帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器，包括依次相連的啟動電路、帶隙基準源、帶溫度補償?shù)钠秒娐?、振蕩電路和輸出電路，所述啟動電路的輸入端與電源相連，啟動電路為帶隙基準源提供恒定電流，帶隙基準源為振蕩電路提供恒定電壓，偏置電路為帶隙基準源和振蕩電路提供恒流，振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號由D觸發(fā)器分頻最終由輸出口輸出。整個方波發(fā)生器線路簡潔，與電源相連的啟動電路中加入反插保護單元，有效地解決了電源反插損壞的問題，提高了電路的可靠性；頻率可通過偏置電路中的外接電阻直接調(diào)整。啟動電路和帶隙基準源各提供一個恒流源，使得振蕩頻率不隨電源電壓的改變而改變，極大地改善了方波發(fā)生器的線性度。
【專利說明】帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LDO電源和開關(guān)電源，具體地說涉及具有溫度補償?shù)碾娏髂Ｊ诫娮杩刂瓶烧{(diào)頻率方波發(fā)生電路。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，要產(chǎn)生一個方波電路，可以采用多諧振蕩器方式實現(xiàn)，但電源功耗隨電源電壓變化較大，且頻率變化也較大，低壓下不易振蕩；還有就是用一個恒流源電路來產(chǎn)生振蕩，通常恒流源電路由電源供電，給振蕩電容提供恒定的充放電電流。采用從電源中分壓取樣，VREFP和VREFN均隨電源而變化，因為在實際中系統(tǒng)電源會存在波動，而恒流源PNP管存在厄利電壓，結(jié)果電流隨電源的變化而變化，導(dǎo)致振蕩頻率發(fā)生變化，進而影響輸出方波頻率變化，同時現(xiàn)有的多數(shù)電源在電源接反后均會產(chǎn)生異常，進而損壞電路，可靠性較差。而且，現(xiàn)有電路在電源反插時，PMOS管或NPN管均存在寄生PN結(jié)，在電源反插時容易損壞，
[0003]有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研宄，專門開發(fā)出一種帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器，本案由此產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了改進現(xiàn)有方波發(fā)生電路的可靠性問題，以及改善方波輸出的溫度特性，本實用新型提供了一種帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0006]帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器，包括依次相連的啟動電路、具有零溫度系數(shù)的帶隙基準源、帶溫度補償?shù)钠秒娐?、振蕩電路和輸出電路，所述啟動電路的輸入端與電源相連，啟動電路中設(shè)有由反插電阻、第一反插三極管和第二反插三極管組成的反插保護單元，同時，第一反插三極管和第二反插三極管形成供電恒流源，為帶隙基準源提供恒定電流；帶隙基準源分別為振蕩電路和輸出電路的D觸發(fā)器提供基準電壓；所述振蕩電路包括內(nèi)部電容、由第一振蕩三極管、第二振蕩三極管、第三振蕩三極管、第四振蕩三極管組成的充放電恒流源及振蕩發(fā)生單元；所述偏置電路為帶隙基準源和振蕩電路提供恒流，內(nèi)部設(shè)有溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元，所述溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元由串接的第一偏置電阻、第二偏置電阻和偏置二極管組成，通過調(diào)整第一偏置電阻、第二偏置電阻和偏置二極管獲得相應(yīng)的溫度系數(shù)，所述偏置電路進一步包括第一偏置三極管、第二偏置三極管及外接電阻，其中，第一偏置三極管用于控制供電恒流源，第二偏置三極管用于控制振蕩電路的充放電恒流源。
