振荡器的频率调制控制方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种控制频率调制指数的电子装置，其具有频率调制指数控制环（14），该控制环具有适于连接到频率可控振荡器（16）的频率输出端（18）的输入端（22）。该振荡器（16）具有中心频率（Fc），且控制环（14）的输出端（34）适于连接到频率调制单元（38）的输入端（36），所述控制环（14）适于确定调制指数。本发明专利技术进一步提供了用恒定频率调制指数以调制频率（Fm）对具有中心频率（Fc）的可控振荡器（16）进行频率调制方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于振荡器的频率调制控制的方法和设备，并且特别涉及用于以恒定调制指数，中心频率为F。的调制频率Fm调制可控振荡器的方法和设备。
技术介绍
频率调制振荡器是众所周知的。开关直流-直流(DC-DC)转换器也是众所周知的，例如，其中晶体管以由振荡器产生的开关频率进行开关。特别地，当开关频率高时，这导致噪声和不希望的电磁干扰(EMI )。由于多种原因，高频转换系统产生的噪声比低频系统更多。近来，需要用于开关DC-DC转换器中的频率调制振荡器。在该情形中，扩展频谱函 数/扩频函数用于抑制转换器的噪声水平。扩展频谱方法不以固定频率切换DC-DC转换器，而是在中心频率附近改变开关频率从而得到扩展的频谱。因此，能量不集中在单个频率。频率调制的一个已知参数是调制指数(也称为调制比)，其被定义为最大差或调制频率偏差与中心频率之间的比。调制指数指示调制频率在中心频率附近变化的多少。调制指数可以由公式(I)表达M1 二^~(I)1C其中M1是调制指数,且0 < M1 < I ; A F是调制频率和中心频率之间的最大差；且F。是中心频率。对于给定频率调制，调制指数保持恒定是重要的。在采用固定频率振荡器的转换系统中，通过采用具有特定幅值的线性斜坡发生器作为调制信号从而获得期望的调制指数，可以容易地实现扩展频谱。为了保持调制指数恒定，线性斜坡发生器的最大振幅借助电流或电压控制来保持恒定。在高频转换系统中，通常采用滞后/环型振荡调节方法。采用滞后/环型振荡方法的DC-DC转换器或振荡器具有内在可变且因此难于预测的频率。存在用于将这些转换器操作频率锁定为给定频率的方法。然而，最终系统的频率增益是高度可变的和非线性的，并取决于外部条件。例如，其取决于输入和输出的电压水平并取决于DC-DC转换器中输出电容器的等效串联电感(ESL)。这些振荡器具有非线性控制行为。因此，实现给定调制指数所需调制信号的幅值是高度可变的，而且将调制电流保持为特定值不必保持调制指数恒定。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是提供用于控制频率调制指数的电子器件。控制频率调制指数允许以恒定调制指数来频率调制可控振荡器，即使其控制行为是非线性的。本专利技术的另一个目的是提供用于以恒定调制指数对中心频率为Fe的非线性可控制振荡器进行频率调制的方法。因此，在本专利技术的一方面中，提供了一种电子器件，其包括频率调制指数控制环。控制环具有适于连接到中心频率为Fe的频率可控振荡器的频率输出端的输入端。控制环具有适于连接到频率调制单元的输入端的输出端，调制指数控制环适于确定调制指数。在本专利技术的一方面中，频率调制指数控制环适于测量从可控振荡器输出的调制频率。可控振荡器可以是环型振荡器或任何其他类型的振荡器。本专利技术也可以被应用于自振荡DC-DC转换器。调制频率可以通过不同方法测量。在实施例中，振荡器可以是零滞后的自振荡DC-DC降压型转换器。该转换器可以包括比较器，所述比较器具有电源输入端、被施加基准电压的非反相输入端、被施加反馈信号的反相输入端以及可以连接到滤波器网络的输出端。反馈信号可以从滤波器网络获得，并且该转换器的输出电压可以通过基准电压确定。在实施例中，比较器可以被用作单反相器伪环型振荡器(single inverterpseudo ring oscillator)。