[发明专利]一种斜波发生电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种斜波生成电路，尤其涉及一种可用于模数转换器中，而且斜率和上下限分别可调的斜波发生电路。

背景技术

一个模拟数字转换器（ADC），可用于转换模拟信号（如由传感器产生的电流或电压）转换成数字信号，可以通过其它设备使用（如一个微处理器）。例如，在互补金属氧化物半导体（CMOS）图像处理应用程序中，ADC是越来越多地被用来作为首选手段将CMOS传感器获得的模拟信号转换成数字信号并读出。

目前使用的ADC中较常见的有反馈类型的转换器，双斜波转换器，闪光转换器，电荷再分配的转换器和数字斜波转换器等几种类型。其中每个类型使用不同的技术，完成不同的A / D转换。但现有的斜波转换器中的斜波生成电路往往使得转换速率不高，而且不容易实现斜波斜率和上下限的调节。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种斜率和上下限可调的斜波发生电路，同时提高模数转换的速率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种斜波发生电路，包括电容以及电容充电电路和电容放电电路，其中，电容的端电压作为斜波输出， 

所述电容充电电路由电流源阵列和连接在电流源阵列的输出端和电容间的电容充电开关S₀构成，所述电流源阵列包括N个并联的电流源，N个电流源中除一个以外的N-1个电流源分别对应一个开关； 

所述电容放电电路由电流镜负载和连接在电流镜负载和电容之间的电容放电开关                                               构成，其中电容充电开关S₀和电容放电开关为互补开关。

进一步地，所述电流镜负载包括一电流源、第一NMOS管和第二NMOS管，其中，第一NMOS管和第二NMOS管的栅极接在一起，源极接地，电流源的输出连接在第二NMOS管的漏极和两个NMOS管的栅极上，第一NMOS管的漏极与电容放电开关相连。

进一步地，所述电流源阵列中的电流源为六个，且电流的大小分别为I、I、2I、4I、8I和16I。

进一步地，所述电流源阵列的输出端还通过一开关接地，所述开关与电容充电开关S₀为互补开关。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用一个电流源阵列作为输入电流，可调能力高，易操作，可以调节充电回路总电流大小，实现斜波上限点的调节；

（2）采用一个电流镜作为放电负载，可控能力强，可以调节斜波下限点；

（3）下限的抬高，意味着在模数转换中可以省去下限以下的电压扫描，从而极大地优化了转换的速率。

（4）因为放电电流的独立可调，可以通过计算而得到相应的放电电流，使得电容端电压在一个放电周期内的下降电压等于在某个充电周期内多充的电压。从而可以避免斜波出现漂移的情况，使得斜波的上下限均独立可调。

附图说明

图1为本发明的基本电路示意图；

图2为调节输入电流的仿真结果图；

图3为单独调节下限的仿真结果图；

图4为调节斜波上下限的仿真结果图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的描述。

斜波发生器的基本原理：如图1所示：先闭合开关S₀，断开开关，使输入总电流i对电容c进行充电，接着断开S₀，闭合，使得电容c开始放电，然后闭合S₀，断开，使电容c又开始充电，如此循环往复。而输出电压V_out 作为电容端电压，可由以下公式（1）、（2）、（3）推导得到，其输出波形即为一个斜波。

电容端电压V_out与电容值c和电容电荷q的关系为：

                   V_out=q/c                  公式（1）

电容电荷q与充电电流i和时间t的关系为：

                   q=i×t                     公式（2）

将公式（2）代入公式（1），有：

                   V_out= (i/c)×t                公式（3）