CN102403890B - 频率抖动电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率抖动电路，利用随机数产生器提供随机数来调整供给振荡器的电压、电流或电容，进而使该振荡器所输出的时脉的频率抖动。

Description

频率抖动电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种频率抖动电路及其控制方法。

背景技术

在切换式交直流转换系统中，电磁干扰(ElectroMagnetic Interference；EMI)是系统设计的主要问题，目前已有数种解决EMI问题的方法，而最普遍的做法是利用展频(spread spectrum)来使切换式交直流转换系统的切换频率抖动以解决EMI问题。为了达成展频以解决EMI问题，美国专利号第6,249,876号提出一种用以改变电源供应器的切换频率的频率抖动电路，其包括振荡器提供具有该切换频率的时脉；至少二电流源或至少二电压源提供可变电流或可变电压给该振荡器；以及计数器根据该时脉控制该至少二电流源或该至少二电压源以调整该可变电流或该可变电压，进而使该切换频率抖动(jitter)。美国专利号第6,847,257号也提出一种频率抖动电路，其同样通过回授振荡器所输出的时脉来使该时脉的频率抖动，但此电路仅适用在D类放大器。此外，美国专利号第7,289,582号也揭露了一种频率抖动电路，其同样将振荡器所输出的时脉回授至计数器后，再利用计数器控制提供给振荡器的电压，进而使该时脉的频率抖动。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种频率抖动电路及其控制方法。

根据本发明，一种频率抖动电路包括电容、电压源、电流源、振荡器及随机数产生器，该振荡器根据该电容、该电压源所提供的第一电压及该电流源所提供的第一电流决定一时脉，该随机数产生器提供随机数给该电流源以调整该第一电流，进而使该时脉的频率抖动。此频率抖动电路无需计数器根据该时脉来调整该第一电流，也无需二个以上的电流源来产生可变的该第一电流。

根据本发明，一种频率抖动电路包括电容、电压源、电流源、振荡器及随机数产生器，该振荡器根据该电容、该电压源所提供的第一电压及该电流源所提供的第一电流决定一时脉，该随机数产生器提供随机数给该电压源以调整该第一电压，进而使该时脉的频率抖动。此频率抖动电路无需计数器根据该时脉来调整该第一电压，也无需二个以上的电压源来产生可变的该第一电压。

根据本发明，一种频率抖动电路包括电容、电压源、电流源、振荡器及随机数产生器，该振荡器根据该电容、该电压源所提供的第一电压及该电流源所提供的第一电流决定一时脉，该随机数产生器提供随机数调整该电容，进而使该时脉的频率抖动。此频率抖动电路无需二个以上的电流源或电压源来使该时脉的频率抖动。

根据本发明，一种频率抖动电路包括电容、电压源、电流源、振荡器及计数器，该振荡器根据该电容、该电压源所提供的第一电压及该电流源所提供的第一电流决定一时脉，该计数器根据该时脉提供计数值调整该电容，进而使该时脉的频率抖动。此频率抖动电路无需二个以上的电流源或电压源来使该时脉的频率抖动。

根据本发明，一种频率抖动电路的控制方法包括：提供一随机数；根据一电容、一第一电压及一第一电流决定一时脉；以及根据该随机数调整该第一电流，进而使该时脉的频率抖动。其中，该随机数并非由该时脉决定。

根据本发明，一种频率抖动电路的控制方法包括：提供一随机数；根据一电容、一第一电压及一第一电流决定一时脉；以及根据该随机数调整该第一电压，进而使该时脉的频率抖动。其中，该随机数并非由该时脉决定。

根据本发明，一种频率抖动电路的控制方法包括：提供一随机数；根据一电容、一第一电压及一第一电流决定一时脉；以及根据该随机数调整该电容，进而使该时脉的频率抖动。其中，该随机数并非由该时脉决定。

根据本发明，一种频率抖动电路的控制方法包括：根据一电容、一第一电压及一第一电流决定一时脉；根据该时脉决定一计数值；以及根据该计数值调整该电容，进而使该时脉的频率抖动。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1显示本发明频率抖动电路的第一实施例；

图2显示随机数产生器的第一实施例；

图3显示随机数产生器的第二实施例；

图4显示数字转模拟电流源的第一实施例；

图5显示数字转模拟电流源的第二实施例；

图6显示振荡器的实施例；

图7显示本发明频率抖动电路的第二实施例；

图8显示数字转模拟电压源的第一实施例；

图9显示数字转模拟电压源的第二实施例；

图10显示本发明频率抖动电路的第三实施例；以及

图11显示本发明频率抖动电路的第四实施例。

附图标号：

10随机数产生器

12数字转模拟电流源

14电压源

16振荡器

20D型正反器

22互斥或门

24运算放大器

26数字模拟转换器

28电流源

30比较器

32比较器

34反相器

36SR正反器

40数字转模拟电压源

42电流源

44能隙参考电压产生器

46电阻

48电阻

50运算放大器

52电阻

54电阻

56计数器

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1显示本发明频率抖动电路的第一实施例，其中振荡器16根据第一电流I1、第一电压V1以及电容C产生时脉CLK1，又时脉CLK1的频率F＝I1/(C×V1)，因此通过调整第一电流I1、第一电压V1或电容C可以使时脉CLK1的频率F抖动。在此实施例中，电容C为定值，电压源14提供固定的第一电压V1，数字转模拟电流源12所输出的第一电流I1随着随机数产生器10所提供的随机数RN而改变，进而使时脉CLK1的频率F抖动。此频率抖动电路无需计数器根据时脉CLK1来调整第一电流I1，也无需二个以上的电流源来产生可变的第一电流I1。

图2显示图1中随机数产生器10的第一实施例，此实施例为虚拟(pseudo)随机数产生器，其包括16个串联的D型正反器20，每一个D型正反器20输出1位(bit)的信号b0～b15，以决定随机数RN，所以此实施例提供16位的随机数RN。

图3显示图1中随机数产生器10的第二实施例，此实施例为真实(true)随机数产生器，其包括多组电路UC0～UCn提供信号D0～Dn，每一组电路UC0～UCn包括多个串联的反相器，互斥或门22根据信号D0～Dn输出1位的随机数RN。通过增加图3所示的整体电路，可以使随机数RN的位数增加。

目前已有很多种随机数产生器，在此仅提出两种较常见的随机数产生器的架构，其他架构的随机数产生器亦适用本发明的频率抖动电路。

图4显示图1中数字转模拟电流源12的第一实施例，其包括运算放大器24、电阻R1以及晶体管M1、M2及M3，运算放大器24的输出控制晶体管M1，运算放大器24的两输入分别接收第二电压VR及连接电阻R1，由于虚接地原理，运算放大器24将第二电压VR施加至电阻R1，因而产生第二电流I2，晶体管M2经晶体管M1连接电阻R1，而且与晶体管M3组成电流镜，当晶体管M1被运算放大器24导通(turn on)时，该电流镜将镜射第二电流I2产生第一电流I1。在此实施例中，随机数RN调整电阻R1以改变第二电流I2，进而调整第一电流I1以抖动时脉CLK1的频率F。

图5显示图1中数字转模拟电流源12的第二实施例，其与图4的电路同样具有运算放大器24、电阻R1以及晶体管M1、M2及M3，但是电阻R1为定值，此外，此实施例还包括数字模拟转换器26。数字模拟转换器26根据随机数RN调整第二电压VR，运算放大器24再将调整后的第二电压VR施加至电阻R1以产生第二电流I2，由于电阻R1为定值，因此第二电流I2随调整后的第二电压VR改变，又第一电流I1随第二电流I2变化，所以第一电流I1随调整后的第二电压VR改变。

图6显示图1中振荡器16的实施例，在振荡器16中开关SW1连接电容C，因应时脉CLK1使第一电流I1对电容C充电，电流源28提供第三电流I3，开关SW2连接在电容C及电流源28之间，因应时脉CLK1’使第三电流I3对电容C放电，比较器30具有正输入连接电容C，以及负输入接收电压0.9V1，当电容C上的电压大于0.9V1时，比较器30送出设定信号S，比较器32具有正输入接收电压0.1V1，以及负输入连接电容C，当电容C上的电压小于0.1V时，比较器32送出重置信号R，SR正反器36根据设定信号S及重置信号R决定时脉CLK1，反相器34将时脉CLK1反相产生时脉CLK1’。

图7显示本发明频率抖动电路的第二实施例，其中随机数产生器10提供随机数RN，数字转模拟电压源40根据随机数RN提供第一电压V1，电流源42提供固定的第一电流I1，振荡器16连接数字转模拟电压源40、电流源42及电容C，根据第一电压V1、第一电流I1及电容C决定时脉CLK1，当随机数RN调整第一电压V1时，时脉CLK1的频率F将抖动。此频率抖动电路无需计数器根据时脉CLK1来调整第一电压V1，也无需二个以上的电压源来产生可变的第一电压V1。

图8显示图7中数字转模拟电压源40的第一实施例，其包括能隙参考电压产生器44提供第二电压VR，以及二串联的电阻46及48用以分压第二电压VR产生第一电压V1，其中电阻46随随机数RN改变，因此第一电压V1亦随随机数RN变化。

图9显示图7中数字转模拟电压源40的第二实施例，其中运算放大器50控制晶体管M1导通，并将第二电压VR施加至电阻52以产生第二电流I2，由晶体管M2及M3组成的电流镜经晶体管M1连接电阻52，镜射第二电流I2产生第三电流I3给电阻54，进而产生第一电压V1。在此实施例中，随机数RN调整电阻52，进而改变第二电流I2以调整第一电压V1。

图10显示本发明频率抖动电路的第三实施例，其中电容C连接振荡器16，电压源14及电流源42分别提供固定的第一电压V1及固定的第一电流I1给振荡器16，振荡器16根据电容C、第一电压V1及第一电流I1产生时脉CLK1。在此实施例中，电容C具有四个并联的子电容C0～C3以及三个开关SW1～SW3分别与子电容C1～C3串联，来自随机数产生器10的随机数RN控制开关SW1～SW3以调整电容C，进而使时脉CLK1的频率F抖动。此频率抖动电路无需二个以上的电流源或电压源。

图11显示本发明频率抖动电路的第四实施例，其与图10的电路同样具有电容C、电压源14、振荡器16及电流源42，但是此实施例使用计数器56取代随机数产生器10，计数器56根据振荡器16所输出的时脉CLK1产生计数值CT控制电容C的开关SW1～SW3以调整电容C，进而使时脉CLK1的频率F抖动。此频率抖动电路无需二个以上的电流源或电压源。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的保护范围以权利要求范围来限定。

Claims (2)

1.一种频率抖动电路，其特征在于，所述频率抖动电路包括：

电容；

电压源，提供第一电压；

电流源，提供第一电流；

振荡器，连接所述电容、电压源及电流源，根据所述电容、所述第一电压及所述第一电流决定一时脉；以及

随机数产生器，连接所述电压源，提供随机数给所述电压源以调整所述第一电压，进而使所述时脉的频率抖动；

其中，所述电压源包括：

第一电阻，因应一第二电压产生第二电流，所述第一电阻随所述随机数变化；

电流镜，连接所述第一电阻，镜射所述第二电流产生第三电流；以及

第二电阻，连接所述电流镜，根据所述第三电流产生所述第一电压。

2.一种频率抖动电路的控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括：

(A)提供一随机数；

(B)根据一电容、一第一电压及一第一电流决定一时脉；以及

(C)根据所述随机数调整所述第一电压，进而使所述时脉的频率抖动；

其中，所述步骤C包括：

施加第二电压至一第一电阻以产生第二电流；

镜射所述第二电流产生一第三电流；

提供所述第三电流给一第二电阻以产生所述第一电压；以及

根据所述随机数改变所述第一电阻，以调整所述第一电压。

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