阻的增加，由電流鏡像器156提供給伺服節(jié)點(diǎn)154的電流降低，導(dǎo)致電流IDAC成正比的降低。這反過(guò)來(lái)以類似于在上面更詳細(xì)描述的方式降低了時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。相反，隨著電阻器162的電阻降低，由電流鏡像器156提供給伺服節(jié)點(diǎn)154的電流增加，導(dǎo)致電流IDAC成比例的增加，這反過(guò)來(lái)增加了時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。因此，通過(guò)適當(dāng)調(diào)制可變電阻電阻器162的電阻，根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。
為了調(diào)節(jié)可變電阻電阻器162的電阻，DAC 150使用連接在地和插入在包括可變電阻電阻器162的相鄰電阻器之間的節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)開(kāi)關(guān)164.1-164.15。當(dāng)需要時(shí)鐘信號(hào)23的最大頻率時(shí)，布置在電阻器158和地之間的開(kāi)關(guān)164.1被短路，以在節(jié)點(diǎn)154處提供最小電阻。相反，當(dāng)需要最小頻率時(shí)，開(kāi)關(guān)164.1-164.15保持在斷路狀態(tài)，以在節(jié)點(diǎn)154處提供最大電阻。通過(guò)短路中間的開(kāi)關(guān)164.2-164.14之一，可以調(diào)節(jié)可變電阻電阻器162以具有中間電阻。選擇電阻器160.1-160.15的電阻，使得DAC 150根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制DAC輸出電流IDAC。
DAC 150響應(yīng)于由偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出的信號(hào)Q0-Qi，控制開(kāi)關(guān)164.1-164.15何時(shí)短路。偽隨機(jī)發(fā)生器輸出的信號(hào)最好由解碼器166解碼，解碼器輸出信號(hào)B0-Bi以直接控制開(kāi)關(guān)164.1-164.15。例如，如果偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出四(4)比特，那么DAC 150可以包括，例如，15個(gè)開(kāi)關(guān)(當(dāng)發(fā)生器24輸出四比特時(shí)最大達(dá)到16個(gè)開(kāi)關(guān))。然后配置解碼器166用于接受發(fā)生器24的信號(hào)Q0-Q3以及輸出信號(hào)B0-B14，以直接控制開(kāi)關(guān)164.1-164.15。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)增加或減少開(kāi)關(guān)164的數(shù)目和從解碼器166和/或偽隨機(jī)碼發(fā)生器24輸出的信號(hào)的數(shù)目，可以改變輸出電流IDAC的不同大小之間的分辨率。
DAC 150還可以包括耦合到電流鏡像器156的低通信號(hào)控制濾波器168，以保護(hù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器避免松散調(diào)節(jié)，并減少音頻噪聲?；蛘?，如果FLTR引腳可用，則低通信號(hào)控制濾波器168還可以耦合到如關(guān)于圖14所述的輸入引腳FLTR。
雖然電阻器158和160串聯(lián)在節(jié)點(diǎn)154和地之間，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，電阻器還可以并聯(lián)在節(jié)點(diǎn)154和地之間。電阻器158和160還可以用具有阻抗的其它電路元件，例如，MOSFET、電容器、電感器等代替。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，這里描述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可由用戶編程，以控制頻率的范圍，包括本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器在該頻率范圍上操作。例如，圖17中所示電路17允許用戶根據(jù)提供給引腳S1和S2的用戶可編程的信號(hào)對(duì)DAC 150的偏置電流IBIAS1編程。引腳S1和S2可由I2C總線編程，可由用戶直接編程，或者可通過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的其它方法或者以其它方式編程。電路170包括根據(jù)參考電流I2產(chǎn)生恒定偏置電流I3-I5的多個(gè)電流鏡像器。當(dāng)輸入引腳S1和S2都被提供HIGH信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)172-174導(dǎo)通，并且開(kāi)關(guān)178-180關(guān)斷。這將所有的偏置電流I3-I5引導(dǎo)到DAC 150，使得偏置電流IBIAS1具有最大幅度。在這種情況中，由電路170在輸出節(jié)點(diǎn)184處輸出給振蕩器74的電流ICHRG僅包括DAC輸出電流IDAC。
當(dāng)給輸入引腳S1提供信號(hào)HIGH，并且給輸入引腳S2提供信號(hào)LOW時(shí)，僅將偏置電流I3和I4提供給偏置電流IBIAS1，同時(shí)恒定偏置電流I5和DAC輸出電流IDAC匯集在輸出節(jié)點(diǎn)184處。同樣，當(dāng)給輸入引腳S1提供信號(hào)LOW，并且給輸入引腳S2提供信號(hào)HIGH時(shí)，僅將偏置電流I5提供給偏置電流IBIAS1，同時(shí)恒定偏置電流I3和I4與DAC輸出電流IDAC匯集在輸出節(jié)點(diǎn)184處。根據(jù)電流I3-I5的幅度，后兩種情況可以產(chǎn)生比當(dāng)所有的偏置電流I3-I5匯集以形成偏置電流IBIAS1時(shí)實(shí)現(xiàn)的更窄的頻率擴(kuò)展范圍。
當(dāng)給輸入引腳S1和S2都提供LOW信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)172-174關(guān)斷，并且開(kāi)關(guān)178-180導(dǎo)通。這將所有的恒定偏置電流I3-I5都引導(dǎo)到振蕩器74，并且沒(méi)有電流提供給偏置電流IBIAS1，有效地禁用了DAC 150和擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制。相反，因?yàn)楝F(xiàn)在充電電流ICHRG是恒定的，所以以固定頻率產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)23。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，固定頻率操作還可被視為是擴(kuò)展頻譜操作的第四個(gè)級(jí)別，即當(dāng)存在零(0)頻率擴(kuò)展時(shí)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用電路170控制這里描述的其它DAC的擴(kuò)展范圍。
現(xiàn)在參考圖18，描述振蕩器22的第三實(shí)施例，其中該振蕩器具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。振蕩器186包括環(huán)形振蕩器，該環(huán)形振蕩器具有定時(shí)電容器188，該定時(shí)電容器分別是由發(fā)送電流源和吸收電流源充電和放電的，以在輸出節(jié)點(diǎn)190處產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。更具體地，為了對(duì)定時(shí)電容器188充電，振蕩器186包括發(fā)送電流源，該發(fā)送電流源是由分別耦合到鏡像晶體管196和198的二極管連接的晶體管192和194形成的。發(fā)送電流源以幅度正比于充電電流ICHRG的電流對(duì)定時(shí)電容器188充電。通過(guò)二極管連接的晶體管192和鏡像晶體管200形成振蕩器186吸收電流源，這兩個(gè)晶體管一起以幅度正比于充電電流ICHRG的電流對(duì)電容器188放電。
當(dāng)發(fā)送電流源對(duì)定時(shí)電容器188充電時(shí)，插在發(fā)送和吸收電流源之間的節(jié)點(diǎn)202處的電壓幅度增加。一旦電壓到達(dá)或超過(guò)緩沖器204的閾值電壓，電壓就被傳遞到輸出節(jié)點(diǎn)190。連接到定時(shí)電容器188的電阻分壓器206在節(jié)點(diǎn)190處分壓。因?yàn)殡娙萜?88兩端的電壓降不能瞬時(shí)改變，所以由電阻分壓器206建立的分壓電壓強(qiáng)迫節(jié)點(diǎn)202處的電壓也降低到該值。
節(jié)點(diǎn)190處的電壓也使得開(kāi)關(guān)208斷開(kāi)，并使得開(kāi)關(guān)210閉合，使發(fā)送電流源與充電電容器188解耦，并將吸收電流源耦合到放電電容器188。一旦吸收電流源已經(jīng)對(duì)定時(shí)電容器放電，開(kāi)關(guān)210斷開(kāi)并且開(kāi)關(guān)208再次閉合，以對(duì)定時(shí)電容器重新充電。當(dāng)對(duì)定時(shí)電容器188重復(fù)充放電時(shí)，在輸出節(jié)點(diǎn)190處產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，為了產(chǎn)生具有根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的頻率的時(shí)鐘信號(hào)，輸入節(jié)點(diǎn)212可以耦合到圖16的非線性DAC 150，或者這里所述的根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制充電電流ICHRG的任何非線性信號(hào)發(fā)生器。
圖19示出電路的其他實(shí)施例，該電路允許用戶選擇(1)是否根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的頻率，(2)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的頻率是否具有用戶可編程的固定頻率或者(3)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)是否與外部時(shí)鐘信號(hào)同步。電路213包含接受提供給輸入引腳PLLIN的信號(hào)的模式檢測(cè)器214，并確定用戶是需要擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制、固定頻率操作還是內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)與外部時(shí)鐘信號(hào)的同步。
例如，當(dāng)用戶在輸入引腳PLLIN處提供信號(hào)HIGH時(shí)，模式檢測(cè)器214啟用擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制，并從檢測(cè)器輸出端SYNC輸出信號(hào)LOW，以及從檢測(cè)器輸出端SSM_EN輸出信號(hào)HIGH。這啟用了DAC 216并禁用了相位檢測(cè)器217。布置在電路218中的開(kāi)關(guān)閉合，并將輸入引腳FLTR耦合到DAC輸出電流IDAC。這允許耦合到輸入引腳FLTR的低通信號(hào)控制濾波器，例如耦合到地的電容器，對(duì)DAC輸出電流IDAC濾波，從而保護(hù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器避免松散調(diào)節(jié)并降低音頻噪聲。然后電路218向振蕩器74、89或者186輸出幅度等于濾波后的DAC輸出電流IDAC的充電電流ICHRG。
當(dāng)用戶在輸入引腳PLLIN處提供信號(hào)LOW時(shí)，模式檢測(cè)器214啟用固定頻率操作，并從檢測(cè)器輸出端SYNC和SSM_EN輸出LOW信號(hào)。這禁用了相位檢測(cè)器217和DAC 216，使得沒(méi)有信號(hào)從其輸出。輸出端SSM_EN的信號(hào)LOW還指示偏置電流發(fā)生器215產(chǎn)生參考電流I6，用于傳輸給電路218。通過(guò)向輸入引腳FLTR提供多個(gè)預(yù)定電壓中的一個(gè)，用戶對(duì)所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的固定頻率進(jìn)行編程。電路218包含了檢測(cè)該電壓的邏輯，并且或者(1)直接將參考電流I6分流給振蕩器，或者(2)產(chǎn)生正比于參考電流I6的電流用于提供給振蕩器。
當(dāng)外部時(shí)鐘信號(hào)被提供給輸入引腳PLLIN時(shí)，電路213同步內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)與外部時(shí)鐘信號(hào)。模式檢測(cè)器214從檢測(cè)器輸出SYNC輸出信號(hào)HIGH，并從檢測(cè)器輸出SSM_EN輸出信號(hào)LOW。這禁用了DAC 216并啟用了相位檢測(cè)器217，其將外部時(shí)鐘信號(hào)與內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)23比較并輸出可表示其間差別的信號(hào)219。通過(guò)一個(gè)耦合到輸入引腳FLTR的低通濾波器，例如接地的電容器和電阻器，補(bǔ)償信號(hào)219。然后布置在電路218內(nèi)的電流導(dǎo)引比較器將信號(hào)219與參考電壓比較，并響應(yīng)于此向振蕩器輸出電流。
現(xiàn)在參考圖20，描述振蕩器22的第四實(shí)施例，其中振蕩器具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。與圖13-15和18的電流控制振蕩器不同，由振蕩器220產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率是電壓控制的。振蕩器220包括具有反饋環(huán)的放大器222，以及電流鏡像器224，該電流鏡像器224提供所需的足夠多的電流，以在提供給非反相輸入端的電壓處伺服反相放大器222的反相輸入。然后通過(guò)電流鏡像器224鏡像所述伺服電流，以產(chǎn)生成正比的電流，以對(duì)定時(shí)電容器228充電。為了對(duì)定時(shí)電容器228放電，振蕩器220包括比較器227，該比較器在其確定電容器兩端的電壓已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)恒定參考電壓VREF時(shí)，將電路電容器228短接到地。
