一種適用于LED驅動(dòng)電路的壓控振蕩器的設計

摘要：鎖相電路在多路LED驅動(dòng)芯片中得到了普遍地應用，壓控振蕩器是鎖相電路的關(guān)鍵組成部分。文中采用弛張振蕩器的原理提出了一種電壓調節范圍寬、增益線(xiàn)性度高和具有極低功琵的壓控振蕩器(VCO)電路結構，并基于0．5μm的CMOS工藝對該VCO進(jìn)行了設計。仿真結果表明在引入60Hz擺幅為0．5V的電源噪聲的情況下，其頻率抖動(dòng)在2％以?xún)?，電路平均功耗?mW左右，滿(mǎn)足LED驅動(dòng)的應用。
關(guān)鍵詞：鎖相電路；壓控振蕩器；調節線(xiàn)性度；頻率抖動(dòng)

近年來(lái)，LED憑借著(zhù)節能、環(huán)保和長(cháng)壽耐用等方向的優(yōu)勢成為繼白熾燈、熒光燈和高強度氣體燈之后的第四代光源由LED具有發(fā)射光特性隨著(zhù)平均驅動(dòng)電流而轉移的性質(zhì)，大多數LED驅動(dòng)芯片設計采用PWM調光。PWM調光信號必須存滿(mǎn)足回應時(shí)間要求的前提下，在調光頻率與對比度方面進(jìn)行折中 一般來(lái)說(shuō)調光頻率越低對比度越高。鎖相電路因自身特點(diǎn)在多路LED驅動(dòng)芯片中得到了普遍地應用，由鎖相環(huán)時(shí)鐘器提供LED芯片所需的調光頻率，而VCO為鎖相電路的重要組成部分，所以一個(gè)線(xiàn)性度好、功耗低的VCO對低功耗LED驅動(dòng)芯片的性能具有重要影響。本文設計了一款用于LED驅動(dòng)芯片的低頻VCO電路，具有較低的功率耗散，增益線(xiàn)性度好且增益可調的特點(diǎn)。
本文首先介紹了VCO的基本原理，然后對本文所提出的壓控振蕩的原理和微調增益線(xiàn)性度進(jìn)行了分析，并通過(guò)HISPICE軟件對電路進(jìn)行仿真。

1 VCO的設計
1．1 基本原理
鎖相技術(shù)是一種利用反饋技術(shù)實(shí)現頻率和相位同步的技術(shù)，其主要作用是將電路輸出的時(shí)鐘與系統的參考輸入時(shí)鐘保持同步。當參考輸入時(shí)鐘的頻率或相位發(fā)生改變時(shí)，鎖相環(huán)會(huì )檢測到這種變化，并且通過(guò)其內部的反饋系統來(lái)調節輸出頻率和相位，直到兩者重新同步。

其中壓控振蕩器是鎖相電路的關(guān)鍵組成部分，在大多數應用要求振蕩頻率是“可調的”，也就是說(shuō)，其輸出頻率足一個(gè)輸入的函數。這個(gè)輸入經(jīng)常為電壓。一個(gè)理想的壓控振蕩器其輸出頻率是其輸入電壓的線(xiàn)性函數，如圖2所示：
ωout=ω0+K0Vc (1)

這里，ω0表示對應于Vc=0時(shí)的截距，而K0表示電路的增益(單位為rad／V·s。頻率可以達到的范圍，ω2-ω1，被稱(chēng)為“調節范圍”。