[0007]作為優(yōu)選，所述帶隙基準源進一步包括與第一反插三極管、第二反插三極管并聯(lián)的反插保護管，振蕩電路由帶隙基準源供電，不管電源是否反插均不會損壞。
[0008]作為優(yōu)選，所述振蕩電路進一步包括第一振蕩基準電壓VREFA和第二振蕩基準電壓VREFB，其中，第一振蕩基準電壓VREFA由兩個串接的分壓電阻形成；第二振蕩基準電壓VREFB由多個電阻和三極管飽和壓降形成。
[0009]作為優(yōu)選，所述輸出電路包括串接的D觸發(fā)器和輸出口。
[0010]上述帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器工作原理:啟動電路為帶隙基準源提供恒定電流，帶隙基準源為振蕩電路提供恒定電壓，偏置電路為帶隙基準源和振蕩電路提供恒流，振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號由D觸發(fā)器分頻最終由輸出口輸出，最終形成一個頻率穩(wěn)定的方波信號。頻率可通過偏置電路中的外接電阻進行調(diào)整，改變外接電阻阻值時可改變振蕩電路內(nèi)部充放電恒流源的充放電電流，同時也可改變啟動電路供電恒流源的電流，達到用較小的供電電流獲得所需的方波信號。
[0011]整個帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器線路簡潔，與電源相連的啟動電路中加入相應(yīng)的反插保護單元，有效地解決了電源反插損壞的問題，提高了電路的可靠性；頻率可通過偏置電路中的外接電阻直接調(diào)整。此外，啟動電路中含有一個給帶隙基準源供電的供電恒流源，振蕩電路中含有一個由帶隙基準源供電給內(nèi)部電容充放電的充放電恒流源，使得振蕩頻率不隨電源電壓的改變而改變，有效解決了由于PNP管或PMOS管厄利電壓低而引起的頻率隨電壓變化線性度差的問題，極大地改善了方波發(fā)生器的線性度。
[0012]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實施例帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器電路圖；
[0014]圖2是圖1的方波發(fā)生器產(chǎn)生的波形圖；
[0015]其中，圖1中包括啟動電路I (由Q14、Q16、Q17、Q18及R6、R33組成)、具有零溫度系數(shù)的帶隙基準源 2 (由 Q36、Q49、Q75、Q76、Q21、R47、Q68、R14、R15、C2、Q39、Q58 組成，提供基準電壓)、帶溫度補償?shù)钠秒娐? (由R30、R38和DO、Q65、Q70、Q60、R72及外接電阻組成，提供偏置，實現(xiàn)偏置電路的溫度補償)、振蕩電路4 (由Q72、Q48、Q46、Q19、R71、R34、R35、R25、R24、R36、R37、R39、R76、Q3、Q0、Ql、Q2、Q4、Q20、Q22、Q13、Q15、R32、C6、Qll、Q7、Q9、R1、R50、R49、Q6、Q5、R48、R51組成，提供振蕩信號)和輸出電路5 (由D觸發(fā)器DFF和輸出口 VOUT組成)。

【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器，包括依次相連的啟動電路1、具有零溫度系數(shù)的帶隙基準源2、帶溫度補償?shù)钠秒娐?、振蕩電路4和輸出電路5。其中，所述輸出電路5包括串接的D觸發(fā)器DFF和輸出口 VOUT ;啟動電路I為帶隙基準源2提供恒定電流，帶隙基準源2為振蕩電路4提供恒定電壓，偏置電路3為帶隙基準源2和振蕩電路4提供恒流，振蕩電路4產(chǎn)生的振蕩信號由D觸發(fā)器DFF分頻最終由VOUT輸出。