提供來(lái)對(duì)定時(shí)電容器228充電的電流的量，以及時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，依賴于提供給放大器222的非反相輸入端的電壓。為了根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，信號(hào)發(fā)生器20在節(jié)點(diǎn)232處提供一個(gè)變化電壓信號(hào)波形，該波形的幅度如果以增加的數(shù)字順序，則隨著時(shí)間形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的曲線。耦合在節(jié)點(diǎn)232和放大器222的非反相輸入端之間的是濾波電阻器234，其和濾波電容器236一起保護(hù)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器避免松散調(diào)節(jié)以及降低擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制過(guò)程中的音頻噪聲。如上所述的，可以(分別)調(diào)節(jié)電容器236和電阻器234的電容和電阻，以改變調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率的范圍。附加電阻(未示出)可以與電容器236并聯(lián)，或者連接在恒定電壓源和FLTR引腳之間以改變調(diào)制范圍(如上所述)。
電路220還可以包括可選的恒定電流源230，以在電流鏡像器224不產(chǎn)生電流的情況下，提供最小電流IMIN以對(duì)定時(shí)電容器228充電。例如，如果配置信號(hào)發(fā)生器20以產(chǎn)生強(qiáng)迫放大器222的非反相輸入端的電壓為零(0)的最小信號(hào)幅度，則最小電流IMIN被用于對(duì)定時(shí)電容器228充電?；蛘?，在固定頻率操作過(guò)程中、或者時(shí)鐘信號(hào)23與外部信號(hào)的同步過(guò)程中，可以使用電流源230。在后一情況中，除了由電流鏡像器224響應(yīng)于由相位檢測(cè)器238輸出的信號(hào)產(chǎn)生的電流之外，最小電流IMIN還提供電流以對(duì)定時(shí)電容器228充電。如果最小電流IMIN被采用，則限制最小開(kāi)關(guān)頻率，并可用于偏置電路220中的MOS晶體管，以用于在飽和區(qū)操作。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這里所述的任何MOS晶體管可以被不同類型的晶體管代替。例如，雙極型結(jié)型晶體管。如果使用BJT，可以使用最小電流IMIN以偏置雙極型結(jié)型晶體管在操作的線性區(qū)。
圖21示出根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制電壓信號(hào)VDAC的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。DAC 240包括電流源268，該電流源在擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制被禁用時(shí)提供恒定的最小電流IMIN給二極管DIN。這建立二極管DIN兩端的基極電壓VMIN，如下所示VMIN=VTln(IMINIS)]]>方程19其中VT是二極管DIN熱電壓，IS是二極管DIN的飽和電流(還稱為比例電流)。電壓VMIN和由恒定參考電流IREF和二極管DREF建立的參考電壓一起被提供給差分放大器226。放大器266輸出產(chǎn)生的差作為DAC輸出電壓VDAC，其等于以下VDAC,MIN=R2R1VT*lnIMINIREF]]>方程20假定二極管DIN和DREF具有相等的飽和電流。當(dāng)提供給振蕩器220時(shí)，最小DAC輸出電壓VDAC，MIN將時(shí)鐘信號(hào)23的頻率設(shè)置在基頻。
為了調(diào)制DAC輸出電壓VDAC的幅度，DAC 240包括多個(gè)電流源242-247，這些電流源可以響應(yīng)于響應(yīng)開(kāi)關(guān)254-259的動(dòng)作而并聯(lián)到基礎(chǔ)電流源268。每個(gè)開(kāi)關(guān)254-259與其相應(yīng)的電流源242-247串聯(lián)，并由偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通并允許其相應(yīng)的電流源向二極管DIN提供電流時(shí)，由該電流源提供的電流匯集到由基礎(chǔ)電流源268提供的最小電流IMIN。這增加了二極管DIN兩端建立的電壓，從而增加DAC輸出電壓VDAC，其反過(guò)來(lái)促使振蕩器220增加時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。選擇電流源242-247的幅度，以呼應(yīng)偽隨機(jī)發(fā)生器輸出信號(hào)Q0-Qi操作，以產(chǎn)生線性輸出。所有的電流IMIN和I0-II被匯集并提供給二極管DIN，其建立近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。特別地，DAC 240產(chǎn)生電壓信號(hào)波形，其幅度如果按增加的數(shù)字順序排序，則隨時(shí)間形成近似由方程5A所表達(dá)的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形14的形狀。
圖22描述了輸出電壓信號(hào)以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的其他實(shí)施例。DAC 270被配置成可變電阻分壓器，該分壓器的基礎(chǔ)電壓是由電源VCC和電阻器272以及RREF限定的。當(dāng)輸出到振蕩器220時(shí)，基礎(chǔ)電壓將時(shí)鐘信號(hào)23的頻率設(shè)置在基礎(chǔ)頻率，其在這種情況中對(duì)應(yīng)于最大開(kāi)關(guān)頻率。
為了調(diào)制DAC輸出電壓VDAC的幅度，DC 270包括多個(gè)電阻器276-281，這些電阻器響應(yīng)偽隨機(jī)發(fā)生器24輸出的信號(hào)與參考電阻器RREF并聯(lián)。例如，偽隨機(jī)發(fā)生器信號(hào)Q0-QI最好被提供給解碼器，例如溫度計(jì)解碼器(未示出)，該解碼器輸出解碼器信號(hào)B0-Bi到開(kāi)關(guān)288-293，這些開(kāi)關(guān)中的每一個(gè)和相應(yīng)的電阻器276-281串聯(lián)。當(dāng)開(kāi)關(guān)，例如開(kāi)關(guān)288從解碼器接收適當(dāng)?shù)慕獯a器信號(hào)時(shí)，它閉合，將其相關(guān)電阻器，例如電阻器276與電阻器RREF并聯(lián)，從而改變DAC輸出電壓VDAC。選擇電阻器276-281的電阻以呼應(yīng)解碼器輸出信號(hào)B0-BI而操作，以建立近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。因此，隨著時(shí)間，DAC 270產(chǎn)生電壓信號(hào)波形，該波形的幅度如果以遞增的數(shù)字順序，形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的曲線。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，一個(gè)或多個(gè)電阻器272、276-281和RREF可以被具有阻抗的其它電路元件，例如，MOSFET，電容器、電感器等所代替。
在本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18的第二實(shí)施例中，偽隨機(jī)碼發(fā)生器24包括具有近似于圖23所示的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的概率分布的發(fā)生器。這和應(yīng)用在本發(fā)明的頻率調(diào)制電路的第一實(shí)施例中的偽隨機(jī)發(fā)生器的均勻概率密度形成對(duì)照。為了產(chǎn)生非線性概率分布，偽隨機(jī)碼發(fā)生器24可采用非線性反饋電路30或者存儲(chǔ)器查詢表。當(dāng)頻率調(diào)制電路18包括具有似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的非線性概率密度的偽隨機(jī)發(fā)生器時(shí)，稍微改變DAC 26以具有線性輸入輸出轉(zhuǎn)移特性。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，頻率調(diào)制電路18被配置為采用順序頻率調(diào)制，而不是偽隨機(jī)頻率調(diào)制。信號(hào)發(fā)生器20被配置為用具有近似本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的信號(hào)波形直接調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，而不向振蕩器22提供偽隨機(jī)信號(hào)。例如，圖24描述了信號(hào)發(fā)生器300，該信號(hào)發(fā)生器被配置為向振蕩器220提供平滑連續(xù)的、順序電壓波形，該電壓波形的電平如果以增加的數(shù)字順序，隨著時(shí)間，形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的曲線。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，連續(xù)波形可被視為包括給定時(shí)間微分的一系列離散幅度。
信號(hào)發(fā)生器300是按類似于圖21的DAC 240的方式配置的，因?yàn)樗ǘO管DIN和DREF。當(dāng)通過(guò)差分放大器302比較二極管DIN和DREF兩端建立的電壓差時(shí)，得到的信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓VSG的特征由類似于方程20表示的對(duì)數(shù)函數(shù)描述。為了調(diào)制輸出電壓VSG，以及從而調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率，根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形，信號(hào)發(fā)生器300接受或者產(chǎn)生線性輸入電流信號(hào)304。例如，輸入電流波形304可以包括線性曲線306(參見(jiàn)圖25A)，其中輸入電流以低于其降低的速度增加。圖25A描述了示意性的合成的發(fā)生器輸出電壓波形308?；蛘撸斎腚娏鞑ㄐ?04可以包括線性曲線310(參見(jiàn)圖25B)，其中輸入電流波形以與其降低的速度近似相等的速度增加。這從信號(hào)發(fā)生器輸出電壓VSG產(chǎn)生輸出電壓波形312，其中輸出電壓波形312的下降部分的形狀近似于輸出電壓波形312的上升部分的鏡像復(fù)制。當(dāng)提供給振蕩器22時(shí)，這些信號(hào)發(fā)生器輸出波形根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。雖然圖25A描述了看起來(lái)幾乎是瞬時(shí)的下降速度時(shí)，但最大下降速度受電路能力限制。此外，圖25A-B中描述的下降速度不是用來(lái)限定本發(fā)明的范圍。相反，輸入電流波形可以以相對(duì)于其增大速度的任何速度下降。此外，僅僅為了示意的目的，圖25A-B描述了截取VSG，MAX和VSG，MIN處的信號(hào)發(fā)生器輸出電壓波形308和312的輸入電流波形306和310。
圖26示出了信號(hào)發(fā)生器的第二實(shí)施例，該信號(hào)發(fā)生器被配置為給振蕩器220提供連續(xù)的、順序電壓波形，該波形的電平如果以增加的數(shù)字順序，則隨著時(shí)間形成近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀。信號(hào)發(fā)生器314包括R-C電路，該電路具有串聯(lián)在電壓源VCC和地之間的電阻器316和電容器318。電源VCC對(duì)電容器318充電，使得電容器318兩端的電壓按照可由方程5B近似的頻率調(diào)制波形指數(shù)增加?？梢赃x擇電阻器316的電阻和電容器318的電容以定義方程5B的基頻fA2和常數(shù)K3。電容器318兩端的電壓被提供給振蕩器220以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。通過(guò)放電電路對(duì)電容器318放電，該放電電路例如是比較器320，該比較器在確定電容器兩端的電壓已經(jīng)到達(dá)閾值電平時(shí)，指示開(kāi)關(guān)322將電路電容器318短接到地。
可以選擇濾波電阻器234和濾波電容器236的值以降低如上所述的時(shí)鐘信號(hào)23的頻率變化的速度。
現(xiàn)在參考圖27-29，描述本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18的第四實(shí)施例。頻率調(diào)制電路324包括振蕩器326，該振蕩器在所關(guān)注的頻率范圍具有近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)(參見(jiàn)圖30)。振蕩器326被配置為類似于圖20的振蕩器220，只不過(guò)當(dāng)比較器328確定電容器兩端的電壓已經(jīng)達(dá)到可變參考電平時(shí)，該比較器通過(guò)將電容器短接到地指示開(kāi)關(guān)330對(duì)定時(shí)電容器332放電，該可變參考電平以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率的方式變化。
