專利名稱：數(shù)字脈沖寬度調(diào)制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置及方法，尤其是涉及到關(guān)于音頻與視頻信號(hào)的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置與方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字脈寬調(diào)制器(PWM)廣泛地應(yīng)用在娛樂電子設(shè)備及其它領(lǐng)域中?，F(xiàn)有的數(shù)字脈寬調(diào)制器需要較高的脈沖寬度時(shí)間分辨率，例如，在0到20kHz的聲頻范圍內(nèi)，它需要大約100MHz的時(shí)鐘頻率。根據(jù)ErickBresch，Wayne T.Padgett所著的“基于-TMS320C67的引入新型反饋策略的數(shù)字音頻功率放大器設(shè)計(jì)”，在數(shù)字PWM中高調(diào)制度情況下存在相對(duì)強(qiáng)的非線性失真。
當(dāng)使用西格馬-德爾塔調(diào)制(SDM)時(shí)，對(duì)于音頻信號(hào)只需要較低的時(shí)鐘頻率，例如2到4MHz，而輸出信號(hào)則趨向于是脈沖-密度-調(diào)制信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)相關(guān)的脈沖密度其不適合例如D類放大，所以在脈沖不理想的情況下，這將導(dǎo)致非線性失真。尤其是，根據(jù)A.J.McGrath，M.B.Sandler1995年4月31發(fā)表在電子文學(xué)中的“功率數(shù)字到模擬變換...”，在西格馬-德爾塔調(diào)制情況下不能確保是恒定的脈沖頻率。
與A、AB類放大器相比，D類放大器具有非常低的功率損耗而且一般由PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)。大家知道，為了最小化由時(shí)間量化所引起的失真，數(shù)字脈寬調(diào)制器需要PWM信號(hào)的高時(shí)間分辨率。到目前為止，數(shù)字輸入信號(hào)借助于多(比特)位西格馬-德爾塔調(diào)制器在振幅分辨率上有所降低，例如8比特適合大于80dB的動(dòng)態(tài)范圍，然后具有低分辨率的量化信號(hào)饋送給脈沖寬度調(diào)制器。一方面，如已經(jīng)提到，因?yàn)槊}沖寬度信號(hào)(8比特對(duì)應(yīng)于256個(gè)不同的脈沖寬度)相對(duì)高的時(shí)間分辨率，所以需要超過100MHz的高時(shí)鐘頻率，另一方面，用這種方法產(chǎn)生的脈沖-寬度-調(diào)制信號(hào)不能沒有非線性失真，因?yàn)樗皇敲}寬調(diào)制信號(hào)而是在控制環(huán)路中的反饋的振幅量化信號(hào)，所以這兩個(gè)信號(hào)在基帶范圍內(nèi)是完全不相同的，即，在0到20kHz的音頻范圍內(nèi)。因此，對(duì)于脈寬調(diào)制信號(hào)的量化噪聲沒有被西格馬-德爾塔調(diào)制器中的控制環(huán)路最佳地抑制。
除了它的電路較復(fù)雜性外，根據(jù)多倫多ECE大學(xué)的Jorge Varona所著，“利用西格馬-德爾塔和脈沖寬度調(diào)制的電源數(shù)-模轉(zhuǎn)換”，已知的數(shù)字PWM方法同樣也需要較高的工作時(shí)鐘頻率。在圖6中，描繪的是一種數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的典型結(jié)構(gòu)。由于脈寬調(diào)制信號(hào)15′的線性化，數(shù)字輸入信號(hào)1是非常有利地插入在內(nèi)插濾波器10中，然后利用西格馬-德爾塔調(diào)制器中的噪音整形器23在振幅分辨率上進(jìn)行限制。然而，因?yàn)樵胍粽纹?3對(duì)量化的PWM信號(hào)15′不做處理，而在脈沖寬度調(diào)制器24的脈沖寬度調(diào)制之前僅僅量化振幅信號(hào)，所以實(shí)際的量化噪聲和時(shí)間量化的PWM信號(hào)15′只能是次最佳地被抑制。數(shù)字PWM信號(hào)15′通常在隨后的后置濾波器16中濾波，最好在放大器裝置(沒有描述)中信號(hào)放大之后進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置和方法，在隨著電路復(fù)雜性的降低而較大的輸入信號(hào)帶寬情況下，借助于該裝置和方法可能在放大器裝置中獲得高線性度和低功率損耗。
根據(jù)本發(fā)明，其目的是借助于權(quán)利要求1和權(quán)利要求11中詳細(xì)說明的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制裝置和根據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的方法來達(dá)到的。
基于本發(fā)明的思想，實(shí)質(zhì)上在于使用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)作為數(shù)字控制環(huán)中的反饋信號(hào)并且對(duì)其進(jìn)行線性化。因此，提供具有多位量化的改進(jìn)西格馬-德爾塔(sigma-delta)調(diào)制器，指定一些分別對(duì)應(yīng)脈沖寬度的量化級(jí)，然后它們將作為控制環(huán)路中的反饋信號(hào)。
在本發(fā)明中，開始提到的問題尤其是通過提供適合數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置而解決，該裝置包括(a)用于對(duì)濾波器輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器裝置；(b)用于量化濾波器裝置的濾波輸出信號(hào)的量化裝置；(c)PWM映像變換器裝置，其從量化裝置的輸出信號(hào)中產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)；和(d)反饋環(huán)路，其用于將數(shù)字PWM信號(hào)反饋給環(huán)路輸入信號(hào)并通過相減產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)。
以這樣的方式，對(duì)于音頻信號(hào)即使在PWM信號(hào)較低時(shí)間分辨率的情況下，例如在八個(gè)不同脈沖寬度(3比特)的350kHz脈沖頻率的情況下，也能夠獲得高線性度以及以致好到相等于沒有失真。此外，保證恒定的脈沖頻率，以致在不對(duì)稱的脈沖情況下沒有線性失真發(fā)生。由于這個(gè)原因，本發(fā)明特別適合D類放大器的PWM信號(hào)的產(chǎn)生，此外，由于相對(duì)低的脈沖頻率，導(dǎo)致在下游的放大器裝置或開關(guān)輸出級(jí)功率損耗非常小。與已有技術(shù)相反，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字PWM信號(hào)是直接在改進(jìn)的噪音整形器中處理，這將導(dǎo)致數(shù)字PWM信號(hào)較高的線性度以及基本上不需要數(shù)字輸入信號(hào)的任何插入。
本發(fā)明相應(yīng)主題內(nèi)容的有利發(fā)展和改進(jìn)可以在下面的權(quán)利要求中找到。
根據(jù)優(yōu)選的方案，在濾波器裝置中提供與量化裝置的采樣率不同的采樣率。
根據(jù)更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，PWM信號(hào)的脈沖頻率對(duì)應(yīng)于量化裝置的采樣頻率而且比濾波器裝置的采樣頻率小2N的系數(shù)，N對(duì)應(yīng)于量化裝置的比特?cái)?shù)。
根據(jù)更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，PWM有恒定的脈沖頻率。
根據(jù)更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，該量化裝置的輸出信號(hào)幅值可以在PWM映像變換器裝置中變成PWM信號(hào)的脈沖寬度。
根據(jù)更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，至少提供兩個(gè)類似的經(jīng)過負(fù)載彼此在輸出端連接的反饋環(huán)路，也就是說為了在負(fù)載上產(chǎn)生差分的PWM信號(hào)，在兩個(gè)環(huán)路上提供彼此相關(guān)而相反的環(huán)路輸入信號(hào)。
根據(jù)更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，為了數(shù)字PWM信號(hào)的放大與/或?yàn)V波，在PWM映像變換器的下游提供了放大器裝置與/或?yàn)V波器裝置，它連接到同樣與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的電壓電源，它的輸出信號(hào)連接到控制環(huán)路中的乘法器。


本發(fā)明的示范性的實(shí)施例在下面的說明書內(nèi)容和附圖中將得到得更詳細(xì)的描述，其中圖1顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖；圖2顯示為解釋本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖；圖3顯示為解釋本發(fā)明第三實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖；圖4顯示為解釋本發(fā)明實(shí)施例細(xì)節(jié)的濾波器裝置的方框圖；圖5顯示為解釋根據(jù)圖4的細(xì)節(jié)的方框圖；圖6顯示已知數(shù)字PWM裝置的方框圖；圖7顯示為解釋本發(fā)明第四實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖；圖8顯示為解釋本發(fā)明第五實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖；和圖9顯示為解釋本發(fā)明第六實(shí)施例的數(shù)字PWM裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在這些圖中，相同的參考數(shù)字表示相同的或者功能相同的元件部分。
圖1中表示的是數(shù)字PWM裝置，在其中數(shù)字輸入信號(hào)1被處理變成數(shù)字環(huán)路輸入信號(hào)10′，最好是在內(nèi)插裝置10中，例如內(nèi)插濾波器。接著是求和點(diǎn)+，濾波器輸入信號(hào)10″饋送給濾波器裝置11，例如環(huán)路濾波器。濾波器裝置11利用濾波器采樣率12工作并且輸出濾波器輸出信號(hào)11′，它被饋送給量化裝置13。改進(jìn)的西格馬-德爾塔調(diào)制器由濾波器裝置11和量化裝置13組成，數(shù)字信號(hào)11′在環(huán)路濾波器11輸出端的量化裝置13中進(jìn)行振幅量化。量化裝置13按照獨(dú)立的量化采樣率14工作。
量化裝置13的輸出信號(hào)13′隨后由PWM映像變換器裝置15轉(zhuǎn)換成數(shù)字PWM信號(hào)15′，其是按照由量化裝置13的振幅量化而獲得時(shí)間分辨率進(jìn)行的。然后，以這樣一種方法產(chǎn)生的PWM信號(hào)15′在控制環(huán)路17中反饋，而且在求和點(diǎn)+與環(huán)路輸入信號(hào)10′相減，以致于產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)10″。后置濾波器裝置16更好地濾波數(shù)字PWM信號(hào)15′，后置濾波器裝置16最好安排在放大器裝置(沒有描繪)的下游。因?yàn)檩^寬的頻譜彼此接近，沒有插入，所以根據(jù)圖1，可選擇內(nèi)插裝置10僅僅適合用于簡化PWM下游的后置濾波器16。
因?yàn)榱炕b置13的輸出信號(hào)13′的各個(gè)振幅值在PWM映像變換器裝置15中變?yōu)椴煌拿}沖寬度，所以濾波器裝置11按照與量化裝置13不同的采樣率12工作。濾波器裝置11的采樣率12與量化裝置13的采樣率14的比值是從PWM信號(hào)15′的分辨率中獲得，例如2N＝采樣率12/采樣率14，N對(duì)應(yīng)于量化裝置13的比特?cái)?shù)而2N對(duì)應(yīng)于可能的脈沖寬度的數(shù)目。根據(jù)量化裝置13的采樣率14，在這里獲得PWM信號(hào)15 ′的恒定的脈沖頻率，其是相對(duì)于濾波器裝置11的采樣率12按照2N的系數(shù)減少的。
圖2顯示與圖1相比較擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。在圖2中圖解說明以不同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)根據(jù)圖1的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器。這個(gè)不同的數(shù)字PWM的實(shí)施例實(shí)質(zhì)上是基于圖1中兩個(gè)類似的單端的實(shí)施例，輸入信號(hào)1、-1，或者環(huán)路輸入信號(hào)10′、-10′，分別彼此相關(guān)轉(zhuǎn)換。兩個(gè)單端的環(huán)路在后置濾波器裝置16下游經(jīng)過負(fù)載18彼此連接。
圖3中描繪的是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的實(shí)施例。數(shù)字輸入信號(hào)1同樣可選擇饋送給內(nèi)插裝置10，最好是內(nèi)插濾波器，并且形成環(huán)路輸入信號(hào)10′。接著在求和點(diǎn)+，提供環(huán)路信號(hào)21′并且施加給量化裝置13。量化裝置13按照采樣率14工作而且傳遞量化的輸出信號(hào)13′給PWM映像變換器裝置15。
根據(jù)圖1中在PWM映像變換器裝置15中產(chǎn)生的數(shù)字PWM信號(hào)15′，一方面發(fā)送到后置濾波器裝置16，而另一方面在反饋環(huán)路22中在求和點(diǎn)+從環(huán)路信號(hào)21′中相減，產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)10″，濾波器輸入信號(hào)10″在濾波器裝置19中濾波，濾波器裝置19按照采樣率12工作。濾波器裝置19的濾波器輸出信號(hào)11′與環(huán)路輸入信號(hào)10′相加用于產(chǎn)生另外環(huán)路21的環(huán)路信號(hào)21′。根據(jù)圖3，圖解說明的實(shí)現(xiàn)的是具有類似于西格馬-德爾塔調(diào)制器情況下的“誤差反饋”結(jié)構(gòu)的控制環(huán)路，濾波器裝置19是這種結(jié)構(gòu)采用的。
圖4顯示4階濾波器裝置11相關(guān)應(yīng)用設(shè)備，濾波器裝置具有四個(gè)積分器I1、I2、I3和I4。根據(jù)圖4，濾波器輸入信號(hào)10″乘以系數(shù)a0、a1、a2、a3并且經(jīng)過相應(yīng)的積分器I1到I4以及經(jīng)過附加系數(shù)α、β的傳送而產(chǎn)生濾波器輸出信號(hào)11′。其后跟隨的是量化裝置13和相應(yīng)的量化輸出信號(hào)13′。根據(jù)圖4的環(huán)路濾波器提供更可取的4比特的量化分辨率，它被優(yōu)化適合于100的過采樣系數(shù)。舉例來說，從而在音頻范圍內(nèi)獲得適合于8MHz和4比特的濾波器采樣率12，這對(duì)應(yīng)于16種不同的脈沖寬度，根據(jù)圖1單端的80dB信噪比(SNR)+THD的，以及根據(jù)圖2差動(dòng)接法情況下的93dB SNR+THD的PWM信號(hào)15′的分辨率，脈沖頻率是8MHz/2N＝500kHz。
為了濾波器裝置11在過載情況下的穩(wěn)定，根據(jù)圖5積分器中的數(shù)值可以通過限制器20來限制。此外，復(fù)位可以在PWM開始時(shí)，按照0s的短序列在控制環(huán)路17、17′、21、22的輸入端進(jìn)行。
在圖7中描繪的是另一個(gè)實(shí)施例，它類似根據(jù)圖1的實(shí)施例。提供給放大裝置16T作電壓25，同樣也饋送給模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26。然后數(shù)字化的工作電壓27在相乘裝置X與數(shù)字PWM信號(hào)15′相乘，還要流入控制環(huán)路17。
另一方面，正常的D類放大器實(shí)質(zhì)上是簡單開關(guān)放大器，它沒有工作電壓抑制而具有簡單的設(shè)計(jì)。因此工作電壓上的干擾直接地影響輸出信號(hào)并且可能導(dǎo)致失真和加權(quán)信噪比的減小。然而，根據(jù)第四實(shí)施例，工作電壓上的干擾電壓被數(shù)字化。在這個(gè)數(shù)字化干擾信號(hào)27的幫助下，然后為了補(bǔ)償，輸出信號(hào)根據(jù)D類輸出級(jí)16而改變并且以相應(yīng)轉(zhuǎn)化的形式饋送到脈沖寬度調(diào)制器的輸入。因?yàn)槟?數(shù)轉(zhuǎn)換器26僅僅數(shù)字化了干擾電壓，從而僅僅影響控制環(huán)路17的數(shù)字反饋信號(hào)15′的脈沖振幅，但是沒有改變反饋信號(hào)15′的脈沖沿，整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍不受模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26的限制。
因此，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26可以具有比PWM調(diào)制器低得多的分辨率。此外，數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的穩(wěn)定性不受模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26的影響。發(fā)生開關(guān)放大器16的輸出信號(hào)失真或者扭曲通常導(dǎo)致在工作電壓25上形成干擾。這些干擾(即，非理想的放大)是根據(jù)圖7中的實(shí)施例進(jìn)行糾正。
放大器裝置16的作用可以描述為數(shù)字PWM信號(hào)15′與它的工作電壓25相乘。圖7的實(shí)施例基于放大器信號(hào)的模擬，其中放大器裝置16的工作電壓25是數(shù)字地記錄，而PWM信號(hào)的振幅是與數(shù)字化工作電壓信號(hào)27在反饋路徑17中相乘地修改。然后工作電壓干擾或者波動(dòng)的發(fā)生是通過控制環(huán)路17中的反饋來糾正。根據(jù)圖7，在內(nèi)插裝置10中選擇插入后，要放大的數(shù)字輸入信號(hào)1饋送到數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器，該數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器是根據(jù)圖1中的實(shí)施例進(jìn)行修改的。PWM映像變換器15根據(jù)粗略量化的PWM信號(hào)13′產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號(hào)15′。
模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26數(shù)字化放大裝置16的工作電壓25并且用數(shù)字PWM信號(hào)15′乘以它，因此其對(duì)應(yīng)于開關(guān)放大器的輸出信號(hào)(除信號(hào)電平之外)。結(jié)果，數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器也記錄工作電壓25上的干擾，所以通過控制環(huán)路17中的信號(hào)變換抑制了干擾。由放大裝置16的開關(guān)操作所引起的自干擾也因此記錄并且相應(yīng)地被糾正。因?yàn)閷?duì)于自干擾的環(huán)路增益被選擇為明顯地小于1，所以控制環(huán)路總是保持穩(wěn)定，因?yàn)楣ぷ麟妷?5作為跨越負(fù)載的電壓降通常在相同的比率下沒有變化(在圖7中沒有描繪)。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26的分辨率可以適合于工作電壓25的動(dòng)態(tài)范圍，以致PWM信號(hào)的分辨率不受變換器分辨率的限制。
本發(fā)明的第五實(shí)施例描繪在圖8中，它類似于根據(jù)圖2的實(shí)施例。根據(jù)圖8的實(shí)施例同樣具有圖7中的擴(kuò)充部分，即用于將工作電壓25轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)27的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元26，數(shù)字信號(hào)27分別經(jīng)過相乘裝置X在兩個(gè)多股絞合線17、17′中耦合。具有兩個(gè)相同多股絞合線的這種差分接法的性能基本上與圖2的實(shí)施例一致。因?yàn)閮蓚€(gè)放大裝置16適當(dāng)?shù)靥峁┫嗤墓ぷ麟妷海詢蓚€(gè)信號(hào)通路只需要一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器16(在圖8中沒有描繪)。
根據(jù)圖8的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器與后續(xù)的D類放大倍數(shù)具有完全不同的設(shè)計(jì)，即使利用工作電壓信號(hào)25的粗的量化也能保持完整的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)楦蓴_完全地是倍增的。因此，模數(shù)變換器26的量化噪聲也沒有被放大，例如，在輸入具有零信號(hào)的情況下。對(duì)于PWM輸出信號(hào)振幅的精確模擬，為了在控制環(huán)路獲得振幅模擬，即盡可能精確，必須確定工作電壓源25內(nèi)阻與放大器16內(nèi)阻的比值。
圖9中描繪的是本發(fā)明的第六實(shí)施例，它以圖3實(shí)施例為基礎(chǔ)。這里，修改也包括數(shù)字化信號(hào)27的生成，其根據(jù)出現(xiàn)在放大器裝置16的工作電壓在模-數(shù)轉(zhuǎn)換器26中產(chǎn)生的。這個(gè)數(shù)字化工作電壓信號(hào)27在控制環(huán)路22中與數(shù)字化PWM信號(hào)15′相乘地結(jié)合。利用根據(jù)圖9的“誤差反饋”結(jié)構(gòu)，環(huán)路濾波器19具有修改的傳遞函數(shù)，如根據(jù)圖3所描述的。
雖然已經(jīng)根據(jù)如上所述幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是它不局限于這些而是可以以多種方式進(jìn)行修改。
例如，因?yàn)槊}沖寬度的較低數(shù)量而PWM信號(hào)的脈沖動(dòng)態(tài)地變形的情況下，可以借助于檢查表將校正值引入到控制環(huán)路，從而即使存在完全取決于放大器裝置(沒有示出)中的脈沖寬度的變形的情況下，也可以獲得數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的線性頻譜。除這些外，4階的濾波器裝置，或者濾波器裝置與/或量化裝置的4和3個(gè)比特分別被認(rèn)為是通過例子的方式給出的。根據(jù)本發(fā)明，也可以容易地實(shí)現(xiàn)帶通PWM。
名稱清單1輸入信號(hào)10 內(nèi)插裝置，例如內(nèi)插濾波器10′ 環(huán)路輸入信號(hào)10″ 濾波器輸入信號(hào)11 濾波器裝置，尤其是環(huán)路濾波器11′ 濾波器輸出信號(hào)12 濾波器采樣率13 量化裝置13′ 量化裝置的輸出信號(hào)14 量化裝置的采樣率15 PWM映像變換器15′ 數(shù)字PWM信號(hào)16 放大器裝置與/或?yàn)V波器裝置，尤其是放大器下游的后置濾波器17 控制環(huán)路17′ 并行的類似控制環(huán)路18 負(fù)載19 濾波器裝置(誤差反饋結(jié)構(gòu))20 積分器的限制裝置21 控制環(huán)路20′ 環(huán)路信號(hào)20 控制環(huán)路23 噪聲整形器(西格馬-德爾塔調(diào)制器)24 脈沖寬度調(diào)制(PWM)25 工作電壓26 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器27 數(shù)字化的工作電壓信號(hào)I， I1-I4積分器a0-a4系數(shù)αβ 系數(shù)+求和點(diǎn)-相減
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字脈沖寬度調(diào)制裝置，其中包括(a)用于對(duì)濾波器輸入信號(hào)(10″)濾波的濾波器裝置(11)；(b)用于量化濾波器裝置(11)的濾波輸出信號(hào)(11′)的量化裝置(13)；(c)脈寬調(diào)制(PWM)映像變換器裝置(15)，其用于根據(jù)量化裝置(13)的輸出信號(hào)(13′)而產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)(15′)；和(d)反饋環(huán)路(17)，其用于將數(shù)字PWM信號(hào)(15′)反饋到環(huán)路輸入信號(hào)(10′)并且通過相減產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)(10″)。
2.根據(jù)要求1所述的裝置，其特征在于還設(shè)置了一種內(nèi)插裝置(10)，尤其是內(nèi)插濾波器，用于從輸入信號(hào)(1)中產(chǎn)生環(huán)路輸入信號(hào)(10′)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其特征在于還設(shè)置后置濾波器裝置(16)用于濾波PWM信號(hào)(15′)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于在濾波器裝置(11)中提供與量化裝置(13)的采樣率(14)不同的采樣率(12)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于所述PWM信號(hào)(15′)的脈沖頻率對(duì)應(yīng)于量化裝置(13)的采樣頻率(14)，而且比濾波器裝置(11)的采樣頻率(12)小2N的系數(shù)，N對(duì)應(yīng)于量化裝置(13)的比特?cái)?shù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于所述PWM信號(hào)(15′)具有恒定的脈沖頻率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于量化裝置(13)的輸出信號(hào)(13′)的振幅值可以在所述PWM映像變換器裝置(15)中轉(zhuǎn)變成所述PWM信號(hào)(15′)的脈沖寬度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于提供至少兩個(gè)類似的反饋環(huán)路(17、17′、11、13、15)經(jīng)過負(fù)載(18)在輸出端彼此連接，在兩個(gè)環(huán)路上提供彼此相反的環(huán)路輸入信號(hào)(10′、-10′)用于在負(fù)載(18)上產(chǎn)生差分的PWM信號(hào)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于提供具有4比特分辨率的量化裝置(13)的4階環(huán)路濾波器作為濾波器裝置(11)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于為了過載情況下的穩(wěn)定，在濾波器裝置(11)中提供限制裝置(20)用于限制積分器(I)的輸出值。
11.一種數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置，其中包括(a)在第一反饋環(huán)路(21)中用于對(duì)濾波器輸入信號(hào)(10″)濾波的濾波器裝置(19)；(b)用于量化環(huán)路信號(hào)(21′)的量化裝置(13)；(c)PWM映像變換器裝置(15)，其用于從量化裝置(13)的輸出信號(hào)(13′)中產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)(15′)；和(d)第二反饋環(huán)路(22)，其用于將數(shù)字PWM信號(hào)(15 ′)反饋到環(huán)路輸入信號(hào)(21′)同時(shí)通過相減產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)(10″)，可以通過環(huán)路輸入信號(hào)(10′)和濾波器輸出信號(hào)(11′)相加產(chǎn)生環(huán)路信號(hào)(21′)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于在PWM映像變換器下游設(shè)置了放大器裝置與/或?yàn)V波器裝置，用于數(shù)字PWM信號(hào)的放大與/或?yàn)V波，而且它連接到同樣與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的電壓電源，其輸出信號(hào)連接到控制環(huán)路中的乘法器。
13.數(shù)字脈沖寬度調(diào)制方法，該方法包括下列步驟(a)在濾波器裝置(11)中對(duì)濾波器輸入信號(hào)(10″)進(jìn)行濾波；(b)在量化裝置(13)中量化濾波器裝置(11)的濾波器輸出信號(hào)(11′)；(c)在PWM映像變換器裝置(15)中從量化裝置(13)的輸出信號(hào)(13′)中產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)(15′)；和(d)在反饋環(huán)路(17)中將數(shù)字PWM信號(hào)(15′)反饋到環(huán)路輸入信號(hào)(10′)并且產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)(10″)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于包括執(zhí)行帶通脈沖寬度調(diào)制。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于在PWM映像變換器(15)下游設(shè)置放大器裝置與/或?yàn)V波器裝置用于數(shù)字PWM信號(hào)(15′)的放大與/或?yàn)V波，而且它連接到同樣與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(26)連接的電壓電源(25)，其輸出信號(hào)(27)連接到控制環(huán)路(17；22)中的乘法器，工作電壓信號(hào)(25)在模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(26)中被數(shù)字化并且耦合到控制環(huán)路(17、17′、22)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的裝置，其包括(a)用于對(duì)濾波器的輸入信號(hào)(10″)進(jìn)行濾波的濾波器裝置(11)；(b)用于量化濾波器裝置(11)的濾波輸出信號(hào)(11′)的量化裝置(13)；(c)脈寬調(diào)制(PWM)映像變換器裝置(15)，其用于根據(jù)量化裝置(13)的輸出信號(hào)(13′)而產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)(15′)；和(d)反饋環(huán)路(17)，其用于將數(shù)字PWM信號(hào)(15′)反饋到環(huán)路輸入信號(hào)(10′)并且通過相減產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)(10″)。本發(fā)明還涉及一種數(shù)字脈寬調(diào)制的方法。
文檔編號(hào)H03F3/217GK1742429SQ200480002847
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者克里斯托夫·布勞恩 申請(qǐng)人:印芬龍科技股份有限公司