比较器的高增益保证在比较器传输延迟的两倍的周期上的振 荡。当比较器的输出回环到反相器输入端时，结果是在比较器输出端得到矩形波形。施加到比较器非反相输入端的电压对比较器的输出信号没有影响。然而，连接具有电感器和电容器的滤波器网络到比较器的输出端，并从滤波器网络获得反馈信号可以是有利的。这可以导致比较器的输出是具有叠加纹波的DC输出。DC输出的电平可以由施加到比较器非反相输入端的基准电压控制，且由在连接到比较器输出端的负载电路的等效串联电阻中流动的电感器电流形成的纹波电压控制。纹波可以被当作常规DC-DC转换器中的斜坡信号。因此，借助输入到比较器的电源和调节为跟随基准电压的比较器输出电压，提出的拓扑结构可以等效于DC-DC降压型转换器。应该理解，为了便利，如此处限定的比较器可以具有低阻抗输出，并且实际实施需要常规上包括栅极驱动器和一对互补功率晶体管的功率级。在实施例中，滤波器网络可以包括输出电感器，该输出电感器的第一端子连接到比较器的输出端，而其第二端子连接到输出电容器。反馈信号可以在输出电感器和输出电容器的互连节点处获得。然后振荡频率可以由比较器的传输延迟和通过滤波器网络到比较器反相输入端的开关节点SW信号(比较器的输出)的相移(时间延迟)确定。在实施例中，转换器的传输延迟可以通过调节比较器的偏置电流而被控制，以便操控振荡频率。根据本专利技术的各方面，振荡频率可以有利地由控制环操控。比较器的偏置电流(因此改变比较器的传输延迟)可以被改变，以便调节和改变工作频率。所述的转换器可以具有“自动产生的斜坡”，其是电感器电流纹波乘以负载电路中等效串联电阻(ESR)。只要该斜坡的幅值大于板生谐振(board generated resonance)引起的反馈回转换器输出端的信号幅值，频率控制就是连续的。然而，如果寄生谐振在转换器工作频率范围内，则频率锁定可能不稳定。在进一步实施例中，稳定的频率控制范围可以被放大，这是由于比较器具有一对互补辅助输入端，每个辅助输入端与连接到比较器输出端的两个不同滤波器电路中的一个连接。然后滤波器电路每个都可以包括电阻器，该电阻器与比较器的输出端和基准端子之间的电容器串联。在该实施例中，比较器内部产生斜坡并将其与标准快速反馈信号求和。然后可以通过将测量的调制频率信号与中心频率的偏差的绝对值对时间积分，来计算调制指数。现在参考图I解释调制指数的计算。图I中线10示出振荡器随时间的可能调制频率输出。虚线12指示振荡器的中心频率。作为示例，调制频率输出以三角波信号的形式变化。但其他变化也是可能的，例如正弦信号。调制频率与中心频率的最大差或偏差为A F。调制频率是Fm，且示出调制时间周期Tm。与中心频率的偏差的绝对值对时间的积分可以通过例如调制时间周期Tm的四分之一时间段实现。对于时间周期Tm的第一个四分之一，实际频率输出由下式给出权利要求1.一种用恒定调制指数以调制频率Fm对中心频率为F。的振荡器进行调制的方法，所述方法包括 提供具有可变振幅的三角斜坡信号发生器信号； 通过采用所述三角斜坡信号发生器信号对非线性可控振荡器(16)进行频率调制，使得在调制时间周期(Tm)的前一半中，所述振荡器频率高于所述中心频率(F。)，且在所述调制时间周期(Tm)的后一半中，所述振荡器频率低于所述中心频率(F。)； 测量从所述可控振荡器输出的调制振荡器频率； 所述测量的调制振荡器频率在所述调制时间周期(Tm)的前一半时间内积分，且所述测量的调制振荡器频率在所述调制时间周期(Tm)的后一半时间内积分；以及 计算在所述调制时间周期(Tm)的前一半获得的结果和在所述调制时间周期(Tm)的后一半获得的结果之间的差；以及 比较计算的差和预期差；并调节从所述频率调制单元输出的所述三角斜坡发生器信号的振幅，以便匹配所述计算的差和预期差。2.一种用于控制频率调制指数的电子装置，所述装置包括频率调制指数控制环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·吉布森，M·卡乐瑞，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：