專利名稱：用來產(chǎn)生可變頻率的信號的頻率產(chǎn)生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生可變頻率的信號的頻率產(chǎn)生裝置，尤其涉及一種可根據(jù) 一預設的頻率改變趨勢，通過產(chǎn)生對應的參考信號，調(diào)制一輸出信號的頻率的頻率產(chǎn)生裝置。
背景技術：
在電子裝置中，頻率產(chǎn)生裝置是一種用來產(chǎn)生特定頻率的信號產(chǎn)生器，其用途非 常廣泛，舉凡同步運作、調(diào)制、解調(diào)制等，皆會使用頻率產(chǎn)生裝置。一般而言，頻率產(chǎn)生裝置 通過產(chǎn)生振蕩信號的方式，產(chǎn)生特定頻率。請參考圖1，圖1為已知一振蕩器10的示意圖。振蕩器10包含一第一電流源100、 一第二電流源102、一第一比較器104、一第二比較器106、一 SR型觸發(fā)器108、一開關110 及一電容112。第一電流源100及第二電流源102分別用來對電容112充電及放電，以產(chǎn)生 一周期性的鋸齒波信號VT。第一比較器104用來比較鋸齒波信號VT與一高電平電壓VH， 并產(chǎn)生一對應的第一比較結(jié)果VCMP1。相似地，第二比較器106用來比較鋸齒波信號VT與 一低電平電壓VL，并產(chǎn)生一對應的第二比較結(jié)果VCMP2。SR型觸發(fā)器108用來根據(jù)第一比 較結(jié)果VCMPl及第二比較結(jié)果VCMP2，產(chǎn)生一周期性振蕩的輸出信號V0UT。開關110用來 根據(jù)輸出信號VOUT的一反相信號V0UTB，控制電容112至第二電流源102的電連接，以調(diào)整 鋸齒波信號VT的頻率。簡單來說，振蕩器10通過周期性地對電容112充電及放電，產(chǎn)生鋸齒波信號VT。 第一比較器104及第二比較器106分別將鋸齒波信號VT與高電平電壓VH及低電平電壓VL 比較，并產(chǎn)生對應的第一比較結(jié)果VCMPl及第二比較結(jié)果VCMP2，以周期性地設定(set)或 重設(reset) SR型觸發(fā)器108，進而產(chǎn)生周期振蕩的輸出信號V0UT。輸出信號VOUT的振蕩頻率與充電電流ICH成正比，且和電容112的量值成反比。 因此，如欲調(diào)整輸出電壓VOUT的振蕩頻率，電路設計者可改變充電電流ICH或電容112的 量值，如圖2及圖3所示。圖2為已知一可調(diào)頻的振蕩器20的示意圖。振蕩器20和振蕩 器10相似，差異之處在于振蕩器20新增了電流源⑶Rl ⑶Rn、一微控制器200以及開關 Sl Sn。如此一來，微控制器200可通過切換開關Sl Sn的導通狀態(tài)，控制電流源⑶Rl ⑶Rn至電容112的電連接，以調(diào)制充電電流ICH的量值，進而調(diào)制輸出電壓VOUT的振蕩頻 率。圖3為已知另一可調(diào)頻的振蕩器30的示意圖。振蕩器30亦和振蕩器10相似，差 異之處在于振蕩器30新增了電容Cl Cru—微控制器300以及開關Sl Sn。如此一來， 微控制器300可通過切換開關Sl Sn的導通狀態(tài)，控制電容Cl Cn至節(jié)點nl的電連接， 以調(diào)整節(jié)點nl至地端的總電容量，進而改變輸出電壓VOUT的振蕩頻率。然而，振蕩器20、30的振蕩頻率的變化為非連續(xù)性，如圖4所示。圖4為振蕩器20、 30的輸出信號VOUT的振蕩頻率的時變示意圖。在圖4中，一理想頻率時變曲線C_idl呈現(xiàn) 連續(xù)漸增狀，而振蕩器20或30的實際頻率時變曲線C_act則呈現(xiàn)階梯狀漸增。如欲使實
3際頻率時變曲線C_act趨近于理想頻率時變曲線C_idl，電路設計者須增加電流源CURl ⑶Rn或電容Cl Cn的個數(shù)。換句話說，⑶Rl ⑶Rn或電容Cl Cn的個數(shù)越多，振蕩頻 率變化的連續(xù)性就越佳。然而，電流源⑶Rl ⑶Rn或電容Cl Cn的數(shù)目越多，表示振蕩 器20、30所需的電路布局面積就越大。尤其是對振蕩器30而言，新增的電容將大幅地增加 其電路布局面積。 因此，如何以較少的電路布局面積，實現(xiàn)具有連續(xù)振蕩頻率時變曲線的振蕩器成 為業(yè)界的努力目標之一。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種用于產(chǎn)生可變頻率的信號的頻率產(chǎn)生裝置。本發(fā)明公開一種頻率產(chǎn)生裝置，用來產(chǎn)生可變頻率的信號，包含有一周期信號產(chǎn) 生器，用來根據(jù)該頻率產(chǎn)生裝置的一輸出信號，產(chǎn)生一周期信號；一第一比較器，耦接于該 周期信號產(chǎn)生器，用來比較該周期信號及一第一參考信號，以輸出一第一比較結(jié)果；一第二 比較器，耦接于該周期信號產(chǎn)生器，用來比較該周期信號及一第二參考信號，以輸出一第二 比較結(jié)果；一邏輯單元，耦接于該第一比較器、該第二比較器及該周期信號產(chǎn)生器，用來根 據(jù)該第一比較結(jié)果及該第二比較結(jié)果，產(chǎn)生該輸出信號；以及一波形產(chǎn)生器，用來根據(jù)一預 設頻率改變趨勢，產(chǎn)生該第一參考信號及該第二參考信號，以調(diào)制該輸出信號的一輸出頻 率。


圖1為已知一振蕩器的示意圖。 圖2為已知一可調(diào)頻的振蕩器的示意圖。 圖3為已知一可調(diào)頻的振蕩器的示意圖。 圖4為可調(diào)頻的振蕩器的輸出信號的振蕩頻率的時變示意圖< 圖5為本發(fā)明實施例一頻率產(chǎn)生裝置的示意圖。 圖6A為圖5的頻率產(chǎn)生裝置的信號時變示意圖。 圖6B為圖5的頻率產(chǎn)生裝置的信號時變示意圖。 圖6C為圖5的頻率產(chǎn)生裝置的信號時變示意圖。 圖7A為本發(fā)明實施例一鋸齒波產(chǎn)生器的示意圖。 圖7B為本發(fā)明實施例一鋸齒波產(chǎn)生器的示意圖。主要元件符號說明
ICH IDIS
CURl、CUR2、CURn Cl、C2、Cn、112、702 C_idl C act
nl
充電電流 放電電流 電流源 電容
理想頻率時變曲線 實際頻率時變曲線 節(jié)點
Sl、S2、Sn、110開關
VH高電平電壓
VL低電平電壓
VOUT輸出信號
VOUTB反相信號
VP周期信號
VREFl第一參考信號
VREF2第二參考信號
VCMPl第一比較結(jié)果
VCMP2第二比較結(jié)果
10、20、30振蕩器
50頻率產(chǎn)生裝置
100,704第一電流源
102,706第二電流源
108SR型觸發(fā)器
200,300微控制器
500周期信號產(chǎn)生器
104,710第一比較器
106,712第二比較器
514邏輯單元
516波形產(chǎn)生器
700鋸齒波產(chǎn)生器
708第一開關
709第二開關
具體實施例方式請參考圖5，圖5為本發(fā)明實施例一頻率產(chǎn)生裝置50的示意圖。頻率產(chǎn)生裝置 50用來產(chǎn)生一可變頻率的輸出信號V0UT，其包含有一周期信號產(chǎn)生器500、一第一比較器 510、一第二比較器512、一邏輯單元514及一波形產(chǎn)生器516。周期信號產(chǎn)生器500用來根 據(jù)頻率產(chǎn)生裝置50的輸出信號V0UT，產(chǎn)生一周期信號VP。第一比較器510用來比較周期 信號VP及一第一參考信號VREF1，以輸出一第一比較結(jié)果VCMP1。第二比較器512用來比 較周期信號VP及一第二參考信號VREF2，以輸出一第二比較結(jié)果VCMP2。邏輯單元514用 來根據(jù)第一比較結(jié)果VCMPl及第二比較結(jié)果VCMP2，以產(chǎn)生輸出信號V0UT。波形產(chǎn)生器516 用來根據(jù)一預設頻率改變趨勢，產(chǎn)生第一參考信號VREFl及第二參考信號VREF2，以調(diào)制輸 出信號VOUT的頻率。簡單來說，頻率產(chǎn)生裝置50利用輸出頻率與第一參考信號VREFl及第二參考信號 VREF2的一差值(VREF1-VREF2)成反比的性質(zhì)，產(chǎn)生周期信號VP作為一基準振蕩頻率，再 根據(jù)預設頻率改變趨勢，調(diào)整第一參考信號VREFl及第二參考信號VREF2，并將周期信號VP 與第一參考信號VREFl及第二參考信號VREF2比較，以產(chǎn)生在基準振蕩頻率附近變化的頻
