專利名稱：可控隨機(jī)抖動振蕩器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種振蕩器電路，尤其涉及一種通過擴(kuò)展振蕩器的頻率 來減小電磁干擾的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路。
背景技術(shù)：
振蕩器電路在集成電路早已得到廣泛的應(yīng)用，其作用是給系統(tǒng)提供時鐘 信號及工作頻率。隨著半導(dǎo)體器件集成度的增加，來自器件的電磁波輻射對
系統(tǒng)的電磁干擾(EMI, Electro Magnetic Interference)問題已日顯突出，雖然 一般對引起電磁波輻射的電子器件可以采取電磁屏蔽等措施來減小其帶來的 電磁干擾，但是對于便攜式這類更小、更輕便的電子設(shè)備來說，仍難以充分 解決電磁干擾的問題。
在一般的模擬-數(shù)字(AD-DC)電源變換系統(tǒng)中，作為控制組件的脈寬調(diào) 制控制器PWM是在固定的負(fù)載下工作的，因此這種情況下振蕩器輸出的時 鐘信號的頻率也是固定的。如圖1所示為一標(biāo)準(zhǔn)的振蕩器電路，其具有一電 容C1，與電容C1的一端相連接第一電流源I1及第二電流源I2，比較器Compl 及Comp2，以及與該比較器Compl及Comp2的輸出端相連接的觸發(fā)器，當(dāng) 給該振蕩器電路輸入如圖2 (a)所示的輸入電壓V—OSC，及高位參考電壓 Vref_Hi以及低位參考電壓Vref—Lo后，將得到如圖2 (b)所示的輸出電壓 信號OSC一OUT,該電壓信號OSC—OUT為一頻率固定的時鐘信號，亦即脈 寬調(diào)制控制器PWM的頻率是固定，因此會造成系統(tǒng)在某一頻率下存在著較 大的電磁干擾。
為解決上述問題，現(xiàn)有的一種方法是采用固定頻率的抖動(Jitter)振蕩 器，讓脈寬調(diào)制控制器PWM的頻率在一定范圍內(nèi)以固定模式周期性的變換， 如此，雖然避免了很大能量的電磁輻射的產(chǎn)生，然從能量頻譜上來看，還是 會出現(xiàn)一些比較大能量的抖動頻率分量。
因此，為更好的解決上述技術(shù)問題，有必要采取措施來進(jìn)一歩降低電子器件的電磁輻射，以滿足更高、更精密電子設(shè)備的設(shè)計要求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其通過改變振 蕩器的輸出頻率來擴(kuò)展系統(tǒng)脈寬調(diào)制控制器的頻譜，進(jìn)而減小系統(tǒng)的電磁干 擾。
為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種可控隨 機(jī)抖動振蕩器電路，該電路包括一噪音發(fā)生器，濾波器，限幅放大器，加法 器及振蕩器，噪音發(fā)生器產(chǎn)生一隨機(jī)電壓信號，該電壓信號經(jīng)過濾波器及限 幅放大器濾波放大處理后得到一抖動的電壓信號，該抖動的電壓信號與系統(tǒng) 的參考電壓通過加法器進(jìn)行疊加處理得到一抖動的參考電壓，以該抖動參考 電壓作為振蕩器的抖動參考電壓，使得振蕩器輸出一頻率變動的電壓信號。
所述振蕩器具有高位參考電壓及低位參考電壓，所述抖動的電壓信號是 與高位參考電壓進(jìn)行疊加處理得到一高位抖動參考電壓或與低位參考電壓相 疊加得到的低位抖動參考電壓，或同時與高位參考電壓及低位參考電壓相疊 加的高位抖動參考電壓及低位抖動參考電壓。
所述振蕩器包括一電容，與該電容的第一端相連的第一電流源和第二電 流源，第一比較器和第二比較器，以及分別與第一比較器及第二比較器的輸 出端相連的觸發(fā)器。
所述第一電流源用于向所述電容充電，第二電流源用于使所述電容放 電，所述電容的第二端接地。
所述的第一比較器及第二比較器分別具有兩個輸入端，其第一比較器的 兩個輸入端分別與高位參考電壓及電容的第一端相連，第二比較器的兩個輸 入端分別與低位參考電壓及電容的第一端相連。
所述的觸發(fā)器包括第一與非門及第二與非門，其輸入端分別與第一比較 器及第二比較器的輸出端及相互的反饋端相連，第一與非門的輸出端輸出時 鐘信號來控制第一開關(guān)的斷開與閉合，進(jìn)而控制第一電流源給電容的放電過
程；第二與非門的輸出端輸出的時鐘信號用于控制第二開關(guān)的斷開與閉合，
進(jìn)而控制第二電流源給電容的充電過程。
所述振蕩器的輸出電壓為自第一與非門或第二與非門輸出的時鐘信號。 所述噪音發(fā)生器為一高斯白噪音發(fā)生器。所述抖動電壓信號為一在一定可控制范圍內(nèi)抖動變化的參考電壓。 采用上述方案的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其通過改變振蕩器的高位參 考電壓，使其成為一在一定范圍內(nèi)抖動變化的參考電壓信號，而使得輸入電 壓信號所在的電容在每個周期的充電放電時間發(fā)生變化，進(jìn)而使得振蕩器輸 出電壓信號的周期及頻率在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生變化，進(jìn)一步使得集成電路的脈 寬調(diào)制控制器的頻譜得以擴(kuò)展，而減小電子器件電磁干擾能量的幅度或分散 噪聲的峰值，從而達(dá)到減小電磁干擾的效果。


圖1是現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)振蕩器的電路原理圖2 (a)是圖1中的振蕩器輸入電壓信號的波形圖2 (b)是圖1中的振蕩器輸出電壓信號的波形圖3是本實用新型可控隨機(jī)抖動振蕩器電路的電路原理方塊圖4是本實用新型可控隨機(jī)抖動振蕩器的電路原理圖5 (a)是本實用新型可控隨機(jī)抖動振蕩器電路輸入電壓信號的波形圖5 (b)是本實用新型可控隨機(jī)抖動振蕩器電路輸出電壓信號的波形圖。
具體實施方式
本實用新型所揭示的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，如圖3所示，其包括一 高斯白噪音發(fā)生器，濾波器及限幅放大器，加法器，以及一振動器。本實施 例中，所述的濾波器為一低通濾波器，所述的高斯白噪音發(fā)生器模擬產(chǎn)生隨 機(jī)干擾的白噪音電壓信號，該電壓信號經(jīng)過低通濾波器的濾波，限幅放大器 的限幅放大后，變成一需要頻率及幅值范圍內(nèi)的隨機(jī)電壓信號，然后再將該 電壓信號與振蕩器的高位輸入?yún)⒖茧妷哼M(jìn)行疊加后，生成一在一定范圍內(nèi)隨
機(jī)抖動變化的電壓信號，作為振蕩器的高位抖動參考電壓，而使得振蕩器的 輸出電壓的周期是在一定的范圍內(nèi)變動的周期，進(jìn)而使得振蕩器的輸出頻率 亦為在一定范圍內(nèi)隨機(jī)變動的頻率，即擴(kuò)展了振蕩器所在集成電路的脈寬調(diào) 制控制器PWM (圖未示)的頻譜，使電磁輻射的能量分散分布在一范圍內(nèi)
而減小其產(chǎn)生的電磁干擾。
如圖4所示的振蕩器電路，其包括一電容C1，與該電容C1第一端相連接的第一電流源II及第二電流源12，第一比較器Compl及第二比較器 Comp2，以及與該第一比較器Compl及第二比較器Comp2的輸出端相連接 的觸發(fā)器，該觸發(fā)器具有第一與非門Ll及第二與非門L2。
所述第一比較器Compl及第二比較器Comp2分別具有兩個輸入端，其 中一個輸入端與電容C1的第一端相連接，電容C1的第二端接地。第一比較 器Compl的另一輸入端接高位抖動參考電壓Vref—H，結(jié)合圖5 (a)、 (b)示， 該高位抖動參考電壓Vref—H為一在Vref_HH與Vref—HL間變化的電壓值， 其輸出端接第一與非門L1的輸入端，第二比較器Comp2的另一輸入端接低 位參考電壓Vref—Lo，其輸出端接第二與非門L2的輸入端，第一與非門Ll 及第二與非門L2的另一輸入端為反饋端，分別為第一與非門L1的另一輸 入端接第二與非門L2的輸出反饋，第二與非門L2的另一輸入端接第一與非 門L1的輸出反饋；同時，第一與非門L1的輸出電壓時鐘信號控制第一開關(guān) SW1的斷開與閉合，進(jìn)而控制第一電流源I1給電容C1的放電過程；第二與 非門L2的輸出電壓時鐘信號的控制第二開關(guān)SW2的斷開與閉合，進(jìn)而控制 第二電流源12給電容C2的充電過程。第一與非門Ll的輸出為振蕩器的輸 出電壓OSC一OUT。
