振蕩器的頻率調制控制方法和設備技術

本發明專利技術涉及一種控制頻率調制指數的電子裝置，其具有頻率調制指數控制環（14），該控制環具有適于連接到頻率可控振蕩器（16）的頻率輸出端（18）的輸入端（22）。該振蕩器（16）具有中心頻率（Fc），且控制環（14）的輸出端（34）適于連接到頻率調制單元（38）的輸入端（36），所述控制環（14）適于確定調制指數。本發明專利技術進一步提供了用恒定頻率調制指數以調制頻率（Fm）對具有中心頻率（Fc）的可控振蕩器（16）進行頻率調制方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于振蕩器的頻率調制控制的方法和設備，并且特別涉及用于以恒定調制指數，中心頻率為F。的調制頻率Fm調制可控振蕩器的方法和設備。
技術介紹
頻率調制振蕩器是眾所周知的。開關直流-直流(DC-DC)轉換器也是眾所周知的，例如，其中晶體管以由振蕩器產生的開關頻率進行開關。特別地，當開關頻率高時，這導致噪聲和不希望的電磁干擾(EMI )。由于多種原因，高頻轉換系統產生的噪聲比低頻系統更多。近來，需要用于開關DC-DC轉換器中的頻率調制振蕩器。在該情形中，擴展頻譜函 數/擴頻函數用于抑制轉換器的噪聲水平。擴展頻譜方法不以固定頻率切換DC-DC轉換器，而是在中心頻率附近改變開關頻率從而得到擴展的頻譜。因此，能量不集中在單個頻率。頻率調制的一個已知參數是調制指數(也稱為調制比)，其被定義為最大差或調制頻率偏差與中心頻率之間的比。調制指數指示調制頻率在中心頻率附近變化的多少。調制指數可以由公式(I)表達M1 二^~(I)1C其中M1是調制指數,且0 < M1 < I ; A F是調制頻率和中心頻率之間的最大差；且F。是中心頻率。對于給定頻率調制，調制指數保持恒定是重要的。在采用固定頻率振蕩器的轉換系統中，通過采用具有特定幅值的線性斜坡發生器作為調制信號從而獲得期望的調制指數，可以容易地實現擴展頻譜。為了保持調制指數恒定，線性斜坡發生器的最大振幅借助電流或電壓控制來保持恒定。在高頻轉換系統中，通常采用滯后/環型振蕩調節方法。采用滯后/環型振蕩方法的DC-DC轉換器或振蕩器具有內在可變且因此難于預測的頻率。存在用于將這些轉換器操作頻率鎖定為給定頻率的方法。然而，最終系統的頻率增益是高度可變的和非線性的，并取決于外部條件。例如，其取決于輸入和輸出的電壓水平并取決于DC-DC轉換器中輸出電容器的等效串聯電感(ESL)。這些振蕩器具有非線性控制行為。因此，實現給定調制指數所需調制信號的幅值是高度可變的，而且將調制電流保持為特定值不必保持調制指數恒定。
技術實現思路
本專利技術的一般目的是提供用于控制頻率調制指數的電子器件。控制頻率調制指數允許以恒定調制指數來頻率調制可控振蕩器，即使其控制行為是非線性的。本專利技術的另一個目的是提供用于以恒定調制指數對中心頻率為Fe的非線性可控制振蕩器進行頻率調制的方法。因此，在本專利技術的一方面中，提供了一種電子器件，其包括頻率調制指數控制環。控制環具有適于連接到中心頻率為Fe的頻率可控振蕩器的頻率輸出端的輸入端。控制環具有適于連接到頻率調制單元的輸入端的輸出端，調制指數控制環適于確定調制指數。在本專利技術的一方面中，頻率調制指數控制環適于測量從可控振蕩器輸出的調制頻率。可控振蕩器可以是環型振蕩器或任何其他類型的振蕩器。本專利技術也可以被應用于自振蕩DC-DC轉換器。調制頻率可以通過不同方法測量。在實施例中，振蕩器可以是零滯后的自振蕩DC-DC降壓型轉換器。該轉換器可以包括比較器，所述比較器具有電源輸入端、被施加基準電壓的非反相輸入端、被施加反饋信號的反相輸入端以及可以連接到濾波器網絡的輸出端。反饋信號可以從濾波器網絡獲得，并且該轉換器的輸出電壓可以通過基準電壓確定。在實施例中，比較器可以被用作單反相器偽環型振蕩器(single inverterpseudo ring oscillator)。比較器的高增益保證在比較器傳輸延遲的兩倍的周期上的振 蕩。