一種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路和產(chǎn)生方法
【專利摘要】本發(fā)明一種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，包括頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器和脈沖產(chǎn)生電路；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸入端與使能信號相連，并分別與頻率調(diào)整信號c1～cj相連；輸出端輸出周期性的輸出頻率信號，并與脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連；脈沖產(chǎn)生電路的輸入端還與脈沖產(chǎn)生控制信號相連，輸出端輸出矩形脈沖信號；一種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，包括如下步驟：A.設(shè)定頻率調(diào)整信號c1～cj并輸出到頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸入端；B.給定脈沖產(chǎn)生控制信號對脈沖產(chǎn)生電路進(jìn)行置位和復(fù)位操作，完成后將脈沖產(chǎn)生控制信號置為高電平；C.對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器給定一個允許的使能信號，起振產(chǎn)生輸出頻率信號，并輸出到脈沖產(chǎn)生電路后產(chǎn)生矩形脈沖信號。
【專利說明】ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路和產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，具體涉及ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路和產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖信號是指持續(xù)時間較短、寬度及幅度有特定變化規(guī)律的電壓或電流信號，常見的脈沖信號有矩形、鋸齒形、鐘形及數(shù)字編碼序列等。脈沖信號產(chǎn)生電路廣泛應(yīng)用于開關(guān)控制、數(shù)字電路動態(tài)特性測試等領(lǐng)域。
[0003]脈沖信號發(fā)生器的種類繁多，性能各異，但大多數(shù)脈沖信號發(fā)生器都是采用模擬電路設(shè)計或采用已有的電路元器件進(jìn)行搭建，這種脈沖信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)無法與目前主流的數(shù)字CMOS集成電路制造エ藝相兼容，即不能集成到數(shù)字集成電路設(shè)計當(dāng)中。當(dāng)然，通過高頻數(shù)字鎖相環(huán)電路可以實現(xiàn)脈沖產(chǎn)生電路，但是這種方式不僅原雜，而且成本較高，需要精確的低頻輸入時鐘；同時，該方法實現(xiàn)納秒級脈沖寬度信號也比較困難。還有ー些脈沖產(chǎn)生電路是利用輸入信號及其經(jīng)過延遲之后的信號做ー個邏輯運(yùn)算來產(chǎn)生，但是它并沒有考慮如何實現(xiàn)對脈沖寬度的檢測，尤其是當(dāng)脈沖寬度隨エ藝、電壓、溫度變化時需要對脈沖寬度進(jìn)行實時監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路和產(chǎn)生方法，解決現(xiàn)有產(chǎn)生電路無法與數(shù)字CMOSエ藝相兼容，脈寬調(diào)節(jié)范圍小，實現(xiàn)納秒級脈寬困難，需要外接頻率輸入的問題。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，包括頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器和脈沖產(chǎn)生電路；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸入端與使能信號相連，井分別與頻率調(diào)整信號Cl?Cj相連；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器輸出端輸出周期性的輸出頻率信號，并與脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連；脈沖產(chǎn)生電路的輸入端還與脈沖產(chǎn)生控制信號相連，脈沖產(chǎn)生電路的輸出端輸出矩形脈沖信號；
