用于驱动脉冲宽度调制（PWM）输出以减少热噪声的可调节持续时间制造技术

可以通过改变开关驱动输出节点的持续时间来减小在脉冲宽度调制器(PWM)的输出信号中引入的噪声。因为耦合到开关的电源是在PWM的输出信号中的噪声的源，电源驱动输出时的持续时间可以减小以得到在输出信号中的噪声的随后减小。例如，当期望小信号由PWM输出时，可以在较短的持续时间内操作开关。因此，开关在一个周期的持续时间内将噪声源耦合到地以减小噪声对输出的贡献。但当期望较大的信号由PWM输出时，可以在较长的持续时间或上述常规持续时间内操作开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动脉冲宽度调制（PWM）输出以减少热噪声的可调节持续时间
本公开涉及信号调制。更具体地，本公开的部分涉及具有减小的噪声的脉冲宽度调制(PWM)。
技术介绍
信息可以用很多方式被表示为信号。一种这样的方式是调制，其中通过改变载波信号的特性来对信息编码。调制的一个示例是在AM无线电装置中采用的振幅调制(AM)。在AM无线电信号中，在固定频率下的信号的振幅根据待传送的信息随着时间而改变。调制的另一示例是脉冲宽度调制(PWM)。脉冲宽度调制(PWM)在电子设备和通讯(例如移动电话)中被频繁地使用，以将信息从一个点传输到另一点，而不管是跨过电路板还是跨过数公里的无线电波。脉冲宽度调制(PWM)将数据编码为脉动信号中的一系列脉冲。脉冲由电路例如图1所示的电路产生。图1是示出常规脉冲宽度调制器的电路示意图。调制器110可以包括分别耦合到正电源和负电源的开关116和118。开关116和118可以被配置为当耦合到节点112时驱动输出节点102而当耦合到节点114时不驱动输出节点102。被供应到开关116和118的控制信号CTRL1和CTRL2可以将开关116和118耦合到节点112以在输出节点102处产生脉冲。例如，可以通过将在图2A中所示的控制信号施加到图1的开关116和118来产生平均零输出。第一控制信号CTRL1202和第二控制信号CTRL2204可以在时间212是高的以将开关116耦合到节点112并将开关118耦合到节点114。在时间214，开关116和118反转，使得开关116耦合到节点114并且开关118耦合到节点112。作为另一示例，通过将在图2B中所示的控制信号施加到图1的开关116和118来产生平均正输出。第一控制信号CTRL1206可以在时间212变高，接着是在时间216的第二控制信号CTRL2208。现在，在输出节点102处的输出是来自开关116和118的驱动的强度的平均值，但被每个开关耦合到节点112时的时间的量加权。当来自开关116和118的驱动是相等时，在输出节点102处的输出是在时间212和时间214之间的正脉冲，因为在控制信号CTRL2使开关118耦合到节点112时的较长持续时间期间第一控制信号CTRL1使开关116耦合到节点112。在上面关于图1所述的脉冲宽度调制(PWM)技术中，在输出节点102处的输出不是完美的信号。噪声由开关116和118的电源产生，并且噪声变成在输出节点102处的输出的部分。由开关116和118引入的一种类型的噪声是热噪声。热噪声是在节点112的驱动中的变化，其作为在开关116和118的电源内的热波动的结果而产生。热波动可能是由于环境变化或通过操作电源而产生的热所引起的。在上面所述的常规脉冲宽度调制(PWM)技术中，热噪声总是存在于输出信号中，因为开关112和118从来不都耦合到节点114。替代地，开关116和118的其中之一总是驱动输出节点102。当电子器件继续进步时，由设备消耗的总功率减小，从而导致关于噪声的大问题。功率消耗减小常常是由于电子器件的供电电压的幅度减小而产生的，这是晶体管(其为电子器件的标准部件)的缩小所需要的。噪声(例如在电源中的热噪声)的源连同功率消耗一起不一定会减小。因此，当功率消耗减小时，噪声对输出信号的相对贡献增加。因为很多应用需要足够的信噪比(SNR)，所以当信号水平小时，由电源引入的噪声是个问题。在这里提到的缺点仅仅是代表性的，并且被包括仅是为了强调对改进的电气部件(特别是对在消费者级器件(例如智能电话)中采用的脉冲宽度调制而言)存在的需要。本文所述的实施例处理了某些缺点，但不一定是本文所述或在本领域中已知的每个缺点。
技术实现思路
可以通过改变开关驱动输出节点的持续时间来减小在脉冲宽度调制器(PWM)的输出信号中引入的噪声。因为耦合到开关的电源是在PWM的输出信号中的噪声的源，电源驱动输出的持续时间可以减小以得到在输出信号中的噪声的随后减小。例如，当希望小信号由PWM输出时，可以在较短的持续时间期间操作开关。因此，开关在一个周期的持续时间期间将噪声源耦合到地以减小噪声对输出的贡献。这个开关技术可以在一个实施例中被实施为对开关的小于50％的占空比。但当希望较大的信号由PWM输出时，可以在较长的持续时间或上面所述的常规持续时间期间操作开关。根据一个实施例，装置可以包括输出节点；用于在正方向上驱动输出节点的第一源；耦合到第一源和输出节点的第一开关，其中第一开关被配置为使得：当被连接成第一相时在正方向上驱动输出节点并贡献噪声，并且当被连接成第二相时不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动输出节点；用于在负方向上驱动输出节点的第二源；耦合到第二源和输出节点的第二开关，其中第二开关被配置为使得当被连接成第三相时在负方向上驱动输出节点并贡献噪声，并且当被连接成第四相时不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动输出节点；和/或耦合到第一开关并耦合到第二开关的控制器。控制器可以被配置为执行步骤，其包括接收参考信号；操作第一开关和第二开关以在输出节点处产生参考信号的脉冲宽度调制(PWM)表示；和/或至少部分地基于在输出节点处的期望输出的包络水平来调节第一开关和第二开关耦合到输出节点的持续时间。在某些实施例中，控制器可以被配置为执行步骤，其包括：与包络水平成比例地调节第一开关和第二开关耦合到输出节点的持续时间；在第一模式中，在第一持续时间内将第一开关和第二开关耦合到输出节点；在第二模式中，在比第一持续时间短的第二持续时间内将第一开关和第二开关耦合到输出节点；至少部分地基于包络水平来在第一模式和第二模式之间切换；当包络水平是在总标度以下至少10分贝时从第一模式切换到第二模式；至少部分地基于参考信号的振幅来调节持续时间；至少部分地基于期望音量水平(volumelevel)来调节持续时间；在比第二开关长的持续时间内操作第一开关以产生脉冲；和/或以低于50％的占空比将第一开关和第二开关耦合到输出节点。在某些实施例中，第一源可以比第二源更强，并且控制器可以被配置为在比第二开关长的持续时间内操作第一开关以在输出节点处产生正脉冲。根据另一实施例，方法可以包括由控制器接收参考信号；由控制器操作脉冲宽度调制器的第一开关和第二开关以在输出节点处产生参考信号的脉冲宽度调制(PWM)表示，其中第一开关在第一相中操作以在正方向上驱动输出节点并贡献噪声并且在第二相中操作以不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动输出节点，并且其中第二开关在第三相中操作以在负方向上驱动输出节点并贡献噪声并且在第四相中操作以不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动输出节点；和/或至少部分地基于期望输出信号的包络水平由控制器来调节第一开关和第二开关耦合到输出节点的持续时间。在某些实施例中，调节持续时间的步骤可以包括与包络水平成比例地调节持续时间；调节持续时间的步骤可以包括对于包络水平的第一范围，在第一持续时间内将第一开关和第二开关耦合到输出节点；调节持续时间的步骤可以包括对于包络水平的第二范围，在比第一持续时间短的第二持续时间内将第一开关和第二开关耦合到输出节点；调节持续时间的步骤可以包括当包络水平是在总标度以下至少10分贝时从第一持续时间切换到第二持续时间；调节持续时间的步骤可以至少部分地基于参考信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：输出节点；第一源，其用于在正方向上驱动所述输出节点；第一开关，其耦合到所述第一源和所述输出节点；第二源，其用于在负方向上驱动所述输出节点；第二开关，其耦合到所述第二源和所述输出节点；以及控制器，其耦合到所述第一开关并耦合到所述第二开关，并且被配置为执行步骤，所述步骤包括：接收参考信号；操作所述第一开关和所述第二开关以在所述输出节点处产生所述参考信号的脉冲宽度调制(PWM)表示；以及至少部分地基于所述输出节点处的期望输出信号的包络水平来调节所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点的持续时间，其中调节包括：在第一模式中，在第一持续时间内将所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点；在第二模式中，在比所述第一持续时间短的第二持续时间期间内将所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点；以及至少部分地基于所述包络水平而在所述第一模式和所述第二模式之间切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 US 14/971,1091.一种装置，包括：输出节点；第一源，其用于在正方向上驱动所述输出节点；第一开关，其耦合到所述第一源和所述输出节点；第二源，其用于在负方向上驱动所述输出节点；第二开关，其耦合到所述第二源和所述输出节点；以及控制器，其耦合到所述第一开关并耦合到所述第二开关，并且被配置为执行步骤，所述步骤包括：接收参考信号；操作所述第一开关和所述第二开关以在所述输出节点处产生所述参考信号的脉冲宽度调制(PWM)表示；以及至少部分地基于所述输出节点处的期望输出信号的包络水平来调节所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点的持续时间，其中调节包括：在第一模式中，在第一持续时间内将所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点；在第二模式中，在比所述第一持续时间短的第二持续时间期间内将所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点；以及至少部分地基于所述包络水平而在所述第一模式和所述第二模式之间切换。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一开关被配置为使得当所述第一开关被连接成第一相时在正方向上驱动所述输出节点并贡献噪声，并且当所述第一开关被连接成第二相时不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动所述输出节点，并且其中，所述第二开关被配置为使得当所述第二开关被连接成第三相时在负方向上驱动所述输出节点并贡献噪声，并且当所述第二开关被连接成第四相时不对输出噪声做贡献或在任何方向上驱动所述输出节点。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被配置为调节所述第一开关在所述第一相中和所述第二开关在所述第三相中的持续时间，使得所述持续时间在较低的期望输出信号水平下较短。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述包络水平是在总标度以下至少10分贝时从所述第一模式切换到所述第二模式。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于所述参考信号的振幅来调节所述持续时间。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于期望的音量水平来调节所述持续时间。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为在比所述第二开关长的持续时间内操作所述第一开关以产生脉冲。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一源比所述第二源更强，并且其中，所述控制器被配置为在比所述第二开关长的持续时间内操作所述第一开关以产生正脉冲。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为以低于百分之五十的占空比将所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点。10.一种方法，包括：由控制器接收参考信号；由所述控制器操作脉冲宽度调制器的第一开关和第二开关以在输出节点处产生所述参考信号的脉冲宽度调制(PWM)表示；以及至少部分地基于期望输出信号的包络水平来由所述控制器调节所述第一开关和所述第二开关耦合到所述输出节点的持续时间，其中调节包括：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·梅兰桑，P·莱索，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB