用于产生具有可变占空比的输出信号的电路和方法技术

描述一种用于由具有第一占空比的输入信号(CLK_IN)产生具有第二占空比的输出信号(CLK_OUT)的电路，其中所述电路(100)具有第一电容器(C1)和第二电容器(C2)，它们分别与用于给所述电容器(C1，C2)周期性充电的充电电源(I1，I2)连接，其中将已充电的第一电容器(C1)上的电压定义为参考电压，其中所述输出信号(CLK_OUT)的占空比由所述第二电容器(C2)的直至达到所述参考电压的充电持续时间定义。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于产生具有可变占空比的输出信号的电路和方法。此外，本专利技术涉及一种数字开关调节器以及一种具有所述电路或所述数字开关调节器的机动车。
技术介绍
信号、例如时钟信号或PWM(经脉宽调制的)信号具有占空比，所述占空比也称作占空率。占空比限定信号的脉冲持续时间、即激活的信号部分与周期持续时间的比例。具有占空比50％的时钟信号或由基时钟例如通过双稳态触发级(Kippstufen)、例如触发器产生的时钟信号在数字技术中简单地实现。因此，例如可以由基时钟推导出具有一半的频率和占空比25％或75％的时钟信号。占空比越紧密地位于0％或100％边界处，则基时钟必须越高。此外，对于占空比仅仅可以调节离散的值。然而经常需要以下时钟：其占空比可以取任意值。相应高的基时钟显然通常不足够地可供使用。用于所述时钟或时钟信号的一种重要的应用情形是数字开关调节器，其中现今存在以下原理上的困难：将从数字部分计算出的占空比转换成用于控制开关调节器的末级的模拟信号。为此通常，或者将快得多的基时钟用于数字部分或者将可以数字地解决的功能移动到模拟部分中。在更快的基时钟时，对数字部分提出高的要求。如果例如借助可精确调节到约1％的占空比实现1MHz的开关调节器频率，则需要数字时钟1MHz×27＝128MHz，这目前例如在车辆领域中几乎不能实现。在移动到模拟部分中的情况下，在信号转换装置、例如以快速D/A转r>换器形式的信号转换装置以及比较器和具有精确振幅的锯齿波发生器中产生高的耗费。
技术实现思路
根据本专利技术提供一种用于由具有第一占空比的输入信号产生具有第二占空比的输出信号的电路，所述电路具有第一电容器和第二电容器，它们分别与至少一个用于周期性地给所述电容器充电的充电电源连接，其中将已充电的第一电容器上的电压定义为参考电压，其中由第二电容器的直至达到所述参考电压的充电持续时间来定义输出信号的占空比。根据本专利技术的电路具有以下优点：借助简单的电路产生任意且精确的占空比。这甚至能够借助小的基时钟、即借助以下输入信号或输入时钟信号实现：所述输入信号的或输入时钟信号的频率或时钟位于输出信号的或输出时钟信号的时钟范围内或者与输出信号的或输出时钟信号的时钟相同。在电路技术上可以简单实现在已充电的状态中预给定参考电压的第一电容器与第二电容器之间的相互作用，所述第二电容器的直至达到在所述电容器上下降的参考电压的充电持续时间预给定占空比。术语“充电电源”在此包括源、例如可能具有附加布线的电流源、恒定电流源或电压源，其适于在有限的时间内给电容器充电。可能的是，所述输入信号和所述输出信号具有相同的频率或时钟。输出信号由具有相同频率的基时钟的产生能够通过两个电容器的使用或布线实现并且能够实现所述电路的广泛应用。在时钟或频率相同时，输入信号和输出信号可以是时间错位的。进一步可能的是，输出信号的脉冲持续时间等于第二电容器的充电时间。这能够实现通过充电时间、即通过电容器、主要是电容并且通过充电电源、即通过充电电流直接调节占空比。同样，所述脉冲持续时间可以等于第二电容器的充电时间加上输入信号的一半的周期持续时间。有利地，可以设置用于将参考电压与第二电容器的电压进行比较的比较器并且设置双稳态触发单元，所述双稳态触发单元的输入端与所述比较器的输出端并且与所述输入信号通信并且借助所述双稳态触发单元的输出端提供输出信号。所述简单构造能够实现输出信号的快速且精确的产生。可以设置，当电容器上的两个电压具有相同的值时，比较器输出一个信号，同样能够实现与偏置的比较。输出信号可以直接施加在双稳态触发单元或触发器上或者通过另一布线提供。开关控制装置可以设置用于充电和/或放电第一电容器，并且所述输入信号可以与所述双稳态触发单元的时钟输入端如此连接，使得输出信号的占空比在0％与100％之间。时序(Taktung)在此理解为充电过程和/或放电过程。借助开关控制装置可以与输入信号的时钟或占空比无关地充电或放电第一电容器，这能够实现输出信号的占空比在0％和100％之间或者在0％和50％之间以及在50％和100％之间的宽泛调节。在所述双稳态触发单元的信号输入端上可以如此施加输入信号的脉冲份额并且在所述双稳态触发单元的复位输入端上可以如此施加比较器的输出信号，使得输出信号的占空比在50％与100％之间。借助双稳态触发单元的简单布线可以在50％和100％之间调节占空比。以第二电容器的充电持续时间延长输入信号的占空比。所述输入信号和所述双稳态触发单元的输出端可以与与门的输入端连接并且在所述与门的输出端上可以如此提供输出信号，使得所述输出信号的占空比在0％与50％之间。借助双稳态触发单元的简单布线可以在0％和50％之间调节占空比。在此，通过双稳态触发单元的复位可以将与门的输出置成0并且因此与输入信号的脉冲份额相比缩短输出信号的脉冲份额。根据本专利技术的用于由具有第一占空比的输入信号产生具有第二占空比的输出信号的方法基本上包括以下步骤：周期性地由充电电源给第一电容器充电直至参考电压，周期性地由另一充电电源给第二电容器充电并且由所述第二电容器的直至达到所述参考电压所需要的充电持续时间构成所述输出信号的占空比。周期性充电为输出信号的时钟做准备，其中所述时钟可以精确地与第一电容器的充电持续时间相关、即与以下时间相关：在所述时间中已放电的或限定地部分放电的电容器已完全充电。在此，充电持续时间可以直接相应于所述时钟或者可以是所述时钟的一部分或多倍。所述输出信号的脉冲持续时间可以等于所述第二电容器的充电时间。这能够实现通过充电时间、即通过电容器、主要是电容并且通过充电电源、即通过充电电流直接调节占空比。也可能的是，所述脉冲持续时间相应于第一和第二电容器的充电时间。有利地设置，并行地产生两个(中间)输出信号并且将所述两个输出信号和输入信号异或关联以便产生(最终的)输出信号。所述方法或所述电路能够借助简单的组合逻辑电路实现频率加倍。优选地，所述两个(中间)输出信号具有与占空比50％互补的占空比、例如25％和75％。根据本专利技术的一个方面设置一种数字开关调节器，其具有用于产生具有占空比的控制信号的数字部分、具有借助所述控制信号控制的末级以及如先前所述的用于产生所述控制信号的电路。先前所述的优点和修改适用。数字部分计算以下占空比：末级应当以所述占空比运行(takten)。数字的占空比信息由根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由具有第一占空比的输入信号(CLK_IN)产生具有第二占空比的输出信号(CLK_OUT)的电路，其特征在于，所述电路(100；200；300；400；500)具有第一电容器(C1)和第二电容器(C2)，它们分别与用于周期性地给所述电容器(C1，C2)充电的充电电源(I1，I2；I×20，...，I×2n‑1，I×2n)连接，并且将已充电的第一电容器(C1)上的电压定义为参考电压(Uref)，并且所述输出信号(CLK_OUT)的占空比由所述第二电容器(C2)的直至达到所述参考电压(Uref)的充电持续时间(t2)来定义。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.30 DE 102013217365.21.一种用于由具有第一占空比的输入信号(CLK_IN)产生具有第二
占空比的输出信号(CLK_OUT)的电路，其特征在于，所述电路(100；
200；300；400；500)具有第一电容器(C1)和第二电容器(C2)，它们分
别与用于周期性地给所述电容器(C1，C2)充电的充电电源(I1，I2；I×20，...，
I×2n-1，I×2n)连接，并且将已充电的第一电容器(C1)上的电压定义为参
考电压(Uref)，并且所述输出信号(CLK_OUT)的占空比由所述第二电容
器(C2)的直至达到所述参考电压(Uref)的充电持续时间(t2)来定义。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述输入信号(CLK_IN)和
所述输出信号(CLK_OUT)具有相同的频率。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其中，所述输出信号(CLK_OUT)
的脉冲持续时间等于所述第二电容器(C2)的充电时间(t2)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，其中，设置有用于将所
述参考电压(Uref)与所述第二电容器(C2)的电压进行比较的比较器(110；
202；302；403)，其中，设置有双稳态触发单元(109；201；301；404)，
所述双稳态触发单元的输入端与所述比较器(110；202；302；403)的输
出端并且与所述输入信号(CLK_IN)通信并且借助所述双稳态触发单元的
输出端提供所述输出信号(CLK_OUT)。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，设置有用于给所述第一电容器
(C1)充电和/或放电的开关控制装置，并且所述输入信号(CLK_IN)与
所述双稳态触发单元(109；404)的时钟输入端如此连接，使得所述输出
信号(CLK_OUT)的占空比在0％与100％之间。
6.根据权利要求4所述的电路，其中，在所述双稳态触发单元(201)
的信号输入端上如此施加所述输入信号(CLK_IN)的脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·赫尔曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE