專利名稱：逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流源驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載其輸出電壓轉(zhuǎn)換速率的調(diào)節(jié)，特別是一種逐級(jí) 延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
電路結(jié)構(gòu)由電流驅(qū)動(dòng)級(jí)和負(fù)載構(gòu)成，其中負(fù)載可以是電容，電容與電阻的并 聯(lián)，以及其它等效的負(fù)載，如圖1所示。
轉(zhuǎn)換速率是對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓變化快慢的度量，數(shù)學(xué)表達(dá)式為5F/^。 一般地，轉(zhuǎn)換速率SFHl(t) -V。UT(t)/R)/C。
其中，I(t)為電流源的瞬態(tài)電流，V。uT(t)為輸出節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)電壓，R和C分別 對(duì)應(yīng)于輸出負(fù)載的等效電阻大小和電容大小。如果R!i，轉(zhuǎn)換速率(SR)會(huì)隨著輸出 電壓的升高而變小，不利于信號(hào)的建立。調(diào)節(jié)方式主要有三個(gè)方向-
1、 調(diào)節(jié)負(fù)載；
2、 調(diào)節(jié)輸入電流；
3、 添加補(bǔ)償回路。
具體而言，或調(diào)節(jié)負(fù)載電容隨輸出電壓變化而變化，通過減小C來補(bǔ)償I的 減??；或改變I(t)隨時(shí)間變大，補(bǔ)償電阻旁路的分流；或添加附加電路以補(bǔ)償電阻 的旁路電流。
調(diào)節(jié)負(fù)載的方式比較單一，因?yàn)楣に嚮緵Q定了可變電容的變化曲線；添加補(bǔ) 償回路需要有反饋回路，否則難以精確控制。但對(duì)于高速的傳輸電路，反饋的帶寬 難以達(dá)到要求。傳統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)方式主要是改變Bipolar的基極電壓或MOSFET的柵 極電壓，以期搏到隨輸出電平增加的電流，但控制電壓的產(chǎn)生比較復(fù)雜，且容易受 到干擾，與工藝偏差的聯(lián)系較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題提供了逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，采用了N級(jí) 延時(shí)鏡像電流線性累加的方式獲得可控電流源，從而調(diào)整輸出電壓轉(zhuǎn)換速率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下-
逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于包括延時(shí)控制器、延時(shí)單元 陣列、電流源陣列、開關(guān)陣列、負(fù)載；所述延時(shí)單元陣列包括有N個(gè)延時(shí)單元，所 述開關(guān)陣列包括有N個(gè)開關(guān)，所述電流源陣列包括有N個(gè)電流源，其中N〉1;所述 延時(shí)控制器與延時(shí)單元的控制端口連接，延時(shí)單元與開關(guān)的控制端連接；所述開關(guān) 的通行端的一端與電流源的輸出端連接，開關(guān)的通行端的另一端與負(fù)載的一端連 接，負(fù)載的另一端接地。
所述開關(guān)與電流源之間 一一對(duì)應(yīng)串接。
所述電流源的輸入端并行聯(lián)接到電源。.
所述電流源是鏡像電流源。
逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于工作流程為 首先延時(shí)單元陣列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，通過延時(shí)控制器控制選通需要工作的 延時(shí)單元，然后延時(shí)單元陣列的各個(gè)延時(shí)單元的輸出信號(hào)分別控制開關(guān)陣列中對(duì)應(yīng) 的開關(guān)的通斷，最后電流源陣列中各個(gè)電流源在對(duì)應(yīng)的開關(guān)控制下合成輸出電流， 輸出電流驅(qū)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生輸出電壓。在整個(gè)工作過程中輸出電流與輸出電壓均是可控 的,從而實(shí)現(xiàn)了輸出電壓轉(zhuǎn)換速率的可控。
所述延時(shí)控制器選通需要工作的延時(shí)單元的同時(shí)，還控制每個(gè)延時(shí)單元延時(shí)的 長短，并且需要工作的延時(shí)單元的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求，在工作過程中可進(jìn)行相應(yīng)的 變化。
所述延時(shí)單元陣列的延時(shí)單元產(chǎn)生不同延時(shí)的N相開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)陣列里面
相對(duì)應(yīng)的開關(guān)，控制各個(gè)電流源的通斷，其中N〉1。
所述開關(guān)陣列開關(guān)是電流源陣列中對(duì)應(yīng)的電流源的開斷控制。
所述負(fù)載，由電流源陣列的N個(gè)電流源電流合成后驅(qū)動(dòng)負(fù)載，其中N〉1。
