本公開整體涉及時鐘發(fā)生器電路，更具體地講，涉及擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器電路與開關(guān)模式電源。
背景技術(shù)：
：有些電子部件易受高水平電磁干擾(EMI)的影響而誤動作。EMI是通過電磁感應(yīng)或電磁輻射發(fā)射的，影響電路的不良信號。EMI的潛在來源有很多，諸如，微處理器和微控制器中的數(shù)字時鐘信號、開關(guān)模式電源中使用的周期信號、在無線電電路中用于調(diào)諧射頻(RF)信號的本振信號、來自感應(yīng)電動機(jī)的周期性噪聲，諸如此類。在世界各地的不同司法管轄區(qū)有若干個不同的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)定義了用于認(rèn)證產(chǎn)品產(chǎn)生的EMI的可接受水平。為了降低EMI至這些標(biāo)準(zhǔn)化水平之下，電路設(shè)計者有時使用了擴(kuò)頻時鐘信號。擴(kuò)頻時鐘信號的頻率不是恒定的，而在某一范圍內(nèi)變化，以將任何給定頻率的輻射能降低至標(biāo)準(zhǔn)化水平之下。為了有效地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻，希望時鐘信號能量在所需范圍內(nèi)盡可能均勻地擴(kuò)展。在所需范圍內(nèi)擴(kuò)展頻譜的一種已知技術(shù)是使用頻率較低的三角波信號來改變時鐘信號的頻率。雖然使用三角波信號擴(kuò)展時鐘頻率理論上會得到完全均勻的頻譜，但是當(dāng)使用實(shí)際電路實(shí)施時，得到的頻譜并非完全均勻，為改進(jìn)擴(kuò)展效果，已知技術(shù)通常在電路面積和成本方面的費(fèi)用昂貴。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在一個實(shí)施例中，提供一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器，其特征在于包括：振蕩器，所述振蕩器具有用于設(shè)置輸出頻率的控制輸入端和用于提供時鐘輸出信號的輸出端；以及數(shù)字調(diào)制器，所述數(shù)字調(diào)制器響應(yīng)于所述時鐘輸出信號，以便以多個離散步長向所述振蕩器的所述控制輸入端提供控制代碼作為周期性信號，其中所述數(shù)字調(diào)制器在所述多個離散步長中的每一個處提供所述控制代碼達(dá)基本上預(yù)定的時間。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述振蕩器包括張弛振蕩器，所述張弛振蕩器的振蕩器頻率由電容和充電電流確定，其中所述張弛振蕩器響應(yīng)于所述控制代碼通過變化所述充電電流來改變所述振蕩頻率。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述周期性信號在預(yù)定的周期內(nèi)包括三角波，所述預(yù)定的周期包含對應(yīng)于所述三角波的最大值的離散步長和對應(yīng)于所述三角波的最小值的離散步長，并且所述數(shù)字調(diào)制器重復(fù)對應(yīng)于最大值的所述離散步長和對應(yīng)于最小值的所述離散步長，使得所述輸出頻率在所述預(yù)定的周期內(nèi)與對應(yīng)于所述最大值的所述離散步長和對應(yīng)于所述最小值的所述離散步長相對應(yīng)達(dá)基本上所述預(yù)定的時間。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制器進(jìn)一步具有用于接收振蕩器微調(diào)信號的微調(diào)輸入端，并且響應(yīng)于所述振蕩器微調(diào)信號在所述多個離散步長中的每一個處偏移所述控制代碼。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制器在所述多個離散步長的相鄰的對之間抖動。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制器包括：固定時間計數(shù)器，所述固定時間計數(shù)器具有用于接收所述時鐘輸出信號的時鐘輸入端、用于接收超時值的控制輸入端和用于在所述固定時間計數(shù)器使用所述超時值對所述預(yù)定的時間進(jìn)行計數(shù)之后提供超時信號的輸出端；計數(shù)器相位電路，所述計數(shù)器相位電路具有耦接到所述固定時間計數(shù)器的所述輸出端的輸入端和用于提供計數(shù)器相位值的輸出端，其中所述計數(shù)器相位電路響應(yīng)于所述超時信號的激活，從中間狀態(tài)至最大狀態(tài)至最小狀態(tài)至所述中間狀態(tài)連續(xù)改變所述計數(shù)器相位值；以及代碼生成器電路，所述代碼生成器電路具有耦接到所述計數(shù)器相位電路的所述輸出端的輸入端、用于提供所述超時值的第一輸出端和用于響應(yīng)于所述計數(shù)器相位值而提供所述控制代碼的第二輸出端，其中所述超時值表示對應(yīng)于所述預(yù)定的時間的所述時鐘輸出信號的循環(huán)的數(shù)目，并且所述控制代碼對應(yīng)于所述振蕩器的頻率，使得所述輸出頻率在所述預(yù)定的時間內(nèi)從中間頻率至最大頻率至最小頻率至所述中間頻率基本上均勻地改變。根據(jù)上述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于計數(shù)器相位電路進(jìn)一步具有用于接收振蕩器微調(diào)信號的控制輸入端，其中所述計數(shù)器相位電路使用所述振蕩器微調(diào)信號來變化其循環(huán)通過的狀態(tài)的數(shù)目，以保持?jǐn)U頻時鐘發(fā)生器的調(diào)制深度基本上固定。