多相位信號產(chǎn)生器及多相位信號產(chǎn)生方法
【專利摘要】多相位信號產(chǎn)生器及多相位信號產(chǎn)生方法。多相位信號產(chǎn)生器包括信號產(chǎn)生器、第一比較器、第二比較器以及邏輯運算電路。信號產(chǎn)生器產(chǎn)生周期信號，第一比較器接收周期信號，并針對周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號。第二比較器接收周期信號，并針對周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號。邏輯運算電路針對第一輸出信號以及第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
【專利說明】多相位信號產(chǎn)生器及多相位信號產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多相位信號產(chǎn)生器及產(chǎn)生方法，且特別涉及一種低耗電的多相位信號產(chǎn)生器及產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】中，多相位信號產(chǎn)生器常利用振蕩電路來提供具有精準頻率的振蕩信號，并通過多個延遲電路來對振蕩信號進不同程度的延遲，再通過將多個延遲后的振蕩信號進行邏輯運算來產(chǎn)生多個不同相位的相位信號。這種作法在振蕩電路所產(chǎn)生的振蕩頻率難以固定，且延遲電路所提供的延遲量也難以控制的情況下，所產(chǎn)生的多相位信號容易產(chǎn)生信號交錯重迭的現(xiàn)象，造成信號干擾的情況。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)另有通過倍頻的方式來產(chǎn)生一個相對高頻的振蕩信號，再利用所產(chǎn)生的相對高頻的振蕩信號來進行例如邏輯運算的處理動作，來產(chǎn)生多相位信號。這種作法需要進行倍頻的處理，而對這個相對高頻的振蕩信號來進行處理的過程中，需要大量的功率消耗，造成不必要的能源浪費。
[0004]所以，本領(lǐng)域需要更節(jié)能且更準確的多相位信號產(chǎn)生器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種多相位信號產(chǎn)生器以及多相位信號的產(chǎn)生方法，可有效降低所需的耗電量。
[0006]本發(fā)明的多相位信號產(chǎn)生器包括信號產(chǎn)生器、第一比較器、第二比較器以及邏輯運算電路。信號產(chǎn)生器產(chǎn)生周期信號，第一比較器耦接信號產(chǎn)生器以接收周期信號，并針對周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號。第二比較器耦接信號產(chǎn)生器以接收周期信號，并針對周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號。邏輯運算電路耦接第一比較器及第二比較器，針對第一輸出信號以及第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
[0007]本發(fā)明的多相位信號的產(chǎn)生方法包括:產(chǎn)生周期信號；針對周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號；并且，針對周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號；再針對第一輸出信號以及第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
[0008]基于上述，本發(fā)明通過設(shè)定多個參考電壓以及臨界電壓來與周期信號的比較動作，并利用比較動作所產(chǎn)生的輸出信號來進行邏輯運算，有效產(chǎn)生多相位信號。在此條件下，不需要針對周期性的頻率信號進行倍頻，有效降低多相位信號產(chǎn)生器的功率消耗。另夕卜，通過參考電壓以及臨界電壓的設(shè)定，所產(chǎn)生多相位信號不會發(fā)生信號重迭的情況，有效避免信號耦合所產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。