5率。需注意的是，在本發(fā)明中，波形產(chǎn)生器516可產(chǎn)生各式各樣的第一參考信號VREFl及第 二參考信號VREF2，以滿足各種功能需求，例如展頻、升頻、降頻...等。以展頻為例，請參考 圖6A，圖6A為頻率產(chǎn)生裝置50的相關信號示意圖。當欲使頻率產(chǎn)生裝置50的輸出頻率 呈現(xiàn)周期振蕩時，電路設計者可設定第一參考信號VREFl為一周期性三角波，而第二參考 信號VREF2為一固定電壓信號。如此一來，差值(VREF1-VREF2)亦為一周期性的三角波；此 時，因為輸出頻率和差值(VREF1-VREF2)成反比，輸出頻率亦將隨之呈現(xiàn)周期振蕩狀，即輸 出信號VOUT的疏、密會隨差值(VREF1-VREF2)而改變，如圖6A所示。當然，除了調(diào)制其中一參考信號的值外，頻率產(chǎn)生裝置50也可同時調(diào)制第一參考 信號VREFl與第二參考信號VREF2。以升頻和降頻為例，請分別參考圖6B及圖6C。在圖6B 中，波形產(chǎn)生器516產(chǎn)生一遞減的第一參考信號VREFl及一遞增的第二參考信號VREF2，以 產(chǎn)生一遞減的差值VREF1-VREF2，使得輸出頻率亦隨之遞增。相似地，在圖6C中，電路設計 者可產(chǎn)生一遞增的差值VREF1-VREF2，使得輸出頻率隨之遞減。因此，由上述可知，當欲改變頻率產(chǎn)生裝置50的輸出頻率時，本發(fā)明通過波形產(chǎn) 生器516，改變第一參考信號VREFl與第二參考信號VREF2的變化情形，進而使輸出頻率對 應地改變。另一方面，在圖5中，周期信號產(chǎn)生器500用來產(chǎn)生周期信號VP，其較佳地可為一 鋸齒波產(chǎn)生器。舉例來說，請參考圖7A，圖7A為本發(fā)明實施例一鋸齒波產(chǎn)生器700的示意 圖。鋸齒波產(chǎn)生器700用來產(chǎn)生一鋸齒波信號VT，以作為周期信號VP。鋸齒波產(chǎn)生器700 包含有一電容702、一第一電流源704、一第二電流源706與一第一開關708。第一電流源 704用來輸出一充電電流ICH至電容702。第二電流源706用來汲取一放電電流IDIS。第 一開關708用來根據(jù)輸出信號VOUT的反相信號V0UTB，斷開第二電流源706與電容702之 間的電連接。簡單來說，鋸齒波產(chǎn)生器700利用第一電流源704對電容702充電，以及根據(jù)輸出 信號VOUT的輸出頻率，規(guī)律地控制第一開關708的導通狀態(tài)，使得電容702可周期性地通 過第二電流源706放電，以產(chǎn)生呈現(xiàn)周期性變化的鋸齒波信號VT。此外，鋸齒波產(chǎn)生器700還可包含有一第二開關709，如圖7B所示。第二開關709 用來根據(jù)輸出信號V0UT，斷開第一電流源704與電容702之間的電連接。如此一來，鋸齒波 產(chǎn)生器700可周期性地在一充電狀態(tài)及一放電狀態(tài)間切換，以產(chǎn)生呈現(xiàn)周期性變化的鋸齒 波信號VT。除了鋸齒波產(chǎn)生器700之外，周期信號產(chǎn)生器500也可為一弦波產(chǎn)生器，用來產(chǎn)生 一弦波信號，以作為周期信號VP，也可達到變化頻率的目的。相關技術為本領域技術人員所 熟知，在此不贅述。在圖5中，邏輯單元514較佳地為一 SR型觸發(fā)器，即相同于圖1的SR型觸發(fā)器 108，用來鎖存(latch)住第一比較結(jié)果VCMPl及第二比較結(jié)果VCMP2，并產(chǎn)生輸出信號 VOUT及反相信號VOUTB。在先前技術中，電路設計者如欲改善振蕩器20、30的輸出頻率非連續(xù)變化的缺 點，須增加電容或電流源的個數(shù)，使得振蕩器20、30的電路布局面積亦隨之增加。尤其是對 振蕩器30而言，新增的電容將大幅地增加其電路布局面積。相較之下，本發(fā)明利用輸出頻 率與第一參考信號VREFl及第二參考信號VREF2的差值(VREF1-VREF2)成反比的特性，調(diào)制第一參考信號VREFl及第二參考信號VREF2，以根據(jù)不同的需求，產(chǎn)生連續(xù)變化的頻率。 因此，輸出頻率時變曲線的連續(xù)性將不再受限于實際電路。綜上所述，對于頻率產(chǎn)生裝置而言，本發(fā)明可以改善頻率變化的連續(xù)性；同時，針 對不同的頻率改變需求，本發(fā)明也可通過設計不同的參考信號，以達成所要求的功能。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權利要求書所做的均等變化與修 飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
一種頻率產(chǎn)生裝置，用來產(chǎn)生可變頻率的信號，包含有一周期信號產(chǎn)生器，用來根據(jù)該頻率產(chǎn)生裝置的一輸出信號，產(chǎn)生一周期信號；一第一比較器，耦接于該周期信號產(chǎn)生器，用來比較該周期信號及一第一參考信號，以輸出一第一比較結(jié)果；一第二比較器，耦接于該周期信號產(chǎn)生器，用來比較該周期信號及一第二參考信號，以輸出一第二比較結(jié)果；一邏輯單元，耦接于該第一比較器、該第二比較器及該周期信號產(chǎn)生器，用來根據(jù)該第一比較結(jié)果及該第二比較結(jié)果，產(chǎn)生該輸出信號；以及一波形產(chǎn)生器，用來根據(jù)一預設頻率改變趨勢，產(chǎn)生該第一參考信號及該第二參考信號，以調(diào)制該輸出信號的一輸出頻率。
2.如權利要求1所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該周期信號產(chǎn)生器是一鋸齒波產(chǎn)生器，用 來產(chǎn)生一鋸齒波信號，以作為該周期信號。
3.如權利要求2所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該鋸齒波產(chǎn)生器包含有一電容；一第一電流源，耦接于該電容，用來輸出一充電電流至該電容；一第二電流源，用來汲取一放電電流；以及一第一斷開裝置，耦接于該邏輯單元及該第二電流源與該電容之間，用來根據(jù)該輸出 信號，斷開該第二電流源與該電容之間的電連接。
4.如權利要求3所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該鋸齒波產(chǎn)生器還包含有一第二斷開裝置，耦接于該邏輯單元及該第一電流源與該電容之間，用來根據(jù)該輸出 信號，斷開該第一電流源與該電容之間的電連接。
5.如權利要求1所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中用該周期信號產(chǎn)生器是一弦波產(chǎn)生器，用 來產(chǎn)生一弦波信號，以作為該周期信號。
6.如權利要求1所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該邏輯單元為一SR型觸發(fā)器。
7.如權利要求1所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第一參考信號根 據(jù)該預設頻率改變趨勢而變化。
8.如權利要求7所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第二參考信號是 一固定電壓信號。
9.如權利要求7所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第二參考信號根 據(jù)該預設頻率改變趨勢而變化。
10.如權利要求1所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第二參考信號 根據(jù)該預設頻率改變趨勢而變化。
11.如權利要求10所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第一參考信號 是一固定電壓信號。
12.如權利要求10所述的頻率產(chǎn)生裝置，其中該波形產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該第一參考信號 根據(jù)該預設頻率改變趨勢而變化。
全文摘要
用來產(chǎn)生可變頻率的信號的頻率產(chǎn)生裝置，包含有一周期信號產(chǎn)生器，用來根據(jù)該頻率產(chǎn)生裝置的一輸出信號，產(chǎn)生一周期信號；一第一比較器，用來比較該周期信號及一第一參考信號，以輸出一第一比較結(jié)果；一第二比較器，用來比較該周期信號及一第二參考信號，以輸出一第二比較結(jié)果；一邏輯單元，用來根據(jù)該第一比較結(jié)果及該第二比較結(jié)果，產(chǎn)生該輸出信號；以及一波形產(chǎn)生器，用來根據(jù)一預設頻率改變趨勢，產(chǎn)生該第一參考信號及該第二參考信號，以調(diào)制該輸出信號的一輸出頻率。
文檔編號H03K4/08GK101902216SQ20091014201
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者鄭嵐瑄 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司