專利名稱：可變頻率多相振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于電源管理，具體為用于電源管理的多相振蕩器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著其功能和應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，可變頻率多相振蕩器越來越普及。 可變頻率多相振蕩器可關(guān)泛用在各種電源管理單元(PMU)中，用于生成復(fù)雜 的時鐘信號以驅(qū)動其它的元件。換言之，可變頻率多相振蕩器可提供多種相位(多 相)的信號給各種元件，例如直流/直流變換器。實(shí)際使用中，可變頻率多相振 蕩器需要提供多相信號來同步與其相連的多個元件。振蕩器通常根據(jù)內(nèi)部電感、 電阻、電容或其它必要元件中的一個或者多個元件的組合來決定自身的頻率。
舉例來說，可變頻率多相振蕩器應(yīng)用于PMU中時需要可調(diào)諧，也就是說其 輸出頻率是控制輸入的一個函數(shù)，控制輸入通常是指電壓。例如，壓控振蕩器電 路的輸出頻率是其輸入控制電壓的一個函數(shù)?？勺冾l率多相振蕩器的輸出頻率還 可受某些內(nèi)部元件的固有延時的影響。
通常，便攜式電子設(shè)備非常依賴PMU來通過單一的電源(如電池)提供不 同的電壓。上述的直流/直流變換器每個通道都可能有一個不均電流，該不均電 流在相位信號每個周期的第一時間段(T0N)內(nèi)增大，在相位信號每個周期的第 二時間段(TOFF)內(nèi)減小甚至降到0。為了提高供電分布(supply current distribution),每個直流/直流變換的周期都應(yīng)該開始于不同的時刻。這樣就需要 多相振蕩器。為了適應(yīng)大范圍的應(yīng)用，PMU需要能工作于不同的頻率，這就必 須使用可變頻率多相振蕩器。
要完成上述的同步操作，需要根據(jù)具體的要求采取各種方法來調(diào)整多相信 號，以獲得所需的相位關(guān)聯(lián)。因此，直流/直流變換器可移相工作，以降低噪聲、 放寬對輸入濾波的要求并避免不需要的輸入涌入電流。
生成多相信號的傳統(tǒng)方法是使用一個主時鐘，其頻率為各個同步時鐘頻率 的N倍(主時鐘頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同步時鐘頻率)。傳統(tǒng)方法為了使低頻信號得到較 小的占空比需要使用頻率非常高的主時鐘。使用高頻率的振蕩器就意味著功率耗 散大，而且頻率調(diào)節(jié)困難。同時，使用高頻率的振蕩器也使相位調(diào)節(jié)變得復(fù)雜， 無法實(shí)現(xiàn)單個占空比設(shè)計(jì)，也使得電路設(shè)計(jì)無法比例縮放。
因此，需要有一種設(shè)備和方法能夠提供一種具有多相輸出的可變頻率多相 振蕩器，該可變頻率多相振蕩器嵌入集成電路中，其占空比控制簡單，頻率范圍 大，頻率調(diào)節(jié)配置簡單，功耗低，而且不增加集成電路的復(fù)雜性。本發(fā)明的主旨 就在于提供這種設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了一種用于生成多相信號的可變頻率多相振蕩 器。該可變頻率多相振蕩器包括一個相關(guān)器、多個延時單元和一個或非(NOR) 電路。相關(guān)器從外部接收一個控制信號并生成一個閾值電壓。多個延時單元彼此 串聯(lián)。每個延時單元都從外部接收控制信號，從相關(guān)器接收閾值電壓并生成一個 多相信號。NOR電路從多個延時單元接收多個多相信號并生成一個輸出信號給 其中的一個延時單元。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于生成多相信號的可變頻率多相振蕩 器。該可變頻率多相振蕩器包括一個控制單元、多個相關(guān)器、多個延時單元和一 個NOR電路。控制單元從外部接收一個輸入信號并生成多個控制信號。多個相 關(guān)器從控制單元接收多個控制信號并生成多個閾值電壓。多個延時單元彼此串 聯(lián)。每個延時單元都與一個相關(guān)器并聯(lián)，每個延時單元從控制單元接收多個控制 信號中的一個，并接收多個閾值電壓中的一個，并生成一個多相信號。NOR電 路從多個延時單元接收多相信號并生成一個輸出信號給其中的一個延時單元。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于生成多相信號的方法，其步驟包括(a) 接收一個電流控制信號，(b)根據(jù)電流控制信號在每個延時單元中生成一個閾值 電壓，(c)根據(jù)電流控制信號和閾值電壓在每個延時單元中生成多相信號，(d)在 一個NOR電路中運(yùn)算多相信號，(e)在NOR電路中生成一個數(shù)字信號，(f)如果 數(shù)字信號為高，重復(fù)以上(c)至(e)歩驟。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種設(shè)備。該設(shè)備包括一個PMU和多個直流/ 直流變換器。該P(yáng)MU包括一個可變頻率多相振蕩器和多個控制器。該可變頻率 多相振蕩器包括一個相關(guān)器、多個延時單元和一個NOR電路。相關(guān)器從外部接 收一個控制信號并生成一個閾值電壓。多個延時單元彼此串聯(lián)。每個延時單元都 從外部接收控制信號，從相關(guān)器接收閾值電壓并生成一個多相信號。NOR電路 從多個延時單元接收多個多相信號并生成一個輸出信號給其中的一個延時單元。