[0007]所述的頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器包括k個反相器，一個ニ輸入與非門和j個ニ選ー電路，其中，k為偶數(shù)；第一反相器的輸出端分別連接第二反相器的輸入端以及ニ選ー電路Ml?Mj的輸入端a，ニ選ー電路Ml?Mj的選擇端s對應(yīng)連接頻率調(diào)整信號cl?cj ;第二反相器的輸出端連接第三反相器的輸入端，第三反相器的輸出端連接ニ選ー電路Ml的輸入端b，ニ選ー電路Ml?Mj-1的輸出端y依次通過兩個級聯(lián)的反相器與下一級的ニ選ー電路M2?Mj的輸入端b連接，ニ選ー電路Mj的輸出端y連接第q反相器的輸入端，第q反相器的輸出端級聯(lián)k_q級反相器；第k反相器的輸出端和ニ輸入與非門的第一輸入端連接，ニ輸入與非門的第二輸入端與使能信號相連，ニ輸入與非門的輸出端與第一反相器的輸入端相連，同時作為頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出端，并輸出周期性的輸出頻率信號。[0008]優(yōu)選的，所述的脈沖產(chǎn)生電路包括一個帶置位端的觸發(fā)器和m-1個帶復(fù)位端的觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生控制信號分別與脈沖產(chǎn)生電路中觸發(fā)器DFFl的置位端，以及脈沖產(chǎn)生電路中觸發(fā)器DFF2?DFFm的復(fù)位端相連接；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出頻率信號分別與脈沖產(chǎn)生電路中觸發(fā)器DFFl?DFFm的時鐘輸入端相連接；
[0009]觸發(fā)器DFFl?DFFm-1的數(shù)據(jù)輸出端依次與下ー級的觸發(fā)器DFF2?DFFm的數(shù)據(jù)輸入端相連接；觸發(fā)器DFFm的數(shù)據(jù)輸出端與DFFl的數(shù)據(jù)輸入端相連接，同時作為脈沖產(chǎn)生電路的輸出端，并輸出矩形脈沖信號。
[0010]優(yōu)選的，還包括用于將初始頻率調(diào)整信號ai?an轉(zhuǎn)換并輸出為頻率調(diào)整信號Cl?cj的頻率調(diào)整電路。
[0011]進(jìn)ー步，所述的頻率調(diào)整電路采用標(biāo)準(zhǔn)的n_2n#碼電路；頻率調(diào)整電路的輸入端與初始頻率調(diào)整信號?an相連，輸出端輸出頻率調(diào)整信號Cl?cj，其中，j=2n。
[0012]優(yōu)選的，所述的頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出端還連接有用于對輸出頻率信號進(jìn)行監(jiān)控的頻率輸出監(jiān)控電路。
[0013]進(jìn)ー步，所述的頻率輸出監(jiān)控電路采用X分頻電路，其輸入端分別和頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出頻率信號與使能信號相連接，輸出端輸出頻率監(jiān)控信號。
[0014]ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0015]A.設(shè)定頻率調(diào)整信號Cl?Cj并輸出到頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸入端；
[0016]B.給定脈沖產(chǎn)生控制信號對脈沖產(chǎn)生電路進(jìn)行置位和復(fù)位操作，完成后將脈沖產(chǎn)生控制信號置為高電平；
[0017]C.對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器給定ー個允許的使能信號，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器起振產(chǎn)生振蕩頻率的周期性的輸出頻率信號，并從輸出端輸出到脈沖產(chǎn)生電路；通過A步驟中設(shè)定的頻率調(diào)整信號Cl?cj，控制輸出頻率信號的頻率；通過B步驟中的脈沖產(chǎn)生控制信號使脈沖產(chǎn)生電路運(yùn)行后產(chǎn)生矩形脈沖信號。
[0018]優(yōu)選的，通過調(diào)整脈沖產(chǎn)生電路中帶復(fù)位端觸發(fā)器的個數(shù)，能夠調(diào)整矩形脈沖信號的占空比。
[0019]優(yōu)選的，所述的頻率調(diào)整信號Cl?Cj由初始頻率調(diào)整信號?an經(jīng)頻率調(diào)整電路轉(zhuǎn)換后輸出。
[0020]優(yōu)選的，所述的使能信號和輸出頻率信號分頻連接到頻率輸出監(jiān)控電路的輸入端，通過頻率輸出監(jiān)控電路降頻輸出的監(jiān)控信號實現(xiàn)對輸出頻率信號的監(jiān)控。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，利用包括k個反相器,一個ニ輸入與非門和j個ニ選ー電路的頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器通過自身的振蕩產(chǎn)生周期性的振蕩頻率信號做為輸出頻率信號，無需外接輸入頻率源，電路結(jié)構(gòu)簡單，并與脈沖產(chǎn)生電路一同構(gòu)成純數(shù)字，能夠與數(shù)字CMOSエ藝完全兼容。
[0023]進(jìn)ー步的，利用脈沖產(chǎn)生電路中的移位寄存器鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生矩形脈沖，井能夠通過設(shè)置移位寄存器鏈結(jié)構(gòu)中觸發(fā)器的個數(shù)獲得不同占空比的矩形脈沖信號，増加了輸出的矩形脈沖信號的適應(yīng)性。
[0024]進(jìn)ー步的，利用頻率調(diào)整電路能夠?qū)個做為初始控制信號的初始頻率調(diào)整信號B1?an#碼轉(zhuǎn)換成j個頻率調(diào)整信號Cl?cj做為直接控制信號，其中n < j,因此減少了初始控制信號的引出數(shù)目，實現(xiàn)用盡可能少的控制信號獲得較多的脈沖寬度狀態(tài)，進(jìn)而能夠通過對數(shù)目較少的初始頻率調(diào)整信號S1?an的調(diào)整實現(xiàn)最窄脈沖寬度精度達(dá)納秒級；當(dāng)頻率調(diào)整電路采用標(biāo)準(zhǔn)的n-2n譯碼電路時，j=2n。
[0025]進(jìn)ー步的，利用頻率輸出監(jiān)控電路能夠?qū)︻l率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出頻率信號進(jìn)行分頻，通過降頻的方式間接地對輸出頻率信號進(jìn)行輸出，用輸出的頻率監(jiān)控信號實現(xiàn)對輸出頻率信號的監(jiān)控，從而能夠得到脈寬的具體寬度，實現(xiàn)反饋或后續(xù)操作。
[0026]本發(fā)明ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，通過對頻率調(diào)整信號的改變實現(xiàn)對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器的輸出頻率信號的頻率控制，從而實現(xiàn)對矩形脈沖寬度的調(diào)整，操作簡單。
[0027]進(jìn)ー步的，通過改變調(diào)整脈沖產(chǎn)生電路中的帶復(fù)位端觸發(fā)器的個數(shù)，改變矩形脈沖信號的占空比；通過對初始頻率調(diào)整信號?an的譯碼轉(zhuǎn)換，増加了直接控制信號的的數(shù)目，能夠減少控制信號的引出數(shù)目，同時也實現(xiàn)了納秒級寬度的控制；通過對輸出頻率信號的分頻，利用降頻的方式間接地對輸出頻率信號實現(xiàn)輸出，用輸出的監(jiān)控信號實現(xiàn)對輸出頻率信號的監(jiān)控，能夠?qū)崟r的監(jiān)控到脈寬隨エ藝、溫度、電壓等因素而產(chǎn)生的變化，從而能夠及時做出調(diào)整和改變，應(yīng)用靈活方便，適用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實例中所述條件下產(chǎn)生的各種信號的波形示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明實例中所述產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0030]圖3為本發(fā)明實例中所述產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖中:811為頻率調(diào)整電路；812為頻率輸出監(jiān)控電路；813為頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器；814為脈沖產(chǎn)生電路；en為使能信號九為脈沖產(chǎn)生控制信號ば_為輸出頻率信號;P0Ut
為矩形脈沖信號；f_為頻率監(jiān)控信號；invl, inv2,......,invq,......1nvk為第一反相器，
第二反相器，……，第q反相器，……，第k反相器；S為置位端；R為復(fù)位端；CK為時鐘輸入端；Q為數(shù)據(jù)輸出端；D為數(shù)據(jù)輸入端。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0033]參見圖2，本發(fā)明ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其包括頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813和脈沖產(chǎn)生電路814 ;頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸入端與使能信號en相連，井分別與頻率調(diào)整信號Cl?cj相連；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813輸出端輸出周期性的輸出頻率信號fwt，并與脈沖產(chǎn)生電路814的輸入端相連；脈沖產(chǎn)生電路814的輸入端還與脈沖產(chǎn)生控制信號b:相連，脈沖產(chǎn)生電路814的輸出端輸出矩形脈沖信號Pwt ;其中，本優(yōu)選實施例中，如圖2所示，還包括用于將初始頻率調(diào)整信號B1?an轉(zhuǎn)換并輸出為頻率調(diào)整信號Cl?cj的頻率調(diào)整電路811。