所述輸出信號(hào)是由輸入信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元陣列的1-N級(jí)延時(shí)分別產(chǎn)生的，輸出
信號(hào)的有效或無效由輸入信號(hào)決定。
所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)陣列控制通行端與負(fù)載的通斷是指當(dāng)輸出信號(hào)有
效時(shí)，則通行端與負(fù)載連通，當(dāng)輸出信號(hào)無效時(shí)，則通行端與負(fù)載斷開。 逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，所利用的原理為
當(dāng)delta(t)為0時(shí)，并不改變電流，所以對(duì)SR不作調(diào)整。
電流是隨時(shí)間變大的，N越大，調(diào)整的精度越大；delta(t)越大，調(diào)整的精度越小。
總的說來，Iout會(huì)是一個(gè)擬合出的分段電流；例如，Iout(t)-I,u(t)(階躍信 號(hào))，則Iout會(huì)是N段高度分別為I。， 2*1。，……NXI。的階梯形分段曲線；在每個(gè)
區(qū)間其值恒定，區(qū)間之間躍變I。；而其輸出的波形是一段越來越陡的分段上升的波 形。調(diào)整N和delta(t)將使各段波形的寬度和總體的上升速度(等效斜率)改變。如
果N足夠大，電流就接近連續(xù)了，且隨時(shí)間線性上升。極限情況是，當(dāng)N->。時(shí)，
3//3=1。/^(常數(shù))。
由于SR-(I(t) - V"t)/R)/C，如果要求SR恒定，則應(yīng)該補(bǔ)償?shù)碾娏鞔笮镮-
composite=VouT (t) /R=Ic*t/ (R*C) ， 3//3=Ic/ (R*C)也就是說要求Ic/ (R*C) =1。/ A f ， 其中IC為電容上的電流，在前面中應(yīng)該近似等于0，則R^OAf。
如果改變Iout(t)，則會(huì)疊加出各種樣式的輸出電流，這變成了對(duì)此方法的拓展 應(yīng)用。
改變f(t)或者A和N可以疊加出多樣化的驅(qū)動(dòng)電流，其疊加的結(jié)果可以產(chǎn)生多 樣化的驅(qū)動(dòng)效果，由此其輸出電壓的轉(zhuǎn)換速率可以靈活定制。 本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明釆用N級(jí)延時(shí)鏡像電流線性累加的方式獲得可控電流源，從而調(diào)整輸出 電壓轉(zhuǎn)換速率，具有可編程控制，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)范圍寬，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，并 且不會(huì)受到干擾。


圖1為本發(fā)明背景技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明應(yīng)用原理的波形示意圖
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
如圖2所示，逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，包括延時(shí)控制器、延時(shí)單元 陣列、電流源陣列、開關(guān)陣列、負(fù)載；所述延時(shí)單元陣列包括有N個(gè)延時(shí)單元，所 述開關(guān)陣列包括有N個(gè)開關(guān)，所述電流源陣列包括有N個(gè)電流源，其中N〉1;所述 延時(shí)控制器與延時(shí)單元的控制端口連接，延時(shí)單元與開關(guān)的控制端連接；所述開關(guān) 的通行端的一端與電流源的輸出端連接，開關(guān)的通行端的另一端與負(fù)載的一端連 接，負(fù)載的另一端接地。
所述開關(guān)與電流源之間一一對(duì)應(yīng)串接。
所述電流源的輸入端并行聯(lián)接到電源。
所述電流源是鏡像電流源。
逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于工作流程為-首先延時(shí)單元陣列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，通過延時(shí)控制器控制選通需要工作的 延時(shí)單元，然后延時(shí)單元陣列的各個(gè)延時(shí)單元的輸出信號(hào)分別控制開關(guān)陣列中對(duì)應(yīng) 的開關(guān)的通斷，最后電流源陣列中各個(gè)電流源在對(duì)應(yīng)的開關(guān)控制下合成輸出電流， 輸出電流驅(qū)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生輸出電壓。在整個(gè)工作過程中輸出電流與輸出電壓均是可控 的，從而實(shí)現(xiàn)了輸出電壓轉(zhuǎn)換速率的可控。
所述延時(shí)控制器選通需要工作的延時(shí)單元的同時(shí)，還控制每個(gè)延時(shí)單元延時(shí)的 長短，并且需要工作的延時(shí)單元的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求，在工作過程中可迸行相應(yīng)的 變化。
所述延時(shí)單元陣列的延時(shí)單元產(chǎn)生不同延時(shí)的N相開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)陣列里面
相對(duì)應(yīng)的開關(guān)，控制各個(gè)電流源的通斷，其中N〉1。
所述開關(guān)陣列開關(guān)是電流源陣列中對(duì)應(yīng)的電流源的開斷控制。
所述負(fù)載，由電流源陣列的N個(gè)電流源電流合成后驅(qū)動(dòng)負(fù)載，其中N〉1。
所述輸出信號(hào)是由輸入信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元陣列的l-N級(jí)延時(shí)分別產(chǎn)生的，輸出
信號(hào)的有效或無效由輸入信號(hào)決定。
所述輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)陣列控制通行端與負(fù)載的通斷是指當(dāng)輸出信號(hào)有
效時(shí)，則通行端與負(fù)載連通，當(dāng)輸出信號(hào)無效時(shí)，則通行端與負(fù)載斷開。 逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，所利用的原理為
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當(dāng)delta(t)為0時(shí)，并不改變電流，所以對(duì)SR不作調(diào)整。 電流是隨時(shí)間變大的，N越大，調(diào)整的精度越大；delta(t)越大，調(diào)整的精度越
總的說來，Iout會(huì)是一個(gè)擬合出的分段電流；例如，Iout(thl,u(t)(階躍信 號(hào))，則lout會(huì)是N段高度分別為I。， 2*1。，……NXI。的階梯形分段曲線；在每個(gè) 區(qū)間其值恒定，區(qū)間之間躍變I。；而其輸出的波形是一段越來越陡的分段上升的波 形。調(diào)整N和delta(t)將使各段波形的寬度和總體的上升速度(等效斜率)改變。如
果N足夠大，電流就接近連續(xù)了，且隨時(shí)間線性上升。極限情況是，當(dāng)N-〉①時(shí)， 3//3=1。/^(常數(shù))。
由于SI^(I(t) -V。UT(t)/R)/C，如果要求SR恒定，則應(yīng)該補(bǔ)償?shù)碾娏鞔笮镮-composite=VouT(t)/R=Ic*t/(R*C) ， 3//3:Ic/(R承C)也就是說要求Ic/(R*C) =1。/ ^ f ， 其中IC為電容上的電流，在前面中應(yīng)該近似等于0，則1^€=/^。
如果改變Iout(t)，則會(huì)疊加出各種樣式的輸出電流，這變成了對(duì)此方法的拓展 應(yīng)用。
改變f(t)或者zl/和N可以疊加出多樣化的驅(qū)動(dòng)電流，其疊加的結(jié)果可以產(chǎn)生多 樣化的驅(qū)動(dòng)效果，由此其輸出電壓的轉(zhuǎn)換速率可以靈活定制。
如圖5所示，是對(duì)數(shù)學(xué)原理的一種Matlab仿真。將N個(gè)信號(hào)迭加并求均值，將 虛線所示的原始波形調(diào)制成黑實(shí)線的形狀，可以明顯看到,過沖顯著的下降了。 實(shí)施例2
如圖2-3析示，為本發(fā)明應(yīng)用于4階延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器的電路結(jié)構(gòu)。
4階延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，包括4個(gè)延時(shí)控制器、4個(gè)延時(shí)單元組成的 延時(shí)單元陣列、4組開關(guān)組成的開關(guān)陣列、4個(gè)電流源組成的電流源陣列和負(fù)載；所 述4組開關(guān)陣列包括有4個(gè)開關(guān)與電流源陣列的4個(gè)電流源一一對(duì)應(yīng)串接。所述延時(shí)控制器與4個(gè)延時(shí)單元的控制端口連接；所述4個(gè)延時(shí)單元與開關(guān)陣 列.的4個(gè)開關(guān)的控制端連接；所述4個(gè)開關(guān)的通行端的一端與4個(gè)電流源的輸出端 連接，4個(gè)開關(guān)的通行端的一端分別與4個(gè)電流源的輸出端連接；所述4個(gè)開關(guān)的通 行端的另一端短接，并都連接到負(fù)載的一端，負(fù)載的另一端接地。
圖3中，左邊是延遲線，由Ibias提供電流偏置信號(hào)；
Switch〈4:l〉 SwitchB〈4:l〉是兩對(duì)差分的控制信號(hào)；右上是4個(gè)電流源，恒流 偏置，其下分別接4對(duì)差分的開關(guān)管。兩路的輸出接相同的負(fù)載。
由于延時(shí)開關(guān)調(diào)制出隨時(shí)間增大的電流，其增加的部分用于補(bǔ)償R上隨時(shí)間增 加電壓增加而越來越大的電流損耗，所以輸出電壓將更加線性的建立。 實(shí)施例3
20階段電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，用于過沖的抑制。該20階段電流累加轉(zhuǎn)換速 率調(diào)節(jié)器的道理和4階延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器一樣。
工作流程延時(shí)單元陣列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行延時(shí)；延時(shí)控制器控制每個(gè)延時(shí)單元 延時(shí)的大小，同時(shí)選通需要工作的延時(shí)單元；各個(gè)延時(shí)單元的輸出信號(hào)分別控制開 關(guān)陣列中對(duì)應(yīng)開關(guān)的通斷；電流源陣列中各電流源在對(duì)應(yīng)開關(guān)控制下合成輸出電 流；輸出電流驅(qū)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生輸出電壓，在整個(gè)工作過程中輸出電流與輸出電壓均是 可控的，從而實(shí)現(xiàn)了輸出電壓轉(zhuǎn)換速率的可控。
權(quán)利要求
1、逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于包括延時(shí)控制器、延時(shí)單元陣列、電流源陣列、開關(guān)陣列、負(fù)載；所述延時(shí)單元陣列包括有N個(gè)延時(shí)單元，所述開關(guān)陣列包括有N個(gè)開關(guān)，所述電流源陣列包括有N個(gè)電流源，其中N＞1；所述延時(shí)控制器與延時(shí)單元的控制端口連接，延時(shí)單元與開關(guān)的控制端連接；所述開關(guān)的通行端的一端與電流源的輸出端連接，開關(guān)的通行端的另一端與負(fù)載的一端連接，負(fù)載的另一端接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于所述 開關(guān)與電流源之間一一對(duì)應(yīng)串接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于 所述電流源的輸入端并行聯(lián)接到電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于-所述電流源是鏡像電流源。
5、 逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于工作流程為逐級(jí)延時(shí)電流 累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于工作流程為首先延時(shí)單元陣列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 延對(duì)，通過延時(shí)控制器控制選通需要工作的延時(shí)單元，然后延時(shí)單元陣列的各個(gè)延 時(shí)單元的輸出信號(hào)分別控制開關(guān)陣列中對(duì)應(yīng)的開關(guān)的通斷，最后電流源陣列中各個(gè) 電流源在對(duì)應(yīng)的開關(guān)控制下合成輸出電流，輸出電流驅(qū)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生輸出電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于所述 延時(shí)控制器選通需要工作的延時(shí)單元的同時(shí)，還控制每個(gè)延時(shí)單元延時(shí)的長短。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于 所述延時(shí)單元陣列的延時(shí)單元產(chǎn)生不同延時(shí)的N相開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)陣列里面相對(duì) 應(yīng)的開關(guān)，控制各個(gè)電流源的通斷，其中N〉1;所述開關(guān)陣列開關(guān)是電流源陣列中對(duì)應(yīng)的電流源的開斷控制；所述負(fù)載，由電流源陣列的N個(gè)電流源電流合成后驅(qū)動(dòng) 負(fù)載，其中N〉1。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于所述 輸出信號(hào)是由輸入信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元陣列的l-N級(jí)延時(shí)分別產(chǎn)生的，輸出信號(hào)的有 效或無效由輸入信號(hào)決定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于所述 輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)陣列控制通行端與負(fù)載的通斷是指當(dāng)輸出信號(hào)有效時(shí)，則 通行端與負(fù)載連通，當(dāng)輸出信號(hào)無效時(shí)，則通行端與負(fù)載斷開。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于 原理為當(dāng)delta(t)為0時(shí)，并不改變電流；電流是隨時(shí)間變大的，N越大，調(diào)整的精 度越大；delta(t)越大，調(diào)整的精度越小。
全文摘要
本發(fā)明公開了逐級(jí)延時(shí)電流累加轉(zhuǎn)換速率調(diào)節(jié)器，其特征在于包括延時(shí)控制器、延時(shí)單元陣列、電流源陣列、開關(guān)陣列、負(fù)載；所述延時(shí)單元陣列包括有N個(gè)延時(shí)單元，所述開關(guān)陣列包括有N個(gè)開關(guān)，所述電流源陣列包括有N個(gè)電流源，其中N＞1；所述延時(shí)控制器與延時(shí)單元的控制端口連接，延時(shí)單元與開關(guān)的控制端連接；所述開關(guān)的通行端的一端與電流源的輸出端連接，開關(guān)的通行端的另一端與負(fù)載的一端連接，負(fù)載的另一端接地；本發(fā)明采用N級(jí)延時(shí)鏡像電流線性累加的方式獲得可控電流源，從而調(diào)整輸出電壓轉(zhuǎn)換速率，具有可編程控制，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)范圍寬，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且不會(huì)受到干擾。
文檔編號(hào)H02M3/10GK101340146SQ20081004589
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者勇 全, 武國勝 申請(qǐng)人:四川登巔微電子有限公司