一种低EMI的扩频振荡电路

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种降低静态噪声的扩频振荡电路。

背景技术

电子设备内部的集成电路，是电磁噪声产生的主要来源之一。这些噪声通过IC的电源线、I/O线、PCB板上的走线以及相连的外接电缆，以传导或辐射的方式，对周围环境或设备造成影响，产生电磁干扰。同时，外界的电磁干扰以同样的方式进入到设备内部，影响芯片工作，产生错误信号或指令，导致设备误动作，降低设备的可靠性。所以集成电路是否能满足电磁兼容要求直接影响整机的电磁兼容性。现有技术解决其EMI问题的一个有效方法是加扩频电路。扩频电路降低电路EMI的基本思想是通过逐个周期“随机”改变载波频率，把集中在开关频率及谐波频率上的能量分散到它们周围的频带上，由此降低集中在开关频率及谐波上的能量峰值。但是，现有技术通常会采用带频率调制输出的锁相环实现，其不仅结构复杂，占用芯片面积，同时“随机”调制的载波频率通常会带来一定的静态噪声，导致电路产生一定的抖动。

因此有必要提供一种改进的技术方案来解决上述静态噪声的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对目前典型的扩频振荡电路由带频率调制输出的锁相环实现，其不仅结构复杂，占用芯片面积，而且会引入静态噪声，提出一种低EMI(电磁干扰)的扩频振荡电路，为结构简单，直接调制压控振荡器的控制电压的扩频振荡电路，其可以降低载波频率因为随机调制而引起的静态噪声。

本发明的技术解决方案是：一种低EMI(电磁干扰)的扩频振荡电路，包括：调制模块、两级运放模块和环形压控振荡器模块；

所述调制模块包括：时钟产生电路、N级分频器、M位伪随机信号产生电路和串联电阻偏置电路。所述时钟产生电路由所述构成中的两级运放模块的输出信号控制；所述N级分频器由N个D触发器级联而成，与所述时钟产生电路相连接，对所述时钟产生电路产生的时钟频率进行多次分频，以得到一个低频时钟用来作为M位伪随机信号产生电路的寄存器时钟信号；所述M位伪随机信号产生电路包括M位移位寄存器和异或反馈网络，且所述M个触发器中的m个移位寄存器的输出端产生m位随机信号与所述串联电阻偏置电路的控制端相连，且所述的m个移位寄存器中的一个触发器的输出端与所述的串联电阻偏置电路中的m个控制端的一个控制端对应相连接，其中M、m为大于等于1的正整数，且M大于等于m；所述串联电阻偏置电路由所述M位伪随机信号产生电路产生的m位随机信号控制，从而改变串联电阻的大小，产生随伪随机信号变化的电压,与所述两级运放模块的同相输入端相连接。

所述两级运放模块包括第一级的套筒式共源共栅运放和第二级的源跟随器。第一级的套筒式共源共栅运放中NMOS管M4的漏端与PMOS管M9的漏端连接至源跟随器中NMOS管M10的栅端，第二级的源跟随器的输出端OUT连接至第一级的套筒式共源共栅运放输入端INN。所述两级运放模块通过抑制所述调制模块得到的用于控制所述环形压控振荡器模块的控制电压的波动，对控制电压进行修调，从而修正振荡时钟频率，实现了扩频振荡电路中振荡时钟频率精度控制与扩频调制的统一，降低了系统的传导性EMI干扰。

所述的环形压控振荡器模块由延迟单元反相器组成环形振荡器，由所述两级运放模块产生的电压控制，进而产生具有扩频效果的时钟信号。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用伪随机信号调制压控振荡器的控制电压，并通过两级运放对压控振荡器的控制电压进行修调，降低载波频率因为随机调制而引起的静态噪声。

(2)本发明的具有扩频功能的振荡器电路，采用环形压控振荡器产生所需的载波频率，并通过伪随机信号逐个周期“随机”改变控制环形振荡器的偏置电压，使得环形压控振荡器产生的时钟频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。与现有技术使用锁相环产生载波频率相比，具有结构简单，节省芯片面积的好处。

(3)本发明的具有扩频功能的振荡器电路，通过两级运放模块反馈调节控制电压，降低载波频率因为随机调制而引起的静态噪声，使得由于调制模块产生的抖动得以控制，使用此技术的扩频振荡电路能够在不使用LC滤波的情况下通过传导EMI测试。

附图说明

图1是本发明降低系统中EMI的扩频振荡器的结构示意图。

图2是本发明的调制模块的电路图。

图3是本发明的两级运放模块的电路图。

具体实施方式

结合附图对本发明进行说明。

如图1所示，本发明一种低EMI的扩频振荡电路，包括调制模块100、两级运放模块200、环形压控振荡器模块300；

所述调制模块100包括：时钟产生电路110、N级分频器120、M位伪随机信号产生电路130和串联电阻偏置电路140。所述时钟产生电路110由两级运放模块200的输出信号控制；所述N级分频器120由N个D触发器级联而成，与所述时钟产生电路110相连接，对所述时钟产生电路110产生的时钟频率进行多次分频，以得到一个低频时钟用来作为M位伪随机信号产生电路130的寄存器时钟信号；所述M位伪随机信号产生电路130包括M位移位寄存器和异或反馈网络，且所述M个触发器中的m个移位寄存器的输出端产生m位随机信号与所述串联电阻偏置电路140的控制端相连，且所述的m个移位寄存器中的一个触发器的输出端与所述的串联电阻偏置电路140中的m个控制端的一个控制端对应相连接，其中M、m为大于等于1的正整数，且M大于等于m；所述串联电阻偏置电路140由所述M位伪随机信号产生电路130产生的m位随机信号控制，从而改变串联电阻的大小，产生随伪随机信号变化的电压,与所述两级运放模块200的同相输入端相连接。

所述两级运放模块200包括第一级的套筒式共源共栅运放210和第二级的源跟随器220。第一级的套筒式共源共栅运放210中NMOS管M4的漏端与PMOS管M9的漏端连接至源跟随器220中NMOS管M10的栅端，第二级的源跟随器220的输出端OUT连接至第一级的套筒式共源共栅运放210输入端INN。所述两级运放模块200通过抑制所述调制模块100得到的用于控制所述环形压控振荡器模块300的控制电压的波动，对控制电压进行修调，从而修正振荡时钟频率，实现了扩频振荡电路中振荡时钟频率精度控制与扩频调制的统一，降低了系统的传导性EMI干扰。

所述的环形压控振荡器模块300由延迟单元反相器组成环形振荡器，由所述两级运放模块200产生的电压控制，进而产生具有扩频效果的时钟信号。

实施例

本发明的具有扩频功能的振荡器电路，逐个周期“随机”改变时钟信号的频率，使得环形压控振荡器模块300产生的时钟频率在中心频率附近变化，将原来集中在固定频率处的能量扩展到更多的相邻频率点，从而达到降低EMI的效果。

如图2所示，是本发明的调制模块100，包括由三个延迟单元INV1、INV2、INV3和一个缓冲单元INV4组成的时钟产生电路110、五级分频器120、10位伪随机信号产生电路130和串联电阻偏置电路140。所述的时钟产生电路110产生的时钟信号经过所述的由5个级联的二分频寄存器组成的5级分频器120即可得到2

如图3所示，是本发明的两级运放模块200。第一级为套筒式共源共栅运放210，由运放M1、M2、M3、M4、M6、M7、M8、M9和M5组成，M5充当尾电流源，由带隙基准电流提供偏置电流；第二级为源跟随器220，由NMOS管M10构成，NMOS管M11作为电流源。为了保证后级的电路不会影响到前级的电路，输出OUT反馈到两级运放模块200的反相输入端INN，此时两级运放模块200作为电压跟随器，输入阻抗无穷大，输出阻抗很小，提高了带载能力，同时此两级运放模块200相当于一个恒定电压源，在设计范围内，无论后级接的电路如何变化，两级运放模块200的输出电压恒定不变，能保持前级的放大倍数或者其他性能不变，避免了信号失真，降低了载波频率由随机调制引起的静态噪声。

在其他的实施方式中，本发明还可以为其它的方式和系数设定。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。