每個控制器都接收一個控制信號。每個直流/直流變換器都由一個控制器控制。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種無線通訊設(shè)備，該無線通訊設(shè)備可通過一 個無線通訊網(wǎng)絡(luò)與基站通訊。該無線通訊設(shè)備包括一個控制器、 一個無線電收發(fā) 器、 一個用戶界面、 一個存儲單元和一個電源單元。無線電收發(fā)器由控制器來控 制，通過天線與基站通訊。用戶界面可從用戶接收音頻和視頻數(shù)據(jù)并將音頻視頻 數(shù)據(jù)顯示給用戶。存儲單元可存儲音頻和視頻數(shù)據(jù)。電源單元給控制器、無線電 收發(fā)器、用戶界面和存儲單元供電。電源單元包括一個可變頻率多相振蕩器。該 可變頻率多相振蕩器包括一個相關(guān)器、多個延時單元和一個NOR電路。相關(guān)器 從外部接收一個控制信號并生成一個閾值電壓。多個延時單元彼此串聯(lián)。每個延 時單元都從外部接收控制信號，從相關(guān)器接收閾值電壓并生成一個多相信號。
NOR電路從多個延時單元接收多個多相信號并生成一個輸出信號給其中的一個 延時單元。


后文典型實(shí)施例的具體實(shí)施方式
結(jié)合以下附圖進(jìn)行，將使得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 顯而易見。
圖1為本發(fā)明提供的一種恒定占空比的可變頻率多相振蕩器的塊圖。
圖2為本發(fā)明提供的一種可變占空比的可變頻率多相振蕩器的塊圖。
圖3為圖1和圖2中可變頻率多相振蕩器的電流一閾值相關(guān)器的示意圖。
圖4為圖1和圖2中的振蕩器的一個延時單元的示意圖。
圖5為圖1中可變頻率多相振蕩器的一個相位波形。
圖6為圖2中可變頻率多相振蕩器的一個相位波形。圖7為一種包括可變頻率多相振蕩器的應(yīng)用系統(tǒng)的塊圖。 圖8為電源單元配備了可變頻率多相振蕩器的一種移動電話的塊圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種可變頻率多相振蕩器，其多相位輸出的相位互相關(guān)聯(lián)。 圖1所示為一種恒定占空比的可變頻率多相振蕩器100。該可變頻率多相振蕩器 IOO為一種可變頻率振蕩器。在此實(shí)施例中，可變頻率多相振蕩器100主要包括 一個電流一閾值相關(guān)器110，多個延時單元120、 122、 124、 126和128，以及 NOR電路130。由于圖1所示實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，為了簡便起見略去了 可變頻率多相振蕩器100中通常使用的一些子元件和/或外圍元件。另外，根據(jù) 具體應(yīng)用的不同，可使用任意數(shù)量的延時單元(不少于2個)。
可變頻率多相振蕩器100包括一個輸入端口 140和多個輸出端口 150、 152、 154、 156和158。輸入端口 140可從一個外部組件(圖1中未示出)接收一個輸 入信號，例如模擬信號。該模擬信號可以是電流信號、電壓信號或者二者的組合。 該模擬信號的頻率遠(yuǎn)低于可變頻率多相振蕩器100的頻率。模擬信號提供給電流 一閾值相關(guān)器110和多個延時單元120、 122、 124、 126和128以控制可變頻率 多相振蕩器100的振蕩頻率?？勺冾l率多相振蕩器100的振蕩頻率也由上述延時 單元的個數(shù)決定。
電流一閾值相關(guān)器110可接收上述模擬信號并生成一個閾值電壓。該閾值 電壓再傳輸給多個延時單元120、 122、 124、 126和128。延時單元120、 122、 124、 126和128由模擬信號和閾值電壓控制生成多相信號。
延時單元120有一個電流控制端、 一個閾值控制端、 一個輸入端和一個輸 出端。延時單元120、 122、 124、 126和128為電流控制的延時單元，形成一個 環(huán)振結(jié)構(gòu)。延時單元120的輸出端連接到延時單元122的輸入端。與之類似，延 時單元122的輸出端連接到延時單元124的輸入端。延時單元124的輸出端連接 到延時單元126的輸入端。延時單元126的輸出端連接到延時單元128的輸入端。 這樣，多個延時單元120、 122、 124、 126和128實(shí)現(xiàn)級聯(lián)。