在初始階段，使電容Cl給振蕩器的輸入電壓V—OSC大于振蕩器的低位 參考電壓Vref一Lo，而小于振蕩器此時的高位抖動參考電壓Vref一Hl (即此時 Vref—H-Vref一Hl)時，第一比較器Compl及第二 Comp2的輸出皆為高電平， 并將此信號分別作為與非門Ll及L2的一個輸入信號，而由于此前一時刻振 蕩器的輸出電壓(即第一與非門Ll的輸出電壓，當(dāng)然，也可以第二與非門 L2的輸出為振蕩器的輸出電壓)OSC一OUT為方波的高電位，因此其反饋到 與非門L2的輸入也為高電平，根據(jù)與非門的原理，此時，第二與非門L2的 輸出為低電平，該輸出信號又反饋給第一與非門Ll進(jìn)行輸入，而使得第一 與非門L1輸出一高電位的電壓信號，該高電位信號使得第一開關(guān)SW1閉合， 而使得電容C1開始放電。當(dāng)電容C1放電到其上的電壓達(dá)到振蕩器的低位參 考電壓Vref—Lo時，第二比較器Comp2的輸出變?yōu)榈碗娖?，進(jìn)而將導(dǎo)致第二 與非門L2的輸出翻轉(zhuǎn)為高電位，因此第二開關(guān)SW2將閉合，第二電流源I2 開始給電容Cl充電；而第二與非門L2的輸出經(jīng)反饋給第一與非門U后， 使得第一與非門Ll輸出翻轉(zhuǎn)為低電位，也就是說振蕩器的輸出OSC—OUT 變?yōu)榈碗娢?。?dāng)電容Cl充電至輸入電壓v_osc達(dá)到此時的高位抖動參考電壓 Vref_H2時，第一比較器Compl的輸出跳變?yōu)榈碗娖?，進(jìn)而使得與非門LI 的輸出翻轉(zhuǎn)為高電位，即振蕩器的輸出電壓OSC—OUT為高電位；同時，第 一開關(guān)SW1閉合，電容C1通過第一電流源Il進(jìn)行放電，而第二與非門L2 的輸出翻轉(zhuǎn)為低電位，第二開關(guān)SW2斷開。
當(dāng)電容Cl放電至輸入電壓V_OSC值再次達(dá)到振蕩器的低位參考電壓 VrefJLo時，第二比較器Comp2的輸出再次變?yōu)榈碗娖?，第二與非門L2的 輸出翻轉(zhuǎn)為高電位，如此使得振蕩器的輸出電壓完成一個周期的波形。由于 振蕩器的高位抖動參考電壓Vref一H為一變化的電壓值，因此電容每次充電達(dá) 到該電壓值所需的時間不同，進(jìn)而使得第一、第二比較器Compl ， Comp2 及第一、第二與非門Ll， L2進(jìn)行翻轉(zhuǎn)跳變的時間間隔不同，也就是，輸出 電壓OSC—OUT完成一個周期波形的時間是不同的，如圖5 (b)示。完成第 一個周期波形的時間為Ton-Atl (即第一周期為Ton-Atl)，完成第二個周期 波形的時間為Ton-At2 (即第二周期為Ton-At2)，因為高位抖動電壓的隨機(jī) 性，使得Atl不同于At2，依次類推，可以得出振蕩器的輸出電壓的周期及 頻率不是固定不變的，而是在一定可控制的范圍內(nèi)變化的，即擴(kuò)展了振蕩器 的輸出頻率，亦使得脈寬調(diào)制控制器PWM的頻譜得以擴(kuò)展，使得電磁輻射 的能量分布在某一頻段范圍內(nèi)，從而減小脈寬調(diào)制控制器PWM系統(tǒng)的電磁 輻射干擾。
對于以上振蕩器的輸入?yún)⒖茧妷簛碚f，也可以采取另一種方式進(jìn)行疊加， 即將高斯白噪音發(fā)生器產(chǎn)生的高斯白噪音的電壓信號經(jīng)過低通濾波器，限幅 放大器的濾波，放大處理后，將其與系統(tǒng)的低位參考電壓通過加法器進(jìn)行疊 加處理后，得到一隨機(jī)抖動的低位參考電壓信號。給振蕩器輸入電壓信號 V一OSC，固定的高位參考電壓，隨機(jī)抖動的低位參考電壓后，亦將得到頻率 變動的電壓信號，亦擴(kuò)展了脈寬調(diào)制控制器PWM的頻譜。
當(dāng)然，通過將高斯白噪音發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)抖動的電壓信號同時疊加到 振蕩器的高位參考電壓及低位參考電壓，使其為抖動的高位參考電壓及抖動 的低位參考電壓后，也可輸出頻率在可控范圍內(nèi)變動的電壓信號。
本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù) 人員仍可能基于本實用新型的教示及揭示而作種種不背離本實用新型精神的 替換及修飾。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實用新型的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所 涵蓋。