如圖3所示頻率調(diào)整電路811采用標(biāo)準(zhǔn)的n-2n譯碼電路，實現(xiàn)對初始頻率調(diào)整信號?an的譯碼；頻率調(diào)整電路811的輸入端與初始頻率調(diào)整信號?an相連，輸出端輸出頻率調(diào)整信號Cl?cj，其中，j=2n。頻率調(diào)整電路811的作用是將n個做為控制信號的初始頻率調(diào)整信號^?an轉(zhuǎn)換成2"個頻率調(diào)整信號Cl?cj做為控制信號，減少控制信號引出數(shù)目，實現(xiàn)用盡可能少的控制信號獲得較多的脈沖寬度狀態(tài)。[0034]使能信號en用于控制頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813是否起振；頻率調(diào)整信號cl?cj用于改變頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率，實現(xiàn)調(diào)節(jié)脈沖信號的寬度；初始頻率調(diào)整信號?an用于提供初始控制信號，控制頻率調(diào)整信號Cl?cj的數(shù)量級；脈沖產(chǎn)生控制信號ん實現(xiàn)對脈沖產(chǎn)生電路814的復(fù)位功能；脈沖產(chǎn)生電路814的輸出信號Ptjut為納秒級矩形脈沖寬度可調(diào)信號產(chǎn)生電路的脈沖輸出信號。
[0035]如圖3所示，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813包括k個反相器，一個ニ輸入與非門和j個ニ選ー電路，其中，k為偶數(shù)；對應(yīng)優(yōu)選的實施方式，其中，j=2n ;第一反相器invl的輸出端分別連接第二反相器inv2的輸入端以及ニ選ー電路Ml?Mj的輸入端a，ニ選ー電路Ml?Mj的選擇端s對應(yīng)連接頻率調(diào)整信號Cl?cj ;第二反相器inv2的輸出端連接第三反相器inv3的輸入端,第三反相器inv3的輸出端連接ニ選一電路Ml的輸入端b, ニ選一電路Ml?Mj-1的輸出端y依次通過兩個級聯(lián)的反相器與下ー級的ニ選ー電路M2?Mj的輸入端b連接，其中，兩個級聯(lián)的反相器在不改變信號方向的同時能夠減緩振蕩速度，提高電路的可控性；ニ選ー電路Mj的輸出端y連接第q反相器invq的輸入端,第q反相器invq的輸出端級聯(lián)k-q級反相器；第k反相器invk的輸出端和ニ輸入與非門的第一輸入端連接,ニ輸入與非門的第二輸入端與使能信號en相連,ニ輸入與非門的輸出端與第一反相器invl的輸入端相連，同時作為頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出端,并輸出周期性的輸出頻率信號fwt。
[0036]優(yōu)選的，如圖3所示，脈沖產(chǎn)生電路814包括一個帶置位端S的觸發(fā)器和m-1個帶復(fù)位端R的觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生控制信號ん分別與脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFFl的置位端S，以及脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFF2?DFFm的復(fù)位端R相連接；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號f；ut分別與脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFFl?DFFm的時鐘輸入端CK相連接；觸發(fā)器DFFl?DFFm-1的數(shù)據(jù)輸出端Q依次與下ー級的觸發(fā)器DFF2?DFFm的數(shù)據(jù)輸入端D相連接；觸發(fā)器DFFm的數(shù)據(jù)輸出端Q與DFFl的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，同時作為脈沖產(chǎn)生電路814的輸出端,并輸出矩形脈沖信號POTt。
