[發明專利]具有精確電流導引發生器的模擬信號軟開關控制電路

有效

• 申請號: 201110461895.5
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187958A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 陳敏;劉文;李紅霞;代小伍
• 申請（專利權）人: 意法半導體研發(深圳)有限公司
• 主分類號: H03K17/785
• 分類號: H03K17/785
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;王小衡

技術領域

本發明涉及模擬開關電路，并且更特別地涉及具有精確電流導引發生器的模擬軟開關控制電路。

背景技術

兩個信號V1和V2之間的開關的經典實施方式可以是如圖1的電路100所示的具有邏輯控制的直接開關。使用兩個CMOS開關S1和S2，并且由反向邏輯控制信號(CTRL和通過反相器102的反相CTRL)來對其進行控制。使信號V1或V2通過運算放大器104，以提供VOUT輸出信號。如果兩個信號具有不同的信號電壓，則在輸出點106處將存在跳躍(jump)或階躍(step)。在某些應用中，輸出信號的此跳躍或階躍可能產生問題。例如，在音頻應用中，如果輸出信號進入揚聲器，則跳躍將在揚聲器處產生不期望的氣爆噪聲(pop-noise)。在這種情況下，兩個輸入信號之間的平穩過渡很明顯是優選的。

開關輸入信號之間的平穩過渡的傳統數字解決方案200使用電阻器網絡212和214以及相應的開關網絡216和218，將大的階躍劃分成小的階躍，如圖2所示。電路200包括用于接收第一輸入信號V1的輸入端，和用于接收第二輸入信號V2的第二輸入端。電路200還包括輸出運算放大器或緩沖器204、軟開關時鐘發生器206、開關計數器208和邏輯控制器210。電路200通常還包括最終后處理低通濾波器220。通過增加小階躍的數目和軟開關時間，減少了氣爆噪聲。在圖2所示的解決方案中，電阻器和寄生組件將由于增加的噪聲的和總諧波失真(THD)而使性能劣化。對于階躍數目和軟開關時間的某些配置而言，生成了非期望的音頻音調。需要低通濾波器以去除與電路200相關聯的高頻數字尖峰。圖2所示的數字電路200展示了在氣爆噪聲與其它性能考慮之間難以權衡。

因此，所期望的是用于提供兩個輸入信號之間的平穩過渡的簡單模擬開關電路，并且不需要任何后處理或濾波，或者不使用復雜的數字電路。

發明內容

根據本發明，展示了基于模擬電流過渡的信號開關電路和方法，其可以在許多應用(例如音頻應用)中用來以平穩的過渡從一個信號切換至另一個信號。

開關電路包括具有用于接收第一輸入信號的輸入端、輸出端和用于接收增加的模擬電流的電源端子的第一輸入級，具有用于接收第二輸入信號的輸入端、輸出端和用于接收減小的模擬電流的電源端子的第二輸入級，以及耦合到第一輸入級和第二輸入級的輸出端以便提供開關輸出信號的輸出節點。輸出級介于第一和第二輸入級與輸出節點之間。第一和第二輸入級中的每一個包括運算放大器。

相應的開關方法包括向第一輸入級施加第一輸入信號、向第一輸入級的電源端子施加增加的模擬電流、向第二輸入級施加第二輸入信號、向第二輸入級的電源端子施加減小的模擬電流、以及將來自第一輸入級和第二輸入級的輸出信號組合以提供開關輸出信號?？梢詫㈤_關輸出信號緩沖，并且第一和第二輸入級可以包括運算放大器。

根據本發明的實施例，開關電路可以包括用于接收時鐘信號并且用于生成充電電流和放電電流的電流發生器、用于接收充電和放電電流并且用于提供控制電壓的電壓發生器、用于接收控制電壓并且用于提供第一模擬電流和第二模擬電流的電壓電流發生器、以及用于將第一和第二模擬信號組合并且用于提供開關輸出信號的放大器級。

電流發生器包括具有由時鐘信號進行開關的輸入端的第一和第二積分器、具有由時鐘信號進行開關的輸出端的兩個附加電壓電流發生器、以及具有由時鐘信號進行開關的輸入端的第一和第二電流鏡。

電壓發生器包括第一和第二電流鏡、接收兩個附加的時鐘信號、并包括負載電容器。

電壓電流發生器包括用于接收控制電壓、基準電壓且用于提供第一和第二模擬電流的差分放大器以及第一和第二電流鏡。

放大器級包括第一和第二輸入級、以及耦合到第一和第二輸入級的輸出端的輸出級。級中的每一個可以包括運算放大器或緩沖器。

根據本發明，第一模擬電流包括從第一值增加至第二值的模擬電流，并且第二模擬電流包括從第二值減小至第一值的模擬電流。

附圖說明

圖1是現有技術開關電路和相應開關波形的示意圖；

圖2是現有技術數字開關電路和相應開關波形的示意圖；

圖3是根據本發明的開關電路的示意圖；

圖4是根據本發明的DC輸入的信號跳躍過渡的仿真結果；

圖5是根據本發明的DC輸入的信號下降(drop)過渡的仿真結果；以及

圖6是根據本發明的正弦波輸入的信號過渡的仿真結果。

具體實施方式