在一個實(shí)施例中，提供一種開關(guān)模式電源，其特征在于包括：使用擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的振蕩器電路，所述振蕩器電路生成斜坡信號；誤差放大器，所述誤差放大器具有用于接收所述斜坡信號的第一輸入端、用于接收反饋信號的第二輸入端，和輸出端；脈沖寬度調(diào)制器鎖存器，所述脈沖寬度調(diào)制器鎖存器具有耦接到所述誤差放大器的所述輸出端的輸入端，并且響應(yīng)于由所述脈沖寬度調(diào)制器鎖存器的輸出所限定的占空比而形成脈沖寬度調(diào)制器輸出信號；以及驅(qū)動器電路，所述驅(qū)動器電路用于提供至少一個輸出信號以控制能量轉(zhuǎn)移元件的切換，其中所述擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器包括：振蕩器，所述振蕩器具有用于設(shè)置輸出頻率的控制輸入端和用于提供時鐘輸出信號的輸出端；以及數(shù)字調(diào)制器，所述數(shù)字調(diào)制器響應(yīng)于所述時鐘輸出信號，以便以多個離散步長向所述振蕩器的所述控制輸入端提供控制代碼作為周期性信號，其中所述數(shù)字調(diào)制器在所述多個離散步長中的每一個處提供所述控制代碼達(dá)基本上預(yù)定的時間。根據(jù)上述開關(guān)模式電源的一個單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述振蕩器電路、所述誤差放大器、所述脈沖寬度調(diào)制器鎖存器和所述驅(qū)動器電路被組合在單個集成電路芯片上。附圖說明在下面的描述中，在不同附圖中使用相同的參考數(shù)字來指示相同或類似的元件。圖1以局部框圖和局部示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器；圖2以局部框圖和局部示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的另一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器；圖3以框圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的又一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器；圖4以框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器；圖5以局部框圖和局部示意圖形式示出了適用于如圖4中所示振蕩器的張弛振蕩器；圖6以框圖形式示出了適用于如圖4中所示數(shù)字調(diào)制器的數(shù)字調(diào)制器；圖7示出了時序圖，其中示出了圖4的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的操作；圖8以局部框圖和局部示意圖形式示出了采用圖4的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的直流(DC)-DC轉(zhuǎn)換器。在下面的描述中，在不同附圖中使用相同的參考數(shù)字來指示相同或類似的元件。除非另有說明，否則詞語“耦接”及其相關(guān)動詞形式包括直接連接以及通過本領(lǐng)域已知的方式的間接電連接兩者；而且除非另有說明，否則對直接連接的任一描述暗示采用適宜間接電連接形式的替代實(shí)施方式。具體實(shí)施方式圖1以局部框圖和局部示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100；擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100通常包括：振蕩器110、計數(shù)器120、電流源130。振蕩器110具有控制輸入端和輸出端，輸出端標(biāo)有“CLKOUT”，提供時鐘輸出信號。振蕩器110包括電流源112，該電流源具有連接到標(biāo)有“VDD”的電源電壓端子的第一端子和連接到振蕩器110控制輸入端的第二端子。計數(shù)器120具有連接到振蕩器110輸出端的輸入端和一個輸出端。電流源110具有第一端子、第二端子和控制輸入端，其中第一端子連接到VDD，第二端子連接到振蕩器110的控制輸入端，控制輸入端連接到計數(shù)器120的輸出端。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100使用振蕩器110來生成CLKOUT信號，但該擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器具有控制輸入端，允許在一定范圍內(nèi)擴(kuò)展CLKOUT信號的頻率以減少峰值EMI。振蕩器110包括使用固定電流源112和可變電流源130的組合給電容器(未示于圖1)充電的張弛振蕩器。通過使可變電流源130提供的電流成為電流源112所提供的電流的一部分，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100提供頻率在一定范圍內(nèi)變化的CLKOUT信號，該頻率的變化范圍相比于CLKOUT信號的頻率是很小的。計數(shù)器120計數(shù)振蕩器110的時鐘，以將數(shù)字斜坡信號提供給電流源130。因而計數(shù)器120掃描電流源130的電流，從而掃描振蕩器110一定范圍內(nèi)的頻率，在該范圍內(nèi)頻率不斷增加，直到計數(shù)器120達(dá)到最大計數(shù)，然后返回至計數(shù)起始。然而，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100不會在所需范圍內(nèi)理想地擴(kuò)展EMI，因?yàn)橛嫈?shù)器120響應(yīng)于振蕩器110自身的輸出來計數(shù)。當(dāng)振蕩器110由于電流源130增加的電流而較快地振蕩時，計數(shù)器120的計數(shù)速度會較快；而當(dāng)振蕩器110由于電流源130增加的電流而較慢地振蕩時，計數(shù)器120的計數(shù)速度也較慢。因此，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100在頻率范圍的較低端花費(fèi)的時間較多，并在頻率范圍的低端具有較高的EMI。由于EMI是按所需頻率范圍內(nèi)的最高EMI所測量的，因此擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100在擴(kuò)展EMI方面不如預(yù)期那么有效。圖2以局部框圖和局部示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的另一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器200。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器200通常包括：標(biāo)有“振蕩器#1”的振蕩器210、標(biāo)有“振蕩器#2”的振蕩器220、計數(shù)器230、電流源240。振蕩器210具有控制輸入端、以及提供CLKOUT信號的輸出端。振蕩器210包括具有第一端子和第二端子的電流源212，第一端子連接到VDD，第二端子連接到振蕩器210的控制輸入端。振蕩器220具有提供另一種時鐘信號的輸出端。計數(shù)器230具有連接到振蕩器220輸出端的輸入端和一個輸出端。電流源240具有第一端子、第二端子和控制輸入端，其中第一端子連接到VDD，第二端子連接到振蕩器210的控制輸入端，控制輸入端連接到計數(shù)器230的輸出端。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器200的工作方式與圖1中的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100的工作方式類似，不同之處在于前者使用第二振蕩器220來生成提供給時鐘計數(shù)器230的信號。由于計數(shù)器230被連接到獨(dú)立的振蕩器，因此其輸入時鐘不受擴(kuò)展的影響，并且由電流源240提供的掃描是均勻的。然而，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器200需要額外的振蕩器，這樣會增大電路面積、增加成本和功耗。計數(shù)器230可由斜坡計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但為了減少當(dāng)計數(shù)器230的頻率從頻率范圍的高端降低至頻率范圍的低端時通常會發(fā)生的頻率突變，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器200還可包括中間電路，該中間電路在計數(shù)器230達(dá)到峰值時反轉(zhuǎn)計數(shù)方向。然而，該數(shù)字斜坡波形在頻率范圍的高端和低端引入了一些EMI波峰，限制了EMI在范圍內(nèi)的降低。為了克服頻率特性的這種失真并使擴(kuò)頻EMI的降低更加均勻，另一種已知設(shè)計補(bǔ)償了該問題。圖3以框圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的又一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300通常包括鎖相環(huán)310和信號發(fā)生器320。鎖相環(huán)310包括標(biāo)有“PFD”的相位頻率檢測器、標(biāo)有“CP”的電荷泵312、標(biāo)有“LF”的環(huán)路濾波器313、壓控振蕩器(VCO)314、多模分頻器315。相位頻率檢測器311具有用于接收標(biāo)有“REF_CLK”的參考時鐘信號的參考時鐘輸入端，以及環(huán)路時鐘輸入端和輸出端。電荷泵312具有連接到相位頻率檢測器311的輸出端的輸入端和一個輸出端。環(huán)路濾波器313具有連接到電荷泵312的輸出端的輸入端和一個輸出端。VCO314具有連接至環(huán)路濾波器313的輸出端的輸入端，以及提供標(biāo)有“輸出”的輸出時鐘信號的輸出端。多模分頻器315具有連接到VCO314輸出端的信號輸入端，控制輸入端，和連接到相位頻率檢測器311的循環(huán)時鐘輸入端的輸出端。信號發(fā)生器320通常包括斜坡調(diào)制器330和除法調(diào)制器340。斜坡調(diào)制器330包括上/下斜坡計數(shù)器332和三角積分(ΣΔ)調(diào)制器334。斜坡計數(shù)器332具有用于接收2比特調(diào)制類型選擇信號的調(diào)制選擇控制輸入端，連接到多模分頻器315的輸出端的時鐘輸入端，8比特計數(shù)輸出端，和標(biāo)有“符號”的符號比特輸出端。ΣΔ調(diào)制器334具有連接到斜坡計數(shù)器332計數(shù)輸出端的信號輸入端，連接到多模分頻器315輸出端的時鐘輸入端，以及提供單比特輸出信號的輸出端。除法調(diào)制器340包括上/下除法計數(shù)器342和三角積分(ΣΔ)調(diào)制器344。除法計數(shù)器342具有連接到ΣΔ調(diào)制器334輸出端的信號輸入端，連接到多模分頻器315輸出端的時鐘輸入端，用于接收斜坡計數(shù)器332符號輸出的控制輸入端，用于接收標(biāo)有“α”和“β”的參數(shù)的波形輸入端，用于接收14比特輸出選擇信號的輸出選擇輸入端，和14比特計數(shù)輸出端。ΣΔ調(diào)制器344具有接到除法計數(shù)器342的計數(shù)輸出端的信號輸入端，連接到多模分頻器315輸出的時鐘輸入端，和連接到多模分頻器315控制輸入端的輸出端。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300用于生成調(diào)制曲線，該調(diào)制曲線克服了使用三角波而引起的高頻和低頻處的波峰。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300使用如在美國專利No.5,488,627中公開的調(diào)制的三角波。該波具有三角波及其立方的形狀，并且類似于賓夕法尼亞州赫爾希鎮(zhèn)的好時公司以“Hershey’sKiss”(好時之吻)商標(biāo)售賣的巧克力糖果的形狀。因此，該波形呈現(xiàn)出的特點(diǎn)與在其高壓和低壓附近的三角波的特點(diǎn)在一定程度上是對立相反的。在頻域中，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300具有EMI頻譜，該頻譜具有波峰，但在所需頻率范圍的整個中間區(qū)域是平的，并在頻帶的邊緣處呈現(xiàn)出可變衰減。此外，該EMI頻譜在邊帶處不呈現(xiàn)波峰，并因此在所需頻率范圍內(nèi)更有效地限制EMI。然而，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300很復(fù)雜，從而需要大的電路面積和高成本，以及相對較高的功耗。PLL310明顯比簡單的張弛振蕩器更加復(fù)雜，需要數(shù)字相位頻率檢測器311、電荷泵312、壓控振蕩器314以及多模分頻器315。此外，還使用斜坡調(diào)制器330和除法調(diào)制器340來生成“Hershey’sKiss”(好時之吻)的波形。因此希望具有擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器300提供的相對平坦的EMI頻譜的優(yōu)點(diǎn)，但避免使電路面積增大并提高成本的復(fù)雜性。現(xiàn)在將描述這種時鐘發(fā)生器。圖4以框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400。擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器包括振蕩器410、數(shù)字調(diào)制器420和分頻器430。振蕩器410具有用于設(shè)定輸出頻率的控制輸入端、以及提供CLKOUT信號的輸出端。數(shù)字調(diào)制器420具有連接到振蕩器410輸出端的輸入端，用于接收標(biāo)有“OSC_TRIM”的振蕩器微調(diào)信號的微調(diào)輸入端，以及用于向振蕩器410的控制輸入端提供6比特控制碼的輸出端。分頻器430具有連接到振蕩器410輸出端的時鐘輸入端，用于接收標(biāo)有“選擇頻率”的控制信號的控制輸入端，和用于提供標(biāo)有“CLKOUT2”的時鐘信號的輸出端。振蕩器410具有標(biāo)稱基頻，但會根據(jù)從數(shù)字調(diào)制器420接收的6比特控制碼來改變基頻。如將要示出，振蕩器410可被實(shí)施為簡單的張弛振蕩器，而不是復(fù)雜的鎖相環(huán)。數(shù)字調(diào)制器420從振蕩器410的輸出端接收CLKOUT信號并且使用CLKOUT信號來對其內(nèi)部操作計時。然而，數(shù)字調(diào)制器420并不如圖1的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器100那樣，將CLKOUT信號分頻并且使用分頻后的CLKOUT信號在所需擴(kuò)展范圍內(nèi)改變頻率。相反，該數(shù)字調(diào)制器提供6比特控制代碼以按順序排列CLKOUT信號的標(biāo)稱值的一組偏移值，并且改變其用來在給定狀態(tài)下提供控制代碼的周期數(shù)量，以確保為基本上預(yù)定的時間提供數(shù)字代碼的唯一值。如本文所使用，數(shù)字調(diào)制器420通過對CLKOUT信號的與其相位相對應(yīng)的多個周期進(jìn)行計數(shù)，為基本上預(yù)定的時間提供唯一值，以使得對于每個相位來說經(jīng)過的時間大致等于相同時間。以下將描述利用較小電路面積來提供這一功能的數(shù)字調(diào)制器電路。分頻器430為用于以多個輸出頻率提供CLKOUT2的輸出分頻器，可用于連接有擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400的應(yīng)用電路。所述分頻器使用由“選擇頻率”信號直接或間接指出的分頻值來將CLKOUT信號分頻。而“選擇頻率”信號可以多種方式形成，諸如：在工廠測試中利用可編程熔絲；在啟動時利用接收輸入值；利用外部電阻器的值等。例如，如果CLKOUT信號具有8.4兆赫(MHz)的頻率，并且“選擇頻率”指出分頻值為14，那么CLKOUT2信號就為600kHz，而如果“選擇頻率”指出分頻值為42，那么CLKOUT2信號就為200kHz。下文將看出，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400在所需范圍內(nèi)提供高度有效的EMI擴(kuò)展，但不存在顯著的電路復(fù)雜性并且僅使用了單個本身相對簡單的振蕩器。圖5以局部框圖和局部示意圖示出了適用作圖4的振蕩器410的張弛振蕩器500。張弛振蕩器500一般包括：兩個電路結(jié)構(gòu)510和520，這兩個電路結(jié)構(gòu)分別標(biāo)記為“結(jié)構(gòu)A”和“結(jié)構(gòu)B”，用于分別定義CLKOUT信號的高時間和低時間；解復(fù)用器530；固定電流源540；數(shù)字控制電流源550；以及控制電路560。電路結(jié)構(gòu)510包括電容器511、比較器512和開關(guān)513。電容器511具有：第一端子，所述第一端子連接到標(biāo)記為“AVDD”的正電源電壓端子；以及第二端子。AVDD為對于模擬電路的正確操作來說足夠高的電源電壓并且通常比數(shù)字電路的電源電壓更高。比較器512具有：反相輸入端，所述反相輸入端連接到電容器511的第二端子；非反相輸入端，所述非反相輸入端用于接收標(biāo)記為“參考”的參考電壓；以及輸出端子，所述輸出端子用于提供標(biāo)記為“S”的置位信號。開關(guān)513具有：第一端子，所述第一端子連接到AVDD；第二端子，所述第二端子連接到電容器511的第二端子；以及真實(shí)控制端子，所述真實(shí)控制端子用于接收標(biāo)記為“ON-SW”的信號。電路結(jié)構(gòu)520包括電容器521、比較器522和開關(guān)523。電容器521具有：第一端子，所述第一端子連接到AVDD；以及第二端子。比較器522具有：反相輸入端，所述反相輸入端連接到電容器521的第二端子；非反相輸入端，所述非反相輸入端用于接收參考電壓“參考”；以及輸出端子，所述輸出端子用于提供標(biāo)記為“R”的復(fù)位信號。開關(guān)523具有：第一端子，所述第一端子連接到AVDD；第二端子，所述第二端子連接到電容器521的第二端子；以及互補(bǔ)控制端子，所述互補(bǔ)控制端子用于接收信號ON-SW。解復(fù)用器530具有：輸入端子；第一輸出端子，所述第一輸出端子連接到電容器511的第二端子；第二輸出端子，所述第二輸出端子連接到電容器521的第二端子；以及選擇輸入端，所述選擇輸入端用于接收信號ON-SW。固定電流源540具有：第一端子，所述第一端子連接到解復(fù)用器530的輸入端子；以及第二端子，所述第二端子接地。數(shù)字控制電流源550具有：第一端子，所述第一端子連接到解復(fù)用器530的輸入端子；第二端子，所述第二端子接地；以及控制端子，所述控制端子用于從數(shù)字調(diào)制器420接收6比特控制代碼?？刂齐娐?60包括置位復(fù)位(SR)觸發(fā)器562和反相器564。SR觸發(fā)器562具有連接到比較器512的輸出端的S輸入端、連接到比較器522的輸出端的復(fù)位輸入端，以及用于提供ON-SW信號的輸出端。逆變器564具有連接到SR觸發(fā)器562的輸出端，以及用于提供CLKOUT信號的輸出端。張弛振蕩器500使用兩個類似的電路：結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B，以確定三角波的斜升和斜降時間。電容器511和521相匹配，以提供均勻的上升和下降時間以及約50％的CLKOUT信號的占空比。在一個相位期間，當(dāng)ON-SW較高時，開關(guān)513閉合以便將電容器511的第二端子處的電壓設(shè)置成等于AVDD。開關(guān)523斷開，并且多路分解器530選擇第二輸出。電容器521充電的速率確定CLKOUT信號的低時間，并且這個速率由將固定電流源54和可變電流源550組合而設(shè)置的電流進(jìn)行設(shè)置。電流源550作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器操作，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用，例如，開關(guān)二進(jìn)制加權(quán)電流源將二進(jìn)制控制代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電流。在另一相位期間，當(dāng)ON-SW較低時，開關(guān)523閉合以便將電容器521的第二端子處的電壓設(shè)置成等于AVDD。開關(guān)513斷開，并且多路分解器530選擇第一輸出。電容器511充電的速率確定CLKOUT信號的高時間，并且這個速率由將固定電流源54和可變電流源550組合而設(shè)置的電流進(jìn)行設(shè)置。在其他實(shí)施方案中，可以使用若干公知的張弛振蕩器中的任一個，包括使用相同電流源來控制單個電容器的充電和放電的張弛振蕩器。圖6以框圖形式示出適合用作圖4的數(shù)字調(diào)制器420的數(shù)字調(diào)制器600。數(shù)字調(diào)制器600總體包括固定時間計數(shù)器610、計數(shù)器相位電路620，以及代碼生成器電路630。固定時間計數(shù)器610具有用于接收CLKOUT信號的時鐘輸入端、用于接收標(biāo)記為“超時值”的超時值的控制輸入端，以及用于提供標(biāo)記為“超時”的信號的輸出端。計數(shù)器相位電路620具有連接到固定時間計數(shù)器610的輸出端的輸入端，以及用于提供4比特計數(shù)器相位值的輸出端。代碼生成器電路630具有連接到計數(shù)器相位電路620的輸出端的第一輸入端、用于接收OSC_TRIM信號的第二輸入端、用于提供“超時值”的第一輸出端，以及連接到振蕩器的控制輸入端的用于提供6比特數(shù)字碼的第二輸出端。固定時間計數(shù)器610在它大約對預(yù)定時間計數(shù)之后提供“超時”信號，這個時間接近預(yù)定時間但并不確切，因?yàn)樗艿紺LKOUT信號的頻率限制。代碼生成器電路630響應(yīng)于計數(shù)器相位來調(diào)整“超時值”，所述計數(shù)器相位對應(yīng)于CLKOUT信號的不同頻率。如果振蕩器410因擴(kuò)頻頻率調(diào)制而相對較慢，那么固定時間計數(shù)器610在更少的循環(huán)次數(shù)之后超時。