[0037]優(yōu)選的，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出端還連接有用于對輸出頻率信號f-進(jìn)行監(jiān)控的頻率輸出監(jiān)控電路8 12。頻率輸出監(jiān)控電路812采用X分頻電路，實現(xiàn)對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813輸出頻率信號f?t的降頻；其輸入端分別和頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號f；ut與使能信號en相連接，輸出端輸出頻率監(jiān)控信號f_。使能信號en還用于控制頻率輸出監(jiān)控電路812非工作狀態(tài)時的電平；頻率監(jiān)控信號f_與脈沖產(chǎn)生電路814相連用于監(jiān)控脈沖信號的寬度。
[0038]本發(fā)明ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，包括如下步驟:
[0039]A.設(shè)定頻率調(diào)整信號Cl?cj并輸出到頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸入端；
[0040]B.給定脈沖產(chǎn)生控制信號Id1對脈沖產(chǎn)生電路814進(jìn)行置位和復(fù)位操作，完成后將脈沖產(chǎn)生控制信號ん置為高電平；
[0041]C.對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813給定ー個允許的使能信號en，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813起振產(chǎn)生振蕩頻率的周期性的輸出頻率信號f；ut，并從輸出端輸出到脈沖產(chǎn)生電路814 ;通過A步驟中設(shè)定的頻率調(diào)整信號Cl?cj，控制輸出頻率信號fwt的頻率；通過B步驟中的脈沖產(chǎn)生控制信號ん使脈沖產(chǎn)生電路814運(yùn)行后產(chǎn)生矩形脈沖信號P-。
[0042]其中，通過調(diào)整脈沖產(chǎn)生電路814中帶復(fù)位端觸發(fā)器的個數(shù)，能夠調(diào)整矩形脈沖信號Ptjut的占空比。頻率調(diào)整信號Cl?cj由初始頻率調(diào)整信號?an經(jīng)頻率調(diào)整電路811轉(zhuǎn)換后輸出。使能信號en和輸出頻率信號f；ut分頻連接到頻率輸出監(jiān)控電路812的輸入端，通過頻率輸出監(jiān)控電路812降頻輸出的監(jiān)控信號f_實現(xiàn)對輸出頻率信號f；ut的監(jiān)控。
[0043]以下結(jié)合如圖1、圖2和圖3所述的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)，對本發(fā)明進(jìn)ー步的做解釋說明，在進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)選擇時，根據(jù)矩形脈沖Ptjut的寬度需求，決定ニ選ー電路的級數(shù)，然后確定頻率調(diào)整信號Cl?cj的數(shù)量，最后確定初始頻率調(diào)整信號B1?an的數(shù)目和頻率調(diào)整電路812的類型，在進(jìn)行矩形脈沖產(chǎn)生時，按需求進(jìn)行初始頻率調(diào)整信號?an的輸入，本優(yōu)選實例中，其中選擇j=2n，因此為了敘述方便，并和附圖對應(yīng)，直接用2n代替j進(jìn)行敘述。
[0044]初始頻率調(diào)整信號?an與頻率調(diào)整電路811相連，使能信號en分別與頻率輸出監(jiān)控電路812、頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813相連；頻率調(diào)整電路811輸出的2"個頻率調(diào)整信號cl?cj與頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸入端相連；脈沖產(chǎn)生控制信號Id1與脈沖產(chǎn)生電路814的輸入端相連；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出端分別與頻率輸出監(jiān)控電路812和脈沖產(chǎn)生電路814的輸入端相連；頻率輸出監(jiān)控電路812輸出頻率監(jiān)控信號f_，脈沖產(chǎn)生電路814矩形脈沖信號Ptjut ；
[0045]頻率調(diào)整電路811采用ー個標(biāo)準(zhǔn)的n_2n譯碼電路，頻率調(diào)整電路811的輸入端與初始頻率調(diào)整信號?an相連，頻率調(diào)整電路811的輸出端信號為Cl?c2n，輸出信號Cl?c2n與頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器814的輸入端相連。頻率調(diào)整電路811的作用是將n個控制信號轉(zhuǎn)換成2n個控制信號，減少控制信號引出數(shù)目，實現(xiàn)用盡可能少的控制信號獲得較多的脈沖寬度狀態(tài)。
[0046]頻率輸出監(jiān)控電路812采用ー個X分頻電路，頻率輸出監(jiān)控電路812的輸入端分別和頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號f；ut與使能信號en相連，頻率輸出監(jiān)控電路812輸出端連接頻率監(jiān)控信號f_。頻率輸出監(jiān)控電路812的作用是對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號f；ut進(jìn)行分頻，通過降頻的方式間接地對輸出頻率信號fwt實現(xiàn)輸出，用頻率監(jiān)控信號f_實現(xiàn)對輸出頻率信號f；ut的監(jiān)控。
[0047]頻率可調(diào)環(huán)形振 蕩器813包括k個反相器，一個ニ輸入與非門，2n個傳輸門，其中，k為偶數(shù)；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸入端分別和頻率調(diào)整電路811的輸出端頻率調(diào)整信號Cl?c2n與使能信號en相連，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號f；ut分別和脈沖產(chǎn)生電路814的輸入端與頻率輸出監(jiān)控電路812的輸入端相連；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813中輸出頻率信號I^ut連接第一反相器invl的輸入端,第一反相器invl的輸出端分別連接第二反相器inv2的輸入端以及ニ選ー電路Ml?M2n的輸入端a，第二反相器inv2的輸出端連接第三反相器inv3的輸入端，第三反相器inv3的輸出端連接ニ選ー電路Ml的輸入端b，ニ選ー電路Ml的選擇端s連接頻率調(diào)整信號Cl，ニ選ー電路Ml的輸出端y連接第四反相器irw4的輸入端，第四反相器inv4的輸出端連接第五反相器5的輸入端，第五反相器inv5的輸出端連接ニ選ー電路M2的輸入端b，ニ選ー電路M2的選擇端s連接頻率調(diào)整信號c2，ニ選ー電路M2的輸出端y連接第六反相器inv6的輸入端，……，以此類推，第q_3反相器invq-3的輸出端連接ニ選ー電路M2n_l的輸入端b，ニ選ー電路M2n_l的選擇端s連接頻率調(diào)整信號c2n_l，ニ選ー電路M2n_l的輸出端y連接第q_2反相器invq-2的輸入端，第q-2反相器invq-2的輸出端連接第q_l反相器invq_l的輸入端,第q_l反相器invq_l的輸出端連接ニ選ー電路M2n的輸入端b，ニ選ー電路M2n的選擇端s連接頻率調(diào)整信號c2n，ニ選ー電路M2n的輸出端y連接第q反相器invq的輸入端，再經(jīng)過數(shù)級反相器級聯(lián)，第k_l反相器invk-1的輸出端連接第k反相器invk的輸入端,第k反相器invk的輸出端連接ニ輸入與非門的第一輸入端，ニ輸入與非門的第二輸入端分別與使能信號en和X分頻電路輸入端a相連；ニ輸入與非門的輸出信號，也就是輸出頻率信號f；ut分別與第一反相器invl的輸入端和X分頻電路的輸入端b相連。頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813是整個納秒級矩形脈沖寬度可調(diào)信號產(chǎn)生電路的核心部分，其功能是產(chǎn)生周期性的輸出頻率信號fwt，并通過改變環(huán)形振蕩器ニ選ー電路的級數(shù)實現(xiàn)對頻率f；ut的調(diào)整，進(jìn)而實現(xiàn)矩形脈沖Ptjut寬度的調(diào)整。
[0048]脈沖產(chǎn)根據(jù)需要的生電路814包括一個帶置位端的觸發(fā)器和m-1個帶復(fù)位端的觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生控制信號ん與脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFFl的置位端S端，以及脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFF2?DFFm的復(fù)位端R端相連接；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的輸出頻率信號し與脈沖產(chǎn)生電路814中觸發(fā)器DFFl?DFFm的時鐘輸入端CK相連接；觸發(fā)器DFFl的數(shù)據(jù)輸入端D與DFFm的數(shù)據(jù)輸出端Q相連接，DFFl的數(shù)據(jù)輸出端Q與DFF2的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，DFF2的數(shù)據(jù)輸出端Q與DFF3的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，……，以此類推，DFFm-1的數(shù)據(jù)輸出端Q與DFFm的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，DFFm的數(shù)據(jù)輸出端Q與DFFl的數(shù)據(jù)輸入端D相連接，同時作為脈沖產(chǎn)生電路的輸出矩形脈沖信號P-。脈沖產(chǎn)生電路814的功能是利用移位寄存器鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個脈沖信號，同時，通過設(shè)置帶置位端觸發(fā)器與帶復(fù)位端觸發(fā)器的個數(shù)，可以調(diào)整脈沖信號的占空比，以獲得合適的脈沖信號，増加了矩形脈沖信號的適應(yīng)性。整個電路為純數(shù)字電路，與數(shù)字CMOSエ藝完全兼容，且脈沖寬度可調(diào)、可監(jiān)控，電路結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活方便、適用領(lǐng)域廣泛。
[0049]該脈沖寬度可調(diào)信號產(chǎn)生電路工作時，首先設(shè)定頻率調(diào)整信號B1?an的值，獲得合適的振蕩器頻率并輸出頻率信號f；ut ;然后利用脈沖產(chǎn)生控制信號ん對脈沖產(chǎn)生電路814的觸發(fā)器DFFl?DFFm進(jìn)行置位、復(fù)位操作，完成置位、復(fù)位操作后將信號置為高電平；最后，使能信號en有效，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813開始起振并通過脈沖產(chǎn)生電路814產(chǎn)生矩形脈沖信號P-，同時通過頻率監(jiān)控信號f_監(jiān)控頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器813的振蕩頻率，也就是頻率輸出信號fwt。當(dāng)X分頻電路選擇四分頻，觸發(fā)器的級數(shù)m選擇6級時，所產(chǎn)生的使能信號en、脈沖產(chǎn)生控制信號ん、以及輸出信號的工作波形示意圖如圖1所示。
[0050]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)ー步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實施方式】僅限于此 ，對于本發(fā)明所屬數(shù)字集成電路納秒級脈沖信號產(chǎn)生電路的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明思路的前提下，還可以設(shè)計若干脈沖信號產(chǎn)生電路，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，包括頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)和脈沖產(chǎn)生電路(814);頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)的輸入端與使能信號(en)相連，井分別與頻率調(diào)整信號Cl?cj相連；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)輸出端輸出周期性的輸出頻率信號(f?t)，并與脈沖產(chǎn)生電路(814)的輸入端相連；脈沖產(chǎn)生電路(814)的輸入端還與脈沖產(chǎn)生控制信號Cb1)相連,脈沖產(chǎn)生電路(814)的輸出端輸出矩形脈沖信號(Ptjut)； 所述的頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)包括k個反相器，一個ニ輸入與非門和j個ニ選一電路，其中，k為偶數(shù)；第一反相器(invl)的輸出端分別連接第二反相器(inv2)的輸入端以及ニ選ー電路Ml?Mj的輸入端a，ニ選ー電路Ml?Mj的選擇端s對應(yīng)連接頻率調(diào)整信號Cl?cj ;第二反相器(inv2)的輸出端連接第三反相器(inv3)的輸入端，第三反相器(inv3)的輸出端連接ニ選ー電路Ml的輸入端b，ニ選ー電路Ml?Mj-1的輸出端y依次通過兩個級聯(lián)的反相器與下ー級的ニ選ー電路M2?Mj的輸入端b連接，ニ選ー電路Mj的輸出端I連接第q反相器(invq)的輸入端，第q反相器(invq)的輸出端級聯(lián)k_q級反相器；第k反相器(invk)的輸出端和ニ輸入與非門的第一輸入端連接，ニ輸入與非門的第二輸入端與使能信號(en)相連,ニ輸入與非門的輸出端與第一反相器(invl)的輸入端相連，同時作為頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813 )的輸出端，并輸出周期性的輸出頻率信號(fout)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的脈沖產(chǎn)生電路(814)包括一個帶置位端(S)的觸發(fā)器和m-1個帶復(fù)位端(R)的觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生控制信號(ん)分別與脈沖產(chǎn)生電路(814)中觸發(fā)器DFFl的置位端(S)，以及脈沖產(chǎn)生電路(814)中觸發(fā)器DFF2?DFFm的復(fù)位端(R)相連接；頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)的輸出頻率信號(fout)分別與脈沖產(chǎn)生電路(814)中觸發(fā)器DFFl?DFFm的時鐘輸入端(CK)相連接； 觸發(fā)器DFFl?DFFm-1的數(shù)據(jù)輸出端(Q)依次與下ー級的觸發(fā)器DFF2?DFFm的數(shù)據(jù)輸入端(D)相連接；觸發(fā)器DFFm的數(shù)據(jù)輸出端(Q)與DFFl的數(shù)據(jù)輸入端(D)相連接，同時作為脈沖產(chǎn)生電路(814 )的輸出端，并輸出矩形脈沖信號(Pout)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，還包括用于將初始頻率調(diào)整信號?an轉(zhuǎn)換并輸出為頻`率調(diào)整信號Cl?cj的頻率調(diào)整電路(811)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的頻率調(diào)整電路(811)采用標(biāo)準(zhǔn)的n-2n#碼電路；頻率調(diào)整電路(811)的輸入端與初始頻率調(diào)整信號B1?an相連，輸出端輸出頻率調(diào)整信號Cl?cj，其中，j=2n。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)的輸出端還連接有用于對輸出頻率信號(f；ut)進(jìn)行監(jiān)控的頻率輸出監(jiān)控電路(812)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，其特征在于，所述的頻率輸出監(jiān)控電路(812)采用X分頻電路，其輸入端分別和頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)的輸出頻率信號(f；ut)與使能信號(en)相連接，輸出端輸出頻率監(jiān)控信號(f_)。
7.—種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法,其特征在于,其基于權(quán)利要求1-6中任意一項所述的矩陣脈沖信號產(chǎn)生電路，并包括如下步驟: A.設(shè)定頻率調(diào)整信號Cl?cj并輸出到頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)的輸入端； B.給定脈沖產(chǎn)生控制信號Od1)對脈沖產(chǎn)生電路(814)進(jìn)行置位和復(fù)位操作，完成后將脈沖產(chǎn)生控制信號(ん)置為高電平；C.對頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)給定ー個允許的使能信號(en)，頻率可調(diào)環(huán)形振蕩器(813)起振產(chǎn)生振蕩頻率的周期性的輸出頻率信號(fout),并從輸出端輸出到脈沖產(chǎn)生電路(814);通過A步驟中設(shè)定的頻率調(diào)整信號Cl?cj，控制輸出頻率信號(fwt)的頻率；通過B步驟中的脈沖產(chǎn)生控制信號(bj使脈沖產(chǎn)生電路(814)運(yùn)行后產(chǎn)生矩形脈沖信號(Pwt)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，其特征在于，通過調(diào)整脈沖產(chǎn)生電路(814)中帶復(fù)位端觸發(fā)器的個數(shù)，能夠調(diào)整矩形脈沖信號(Ptjut)的占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的頻率調(diào)整信號Cl?Cj由初始頻率調(diào)整信號B1?8?經(jīng)頻率調(diào)整電路(811)轉(zhuǎn)換后輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種矩陣脈沖信號產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的使能信號(en)和輸出頻率信號(fwt)分頻連接到頻率輸出監(jiān)控電路(812)的輸入端，通過頻率輸出監(jiān)控電路(812)降頻輸出 的監(jiān)控信號(f_)實現(xiàn)對輸出頻率信號(fwt)的監(jiān)控。
【文檔編號】H03K3/017GK103427795SQ201310349521
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】李海松, 楊博, 蔣軼虎, 唐威, 吳龍勝 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所