[0017]所述啟動電路I的輸入端與電源端相連，當(dāng)電源端加上正電壓時，經(jīng)反插電阻R6、三極管Q16、三極管Q14、電阻R33產(chǎn)生小電流恒流源，由第一反插三極管Q17和第二反插三極管Q18形成供電恒流源，為帶隙基準源2供電，同時，反插電阻R6、第一反插三極管Q17和第二反插三極管Q18組成反插保護單元，第一反插三極管Q17和第二反插三極管Q18的供電恒流源電路還受偏置電路3中的第一偏置三極管Q70控制；本實施例所述的啟動電路I其特點是具有反插保護，能給帶隙基準源2提供恒定電流，不管電源是否反插均不會損壞。
[0018]所述帶隙基準源2由三極管Q36、三極管Q49、三極管Q75、三極管Q76、三極管Q2、電阻R14、電阻R15、電容C2、三極管Q39、三極管Q58組成，由三極管Q39發(fā)射極輸出提供給振蕩電路4和D觸發(fā)器DFF的基準電壓；其中三極管Q36、三極管Q49、電阻R14、電阻R15組成帶隙基準源單元，三極管Q75和三極管Q76為有源負載，電容C2為消振電容，三極管Q21、電阻R47和三極管Q68為誤差放大電路，三極管Q39為輸出管，三極管Q58為反插保護管。
[0019]所述帶溫度補償?shù)钠秒娐?由第一偏置電阻R30、第二偏置電阻R38、偏置二極管D0、三極管Q65、第一偏置三極管Q70、第二偏置三極管Q60、電阻R72及外接電阻(圖1中未標出)組成，其中，依次串接的第一偏置電阻R30、第二偏置電阻R38和偏置二極管D0組成溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元，可根據(jù)實際需要調(diào)整第一偏置電阻R30、第二偏置電阻R38和偏置二極管D0來獲得相應(yīng)的溫度系數(shù)；帶溫度補償?shù)钠秒娐?其特點是能給帶隙基準源2和振蕩電路4提供恒流，第一偏置三極管Q70、第二偏置三極管Q60兩路恒流源的電流受外接電阻和RES端電壓控制。
[0020]所述振蕩電路4的充放電恒流源包括第一振蕩三極管Q72、第二振蕩三極管Q48、第三振蕩三極管Q46、第四振蕩三極管Q19、電阻R34和電阻R35，由第二偏置三極管Q60控制。三極管Q46給內(nèi)部電容C6提供穩(wěn)定的充電電流，三極管Q19、三極管Q7、三極管Q11、電阻R53、電阻R54、三極管Q46給內(nèi)部電容C6提供穩(wěn)定的放電電流。電阻R25和電阻R24組成分壓電路形成第一振蕩基準電壓VREFA，電阻R25、電阻R24、電阻R32和三極管Q15的飽和壓降組成第二振蕩基準電壓VREFB ;正常供電狀態(tài)下不管電源電壓如何改變，VREFA和VREFB不變；初始時，內(nèi)部電容C6兩端電壓為0，三極管Q4基極電壓為0，三極管Q2基極電壓為VREFA，三極管Q4、三極管Q22、三極管Q20導(dǎo)通，三極管Q13、三極管Q3、三極管Q0、三極管Q1、三極管Q15、三極管Q6截止，電阻R1、電阻R50、電阻R49、三極管Q5、三極管Q9飽和導(dǎo)通，三極管Q7、三極管Q11截止，三極管Q46給內(nèi)部電容C6提供充電電流，內(nèi)部電容C6兩端電壓升高，當(dāng)內(nèi)部電容C6端的電壓超過VREFA時，三極管Q4、三極管Q22、三極管Q20截止，三極管Q2、三極管Q13、三極管Q3、三極管Q0、三極管Q1、三極管Q6導(dǎo)通，三極管Q9、三極管Q5截止，三極管Q15飽和導(dǎo)通，三極管Q2基極電壓變?yōu)閂REFB，三極管Q7、三極管Q11導(dǎo)通，內(nèi)部電容C6放電，當(dāng)內(nèi)部電容C6兩端電壓降到VREFB以下時，三極管Q2截止，三極管Q4、三極管Q22、三極管Q20導(dǎo)通，這樣周而復(fù)始形成振蕩信號，振蕩信號由D觸發(fā)器DFF分頻最終由V0UT輸出。而振蕩電路4的恒流源電路由基準電壓供電，恒流源穩(wěn)定性較好，當(dāng)需要改變振蕩頻率時，可調(diào)節(jié)偏置電路3的外接電阻，當(dāng)電阻增大時，三極管Q17、三極管Q18的供電電流減小，第一振蕩三極管Q72、第三振蕩三極管Q46的充放電恒流源電流也減小，從而振蕩頻率下降，反之，當(dāng)電阻減小時，第一振蕩三極管Q72、第三振蕩三極管Q46的充分電恒流源電流增大，三極管Q17、三極管Q18的供電電流也增大，基準電壓不變，振蕩頻率升高，振蕩信號經(jīng)D觸發(fā)器分頻后，驅(qū)動輸出口，產(chǎn)生所需頻率的方波信號，如圖2所示。上述振蕩電路4的特點是由帶隙基準源2提供電源，內(nèi)部有兩個基準電壓VREFA和VREFB，而且不管電源電壓如何改變，第一基準電壓VREFA和第二基準電壓VREFB不變(電源反插不會燒毀)，由外接電阻控制振蕩頻率。
[0021]上述結(jié)構(gòu)的帶反插保護的可調(diào)頻率方波發(fā)生器，線路簡潔，含有一個給基準供電的供電恒流源第一反插三極管Q17、第二反插三極管Q18 (受第一偏置三極管Q70控制)和一個由基準供電給電容充放電的充放電恒流源第一振蕩三極管Q72、第二振蕩三極管Q48、第三振蕩三極管Q46、第四振蕩三極管Q19 (受第二偏置三極管Q60控制)，有效解決了由于PNP管或PM0S管厄利電壓低而引起的頻率隨電壓變化線性度差的問題，極大地改善了方波發(fā)生器的線性度，同時與電源相連的部分加入相應(yīng)的反插保護管，有效地解決了電源反插損壞的問題，提高了電路的可靠性。
[0022]上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實用新型的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器，其特征在于:包括依次相連的啟動電路、具有零溫度系數(shù)的帶隙基準源、帶溫度補償?shù)钠秒娐?、振蕩電路和輸出電路，所述啟動電路的輸入端與電源相連，啟動電路中設(shè)有由反插電阻、第一反插三極管和第二反插三極管組成的反插保護單元，同時，第一反插三極管和第二反插三極管形成供電恒流源，為帶隙基準源提供恒定電流；帶隙基準源分別為振蕩電路和輸出電路的D觸發(fā)器提供基準電壓；所述振蕩電路包括內(nèi)部電容、由第一振蕩三極管、第二振蕩三極管、第三振蕩三極管、第四振蕩三極管組成的充放電恒流源及振蕩發(fā)生單元；所述偏置電路為帶隙基準源和振蕩電路提供恒流，內(nèi)部設(shè)有溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元，所述溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)單元由串接的第一偏置電阻、第二偏置電阻和偏置二極管組成，通過調(diào)整第一偏置電阻、第二偏置電阻和偏置二極管獲得相應(yīng)的溫度系數(shù)，所述偏置電路進一步包括第一偏置三極管、第二偏置三極管及外接電阻，其中，第一偏置三極管用于控制供電恒流源，第二偏置三極管用于控制振蕩電路的充放電恒流源。
2.如權(quán)利要求1所述的帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器，其特征在于:所述帶隙基準源進一步包括與第一反插三極管、第二反插三極管并聯(lián)的反插保護管。
3.如權(quán)利要求1所述的帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器，其特征在于:所述振蕩電路進一步包括第一振蕩基準電壓VREFA和第二振蕩基準電壓VREFB，其中，第一振蕩基準電壓VREFA由兩個串接的分壓電阻形成；第二振蕩基準電壓VREFB由多個電阻和三極管飽和壓降形成。
4.如權(quán)利要求1所述的帶反插保護的可調(diào)頻方波發(fā)生器，其特征在于:所述輸出電路包括串接的D觸發(fā)器和輸出口。
【文檔編號】H03K3/02GK204231311SQ201420727616
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】馬忠偉, 曲克峰, 張高春, 王洪祥 申請人:紹興芯谷科技有限公司