當比較器的輸出回環到反相器輸入端時，結果是在比較器輸出端得到矩形波形。施加到比較器非反相輸入端的電壓對比較器的輸出信號沒有影響。然而，連接具有電感器和電容器的濾波器網絡到比較器的輸出端，并從濾波器網絡獲得反饋信號可以是有利的。這可以導致比較器的輸出是具有疊加紋波的DC輸出。DC輸出的電平可以由施加到比較器非反相輸入端的基準電壓控制，且由在連接到比較器輸出端的負載電路的等效串聯電阻中流動的電感器電流形成的紋波電壓控制。紋波可以被當作常規DC-DC轉換器中的斜坡信號。因此，借助輸入到比較器的電源和調節為跟隨基準電壓的比較器輸出電壓，提出的拓撲結構可以等效于DC-DC降壓型轉換器。應該理解，為了便利，如此處限定的比較器可以具有低阻抗輸出，并且實際實施需要常規上包括柵極驅動器和一對互補功率晶體管的功率級。在實施例中，濾波器網絡可以包括輸出電感器，該輸出電感器的第一端子連接到比較器的輸出端，而其第二端子連接到輸出電容器。反饋信號可以在輸出電感器和輸出電容器的互連節點處獲得。然后振蕩頻率可以由比較器的傳輸延遲和通過濾波器網絡到比較器反相輸入端的開關節點SW信號(比較器的輸出)的相移(時間延遲)確定。在實施例中，轉換器的傳輸延遲可以通過調節比較器的偏置電流而被控制，以便操控振蕩頻率。根據本專利技術的各方面，振蕩頻率可以有利地由控制環操控。比較器的偏置電流(因此改變比較器的傳輸延遲)可以被改變，以便調節和改變工作頻率。所述的轉換器可以具有“自動產生的斜坡”，其是電感器電流紋波乘以負載電路中等效串聯電阻(ESR)。只要該斜坡的幅值大于板生諧振(board generated resonance)引起的反饋回轉換器輸出端的信號幅值，頻率控制就是連續的。然而，如果寄生諧振在轉換器工作頻率范圍內，則頻率鎖定可能不穩定。在進一步實施例中，穩定的頻率控制范圍可以被放大，這是由于比較器具有一對互補輔助輸入端，每個輔助輸入端與連接到比較器輸出端的兩個不同濾波器電路中的一個連接。然后濾波器電路每個都可以包括電阻器，該電阻器與比較器的輸出端和基準端子之間的電容器串聯。在該實施例中，比較器內部產生斜坡并將其與標準快速反饋信號求和。然后可以通過將測量的調制頻率信號與中心頻率的偏差的絕對值對時間積分，來計算調制指數。現在參考圖I解釋調制指數的計算。圖I中線10示出振蕩器隨時間的可能調制頻率輸出。虛線12指示振蕩器的中心頻率。作為示例，調制頻率輸出以三角波信號的形式變化。但其他變化也是可能的，例如正弦信號。調制頻率與中心頻率的最大差或偏差為A F。調制頻率是Fm，且示出調制時間周期Tm。與中心頻率的偏差的絕對值對時間的積分可以通過例如調制時間周期Tm的四分之一時間段實現。對于時間周期Tm的第一個四分之一，實際頻率輸出由下式給出權利要求1.一種用恒定調制指數以調制頻率Fm對中心頻率為F。的振蕩器進行調制的方法，所述方法包括 提供具有可變振幅的三角斜坡信號發生器信號； 通過采用所述三角斜坡信號發生器信號對非線性可控振蕩器(16)進行頻率調制，使得在調制時間周期(Tm)的前一半中，所述振蕩器頻率高于所述中心頻率(F。)，且在所述調制時間周期(Tm)的后一半中，所述振蕩器頻率低于所述中心頻率(F。)； 測量從所述可控振蕩器輸出的調制振蕩器頻率； 所述測量的調制振蕩器頻率在所述調制時間周期(Tm)的前一半時間內積分，且所述測量的調制振蕩器頻率在所述調制時間周期(Tm)的后一半時間內積分；以及 計算在所述調制時間周期(Tm)的前一半獲得的結果和在所述調制時間周期(Tm)的后一半獲得的結果之間的差；以及 比較計算的差和預期差；并調節從所述頻率調制單元輸出的所述三角斜坡發生器信號的振幅，以便匹配所述計算的差和預期差。2.一種用于控制頻率調制指數的電子裝置，所述裝置包括頻率調制指數控制環本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：N·吉布森，M·卡樂瑞，
申請(專利權)人：德克薩斯儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：