相反，如果振蕩器410因擴(kuò)頻頻率調(diào)制而相對較快，那么固定時間計數(shù)器610在更多的循環(huán)次數(shù)之后超時。固定時間計數(shù)器610激活“超時”信號，以表示在預(yù)定時間之后完成數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制的一個離散步長。計數(shù)器相位電路620是循環(huán)通過對應(yīng)于CLKOUT信號的不同離散步長的一系列狀態(tài)的簡單狀態(tài)機(jī)。在所示實(shí)施方案中，計數(shù)器相位電路620本身是具有十六個狀態(tài)并且將4比特輸出信號提供到查找表630的二進(jìn)制計數(shù)器。在一個形式中，代碼生成器電路630使用查找表來實(shí)施，所述查找表使用在計數(shù)器相位電路620的4比特輸出上編碼的計數(shù)器相位來索引至查找表630中的存儲值的集合。存儲值中的每個包括一對值，一個用于“超時值”并且另一個用于對應(yīng)于計數(shù)器相位的“數(shù)字代碼”。當(dāng)已知振蕩器410的基頻和EMI擴(kuò)展要求時，查找表630可實(shí)施為小型只讀存儲器(ROM)，此在電路面積方面非常有效。在另一實(shí)施方案中，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400用于可針對有不同時鐘頻率的不同環(huán)境進(jìn)行編程的集成電路中，此時，查找表630可實(shí)施為一次性可編程ROM以允許對特性編程。在另一形式中，代碼生成器電路630使用數(shù)字有限狀態(tài)機(jī)實(shí)施。在此實(shí)施方案中，“超時值”可計算為“數(shù)字代碼”和“OSC_TRIM”信號的線性組合。數(shù)字調(diào)制器600的另一方面在于，代碼生成器電路630接收OSC_TRIM信號以允許振蕩器410的基頻在集成電路制成后校準(zhǔn)以補(bǔ)償工藝變化。在一個實(shí)施方案中，代碼生成器電路630將由OSC_TRIM信號指示的偏移值加到“數(shù)字代碼”，此將允許振蕩器420的基頻偏移CLKOUT信號的期望頻率的微小百分比，此補(bǔ)償可預(yù)見的制造變化。在此情況下，可使用具有六個或較少比特的小型加法器電路。在一個實(shí)施方案中，計數(shù)器相位電路620也接收OSC_TRIM信號，并且使用該OSC_TRIM信號來變化其循環(huán)通過的狀態(tài)的數(shù)目，以保持?jǐn)U頻時鐘發(fā)生器600的調(diào)制深度基本上固定(盡管存在工藝變化)。如果OSC_TRIM信號較小，則計數(shù)器相位電路620采用計數(shù)器相位的較小數(shù)字幅值(較少數(shù)目的離散步長)。相反，如果OSC_TRIM信號較大，則計數(shù)器相位電路620采用計數(shù)器相位的較大數(shù)字幅值(較大數(shù)目的離散步長)。圖7示出顯示圖4的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400的操作的時序圖700。在圖7中，橫軸表示時間(以微秒(μsec)為單位)，并且縱軸表示CLKOUT的頻率(以兆赫(MHz)為單位)。在此實(shí)例中，CLKOUT的標(biāo)稱基頻為8.4MHz，但因擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400的擴(kuò)展動作，該頻率在約7.728MHz和約9.072MHz或約±8％(稱為8％的調(diào)制深度)之間變化。時序圖700顯示使用15個離散步長實(shí)施的三角波710的一個完整循環(huán)。如圖所示，波形710在0微秒處以對應(yīng)于8.4MHz的基頻的中間水平720開始，并且在7個離散步長中斜升至9.072MHz的最大頻率步長730，然后在14個離散步長中斜降至7.728MHz的最小頻率750，并且然后在7個離散步長中返回到8.4MHz的標(biāo)稱基頻。完整頻率調(diào)制循環(huán)跨越2500微秒以提供400Hz調(diào)制。從最大頻率到最小頻率的斜坡在14個步長中發(fā)生，并且從最小頻率回到最大頻率的斜坡在14個步長中發(fā)生，因此一個完整循環(huán)具有28個離散步長。每一步長持續(xù)2500微秒/28＝89.29微秒，顯示為標(biāo)記為“t1”的時間。數(shù)字調(diào)制器600可如下精確實(shí)施此系統(tǒng)。查找表640提供“超時值”作為振蕩器410在當(dāng)前振蕩器相位(將近似于89.29微秒)的頻率下循環(huán)數(shù)目的計數(shù)。其使用偶數(shù)分頻器來完成此任務(wù)以簡化邏輯。每一計數(shù)器相位所需的值顯示于以下表I中：表I計數(shù)器相位超時(理想)超時值t步長(微秒)+7810.0080688.3+6801.4379888.5+5792.8679088.8+4784.2978288.8+3775.7177489.0+2767.1476689.1+1758.1775889.20750.0075089.3-1741.4374289.3-2732/8673489.4-3724.2972689.4-4715.7171889.4-5707.1471089.4-6698.5770289.3-7690.0069489.2步長時間的總數(shù)等于2495微秒，其對應(yīng)于400.8Hz，并且因此極接近于期望的調(diào)制頻率。在此實(shí)例中，數(shù)字調(diào)制器600通過對在實(shí)際限制內(nèi)產(chǎn)生接近于89.29微秒理想時間的時間的對應(yīng)循環(huán)數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，從而對每一相位計數(shù)達(dá)基本上預(yù)定的時間。