延時單元120的電流控制端接收到上述的模擬信號，閾值控制端接收到上 述的閾值電壓。同時，延時單元120的輸入端還接收到NOR電路130的一個輸 出信號。延時單元120由模擬信號和閾值電壓控制并在輸出端150生成一個相位 信號(亦即時鐘信號)。而且，如果模擬信號和域電流一閾值相關(guān)器110和延時 單元120的內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化，該相位信號的占空比也會發(fā)生變化。通過調(diào)節(jié)模 擬信號，電流一閾值相關(guān)器110和/或延時單元120、 122、 124、 126和128的內(nèi) 部參數(shù)也可改變可變頻率多相振蕩器100的振蕩頻率。實(shí)際工作中，當(dāng)輸出端 150的相位信號(時鐘信號)為低時，輸出端152的相位信號就會為高，如此交 替直至延時單元128，以下將詳細(xì)說明。
在此實(shí)施例中，來自輸入端口 140的模擬信號可以為電流信號，用于控制 可變頻率多相振蕩器100生成的多相信號的頻率和占空比。該電流也可用于給延 時單元120中的一個電容充電。該電容充電所需的時間即定義為延時單元120 的延時。延時單元120內(nèi)部有一個比較器，可比較其輸入信號。進(jìn)行比較將使得 比較器具有一個固有延時。為了補(bǔ)償比較器的固有延時并使得電流和延時單元 120的延時之間保持所需的關(guān)系，電流一閾值相關(guān)器110生成的閾值電壓可自動 調(diào)節(jié)，后文將詳細(xì)說明。
圖1中，延時單元122、 124、 126和128的配置與延時單元120相同，因 此其功能等相似點(diǎn)在此不再贅述。
在此實(shí)施例中，NOR電路130為一個或非門?；蚍情T130可從延時單元120、 122、 124、 126和128接收多個相位信號，亦即多相信號。這些多相信號由NOR 門進(jìn)行或非運(yùn)算。由上述延時單元提供的相位信號(時鐘信號)繼而被一個一個 激活。所有相位信號的計(jì)時(timing)都降為O時再開始一個新的周期。
圖2為本發(fā)明提供的另一種可變占空比的可變頻率多相振蕩器200?？勺冾l 率多相振蕩器200主要包括一個控制單元210、多個電流一閾值相關(guān)器110、 112、 114、 116和118，多個延時單元120、 122、 124、 126和128以及一個NOR電路 130。由于電流一閾值相關(guān)器IIO、 112、 114、 116和118的配置與圖1中的電流 一閾值相關(guān)器110的配置相同，其類似功能在此不再贅述。同樣，簡便起見，可 變頻率多相振蕩器200的類似配置和功能也略去，在此僅詳細(xì)描述其與可變頻率 多相振蕩器100的不同之處。
控制單元210從外部組件(圖2中未示出)接收一個信號，例如模擬信號。 該模擬信號可以為電流信號、電壓信號或者二者的組合。控制單元210可將該模 擬信號轉(zhuǎn)換成多個控制信號，多個控制信號再傳輸給多個電流一閾值相關(guān)器110、112、 114、 116和118以及多個延時單元120、 122、 124、 126和128。在此實(shí)施 例中，控制單元210可以是能夠?qū)崿F(xiàn)信號轉(zhuǎn)換的任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？刂茊卧?10 可使用不同的元件以多種配置來實(shí)現(xiàn)，在此不作詳述。在此實(shí)施例中，控制單元 210將模擬信號轉(zhuǎn)換成一個電流信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，也可使用電壓信 號或者電壓電流組合信號來控制電流一閾值相關(guān)器及其相連的延時單元。在此情 況下，可變頻率多相振蕩器200中將采用某些特定的電路拓?fù)?，簡便起見略去?表。
多個控制信號的頻率遠(yuǎn)低于可變頻率多相振蕩器200的頻率。上述模擬信 號用于控制可變頻率多相振蕩器200的振蕩頻率。另外，可變頻率多相振蕩器 200的振蕩頻率也由延時單元的總數(shù)決定。
如圖2所示，每個延時單元都連接到一個電流一閾值相關(guān)器。例如，延時 單元120與電流一閾值相關(guān)器110相連。與之類似，延時單元128與電流一閾值 相關(guān)器118相連。如上己述，電流一闞值相關(guān)器110內(nèi)部參數(shù)的差異會影響延時 單元120生成的相位信號的占空比。延時單元120接收的控制信號也可控制輸出 端150的相位信號的占空比。因此，每個相位信號的占空比都由控制信號和相應(yīng) 的延時單元接收到的閾值電壓控制。因此，上述多個電流一閾值相關(guān)器的配置使 得變頻率多相振蕩器200可生成不同占空比的多相信號，而每個相位信號的占空 比則是保持恒定的。各個多相信號的占空比的差異取決于閾值電壓和控制信號的 調(diào)節(jié)，以下將給出十分詳細(xì)的說明?？勺冾l率多相振蕩器200的振蕩頻率也可通 過調(diào)節(jié)模擬信號、電流一閾值相關(guān)器110的內(nèi)部參數(shù)和/或延時單元120、 122、 124、 126和128的內(nèi)部參數(shù)來改變。在某個具體條件下，變頻率多相振蕩器200 的振蕩頻率可以為恒定。
圖3所示為圖1和圖2中的振蕩器的一個電流一閾值相關(guān)器300的示意圖。 在此實(shí)施例中，電流一閾值相關(guān)器300包括一個電流生成器310、一個電流鏡320 和一個電阻330。電流一閾值相關(guān)器300有一個電流控制端口 301和一個閾值控 制端口 302。電流控制端口301是電流一閾值相關(guān)器300的輸入端口，閾值控制 端口 302是其輸出端口。在可變頻率多相振蕩器100中，電流控制端口 301從外 部組件(圖1中未示出)接收模擬信號。在圖2所示的可變頻率多相振蕩器200 中，電流控制端口 301從控制單元210接收多個控制信號中的一個，該控制信號
也是模擬信號。
在此實(shí)施例千，電流生成器310可以是一個P溝道MOS晶體管(PMOS) 晶體管。PMOS310接收上述的模擬信號、將其轉(zhuǎn)換為電流并將電流發(fā)送給電流 鏡320。電流鏡320由NMOS晶體管322和324組成。電流鏡320生成一個流 經(jīng)電阻330的鏡像電流4/w。電阻330還接收到一個參考電壓^w，該參考電壓 由一個內(nèi)部組件生成(圖3中未示出)。電流一閾值相關(guān)器300將在其閾值端口 302輸出一個閾值電壓J^朋，其大小由以下等式(1)得來
&朋=「, 一/w/y *^ (1)
其中^w 為閾值控制端口 302的閾值電壓，r虹f為參考電壓，/;w/ 為電流 鏡320生成的鏡像電流，i 為電阻330的阻值。
上述閾值電壓取決于模擬信號和電流生成器310、電流鏡320和電阻330 的內(nèi)部參數(shù)。隨著模擬信號的變化和電流一閾值相關(guān)器300內(nèi)部包含的組件的參 數(shù)變化，閾值電壓也會發(fā)生變化。換言之，通過調(diào)整模擬信號和電流一閾值相關(guān) 器300內(nèi)部包含的組件的參數(shù)等方法可調(diào)整閾值電壓，以滿足多相信號的各種要 求。
圖4為圖1和圖2中的振蕩器的一個延時單元400的示意圖。延時單元400 包括一個電流源410、 一個比較器420、 一個充電和放電電路430以及一個RS 觸發(fā)器440。延時單元400有一個電流控制端口 401、 一個閾值控制端口 402、 一個輸入端口 403以及一個輸出端口 404。在可變頻率多相振蕩器100中，電流 控制端口401可從外部組件接收模擬信號，在可變頻率多相振蕩器200中，電流 控制端口 401可從控制單元210接收多個控制信號中的一個，該控制信號也是模 擬信號。
在此實(shí)施例中，電流源410可以是一個PMOS晶體管。與PMOS晶體管310 類似，圖4所示的PMOS晶體管410接收模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為一個電流。
充電和放電電路430由一個PMOS晶體管432和一個NMOS晶體管434組 成。PMOS晶體管432與NMOS晶體管434并聯(lián)。PMOS晶體管432作為電容 工作，其充電時間即定義為延時單元400的延時。NMOS晶體管434作為控制 開關(guān)工作。當(dāng)NMOS晶體管434 (開關(guān)434)斷開時，來自PMOS晶體管410 的電流在一段時間內(nèi)給PMOS晶體管432 (電容432)充電。當(dāng)NMOS晶體管
434 (開關(guān)434)閉合時，PMOS晶體管432放電。這樣，充電和放電電路430 就可生成一個鋸齒波信號。
比較器420有一個非反相輸入端和一個反相輸入端。比較器420的非反相 輸入端連接到PMOS晶體管410的漏極和PMOS晶體管432的柵極。比較器420 的非反相輸入端接收上述的鋸齒波，而反相輸入端在閾值控制端口 402接收一個 閾值電壓，該閾值電壓來自一個電流一閾值相關(guān)器，如電流一閾值相關(guān)器300。
比較器420比較鋸齒波和閾值電壓后可生成一個數(shù)字信號。當(dāng)鋸齒波大于 閾值電壓時，比較器420生成邏輯1。相反，當(dāng)鋸齒波小于閾值電壓時，比較器 420生成邏輯0。
RS觸發(fā)器440由與非門(NAND) 442、 444和446組成。RS觸發(fā)器440 從比較器420接收數(shù)字信號，在輸入端口 403接收一個輸入信號并在輸出端口 404生成一個相位信號。RS觸發(fā)器440還生成一個控制信號用于控制NMOS晶 體管434。當(dāng)NMOS晶體管434的柵極由邏輯0控制時，也就是當(dāng)NAND門446 輸出邏輯0時，NMOS晶體管434斷開。在此情況下，PMOS晶體管432由來 自PMOS晶體管410的電流充電。當(dāng)PMOS晶體管充電到兩端電壓大于閾值電 壓時，比較器420將生成邏輯1。此時輸入端口 403的輸入為邏輯O， NAND門 442生成邏輯1 ， NAND門444生成邏輯1 。
與之相反，當(dāng)NAND門446輸出邏輯1時，NMOS晶體管434閉合，于是 PMOS晶體管432放電到兩端電壓為0。當(dāng)鋸齒波信號小于閾值電壓時，比較器 420將生成邏輯0。 RS觸發(fā)器440接收到邏輯0將在輸出端口 404生成邏輯0。
比較器420的內(nèi)部配置會產(chǎn)生一個固有延時。為了補(bǔ)償比較器420的固有 延時，閾值控制端口 402的閾值電壓可作相應(yīng)調(diào)節(jié)，以使得電流和延時之間保持 所需的關(guān)系。闞值電壓的調(diào)節(jié)是通過改變電流控制端口 401的模擬信號和圖3 所示的電流一閾值相關(guān)器300的內(nèi)部組件的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。使用該補(bǔ)償技術(shù)后， 多相信號將獲得所需的相關(guān)聯(lián)的相位。
如上已述，用于給電容432充電的電流(充電電流)和比較器420的閾值 電壓取決于上述的模擬信號。這樣，該模擬信號的頻率可影響充電電流和比較器 420的閾值電壓。換言之，模擬信號的頻率可改變充電電流和閾值電壓。這樣， 比較器420的非反相輸入端就可獲得具有一定的恒定振幅的鋸齒波信號。
圖5為圖1所示的可變頻率多相振蕩器100的相位波形圖500。相位波形 50G描述了延時單元120、 122、 124、 126和128的輸出端的相位信號的波形。 曲線510、 512、 514、 516和518分別為輸出端150、 152、 154、 156和158的相
位信號。相位信號為高持續(xù)的時間是一個時間曲線。上述所有的延時單元的相位 信號都具有相同的時間曲線，所有延時單元的相移脈沖有著相同的可變頻率和固
定的占空比。當(dāng)相位信號510為低時，相位信號512將變?yōu)楦?，如此直至相位?號518。所有的相位信號都降為0時再開始一個新的周期。
圖6為圖2所示的可變頻率多相振蕩器200的相位波形圖600。相位波形圖 600描述了延時單元120、 122、 124、 126和128的輸出端的相位信號。曲線610、 612、 614、 616和618分別為輸出端150、 152、 154、 156和158的相位信號。 上述所有的延時單元的相移脈沖各自都有固定的占空比，其時間曲線不均勻。根 據(jù)可變頻率多相振蕩器200的內(nèi)部組件參數(shù)的不同，各個相位信號的頻率可以變 化也可以恒定。當(dāng)相位信號610的計(jì)時終止時，相位信號612的計(jì)時開始，如此 直至相位信號618。當(dāng)所有的相位信號降為0時再開始一個新的周期。
圖7所示為一種應(yīng)用系統(tǒng)700。該應(yīng)用系統(tǒng)700包括一個PMU 710、 一個 電阻718以及多個直流/直流變換器740、 742、 744和746。 PMU 710可驅(qū)動不 同類型的直流/直流變換器，例如降壓變換器、升壓變換器和降壓一升壓變換器。
PMU 710包括一個參考電壓生成器712、 一個比較器714、 一個PMOS晶 體管716、 一個可變頻率多相振蕩器720和多個控制器730、 732、 734和736。 參考電壓生成器712用于生成一個參考電壓。比較器714、 PMOS晶體管716和 電阻718可將參考電壓轉(zhuǎn)換成一個電流?？勺冾l率多相振蕩器720由來自PMOS 晶體管716的電流控制并生成多個多相信號(時鐘信號)給控制器730、 732、 734和736。每個控制器接收一個時鐘信號并控制一個直流/直流變換器。這樣， 上述時鐘信號就可用于驅(qū)動和同步多個直流/直流變換器。在此實(shí)施例中，控制 器740和742為降壓變換器，控制器744為降壓一升壓變換器，控制器746為升 壓變換器。多個直流/直流變換器可提供所需的直流輸出信號來驅(qū)動外部組件。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，圖7所示的直流/直流變換器的類型僅用于說明，其它 類型的直流/直流變換器一樣可用?？勺冾l率多相振蕩器720可使用上文已述的 配置來實(shí)現(xiàn)，在此不再復(fù)述。
圖8所示為移動電話800,其電源單元配備了可變頻率多相振蕩器。移動電 話800主要包括收發(fā)器810、控制器820、用戶界面830、存儲單元840和電源 單元850。收發(fā)器810可通過無線通訊與基站聯(lián)絡(luò)，例如通過天線從無線網(wǎng)絡(luò)收 /發(fā)音頻和視頻數(shù)據(jù)。由控制器820控制，無線信號的數(shù)據(jù)可存儲于存儲單元840 中。用戶界面830控制揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)和顯示單元，使得用戶可接收和發(fā)送音頻 和視頻數(shù)據(jù)。電源單元850負(fù)責(zé)給移動電話800供電，電源單元850包括一個可 變頻率多相振蕩器860?？勺冾l率多相振蕩器860可用上文已述的技術(shù)和配置來 實(shí)現(xiàn)?？勺冾l率多相振蕩器860可根據(jù)移動電話800的要求來生成所需的相位信 號。圖8所示的架構(gòu)同樣也可用于其它的無線通訊設(shè)備，比如配備無線通訊組件 的個人數(shù)據(jù)助理(PDA)。
實(shí)際工作中，可變頻率多相振蕩器100可接收模擬信號并在一個較大的頻 率范圍內(nèi)生成多相信號(相位相關(guān)的時鐘信號)以同步外部的直流/直流變換器。 要調(diào)整多相信號的占空比和可變頻率多相振蕩器100的振蕩頻率，許多關(guān)鍵參數(shù) 如模擬信號提供的電流/電壓和可變頻率多相振蕩器100內(nèi)部必需組件的參數(shù)都 很重要。換言之，上述參數(shù)的任何變動都可能影響可變頻率多相振蕩器100的功 能?？勺冾l率多相振蕩器100內(nèi)部組件可包括電流一閾值相關(guān)器110、延時單元 120、 122、 124、 126和128以及NOR電路130。