權(quán)利要求1. 一種可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于該電路包括一噪音發(fā)生器，濾波器，限幅放大器，加法器及振蕩器，噪音發(fā)生器可產(chǎn)生一隨機(jī)電壓信號，該電壓信號經(jīng)過濾波器及限幅放大器濾波放大處理后得到一抖動的電壓信號，該抖動的電壓信號與系統(tǒng)的參考電壓通過加法器進(jìn)行疊加處理后，得到一抖動的參考電壓，以該抖動參考電壓作為振蕩器的抖動參考電壓，使得振蕩器輸出一頻率變動的電壓信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 振蕩器具有高位參考電壓及低位參考電壓，所述抖動的電壓信號是與高位 參考電壓進(jìn)行疊加處理得到一高位抖動參考電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 振蕩器包括一電容，與該電容的第一端相連的第一電流源和第二電流源， 第一比較器和第二比較器，以及分別與第一比較器及第二比較器的輸出端 相連的觸發(fā)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 第一電流源用于向所述電容充電，第二電流源用于使所述電容放電，所述 電容的第二端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 的第一比較器及第二比較器分別具有兩個輸入端，其第一比較器的兩個輸 入端分別與高位參考電壓及電容的第一端相連，第二比較器的兩個輸入端 分別與低位參考電壓及電容的第一端相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于 所述的觸發(fā)器包括第一與非門及第二與非門，其輸入端分別與第一比較器 及第二比較器的輸出端及相互的反饋端相連，第一與非門的輸出端輸出時 鐘信號來控制第一開關(guān)的斷開與閉合，進(jìn)而控制第一電流源給電容的放電 過程；第二與非門的輸出端輸出的時鐘信號用于控制第二開關(guān)的斷開與閉合，進(jìn)而控制第二電流源給電容的充電過程。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 振蕩器的輸出電壓為自第一與非門或第二與非門輸出的時鐘信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 噪音發(fā)生器為一高斯白噪音發(fā)生器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所述 抖動電壓信號為一在一定可控制范圍內(nèi)抖動變化的參考電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，其特征在于所 述振蕩器具有高位參考電壓及低位參考電壓，所述抖動的電壓信號是與低 位參考電壓進(jìn)行疊加處理得到一低位抖動參考電壓。
專利摘要本實用新型提供一種可控隨機(jī)抖動振蕩器電路，該電路包括一噪音發(fā)生器，其可產(chǎn)生一隨機(jī)電壓信號，該電壓信號經(jīng)過低通濾波器及限幅放大器濾波放大處理后可得到一抖動的電壓信號，該抖動的電壓信號與系統(tǒng)的參考電壓通過加法器進(jìn)行疊加處理后，則得到一抖動的參考電壓，以該抖動參考電壓作為振蕩器抖動的高位參考電壓或低位參考電壓后，使得振蕩器輸出一頻率在一定可控范圍內(nèi)變動的電壓信號，如此，使得振蕩器所在集成電路的脈寬調(diào)制控制器的頻譜得以擴(kuò)展，進(jìn)而減小脈寬調(diào)制控制器系統(tǒng)的電磁干擾。
文檔編號H03K3/00GK201238287SQ20082012643
公開日2009年5月13日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者范立新 申請人:綠達(dá)光電(蘇州)有限公司