例如，數(shù)字調(diào)制器600將分頻比限制為偶數(shù)個時鐘循環(huán)以簡化固定時間計數(shù)器610的設(shè)計。此外，每一相位中的平均時間量為89.11微秒，這極接近于期望時間。在頻域中，數(shù)字調(diào)制器600產(chǎn)生具有定義EMI水平的大數(shù)目緊密間隔的離散音調(diào)的EMI頻譜。在另一實(shí)施方案中，數(shù)字調(diào)制器600可在相鄰的成對離散頻率步長之間抖動以提供更均勻的EMI頻譜，但以增大電路復(fù)雜性和尺寸為代價。數(shù)字調(diào)制器600在電路面積方面極小，因?yàn)槠鋬H使用緊湊數(shù)字電路系統(tǒng)。固定時間計數(shù)器610實(shí)施這些分頻比的實(shí)際實(shí)施方案僅需要約1,000個邏輯柵極，此允許固定時間計數(shù)器610使用現(xiàn)代CMOS集成電路技術(shù)而相對小型。在重新使用振蕩器410的同時，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400避免更大規(guī)模地擴(kuò)展EMI以使用已知單振蕩器設(shè)計來降低頻率，但與圖3的“Hershey’sKiss”(好時之吻)擴(kuò)頻振蕩器300相比，需要的電路面積小得多。注意，步長710和720對應(yīng)于+2相位并且在頻率調(diào)制循環(huán)期間遇到兩次，像所有其它中間步長一樣。然而，最大步長730和最小步長750在頻率調(diào)制循環(huán)期間僅出現(xiàn)一次，從而導(dǎo)致在EMI頻譜中輕微失真。因此，在一個實(shí)施方案中，可稍微修改數(shù)字調(diào)制器400以重復(fù)最大步長730(對應(yīng)于+7相位)和最小步長750(對應(yīng)于-7相位)的計數(shù)值。圖8按局部框圖和局部示意圖形式示出使用擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器(例如圖4的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400)的DC-DC轉(zhuǎn)換器800。DC-DC轉(zhuǎn)換器800通常包含控制器芯片810、高側(cè)開關(guān)820、低側(cè)開關(guān)830、電感器840、負(fù)載850和反饋電路860?？刂破餍酒?10包含脈沖寬度調(diào)制器(PWM)開關(guān)調(diào)節(jié)器以及在DC-DC電源中有用的多種其它電路，這些在圖8中均未顯示。控制器芯片810包含使用擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的振蕩器電路811、誤差放大器812、PWM鎖存器813、高側(cè)驅(qū)動器814、延遲元件815和低側(cè)驅(qū)動器816。振蕩器電路811具有兩個輸出，包含用于提供方波時鐘信號的第一輸出和用于提供斜坡信號的第二輸出。誤差放大器812具有連接至振蕩器811的第一輸出的非反相輸入、連接至標(biāo)記為“FB”的反饋端子的反相輸入，和輸出。PWM鎖存器813具有連接至振蕩器電路811的第一輸出的設(shè)置(S)輸入、連接至誤差放大器812的輸出的重置(R)輸入，和輸出(Q)。驅(qū)動器814是非反相驅(qū)動器，該非反相驅(qū)動器具有連接至PWM鎖存器813的Q輸出的輸入，和輸出。延遲元件815具有連接至PWM鎖存器813的Q輸出的輸入，和輸出。驅(qū)動器815是反相驅(qū)動器，該反相驅(qū)動器具有連接至延遲元件815的輸出的輸入，和輸出。晶體管820具有用于接收標(biāo)記為“VIN”的輸入電壓的漏極、連接至驅(qū)動器814的輸出的柵極，和源極。晶體管830具有連接至晶體管820的源極的漏極、連接至驅(qū)動器816的輸出的柵極，和接地的源極。電感器840具有連接至晶體管820的源極和晶體管830的漏極的第一端子，和用于提供標(biāo)記為“VOUT”的輸出信號的第二端子。負(fù)載850具有連接至電感器840的第二端子的第一端子，和接地的第二端子。反饋電路860包含電阻器862和864。電阻器862具有用于接收VOUT的第一端子，和連接至控制器芯片810的FB端子的第二端子。電阻器864具有連接至電阻器862的第二端子的第一端子，和接地的第二端子。在操作中，控制器芯片810響應(yīng)于由振蕩器811提供的斜坡信號和FB引腳上的電壓之間的差異，改變高側(cè)驅(qū)動器和低側(cè)驅(qū)動器的占空比。FB引腳上的電壓又是與由電阻器862和864的值確定的VOUT成比例的電壓。高側(cè)開關(guān)820和低側(cè)開關(guān)830處于電感器840的輸入側(cè)上，并且因此，DC-DC轉(zhuǎn)換器800充作降壓轉(zhuǎn)換器?？刂破餍酒?10使用基于如本文中所述的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器(例如圖4的擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器400)的振蕩器。因此，控制器芯片810對用戶來說緊湊且便宜。上文所公開的主題應(yīng)被視為示例性的而非限制性的，并且所附權(quán)利要求旨在涵蓋落在權(quán)利要求的真實(shí)范圍內(nèi)的所有此類修改、增強(qiáng)和其他實(shí)施方案。例如，擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器可用于多種電子產(chǎn)品中，例如微控制器、開關(guān)模式電源等等。此外，三角波信號可被在一段期間內(nèi)具有均勻振幅的類似信號(例如不對稱三角波或鋸齒波)所替代。雖然本文中公開的張弛振蕩器緊湊，但其可被其它振蕩器設(shè)計代替?；趹?yīng)用要求，可使用圖7的離散三角波，或者可通過校正極高和極低頻率處的小失真來修改波形以改善EMI擴(kuò)展。所公開的實(shí)施方案的一種形式是一種擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器。根據(jù)該擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的一個方面，該擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器包括模擬振蕩器。根據(jù)另一方面，代碼生成器電路包括查找表。根據(jù)又一方面，該代碼生成器電路包括數(shù)字有限狀態(tài)機(jī)。所公開實(shí)施方案的另一形式是一種開關(guān)模式電源。該開關(guān)模式電源包含使用擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器的振蕩器電路、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器鎖存器和驅(qū)動器電路。根據(jù)一個方面，該驅(qū)動器電路提供至少一個輸出信號以控制能量轉(zhuǎn)移元件的開關(guān)，并且該能量轉(zhuǎn)移元件包括電感器，并且該開關(guān)模式電源使用該電感器來充當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)另一方面，該擴(kuò)頻時鐘發(fā)生器包括振蕩器，并且該振蕩器包括模擬振蕩器。根據(jù)此方面，該模擬振蕩器可包括張弛振蕩器，其振蕩器頻率由電容和充電電流確定，其中該張弛振蕩器響應(yīng)于控制代碼通過變化充電電流來改變振蕩頻率。根據(jù)又一方面，周期性信號在預(yù)定的周期內(nèi)包括三角波。根據(jù)此方面，該三角波包含對應(yīng)于該三角波的最大值的離散步長和對應(yīng)于該三角波的最小值的離散步長，并且該數(shù)字調(diào)制器重復(fù)對應(yīng)于最大值的離散步長和對應(yīng)于最小值的離散步長，以使輸出頻率在預(yù)定的周期內(nèi)，與對應(yīng)于最大值的離散步長和對應(yīng)于最小值的離散步長相對應(yīng)，基本上達(dá)預(yù)定的時間。根據(jù)再一方面，該數(shù)字調(diào)制器進(jìn)一步具有用于接收振蕩器微調(diào)信號的微調(diào)輸入，并且響應(yīng)于該振蕩器微調(diào)信號在多個離散步長中的每一個處偏移控制代碼。根據(jù)又一方面，該數(shù)字調(diào)制器在相鄰的成對多個離散步長之間抖動。根據(jù)該開關(guān)模式電源的另一方面，該數(shù)字調(diào)制器包括固定時間計數(shù)器、計數(shù)器相位電路和代碼生成器電路。該固定時間計數(shù)器具有用于接收時鐘輸出信號的時鐘輸入、用于接收超時值的控制輸入和用于在該固定時間計數(shù)器使用超時值對預(yù)定的時間進(jìn)行計數(shù)之后提供超時信號的輸出。該計數(shù)器相位電路具有耦接到固定時間計數(shù)器的輸出的輸入和用于提供計數(shù)器相位值的輸出，其中該計數(shù)器相位電路響應(yīng)于超時信號的激活，從中間狀態(tài)至最大狀態(tài)至最小狀態(tài)至中間狀態(tài)連續(xù)改變計數(shù)器相位值。該代碼生成器電路具有耦接到計數(shù)器相位電路的輸出的輸入、用于提供超時值的第一輸出和用于響應(yīng)于計數(shù)器相位值而提供控制代碼的第二輸出，其中該超時值表示對應(yīng)于預(yù)定時間的時鐘輸出信號的循環(huán)的數(shù)目，并且該控制代碼對應(yīng)于振蕩器的頻率，以使輸出頻率在預(yù)定的時間內(nèi)從中間頻率至最大頻率至最小頻率至中間頻率基本上均勻改變。所公開實(shí)施方案的又一形式是一種用于生成擴(kuò)頻時鐘信號的方法。包括：提供處于輸出頻率的輸出時鐘信號；響應(yīng)于控制信號變化所述輸出頻率；響應(yīng)于所述時鐘輸出信號，以多個離散步長提供控制代碼作為周期性信號，其中每一步長持續(xù)達(dá)基本上預(yù)定的時間；以及提供所述控制代碼作為所述控制信號。所公開實(shí)施方案的又一形式是一種用于生成擴(kuò)頻時鐘信號的方法。根據(jù)一個方面，提供輸出時鐘信號包括使用張弛振蕩器提供輸出時鐘信號。根據(jù)此方面，響應(yīng)于控制信號變化輸出頻率包括響應(yīng)于控制代碼而變化張弛振蕩器的電容器的充電電流。根據(jù)另一方面，提供控制代碼作為周期性信號包括在預(yù)定的周期內(nèi)提供近似三角波的控制代碼。根據(jù)此另一方面，在預(yù)定的周期內(nèi)提供近似三角波的控制代碼包括提供具有最大值和最小值的控制代碼，并且重復(fù)該最大值和該最小值，以使輸出頻率在預(yù)定的周期內(nèi)對應(yīng)于該最大值和該最小值達(dá)基本上預(yù)定的時間。根據(jù)又一方面，該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于振蕩器微調(diào)信號在多個離散步長中的每一個處偏移控制代碼。根據(jù)再一方面，該方法進(jìn)一步包括在相鄰的成對多個離散步長之間抖動。因而，在法律允許的最大程度上，本發(fā)明的范圍應(yīng)該由以下權(quán)利要求書及其等價內(nèi)容所容許的最寬泛解釋所確定，并且不應(yīng)受到前述詳細(xì)說明的約束或限制。當(dāng)前第1頁1 2 3