作為備選方法，可變頻率多相振蕩器200也可由控制單元210、多個電流一 閾值相關(guān)器IIO、 112、 114、 116和118、多個延時單元120、 122、 124、 126和 128以及NOR電路130組成。因此，上述的多個關(guān)鍵參數(shù)也可包括控制單元210 根據(jù)模擬信號生成的控制信號以及上述的電流一閾值相關(guān)器和延時單元的參數(shù)。
實(shí)施例300僅用于例證電流一閾值相關(guān)器的功能。電流一閾值相關(guān)器可生 成閾值電壓。閾值電壓的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)模擬信號、PMOS晶體管310、電流鏡 320和電阻330的參數(shù)以及參考電壓來實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)施例400僅用于舉例說明延時單元。延時單元400中PMOS晶體管410 將模擬信號或多個控制信號中的一個轉(zhuǎn)換成充電電流，當(dāng)開關(guān)434斷開時該充電 電流用于給電容432充電。當(dāng)開關(guān)434閉合時電容432放電。電容432的充電和 放電可生成一個鋸齒波并發(fā)送給比較器420。比較器420將鋸齒波與參考電壓相 比并生成一個數(shù)字信號給RS觸發(fā)器440。 RS觸發(fā)器440由上述數(shù)字信號和輸入
端口 403的輸入信號控制并生成相位信號。
可變頻率多相振蕩器100中，電流一閾值相關(guān)器110可生成閾值電壓用于 同歩控制延時單元120、 122、 124、 126和128。這樣，多相信號的占空比相等。 然而在可變頻率多相振蕩器200中每個延時單元都是由多個控制信號中的一個 和相連的電流一閾值相關(guān)器來控制。因而，當(dāng)各個控制信號不一樣時可變頻率多 相振蕩器200生成的相位信號的占空比可以不同。
在此公開的僅為本發(fā)明之常用實(shí)施例，在此僅用于說明而非限制。本領(lǐng)域 技術(shù)人員顯然可以理解，在實(shí)質(zhì)上不背離后附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的范圍 和發(fā)明精神的前提下可以有眾多其它實(shí)施例。另外，說明書中提及和權(quán)利要求書 中要求的本發(fā)明的要素可能為單數(shù)，在未明確指出限于單數(shù)的情況下其復(fù)數(shù)同樣 屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于生成多相信號的可變頻率多相振蕩器，其特征在于，包括一個相關(guān)器，用于從外部接收一個控制信號并生成一個閾值電壓；多個延時單元，延時單元彼此串聯(lián)，每個延時單元都從外部接收控制信號、從相關(guān)器接收上述閾值電壓并生成一個多相信號；一個或非(NOR)電路，用于從多個延時單元接收多個多相信號并生成一個輸出信號給其中的一個延時單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，所述的相關(guān) 器還包括一個電流供給，該電流供給提供一個電源電流；一個電流鏡，該電流鏡從上述電流供給接收上述電源電流并生成一個鏡像電流；一個連接到電流鏡的電阻，該電阻接收一個參考電壓和上述的鏡像電流并 生成所述的閾值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，所述的每個 延時單元都包括一個電流供給，該電流供給提供一個充電電流； 一個連接到電流供給的電容；一個連接到電流供給和電容的比較器，該比較器生成一個數(shù)字信號； 一個與電容并聯(lián)的開關(guān)；一個邏輯單元，該邏輯單元有一個第一輸入端、 一個第二輸入端、 一個第 一輸出端和一個第二輸出端，第一輸入端從電容接收上述的數(shù)字信號，第二輸入 端作為延時單元的輸入端工作，第一輸出端提供多個多相信號中的一個，第二輸出端給開關(guān)提供一個控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，當(dāng)所述的來 自第二輸出端的邏輯單元的控制信號為低時斷開所述的開關(guān)，來自電流供給的充 電電流給電容充電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，當(dāng)所述的來 自第二輸出端的邏輯單元的控制信號為高時閉合所述的開關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，所述的邏輯 單元為RS觸發(fā)器。
7. —種用于生成多相信號的可變頻率多相振蕩器，其特征在于，包括 一個控制單元，用于從外部接收一個輸入信號并生成多個控制信號； 多個相關(guān)器，用于從上述控制單元接收多個控制信號并生成多個閾值電壓； 多個彼此串聯(lián)的延時單元，每個延時單元都與一個相關(guān)器并聯(lián)，用于從控制單元接收多個控制信號中的一個并接收多個閾值電壓中的一個，并生成多個多 相信號中的一個；一個NOR電路，用于從多個延時單元接收多相信號并生成一個輸出信號給 其中的一個延時單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，每個相關(guān)器 都包括一個電流供給，該電流供給提供一個電源電流；一個電流鏡，該電流鏡從上述電流供給接收上述電源電流并生成一個鏡像電流；一個連接到電流鏡的電阻，該電阻接收一個參考電壓和上述的鏡像電流并 生成所述的閾值電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，每個延時單 元都包括一個電流供給，該電流供給提供一個充電電流； 一個連接到電流供給的電容；一個連接到電流供給和電容的比較器，該比較器生成一個數(shù)字信號； 一個與電容并聯(lián)的丌關(guān)；一個邏輯單元，該邏輯單元有一個第一輸入端、 一個第二輸入端、 一個第 一輸出端和一個第二輸出端，第一輸入端從電容接收上述的數(shù)字信號，第二輸入 端作為延時單元的輸入端工作，第一輸出端提供多個多相信號中的一個，第二輸 出端給開關(guān)提供一個控制信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，當(dāng)所述的 來自第二輸出端的邏輯單元的控制信號為低時斷開所述的開關(guān)，來自電流供給的 充電電流給電容充電。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，當(dāng)所述的 來自第二輸出端的邏輯單元的控制信號為高時閉合所述的開關(guān)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述之可變頻率多相振蕩器，其特征在于，所述的邏 輯單元為RS觸發(fā)器。
13. —種用于生成多相信號的方法，其特征在于，其步驟包括(a) 接收一個電流控制信號；(b) 根據(jù)電流控制信號在每個延時單元中生成一個閾值電壓； (C)根據(jù)電流控制信號和閾值電壓在每個延時單元中生成多相信號；(d) 在一個NOR電路中運(yùn)算多相信號；(e) 在NOR電路中生成一個數(shù)字信號；(f) 如果數(shù)字信號為高，重復(fù)以上(c)至(e)步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述之方法，其特征在于，所述步驟(b)包括 根據(jù)來自外部的電流控制信號生成一個電源電流； 根據(jù)電源電流在電流鏡中生成一個鏡像電流； 從外部組件接收一個參考電壓； 根據(jù)參考電壓和鏡像電流生成一個閾值電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求I3所述之方法，其特征在于，所述歩驟(c)包括-在一個電容中生成一個電壓信號；將該電壓信號與所述閾值電壓相比較；根據(jù)上述電壓信號與閾值電壓比較的結(jié)果生成一個數(shù)字信號； 在一個RS觸發(fā)器中獲取上述數(shù)字信號和一個輸入信號； 由上述數(shù)字信號和輸入信號控制生成一個開關(guān)控制信號和多個多相信號中 的一個。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述之方法，其特征在于，所述的生成電壓信號的歩 驟包括根據(jù)所述的電流控制信號生成一個充電電流； 當(dāng)開關(guān)控制信號為低時斷開開關(guān)；開關(guān)斷開時充電電流給電容充電并更新電容兩端的電壓信號； 當(dāng)開關(guān)控制信號為高時閉合開關(guān)； 當(dāng)開關(guān)閉合時電容放電并更新電容兩端的電壓信號。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述之方法，其特征在于，所述歩驟(e)包括 當(dāng)多個多相信號中的一個為高時生成邏輯O; 當(dāng)所有的多相信號都為低時生成邏輯1。
18. —種設(shè)備，其特征在于，包括 一個電源管理單元(PMU)，該P(yáng)MU包括一個用于提供多相信號的可變頻率多相振蕩器，該可變頻率多相振蕩器包括一個相關(guān)器，用于從外部接收一個控制信號；多個延時單元，延時單元彼此串聯(lián)，每個延時單元都從外部接收控 制信號、從相關(guān)器接收上述閾值電壓并生成一個多相信號；一個NOR電路，用于從多個延時單元接收多個多相信號并生成一個 輸出信號給其中的一個延時單元。多個控制器，每個控制器都接收一個多相信號； 多個直流/直流變換器，每個直流/直流變換器都由一個控制器控制。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述之設(shè)備，其特征在于，所述的相關(guān)器還包括 一個電流供給，該電流供給提供一個電源電流；一個電流鏡，該電流鏡從上述電流供給接收上述電源電流并生成一個鏡像電流；一個連接到電流鏡的電阻，該電阻接收一個參考電壓和上述的鏡像電流并 生成所述的閾值電壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述之設(shè)備，其特征在于，所述的每個延時單元都包括一個電流供給，該電流供給提供一個充電電流； 一個連接到電流供給的電容；一個連接到電流供給和電容的比較器，該比較器生成一個數(shù)字信號； 一個與電容并聯(lián)的丌關(guān)；一個邏輯單元，該邏輯單元有一個第一輸入端、 一個第二輸入端、 一個第 一輸出端和一個第二輸出端，第一輸入端從電容接收上述的數(shù)字信號，第二輸入 端作為延時單元的輸入端工作，第一輸出端提供多個多相信號中的一個，第二輸 出端給開關(guān)提供一個控制信號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述之設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述的來自第二輸出端 的邏輯單元的控制信號為低時斷開所述的開關(guān)，來自電流供給的充電電流給電容 充電。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述之設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述的來自第二輸出端 的邏輯單元的控制信號為高時閉合所述的開關(guān)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述之設(shè)備，其特征在于，所述的邏輯單元為RS觸 發(fā)器。
24. —種可通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)與基站聯(lián)絡(luò)的無線通訊設(shè)備，其特征在于，包括一個控制器；一個收發(fā)器，由上述控制器控制通過天線與基站通訊；一個用戶界面，可從用戶接收音頻和視頻數(shù)據(jù)并將音頻和視頻數(shù)據(jù)顯示給用戶；一個存儲單元，可存儲上述音頻和視頻數(shù)據(jù)；一個電源單元，用于給控制器、收發(fā)器、用戶界面和存儲單元供電，該電源單元包括一個可變頻率多相振蕩器，該可變頻率多相振蕩器包括 一個相關(guān)器，用于從外部接收一個控制信號并生成一個閾值電壓；多個延時單元，延時單元彼此串聯(lián)，每個延時單元都從外部接收控制信號、從相關(guān)器接收上述閾值電壓并生成一個多相信號；一個或非(NOR)電路，用于從多個延時單元接收多個多相信號并生成一 個輸出信號給其中的一個延時單元。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述之無線通訊設(shè)備，其特征在于，所述的相關(guān)器包括一個電流供給，該電流供給提供一個電源電流；一個電流鏡，該電流鏡從上述電流供給接收上述電源電流并生成一個鏡像電流；一個連接到電流鏡的電阻，該電阻接收一個參考電壓和上述的鏡像電流并 生成所述的閾值電壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述之無線通訊設(shè)備，其特征在于，所述的每個延時 單元都包括一個電流供給，該電流供給提供一個充電電流； 一個連接到電流供給的電容；一個連接到電流供給和電容的比較器，該比較器生成一個數(shù)字信號； 一個與電容并聯(lián)的開關(guān)；一個邏輯單元，該邏輯單元有一個第一輸入端、 一個第二輸入端、 一個第 一輸出端和一個第二輸出端，第一輸入端從電容接收上述的數(shù)字信號，第二輸入 端作為延時單元的輸入端工作，第一輸出端提供多個多相信號中的一個，第二輸出端給開關(guān)提供一個控制信號。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述之無線通訊設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述的來自第 二輸出端的邏輯單元的控制信號為低時斷開所述的開關(guān)，來自電流供給的充電電 流給電容充電。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述之無線通訊設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述的來自第 二輸出端的邏輯單元的控制信號為高時閉合所述的開關(guān)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述之無線通訊設(shè)備，其特征在于，所述的邏輯單元 為RS觸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于提供多相信號的可變頻率多相振蕩器。該可變頻率多相振蕩器包括一個相關(guān)器、多個延時單元和一個或非(NOR)電路。每個延時單元包括一個電流供給、一個電容、一個比較器、一個開關(guān)和一個邏輯單元。多個延時單元可在較大的頻率范圍內(nèi)生成多個多相信號，多相信號的相位相關(guān)聯(lián)。多相信號的頻率和占空比可調(diào)節(jié)。
文檔編號H02M3/155GK101102074SQ20071012273
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者克勞蒂斯·旦 申請人:美國凹凸微系有限公司