本發(fā)明涉及電源管理領(lǐng)域，特別是涉及一種降低峰值噪聲的擴(kuò)頻操作電路。

背景技術(shù)：

隨著便攜式電子產(chǎn)品的普及，電源管理系統(tǒng)越來(lái)越重要，電源管理部分的好壞很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。在擔(dān)心會(huì)發(fā)生電磁干擾(emi)的場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器會(huì)特別麻煩。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是按周期運(yùn)作的，以把功率傳輸至一個(gè)輸出端。在大多數(shù)場(chǎng)合，工作頻率是固定值或者一個(gè)常數(shù)。這種轉(zhuǎn)化方法會(huì)在工作頻率(基頻)及其倍頻(諧波)上產(chǎn)生很大的噪聲分量。傳統(tǒng)的振蕩器頻率不變，這就會(huì)使得在輸出端噪聲在同一個(gè)頻率的位置疊加，產(chǎn)生很高的尖峰。

為了降低該噪聲，就應(yīng)當(dāng)改變內(nèi)部振蕩器的頻率，使得噪聲分散開(kāi)來(lái)，可以采用一種擴(kuò)頻操作電路。在擴(kuò)頻操作模式中，內(nèi)部振蕩器專(zhuān)為產(chǎn)生一個(gè)在逐個(gè)開(kāi)關(guān)周期中具有隨機(jī)周期的時(shí)鐘脈沖而設(shè)計(jì)。這樣做的好處是可以把開(kāi)關(guān)噪聲散布在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)，從而顯著地降低峰值噪聲。與自由運(yùn)轉(zhuǎn)恒定頻率操作相比，擴(kuò)頻電路能顯著地降低了峰值諧波噪聲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低峰值噪聲的擴(kuò)頻電路，能夠滿(mǎn)足改變內(nèi)部振蕩器頻率和降低因時(shí)鐘頻率相同而產(chǎn)生的噪聲的性能。

一種降低峰值噪聲的擴(kuò)頻操作電路特征包括以下模塊：產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的電路，產(chǎn)生可變化電流的電流基準(zhǔn)，振蕩器。首先利用移位寄存器和門(mén)電路產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，偽隨機(jī)序列分為兩種，一種是由n位線(xiàn)性反饋移位寄存器和異或門(mén)基礎(chǔ)上通過(guò)線(xiàn)性反饋函數(shù)得到的m序列，(m序列是最長(zhǎng)的線(xiàn)性移位寄存器序列)m序列模為2ⁿ-1。線(xiàn)性反饋移位寄存器的更新操作為：

其中表示異或操作，然后an-1，an-2..a1依次右移一位完成更新操作。線(xiàn)性反饋移位寄存器的輸出序列與兩個(gè)因素有關(guān)，一個(gè)是寄存器初始值，另一個(gè)是寄存器鏈接系數(shù)c(i)。鏈接系數(shù)c(i)決定了線(xiàn)性反饋移位寄存器的結(jié)構(gòu)，可由下面的多項(xiàng)式表示：

線(xiàn)性反饋移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列有一個(gè)缺點(diǎn)就是因?yàn)樗a(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)小于2ⁿ，必然存在無(wú)效狀態(tài)，而無(wú)效狀態(tài)時(shí)導(dǎo)致移位寄存器不能自啟動(dòng)的根本原因。所以我們采用另一種n位非線(xiàn)性移位寄存器和一系列門(mén)電路，反饋函數(shù)為非線(xiàn)性，得到的序列稱(chēng)為m序列，m序列的模可以達(dá)到2ⁿ，非線(xiàn)性反饋移位寄存器基本實(shí)現(xiàn)方式有兩種，一種是fibonacci(裴波那切)非線(xiàn)性反饋移位寄存器，該寄存器中每一級(jí)寄存器輸出都會(huì)經(jīng)過(guò)一系列門(mén)電路的作用，最后作為第一級(jí)寄存器的輸入；一種是galois(伽羅瓦)非線(xiàn)性反饋移位寄存器，每一級(jí)的輸出都會(huì)經(jīng)過(guò)一系列門(mén)電路作用，作為下一級(jí)寄存器的輸出。本電路采用的是第一種，電路如圖1所示。

產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列通過(guò)一個(gè)類(lèi)似4-16譯碼器的電路作用于電流基準(zhǔn)如圖3所示，該基準(zhǔn)為振蕩器如圖4所示提供充放電電流，通過(guò)控制電流基準(zhǔn)電流的變化來(lái)影響振蕩器的頻率。

因此本發(fā)明有如下有點(diǎn)：(1)產(chǎn)生了最大模數(shù)的偽隨機(jī)序列，消除了因?yàn)闊o(wú)效狀態(tài)而導(dǎo)致移位寄存器不能自啟動(dòng)的問(wèn)題(2)通過(guò)3-8譯碼器電路作用使得變化的周期擴(kuò)大，更加“偽隨機(jī)”(3)通過(guò)改變電流基準(zhǔn)的電流來(lái)改變振蕩器的頻率，在達(dá)到降低噪聲目的的同時(shí)并沒(méi)有使得電路復(fù)雜化

附圖說(shuō)明

圖1為非線(xiàn)性反饋因?yàn)榧拇嫫麟娐纺Ｐ?/p>

圖2為非線(xiàn)性反饋因?yàn)榧拇嫫麟娐穲D

圖3為電流可變的電流基準(zhǔn)電路圖

圖4為振蕩器電路

圖5為擴(kuò)頻操作電路原理框圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)更加清晰，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為非線(xiàn)性反饋移位寄存器電路模型，非線(xiàn)性反饋移位寄存器和線(xiàn)性反饋移位寄存器產(chǎn)生序列的區(qū)別，因?yàn)榫€(xiàn)性的只有異或門(mén)，在代數(shù)表達(dá)式中異或門(mén)是加法，而非線(xiàn)性中有與非門(mén)，與非門(mén)在代數(shù)表達(dá)式中是乘法，由加法構(gòu)成的反饋邏輯，其反饋表達(dá)式的最高項(xiàng)次數(shù)不會(huì)增長(zhǎng)，而由乘法參與的反饋表達(dá)式項(xiàng)次數(shù)會(huì)增長(zhǎng)、并可能超過(guò)定義多項(xiàng)式的最高項(xiàng)。由于與非門(mén)等門(mén)電路的存在可以使得當(dāng)所有的狀態(tài)都為0時(shí)，能通過(guò)門(mén)電路作用使得第一個(gè)移位寄存器即

an-1在下一個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生變化，進(jìn)而保證了電路的自啟動(dòng)，從而使得最大周期達(dá)到2ⁿ。

圖2為非線(xiàn)性反饋因?yàn)榧拇嫫麟娐穲D，本電路的反饋函數(shù)為

一個(gè)周期的完整變化過(guò)程為1000→0100→1010→0101→0010→1001→1100→0110→1011→1101→1110→1111→0111→0011→0001→0000→1000，為2⁴＝16.為全狀態(tài)偽隨機(jī)序列。

圖3為電流可變的電流基準(zhǔn)電路圖，電路為二級(jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)，利用負(fù)反饋使得電壓v1等于vref，則右側(cè)電流i＝v1/r，電流i通過(guò)電流鏡為內(nèi)部振蕩器提供充放電電流。前面非線(xiàn)性反饋移位寄存器四個(gè)d觸發(fā)器的輸出通過(guò)4-16譯碼器產(chǎn)生十六個(gè)控制信號(hào)，來(lái)控制下面mos管的開(kāi)關(guān)，從而使得電阻值發(fā)生微笑的變化，進(jìn)而影響電流i。

圖4為振蕩器電路，本電路通過(guò)對(duì)電容的充放電來(lái)產(chǎn)生振蕩，由

i×t＝c×v(4)

可知在電容和翻轉(zhuǎn)電壓不變的情況下可以通過(guò)改變電流i的大小來(lái)改變振蕩周期即振蕩頻率。首先啟動(dòng)電路，給m1管提供一個(gè)高電平使得電容上的電荷完全釋放掉，此時(shí)電壓v1為低電平，v2為高電平下面的傳輸門(mén)開(kāi)啟，上面的傳輸門(mén)關(guān)斷，電流i2對(duì)電容c1進(jìn)行充電，因?yàn)関1為低電平所以m2導(dǎo)通，上面的鏡像電流通過(guò)m2流出，隨著時(shí)間推移，v1電壓漸漸升高當(dāng)其電壓達(dá)到反相器的翻轉(zhuǎn)電壓時(shí)，v1此時(shí)為高電平，v2為低電平，下面?zhèn)鬏旈T(mén)關(guān)斷，上面?zhèn)鬏旈T(mén)導(dǎo)通，電容器c1以電流i1進(jìn)行放電，此時(shí)v2為高電平，所以m1管導(dǎo)通，下面的充電電流通過(guò)m1流出，當(dāng)電容放電完成時(shí)，電壓v1變?yōu)榈碗娖?，v2變?yōu)楦唠娖剑厦鎮(zhèn)鬏旈T(mén)關(guān)斷，下面?zhèn)鬏旈T(mén)導(dǎo)通，如此循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生振蕩。因?yàn)殡娏鱥1＝i2所以充放電時(shí)間相同，產(chǎn)生的時(shí)鐘高低電平時(shí)間相同。同時(shí)為了防止電壓v1在反相器的閾值電壓位置來(lái)回翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)生的振蕩周期不穩(wěn)定，本電路加入了加速電容。當(dāng)通過(guò)充電使得v1達(dá)到反相器的翻轉(zhuǎn)電壓時(shí)，v1為高電平，v3為高電平，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰粫?huì)發(fā)生突變，這時(shí)通過(guò)電容的分壓作用使得v1電壓瞬間抬高為：

(vc1為充電完成時(shí)c1上的電壓)隨著時(shí)間的推移，由電容的分壓轉(zhuǎn)為電阻的分壓，電壓v1為：

這樣就可以保證v1電壓為高電平時(shí)高于反相器的閾值電壓，不會(huì)來(lái)回翻轉(zhuǎn)，放電過(guò)程中，當(dāng)v1低于反相器的閾值電壓時(shí)，v3變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)電壓v1會(huì)陡降為vc1’(vc1’為放電完成時(shí)c1上的電壓)，這樣就保證v1低于反相器的閾值電壓，不會(huì)來(lái)回翻轉(zhuǎn)。

圖5為擴(kuò)頻操作電路原理框圖，本圖展示了擴(kuò)頻電路的工作原理，首先由非線(xiàn)性反饋移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，經(jīng)過(guò)4-16譯碼器的作用控制后面的電流基準(zhǔn)產(chǎn)生不同的電流，從而使得振蕩器的充放電電流在很長(zhǎng)的一段時(shí)間周期性變化，進(jìn)而產(chǎn)生周期性變化的時(shí)鐘。

整體電路工作原理如下：先由非線(xiàn)性反饋移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，四個(gè)d觸發(fā)器的輸出接到4-16譯碼器，16個(gè)輸出分別接到電流基準(zhǔn)的16個(gè)mos管柵極，來(lái)控制mos管導(dǎo)通與關(guān)斷，mos管導(dǎo)通會(huì)使得與其源漏相接的電阻被短路，這樣就改變了電阻值大小，從而影響了電流的大小，電流基準(zhǔn)采用的是二級(jí)運(yùn)放，這里不過(guò)多介紹，產(chǎn)生的電流流入振蕩器，隨著電流大小的改變振蕩器的頻率發(fā)生改變，把開(kāi)關(guān)噪聲散布在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)，從而顯著地降低峰值噪聲。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。