[0009]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1不出本發(fā)明一實施例的多相位信號產(chǎn)生器的不意圖。
[0011]圖2示出本發(fā)明另一實施例的多相位信號產(chǎn)生器的示意圖。
[0012]圖3示出圖2實施例的多相位信號產(chǎn)生器200的一種實施方式。
[0013]圖4示出本發(fā)明實施例的多相位信號產(chǎn)生器的波形圖。
[0014]圖5示出本發(fā)明另一個實施例的多相位信號產(chǎn)生器的示意圖。
[0015]圖6示出了本發(fā)明實施例的多相位信號產(chǎn)生方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]請參照圖1，圖1示出本發(fā)明一實施例的多相位信號產(chǎn)生器的示意圖。多相位信號產(chǎn)生器100包括信號產(chǎn)生器110、比較器121以及122，以及邏輯運算電路130。信號產(chǎn)生器110用以產(chǎn)生周期信號RAMP，比較器121以及122則耦接至信號產(chǎn)生器110以接收周期信號RAMP。比較器121針對周期信號RAMP分別與參考電壓VREFl以及參考電壓VREF2進行比較，并通過比較的操作來產(chǎn)生輸出信號V0UTB。其中，參考電壓VREFl以及參考電壓VREF2的電壓值是不相同的。參考電壓VREFl的電壓值可以大于參考電壓VREF2的電壓值。在當比較器121所產(chǎn)生的輸出信號VOUTB位于邏輯高位時，參考電壓VREF2被提供至比較器121，且比較器121針對周期信號RAMP與參考電壓VREF2進行電壓的比較。在當周期信號RAMP的電壓低于參考電壓VREF2的電壓時，比較器121切換其所產(chǎn)生的輸出信號VOUTB為邏輯低位。
[0017]相對的，在當比較器121所產(chǎn)生的輸出信號VOUTB位于邏輯低位時，參考電壓VREFl被提供至比較器121，且比較器121針對周期信號RAMP與參考電壓VREFl進行電壓的比較。在當周期信號RAMP的電壓高于參考電壓VREFl的電壓時，比較器121切換其所產(chǎn)生的輸出信號VOUTB為邏輯高位。
[0018]由上述的說明可以得知，通過周期信號RAMP與參考電壓VREFl以及參考電壓VREF2的比較，比較器121可產(chǎn)生固定頻率的周期性的輸出信號V0UTB。
[0019]周期信號RAMP的峰值電壓不小于參考電壓VREF1，而周期信號RAMP的谷值電壓不大于參考電壓VREF2。
[0020]比較器122則執(zhí)行周期信號RAMP與臨界電壓的比較，并通過比較來產(chǎn)生輸出信號VC0MPB。具體來說明，比較器122比較周期信號RAMP與臨界電壓的電壓值，并依據(jù)周期信號RAMP的電壓值是否大于臨界電壓的電壓值來決定所產(chǎn)生的輸出信號VCOMPB的邏輯電位。舉例來說，當周期信號RAMP的電壓值大于臨界電壓的電壓值時，輸出信號VCOMPB的邏輯電位可以是邏輯高位，相對的，當周期信號RAMP的電壓值小于臨界電壓的電壓值時，輸出信號VCOMPB的邏輯電位可以是邏輯低位。
[0021]當然，上述的輸出信號VCOMPB的邏輯電位與比較器122所進行比較的比較結(jié)果的關(guān)系僅是一個例子，不用以限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)實際的需求來設(shè)定其中的關(guān)系，沒有固定的限制。
[0022]臨界電壓的電壓值介于參考電壓VREFl以及參考電壓VREF2的電壓值之間。換句話說，輸出信號VCOMPB以及輸出信號VOUTB具有相位差并且是具有相同頻率的周期性信號。
[0023]邏輯運算電路130則接收輸出信號VCOMPB以及輸出信號V0UTB，并針對輸出信號VCOMPB以及輸出信號VOUTB來進行邏輯運算，并藉以產(chǎn)生多個不同相位的多相位信號PHASEl?PHASE4。在輸出信號VCOMPB以及輸出信號VOUTB具有相位差的條件下，邏輯運算電路130可依據(jù)輸出信號VCOMPB以及輸出信號VOUTB來產(chǎn)生四個具有不同相位的多相位信號 PHASEl ?PHASE4。
[0024]請參照圖2，圖2示出本發(fā)明另一個實施例的多相位信號產(chǎn)生器的示意圖。多相位信號產(chǎn)生器200包括信號產(chǎn)生器210、比較器221以及222、邏輯運算電路230以及電壓選擇器240。與前述實施例不相同的，本實施例另設(shè)置電壓選擇器240將參考電壓VREFl或是參考電壓VREF2提供給比較器221。電壓選擇器240耦接比較器221。電壓選擇器240接收并依據(jù)輸出信號VOUTB來選擇將參考電壓VREFl或參考電壓VREF2提供給比較器221。具體地說，在當輸出信號VOUTB位于邏輯高位時，電壓選擇器240可將具有相對低電壓值的參考電壓VREF2提供給比較器121，在當輸出信號VOUTB位于邏輯低位時，電壓選擇器240則將具有相對高電壓值的參考電壓VREFl提供給比較器121。
[0025]以下請參照圖3，圖3示出了圖2實施例的多相位信號產(chǎn)生器200的一實施方式。在圖3中，信號產(chǎn)生器210包括電流源IBl、IB2、晶體管PM1、W1以及電容Cl。電流源IBl、IB2提供具有相同大小的參考電流，晶體管PM1、W1則分別建構(gòu)為開關(guān)。電流源IBl耦接在操作電源AVDD以及晶體管PMl間，電流源IBl提供參考電流流向晶體管PMl。電流源IB2耦接在晶體管PMl以及Wl間，并分別提供第一及第二參考電流流向晶體管Wl。電容Cl則耦接在晶體管PMl以及參考接地端GND間。晶體管PMl接收并依據(jù)輸出信號VOUTB以導(dǎo)通或斷開，而晶體管匪I則接收輸出信號VOUTB以導(dǎo)通或斷開。
[0026]具體地說，在輸出信號VOUTB為邏輯高位時，晶體管匪I斷開。另外，晶體管PMl依據(jù)輸出信號VOUTB以導(dǎo)通，電流源IBl提供第一參考電流至電容Cl以進行充電，并產(chǎn)生線性上升的周期信號RAMP。而在當周期信號RAMP上升至足夠高的電壓時，輸出信號VOUTB的反相信號VOUT由邏輯高位轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯低位。在此同時，晶體管匪I被導(dǎo)通且晶體管PMl被斷開。電流源IB2提供第二參考電流使電容Cl進行放電，并使周期信號RAMP線性的下降。并且，在周期信號RAMP的電壓下降至足夠低時，反相信號VOUT由邏輯低位轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯高位。在這個實施例中周期信號RAMP實現(xiàn)為三角波，由于三角波具有很好的線性特性，所以使各個比較器很容易找到電位切換的時間點。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下可以將周期信號RAMP實現(xiàn)為其它周期信號，例如正弦波、余弦波等等。
[0027]承上述，本發(fā)明實施例可通過產(chǎn)生準確的第一參考電流及第二參考電流來控制周期信號RAMP的變化的斜率，并藉此，周期信號RAMP的頻率可以準確的獲得控制。并且，信號產(chǎn)生器210是一個I倍頻的信號產(chǎn)生電路，并不需要進行高倍頻的動作，而可有效的節(jié)省電能的消耗。
[0028]電壓選擇器240由傳輸門TRl以及TR2所建構(gòu)，傳輸門TRl與TR2的組成是相同的，都是由一個PMON和一個NMOS構(gòu)成。傳輸門TRl以及TR2受控于輸出信號VOUTB以及輸出信號的反相信號VOUT來將參考電壓VREF以及參考電壓VREFl傳輸至比較器221，且傳輸門TRl以及TR2的導(dǎo)通斷開狀態(tài)是互補的。TRl和TR2是相同的構(gòu)成，它們都受輸出信號VOUTB以及輸出信號的反相信號VOUT來控制，但是兩個信號VOUTB和VOUT的輸入方式相反。其結(jié)果就是，當TRl導(dǎo)通時，TR2斷開，此時，將參考電壓VREF輸入到比較器221 ;當TR2導(dǎo)通時，TRl斷開，此時，將參考電壓VREFl輸入到比較器221。且參考電壓VREFl的電壓值大于參考電壓VREF的電壓值。
[0029]比較器222包括晶體管Ml以及電流源II，晶體管Ml的第一端及第二端分別耦接至電流源Il以及參考接地端GND，晶體管Ml的控制端則接收周期信號RAMP。電流源Il則提供電流至晶體管Ml的第一端。在此，當周期信號RAMP的電壓值大于晶體管Ml的臨界電壓時，晶體管Ml被導(dǎo)通并使輸出信號VCOMPB被拉低至邏輯低位。相對的，當周期信號RAMP的電壓值不大于晶體管Ml的臨界電壓時，晶體管Ml被斷開并使輸出信號VCOMPB通過電流源Il被拉高至邏輯高位。
[0030]在比較器221以及222的輸出端上可分別耦接至反相器INVl及INV2。反相器INVl及INV2分別用來產(chǎn)生輸出信號VOUTB以及VCOMPB的反相信號VOUT以及VC0MP。
[0031]如此一來，邏輯運算電路230便可依據(jù)輸出信號VOUTB、VCOMPB以及反相信號VOUT以及VCOMP來產(chǎn)生多相位信號PHASEl?PHASE4。在關(guān)于邏輯運算電路230的邏輯運算動作方面，請參照圖4所示的本發(fā)明實施例的多相位信號產(chǎn)生器的波形圖。其中，在狀態(tài)SI中，邏輯運算電路230依據(jù)邏輯高位的輸出信號VOUTB以及邏輯低位的反相信號VCOMP來產(chǎn)生邏輯高位的多相位信號PHASEl ;在狀態(tài)S2中，邏輯運算電路230依據(jù)邏輯高位的輸出信號VOUTB以及邏輯高位的反相信號VCOMP來產(chǎn)生邏輯高位的多相位信號PHASE2 ;在狀態(tài)S3中，邏輯運算電路230依據(jù)邏輯低位的輸出信號VOUTB以及邏輯高位的反相信號VCOMP來產(chǎn)生邏輯高位的多相位信號PHASE3 ;以及，在狀態(tài)S4中，邏輯運算電路230依據(jù)邏輯低位的輸出信號VOUTB以及邏輯低位的反相信號VCOMP來產(chǎn)生邏輯高位的多相位信號PHASE4。
[0032]以下請參照圖5，圖5示出了本發(fā)明另一實施例的多相位信號產(chǎn)生器的示意圖。多相位信號產(chǎn)生器500包括信號產(chǎn)生器510、比較器521、522以及523、邏輯運算電路530以及電壓選擇器540。與圖3的實施方式不相同的，多相位信號產(chǎn)生器500還包括比較器523。比較器523包括電流源12、晶體管M2以及晶體管M3。晶體管M2的第一端及第二端分別耦接至電流源12以及晶體管M3的第一端，晶體管M2的控制端接收周期信號RAMP。晶體管M3建構(gòu)成一二極管。晶體管M3的第一端耦接至控制端以形成二極管的陽極，晶體管M3的第二端形成二極管的陰極并耦接至參考接地端GND。
[0033]比較器523可針對周期信號RAMP與晶體管M2及M3的臨界電壓的和進行比較。簡單來說，若晶體管M2及M3的臨界電壓是相同的，比較器523使周期信號RAMP與兩倍的臨界電壓進行比較，并藉此產(chǎn)生輸出信號VC0MPB2。
[0034]此外，比較器523的輸出端也可耦接至反相器INV3的輸入端，并通過反相器INV3來產(chǎn)生輸出信號VC0MPB2的反相信號VC0MP2。
[0035]值得注意的是，本實施例中的邏輯運算電路530可依據(jù)輸出信號VOUTB、VCOMPIB、VC0MP2B以及反相信號VOUT以及VCOMPl、VC0MP2來產(chǎn)生六個多相位信號PHASEl?PHASE6。
[0036]依據(jù)本實施例，當所需要的多相位信號數(shù)量增加時，可通過增加比較器來使周期信號RAMP與整數(shù)倍的臨界電壓進行比較以產(chǎn)生輸出信號，再通過多個輸出信號及其反相信號進行邏輯運算以產(chǎn)生足夠多的多相位信號。
[0037]請參照圖6，圖6示出了本發(fā)明實施例的多相位信號產(chǎn)生方法的流程圖。在步驟S610中，產(chǎn)生周期信號。在步驟S620中則針對周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號。接著，在步驟S630中，則針對周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號。并在步驟S640中，針對第一輸出信號以及第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
[0038]關(guān)于上述步驟的實施細節(jié)，在前述多個實施例及實施方式都有詳盡的說明，以下恕不多贅述。
[0039]綜上所述，本發(fā)明不需針對信號進行大于I的倍頻動作，可有效節(jié)省電能。并且，本發(fā)明利用低電能消耗的比較器，可有效降低電能消耗。此外，本發(fā)明利用比較器針對周期信號與多個參考電壓以及臨界電壓進行比較以產(chǎn)生多個輸出信號，并依據(jù)輸出信號來產(chǎn)生多相位信號。如此，通過參考電壓以及臨界電壓的設(shè)定，所產(chǎn)生的多相位信號不會相互重迭，有效避免信號間相互干擾的可能。
【權(quán)利要求】
1.一種多相位信號產(chǎn)生器,包括: 第一比較器，接收周期信號，將該周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號； 第二比較器，接收該周期信號，將該周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號；以及 邏輯運算電路，耦接該第一比較器及該第二比較器，針對該第一輸出信號以及該第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中該第二比較器包括: 電流源，提供參考電流；以及 晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該晶體管的第一端接收該參考電流并產(chǎn)生該第二輸出信號，該晶體管的控制端接收該周期信號，該晶體管的第二端耦接參考接地端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中還包括: 信號產(chǎn)生器，耦接該第一比較器及該第二比較器，所述信號產(chǎn)生器產(chǎn)生該周期信號；以及 至少一個第三比較器， 耦接該信號產(chǎn)生器以接收該周期信號，所述至少一個第三比較器針對該周期信號與第二臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第三輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中該第二臨界電壓的電壓值為該第一臨界電壓的電壓值的整數(shù)倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中該邏輯運算電路還針對該第一輸出信號、該第二輸出信號以及該第三輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多數(shù)第二相位輸出信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中該至少一個第三比較器包括: 電流源，產(chǎn)生參考電流； 第一晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第一晶體管的第一端接收該參考電流并產(chǎn)生該第三輸出信號，該第一晶體管的控制端接收該周期信號；以及 至少一個二極管，其陽極耦接至該第一晶體管的第二端，其陰極耦接至參考接地端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中還包括: 電壓選擇器，稱接該第一比較器，接收并依據(jù)該第一輸出信號來選擇將該第一參考電壓或該第二參考電壓提供至該第一比較器，其中該第一參考電壓的電壓值大于該第二參考電壓的電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多相位信號產(chǎn)生器，其中該信號產(chǎn)生器包括: 第一電流源，提供第一參考電流； 第一開關(guān)，其第一端接收該第一參考電流，依據(jù)所述第一輸出信號以導(dǎo)通或斷開； 電容，耦接在該第一開關(guān)的第二端以及參考接地端間； 第二電流源，耦接至該第一開關(guān)的第二端，提供第二參考電流；以及 第二開關(guān)，其第一端接收該第二參考電流，其第二端耦接該參考接地端。
9.一種多相位信號的產(chǎn)生方法,包括: 接收周期信號； 針對該周期信號分別與第一參考電壓以及第二參考電壓進行比較以產(chǎn)生第一輸出信號;針對該周期信號與第一臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第二輸出信號；以及 針對該第一輸出信號以及該第二輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第一相位輸出信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多相位信號的產(chǎn)生方法，其中還包括: 針對該周期信號與第二臨界電壓進行比較以產(chǎn)生第三輸出信號；以及針對該第一輸出信號、該第二輸出信號以及該第三輸出信號進行邏輯運算以產(chǎn)生多個第二相位輸出信號， 其中，該第二臨界電壓的電壓值為該第一臨界電壓的電壓值的整數(shù)倍。
【文檔編號】H03K5/24GK103944544SQ201410069331
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王裕忠, 陳彥瑾 申請人:開曼群島威睿電通股份有限公司