更具體地，信號(hào)發(fā)生器20在輸入節(jié)點(diǎn)334處給振蕩器326提供順序或者偽隨機(jī)線性電壓波形。電壓電流轉(zhuǎn)換器336將每個(gè)線性電壓波形的電壓幅度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的對(duì)定時(shí)電容器332充電的電流。這在定時(shí)電容器332兩端建立了電壓，該電壓被比較器328與可變參考電壓相比較，可變參考電壓發(fā)生器340控制該可變參考電壓以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率。當(dāng)定時(shí)電容器332兩端的電壓等于或超過(guò)可變參考電壓信號(hào)時(shí)，比較器328輸出閉合開(kāi)關(guān)330并將定時(shí)電容器短接到地的信號(hào)HIGH。當(dāng)定時(shí)電容器放電后，比較器輸出信號(hào)LOW，允許充電電流ICHRG重新對(duì)定時(shí)電容器充電。隨著時(shí)間的過(guò)去，這產(chǎn)生了具有根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制的頻率的脈沖時(shí)鐘信號(hào)。
振蕩器326根據(jù)下述方程調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率fs=VINR1C1VVAR]]>方程21其中VIN是由信號(hào)發(fā)生器20提供的線性電壓波形，R1是電阻器R1的電阻，C1是定時(shí)電容器332的電容，VVAR是可變參考電壓發(fā)生器340產(chǎn)生的參考電壓。根據(jù)本發(fā)明的原理，可變參考電壓發(fā)生器340以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率的方式改變參考電壓VVAR。
現(xiàn)在參考圖28，描述可變參考電壓發(fā)生器340的第一示意實(shí)施例?？勺儏⒖茧妷喊l(fā)生器342包括通過(guò)雙極晶體管346和348產(chǎn)生電流IMULT的乘法器344。電流IMULT具有作為電流I7和I8的函數(shù)的幅度，如下所述IMULT=I7*I8=K8VIN]]>方程22其中I8是恒定參考電流。I7是等效于由信號(hào)發(fā)生器20提供的輸出電壓VIN、并可以通過(guò)使用電壓電流轉(zhuǎn)換器獲得的電流。或者，I7可以是恒定參考電流，而I8對(duì)應(yīng)于由信號(hào)發(fā)生器20提供的輸入電壓。K8是常數(shù)，該常數(shù)是參考電流I8和用于將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換成電流I7的電壓電流轉(zhuǎn)換器的電子元件的函數(shù)。
然后電流鏡像器350鏡像電流IMULT并產(chǎn)生正比于乘法器電流IMULT的可變參考電流IVAR。然后電流電壓轉(zhuǎn)換器352將可變參考電流IVAR轉(zhuǎn)換成可變參考電壓VVAR，其類似于乘法器電流IMULT，因?yàn)樗€近似正比于輸入電壓VIN的平方根的電壓波形。然后可變參考電壓VVAR被提供給比較器328。因?yàn)閳D28的實(shí)施例中的可變參考電壓VVAR正比于輸入變壓VIN的平方根，所以方程21描述了頻率調(diào)制的時(shí)間波形，該波形的電平如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近以于由方程6表達(dá)的頻率調(diào)制波形的形狀。如這里所使用的，成正比的信號(hào)包括信號(hào)具有相等幅度的情況。
現(xiàn)在參考圖29，描述可變參考電壓發(fā)生器340的第二示意實(shí)施例。可變參考電壓發(fā)生器354包括產(chǎn)生電流IMULT通過(guò)雙極晶體管358和360的乘法器356的第二實(shí)施例。乘法器電流IMULT具有作為電流I9和I10的函數(shù)的幅度，如下所示IMULT=I9*I10=K10VIN]]>方程23其中I10是恒定參考電流。I9是等價(jià)于由信號(hào)發(fā)生器20提供的輸入電壓VIN、并可以通過(guò)使用電壓電流轉(zhuǎn)換器獲得的電流。或者，I9可以是恒定參考電流，同時(shí)I10對(duì)應(yīng)于由信號(hào)發(fā)生器20提供的輸入電壓。K10是常數(shù)，該常數(shù)是參考電流I10和用于將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換成電流I9的電壓電流轉(zhuǎn)換器的電子元件的函數(shù)。
然后電流鏡像器362鏡像電流IMULT并產(chǎn)生正比于乘法器電流IMULT的可變參考電流IVAR。然后電流電壓轉(zhuǎn)換器364將可變參考電流IVAR轉(zhuǎn)換成可變參考電壓VVAR，其類似于乘法器電流IMULT，因?yàn)樗€近似正比于輸入電壓VIN的平方根的電壓波形。然后可變參考電壓VVAR被提供給比較器328。因?yàn)閳D29的實(shí)施例中的可變參考電壓VVAR正比于輸入變壓VIN的平方根，所以方程21描述了頻率調(diào)制的時(shí)間波形，該波形的電平如果以增加的數(shù)字順序排序，則形成近似于由方程6表達(dá)的頻率調(diào)制波形的形狀。
盡管圖28-29中分別描述的可變參考電壓發(fā)生器342和354產(chǎn)生由平方根函數(shù)近似的可變參考電壓VVAR，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，還可以采用可變參考電壓發(fā)生器的其他實(shí)施例。更具體地，可變參考電壓發(fā)生器340可被配置為產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)23的頻率的任何可變參考電壓VVAR。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可變參考電壓發(fā)生器340可以包括這里所述的任何電路，這些電路可被配置為生成波形，該波形在被提供給振蕩器時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘23的頻率。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，不使用可變參考電壓發(fā)生器342和354來(lái)改變比較器328的參考電壓，如果這里使用的比較器的參考電壓固定，則可變電壓發(fā)生器342和354也可用于順序頻率調(diào)制中，以對(duì)包含在上述任何振蕩器中的定時(shí)電容器充電。更具體地，對(duì)于電流控制振蕩器，來(lái)自可變參考電壓發(fā)生器342和354的可變參考電流IVAR可以直接對(duì)定時(shí)電容器充電。對(duì)于電壓控制振蕩器，相反，來(lái)自可變參考電壓發(fā)生器342和354的可變參考電壓VVAR可被提供給振蕩器。
除了降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端的差模和輻射噪聲外，這里所述的本發(fā)明的頻率調(diào)制波形和電路還可被配置為降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端的差模和輻射噪聲，使之低于固定頻率操作中或者當(dāng)根據(jù)線性調(diào)制波形調(diào)制時(shí)產(chǎn)生的水平。類似于調(diào)節(jié)器輸出端的噪聲，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端的差模噪聲也是調(diào)節(jié)器開(kāi)關(guān)頻率的函數(shù)。當(dāng)以線性頻率調(diào)制波形調(diào)制調(diào)節(jié)器頻率時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入端的差模干擾頻譜也顯示出開(kāi)關(guān)頻率的極值處的“鳴叫”以及傾斜的頻譜最高限(盡管小于調(diào)節(jié)器輸出端的差模噪聲頻譜顯示的傾斜程度)。對(duì)于相同的應(yīng)用和負(fù)載條件，調(diào)節(jié)器輸入端的峰值噪聲幅度波形包括與調(diào)節(jié)器輸出端的峰值噪聲幅度波形相比不那么非線性(或者不那么彎曲)的非線性曲線。盡管開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端的峰值噪聲幅度波形比起調(diào)節(jié)器輸出端的不那么非線性，它仍然類似于圖4中描述的形狀。
因此，為了降低調(diào)節(jié)器輸入端的差模噪聲，可以根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形(例如頻率調(diào)制波形等同于調(diào)節(jié)器輸入端的峰值噪聲幅度波形，并且以由方程5-15中的一個(gè)或多個(gè)近似)調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率。調(diào)節(jié)器輸入端(和調(diào)節(jié)器的輸出端相對(duì))的峰值噪聲的幅度波形的非線性中的差異被反映在近似方程的不同常數(shù)，也就是方程5-7的常數(shù)Ki中。為了根據(jù)等同于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端的峰值噪聲幅度波形的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的頻率，可以使用本發(fā)明的頻率調(diào)制電路?？梢杂妙l譜分析器測(cè)量開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器輸入端的峰值噪聲幅度波形，或者本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理得出用于特定負(fù)載條件和應(yīng)用的波形。
盡管上面描述了本發(fā)明的示意實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的情況下，用較小的設(shè)計(jì)修改可以進(jìn)行多種變化和修改。例如雖然偽隨機(jī)噪聲是通過(guò)自饋式移位寄存器28數(shù)字地產(chǎn)生的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，偽隨機(jī)或隨機(jī)噪聲也可通過(guò)模擬方法，例如通過(guò)放大雪崩噪聲產(chǎn)生。
此外，雖然當(dāng)在恒定頻率或者擴(kuò)展頻譜電流模式開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中采用偽隨機(jī)頻率調(diào)制和斜率補(bǔ)償時(shí)，上述頻率調(diào)制電路采用閉環(huán)同步方法時(shí)，例如鎖相環(huán)，以將時(shí)鐘信號(hào)23同步到外部時(shí)鐘信號(hào)，但也可以使用開(kāi)環(huán)同步方法，例如邊緣觸發(fā)同步(也稱為注入鎖住同步)，其中外部時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)上升或者下降沿觸發(fā)變換器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。在恒定的或者擴(kuò)展頻譜電流模式開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，如果用外部頻率調(diào)制電路進(jìn)行邊緣觸發(fā)同步(即，當(dāng)本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18不是構(gòu)成開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器或者IC的一部分時(shí))，可能需要另外的措施來(lái)保持用于斜率補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性。當(dāng)本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18是構(gòu)成開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器或者IC的一部分時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器更可能保持穩(wěn)定性，并且甚至在采用邊緣出發(fā)同步時(shí)也不需要另外的描施。電壓模式、恒定導(dǎo)通時(shí)間(constant-on-time)電流模式或者恒定斷開(kāi)時(shí)間(constant-off-time)電流模式開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器還可以使用鎖相環(huán)或者邊緣觸發(fā)同步。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還將會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在其間插入電壓電流轉(zhuǎn)換器，這里所述的輸出電壓的任何信號(hào)發(fā)生器還可以和任何電流控制的振蕩器一起使用。同樣，通過(guò)在其間插入電流電壓轉(zhuǎn)換器，任何壓控振蕩器也可以和輸出電流的任何信號(hào)發(fā)生器一起使用。
另外，本發(fā)明的頻率調(diào)制電路18可以包括信號(hào)發(fā)生器20，該信號(hào)發(fā)生器被配置為向具有非線性輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)的振蕩器輸出非線性輸出信號(hào)。非線性信號(hào)發(fā)生器和非線性振蕩器可以一起被配置為根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制電壓調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率。
此外，雖然這里所述的順序頻率調(diào)制電路以平滑連續(xù)信號(hào)調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的順序頻率調(diào)制還可以包括以步進(jìn)式連續(xù)順序信號(hào)調(diào)制調(diào)節(jié)器的頻率，該信號(hào)使得調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)頻率隨時(shí)間以步進(jìn)方式沿著近似于本發(fā)明的頻率調(diào)制波形的曲線從順序增加和降低的值“跳躍”。例如，信號(hào)發(fā)生器20可以包括非線性DAC，該非線性DAC被配置為輸出具有類似于圖11描述的排序信號(hào)21的形狀的步進(jìn)式連續(xù)順序信號(hào)。
此外，雖然根據(jù)頻譜分析器產(chǎn)生由圖4描述和由方程4表達(dá)的峰值噪聲幅度波形，還可以使用其它測(cè)量和分析方法，例如快速傅立葉變換來(lái)測(cè)量或者得到峰值噪聲幅度波形。
本發(fā)明的電路還可以包括另外的元件，例如用于濾波、減小抖動(dòng)、提供穩(wěn)定性和靜電放電保護(hù)。此外，這里所述的振蕩器中結(jié)合的定時(shí)電容器可以用其它儲(chǔ)能元件，例如電感器代替。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將會(huì)認(rèn)識(shí)到，還可以使用其他振蕩器拓?fù)?，比如，L-C諧振振蕩器。
此外，盡管相對(duì)于開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器討論了本發(fā)明的方法和電路，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用到任伺開(kāi)關(guān)功率換流器，例如像恒定電流電池充電器這樣的開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器。
此外，盡管本發(fā)明的頻率調(diào)制波形被描述成等同于差模峰值噪聲幅度波形，目標(biāo)是降低差模噪聲，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的頻率調(diào)制波形還可以等同于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端或者輸出端的輻射噪聲或者其它噪聲形式的峰值噪聲幅度，目標(biāo)是降低該噪聲。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將會(huì)認(rèn)識(shí)到，盡管這里描述了特定電路，但是使用本領(lǐng)域公知的許多信號(hào)發(fā)生器和振蕩器電路以及通過(guò)其他方式，可以采用本發(fā)明的頻率調(diào)制方法。例如，Hardin專利中的電路和在Dobkin等人的美國(guó)專利號(hào)No.5,929,620(“Dobkin專利”)中描述的電路可被配置為根據(jù)本發(fā)明的頻率調(diào)制波形調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
此外，盡管這里描述的附圖示意性地將時(shí)鐘信號(hào)描繪成具有多種占空比的矩形或者方形信號(hào)，但是時(shí)鐘信號(hào)23也可以包括如相對(duì)于圖13A所述的斜坡波形。
附帶的權(quán)利要求旨在覆蓋落在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的所有的這些改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的峰值頻譜噪聲的電路，其中可以產(chǎn)生具有一個(gè)頻譜最高限的噪聲頻譜，所述電路包括信號(hào)發(fā)生器，其產(chǎn)生一個(gè)變化信號(hào)，所述信號(hào)發(fā)生器被配置為改變所述變化信號(hào)，以隨時(shí)間形成信號(hào)波形；以及振蕩器，其使用所述變化信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，以根據(jù)一個(gè)頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率，其中所述頻率調(diào)制波形是時(shí)間的函數(shù)并具有等同于峰值噪聲幅度波形的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形具有負(fù)的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形具有正的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形由對(duì)數(shù)函數(shù)近似。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形由平方根函數(shù)近似。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形由求逆函數(shù)近似。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形由指數(shù)函數(shù)近似。
8.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形具有非線性部分和線性部分。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，其中所述非線性部分由下述函數(shù)之一近似對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、平方根函數(shù)或者求逆函數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的電路，其中所述非線性部分具有正的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)和負(fù)的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述頻率調(diào)制波形具有基本上壓平所述頻譜最高限的形狀。
12.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述信號(hào)波形包括偽隨機(jī)信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述信號(hào)發(fā)生器包括偽隨機(jī)碼發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，其中所述偽隨機(jī)碼發(fā)生器具有均勻概率密度，并且所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有形狀近似于所述頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。
15.如權(quán)利要13所述的電路，其中所述偽隨機(jī)碼發(fā)生器具有形狀近似于所述頻率調(diào)制波形的形狀的概率密度。
16.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述信號(hào)波形包括順序信號(hào)。
17.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述信號(hào)波形包括，如果以遞增的數(shù)字順序排序則近似于所述頻率調(diào)制波形的形狀的幅度。
18.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述振蕩器具有近似于所述頻率調(diào)制波形的形狀的輸入輸出轉(zhuǎn)移函數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的電路，其中所述信號(hào)波形包括，如果以遞增的數(shù)字順序排序則近似于直線的幅度。
20.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述振蕩器是電壓控制的。
21.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述振蕩器是電流控制的。
22.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括配置為提供一個(gè)近似恒定信號(hào)的固定頻率電路，其中所述信號(hào)發(fā)生器的至少一部分被配置為響應(yīng)用戶輸入而被禁用，使得所述振蕩器使用所述恒定信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，以將時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定在一個(gè)近似恒定的值。
23.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括配置為響應(yīng)外部時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生同步信號(hào)的同步電路，其中所述信號(hào)發(fā)生器的至少一部分被配置為響應(yīng)用戶輸入而被禁用，使得所述振蕩器使用所述同步信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，以將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部時(shí)鐘信號(hào)的頻率同步。
24.一種用于降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的峰值頻譜噪聲的方法，其中可以產(chǎn)生具有一個(gè)頻譜最高限的噪聲頻譜，所述方法包括產(chǎn)生具有某一頻率的時(shí)鐘信號(hào)；和根據(jù)擴(kuò)展頻譜模式中的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的所述頻率，其中所述頻率調(diào)制波形是時(shí)間的函數(shù)并具有等同于峰值噪聲幅度波形的形狀。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用具有負(fù)的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的所述頻率。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用具有正的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的頻率調(diào)制波形來(lái)調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的所述頻率。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用由對(duì)數(shù)函數(shù)近似的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用由平方根函數(shù)近似的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用由求逆函數(shù)近似的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括用由指數(shù)函數(shù)近似的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用具有非線性部分和線性部分的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率還包括，用具有由下述函數(shù)之一近似的非線性部分的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、平方根函數(shù)或者求逆函數(shù)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率還包括，用具有非線性部分的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率，在所述非線性部分中一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)是正的并且二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)是負(fù)的。
34.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，用基本上壓平所述頻譜最高限的頻率調(diào)制波形調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
35.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，使用偽隨機(jī)頻率調(diào)制。
36.如權(quán)利要求24所述的方法，其中調(diào)制所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率包括，使用順序頻率調(diào)制。
37.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括禁用所述擴(kuò)展頻譜模式；和在固定頻率模式中將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率保持在一個(gè)固定頻率。
38.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括禁用所述擴(kuò)展頻譜模式；和將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部時(shí)鐘信號(hào)的頻率同步。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部時(shí)鐘信號(hào)的頻率同步包括，使用鎖相環(huán)同步將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率與外部時(shí)鐘信號(hào)的頻率同步。
全文摘要
本發(fā)明包括用于降低開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器輸入端和輸出端的峰值頻譜噪聲的擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的方法和電路。更具體地，本發(fā)明根據(jù)具有等同于峰值噪聲幅度波形的形狀的頻率調(diào)制波形調(diào)制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率，該峰值噪聲幅度波形描述了沒(méi)有擴(kuò)展頻譜頻率調(diào)制的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的操作頻率與該調(diào)節(jié)器的輸入端或輸出端的峰值噪聲幅度之間的相關(guān)。
文檔編號(hào)H02M3/00GK1738189SQ200510109870
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者陳煜輝, 道格·拉波特, 蘭迪·G.·福拉特尼斯, 羅伯特·C.·多金 申請(qǐng)人:線性技術(shù)公司