一种具有降低峰值噪声功能的扩频操作电路 |
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| 申请号 | CN201710418041.6 | 申请日 | 2017-06-06 | 公开(公告)号 | CN107276537A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 电子科技大学; | 发明人 | 孟飞; 李威; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出一种降低峰值噪声的扩频操作 电路 ，属于电源管理领域。包括：产生伪随机序列的电路，4-16译码器电路，产生可变化 电流 的电流基准， 振荡器 。伪随机序列产生电路由非线性反馈移位寄存器产生伪随机序列，四个D触发器的输出接到4-16译码器，16个输出分别接到电流基准的16个MOS管栅极，来控制MOS管导通与关断，MOS管导通会使与其源漏相接的 电阻 被 短路 ，这样就改变了电阻大小，从而影响电流的大小，电流基准采用的是二级运放，这里不过多介绍，产生的电流流入振荡器，随着电流大小的改变振荡器的 频率 发生改变，这样内部振荡器产生一个在逐个 开关 周期中具有随机周期的时钟脉冲，把开关噪声散布在一个很宽的 频率范围 内，从而显著地降低峰值噪声。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种降低峰值噪声的扩频操作电路，其特征在于包括：伪随机序列产生电路，4-16译码器电路，产生可变化电流的电流基准，振荡器；在扩频操作电路作用下，内部振荡器专为产生一个在逐个开关周期中具有随机周期的时钟脉冲而设计；这样做的好处是可以把开关噪声散布在一个很宽的频率范围内，从而显著地降低峰值噪声。 |
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| 说明书全文 | 一种具有降低峰值噪声功能的扩频操作电路技术领域[0001] 本发明涉及电源管理领域，特别是涉及一种降低峰值噪声的扩频操作电路。 背景技术[0002] 随着便携式电子产品的普及，电源管理系统越来越重要，电源管理部分的好坏很大程度上决定了整个系统的性能。在担心会发生电磁干扰(EMI)的场合，开关稳压器会特别麻烦。开关稳压器是按周期运作的，以把功率传输至一个输出端。在大多数场合，工作频率是固定值或者一个常数。这种转化方法会在工作频率(基频)及其倍频(谐波)上产生很大的噪声分量。传统的振荡器频率不变，这就会使得在输出端噪声在同一个频率的位置叠加，产生很高的尖峰。 [0003] 为了降低该噪声，就应当改变内部振荡器的频率，使得噪声分散开来，可以采用一种扩频操作电路。在扩频操作模式中，内部振荡器专为产生一个在逐个开关周期中具有随机周期的时钟脉冲而设计。这样做的好处是可以把开关噪声散布在一个很宽的频率范围内，从而显著地降低峰值噪声。与自由运转恒定频率操作相比，扩频电路能显著地降低了峰值谐波噪声。 发明内容[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种低峰值噪声的扩频电路，能够满足改变内部振荡器频率和降低因时钟频率相同而产生的噪声的性能。 [0005] 一种降低峰值噪声的扩频操作电路特征包括以下模块：产生伪随机序列的电路，产生可变化电流的电流基准，振荡器。首先利用移位寄存器和门电路产生伪随机序列，伪随机序列分为两种，一种是由n位线性反馈移位寄存器和异或门基础上通过线性反馈函数得到的m序列，(m序列是最长的线性移位寄存器序列)m序列模为2n-1。线性反馈移位寄存器的更新操作为： [0006] [0007] 其中 表示异或操作，然后an-1，an-2..a1依次右移一位完成更新操作。线性反馈移位寄存器的输出序列与两个因素有关，一个是寄存器初始值，另一个是寄存器链接系数c(i)。链接系数c(i)决定了线性反馈移位寄存器的结构，可由下面的多项式表示： [0008] [0009] 线性反馈移位寄存器产生伪随机序列有一个缺点就是因为它产生的状态数小于2n，必然存在无效状态，而无效状态时导致移位寄存器不能自启动的根本原因。所以我们采用另一种n位非线性移位寄存器和一系列门电路，反馈函数为非线性，得到的序列称为M序列，M序列的模可以达到2n，非线性反馈移位寄存器基本实现方式有两种，一种是Fibonacci(裴波那切)非线性反馈移位寄存器，该寄存器中每一级寄存器输出都会经过一系列门电路的作用，最后作为第一级寄存器的输入；一种是Galois(伽罗瓦)非线性反馈移位寄存器，每一级的输出都会经过一系列门电路作用，作为下一级寄存器的输出。本电路采用的是第一种，电路如图1所示。 [0010] 产生的伪随机序列通过一个类似4-16译码器的电路作用于电流基准如图3所示，该基准为振荡器如图4所示提供充放电电流，通过控制电流基准电流的变化来影响振荡器的频率。 [0011] 因此本发明有如下有点：(1)产生了最大模数的伪随机序列，消除了因为无效状态而导致移位寄存器不能自启动的问题(2)通过3-8译码器电路作用使得变化的周期扩大，更加“伪随机”(3)通过改变电流基准的电流来改变振荡器的频率，在达到降低噪声目的的同时并没有使得电路复杂化附图说明 [0012] 图1为非线性反馈因为寄存器电路模型 [0013] 图2为非线性反馈因为寄存器电路图 [0014] 图3为电流可变的电流基准电路图 [0015] 图4为振荡器电路图5为扩频操作电路原理框图 具体实施方式[0016] 为使本发明的上述特征和优点更加清晰，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 [0017] 图1为非线性反馈移位寄存器电路模型，非线性反馈移位寄存器和线性反馈移位寄存器产生序列的区别，因为线性的只有异或门，在代数表达式中异或门是加法，而非线性中有与非门，与非门在代数表达式中是乘法，由加法构成的反馈逻辑，其反馈表达式的最高项次数不会增长，而由乘法参与的反馈表达式项次数会增长、并可能超过定义多项式的最高项。由于与非门等门电路的存在可以使得当所有的状态都为0时，能通过门电路作用使得第一个移位寄存器即 [0018] an-1在下一个时钟周期产生变化，进而保证了电路的自启动，从而使得最大周期达到2n。 [0019] 图2为非线性反馈因为寄存器电路图，本电路的反馈函数为 [0020] [0021] 一个周期的完整变化过程为1000→0100→1010→0101→0010→1001→1100→0110→1011→1101→1110→1111→0111→0011→0001→0000→1000，为24＝16.为全状态伪随机序列。 [0022] 图3为电流可变的电流基准电路图，电路为二级运放结构，利用负反馈使得电压V1等于Vref，则右侧电流I＝V1/R，电流I通过电流镜为内部振荡器提供充放电电流。前面非线性反馈移位寄存器四个D触发器的输出通过4-16译码器产生十六个控制信号，来控制下面MOS管的开关，从而使得电阻值发生微笑的变化，进而影响电流I。 [0023] 图4为振荡器电路，本电路通过对电容的充放电来产生振荡，由 [0024] I×t＝C×V (4) [0025] 可知在电容和翻转电压不变的情况下可以通过改变电流I的大小来改变振荡周期即振荡频率。首先启动电路，给M1管提供一个高电平使得电容上的电荷完全释放掉，此时电压V1为低电平，V2为高电平下面的传输门开启，上面的传输门关断，电流I2对电容C1进行充电，因为V1为低电平所以M2导通，上面的镜像电流通过M2流出，随着时间推移，V1电压渐渐升高当其电压达到反相器的翻转电压时，V1此时为高电平，V2为低电平，下面传输门关断，上面传输门导通，电容器C1以电流I1进行放电，此时V2为高电平，所以M1管导通，下面的充电电流通过M1流出，当电容放电完成时，电压V1变为低电平，V2变为高电平，上面传输门关断，下面传输门导通，如此循环往复产生振荡。因为电流I1＝I2所以充放电时间相同，产生的时钟高低电平时间相同。同时为了防止电压V1在反相器的阈值电压位置来回翻转，导致产生的振荡周期不稳定，本电路加入了加速电容。当通过充电使得V1达到反相器的翻转电压时，V1为高电平，V3为高电平，因为电容两端的电压不会发生突变，这时通过电容的分压作用使得V1电压瞬间抬高为： [0026] [0027] (Vc1为充电完成时c1上的电压)随着时间的推移，由电容的分压转为电阻的分压，电压V1为： [0028] [0029] 这样就可以保证V1电压为高电平时高于反相器的阈值电压，不会来回翻转，放电过程中，当V1低于反相器的阈值电压时，V3变为低电平，这时电压V1会陡降为Vc1’(Vc1’为放电完成时c1上的电压)，这样就保证V1低于反相器的阈值电压，不会来回翻转。图5为扩频操作电路原理框图，本图展示了扩频电路的工作原理，首先由非线性反馈移位寄存器产生伪随机序列，经过4-16译码器的作用控制后面的电流基准产生不同的电流，从而使得振荡器的充放电电流在很长的一段时间周期性变化，进而产生周期性变化的时钟。 [0030] 整体电路工作原理如下：先由非线性反馈移位寄存器产生伪随机序列，四个D触发器的输出接到4-16译码器，16个输出分别接到电流基准的16个MOS管栅极，来控制MOS管导通与关断，MOS管导通会使得与其源漏相接的电阻被短路，这样就改变了电阻值大小，从而影响了电流的大小，电流基准采用的是二级运放，这里不过多介绍，产生的电流流入振荡器，随着电流大小的改变振荡器的频率发生改变，把开关噪声散布在一个很宽的频率范围内，从而显著地降低峰值噪声。 |
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