脉冲宽度调制制造技术

技术编号:24896777 阅读:16 留言:0更新日期:2020-07-14 18:21
脉冲宽度调制。本申请涉及数字PWM调制。PWM调制器(400、1100)具有PWM生成器(402),被配置为接收脉冲宽度数据(P Width)且输出包括多个重复的PWM循环周期的PWM信号(S PWM),其中PWM信号在每个PWM循环周期中的任一脉冲的持续时间基于脉冲宽度数据。PWM生成器被配置为将PWM循环周期以及任一PWM脉冲的开始和结束同步至所接收的第一时钟信号。PWM生成器能操作,以生成与PWM循环周期内的居中位置具有位置误差的脉冲,且脉冲位置控制器(403)被配置为控制脉冲在PWM循环周期内的位置,从而至少部分地补偿一个或多个先前脉冲的位置误差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲宽度调制本申请涉及用于脉冲宽度调制的方法和装置。脉冲宽度调制(PWM)是一种已知的调制类型,其中通常信号在两个输出状态之间循环交替且信号值通过每个循环中不同输出状态的脉冲的持续时间或宽度编码。信号值通常被编码为,与该循环中第二状态的脉冲的持续时间或总循环周期相比,例如第一状态的脉冲的相对持续时间。在一些类型的PWM中,循环周期从一个循环到下一循环可以是恒定的,即存在固定的循环频率。PWM调制器可用于多种应用。一种具体应用是用作用于将数字信号转换为模拟信号的信号路径的一部分,例如,用作音频回放路径中用于将数字音频信号转换为适于驱动音频换能器的模拟音频信号的一部分。常规地,音频回放路径已经使用合适的数模转换器(DAC)来实施,该数模转换器使用模拟电路系统(例如,开关式电容器DAC等)来实施,以将输入数字音频信号转换为模拟信号。然后,可以根据需要来缓存或放大模拟信号,例如使用任何合适的放大器(诸如,AB类放大器或模拟输入D类放大器)。然而,越来越多的趋势是使用较小的工艺节点几何结构来实施集成电路。对于这种较小的工艺节点几何结构,模拟电路系统可能会呈现某些设计挑战且可能在尺寸和功率要求方面无法很好地扩展。因此,往往期望的是,尽可能地实施与数字电路系统一样多的电路系统。数字PWM生成器可与D类输出级一起使用,以提供主要是数字的从而可以在较小的工艺节点几何结构上有效实施的信号路径。脉冲边沿的时序由数字字定义,且被量化为快速时钟的边沿。然而,数字PWM生成可能需要快速的时钟速度,以避免与脉冲位置的量化相关联的失真。>本公开内容中所描述的实施方案涉及数字PWM调制器,且涉及用于至少减轻这些问题中的至少一些问题的用于数字PWM的方法和装置。因此,根据本公开内容的一个方面,提供了一种PWM(脉冲宽度调制)调制器,包括:PWM生成器,被配置为接收脉冲宽度数据且输出包括多个重复的PWM循环周期的PWM信号,其中在每个PWM循环周期中,所述PWM信号的任一脉冲的持续时间均基于所述脉冲宽度数据,其中所述PWM生成器被配置为接收第一时钟信号,且将所述PWM循环周期以及所述PWM信号的任一脉冲的开始和结束同步至所述第一时钟信号;其中所述PWM生成器能操作以生成与所述PWM循环周期内的居中位置(centredposition)具有位置误差(positionalerror)的脉冲;以及其中所述脉冲宽度调制器包括脉冲位置控制器,所述脉冲位置控制器被配置为控制脉冲在PWM循环周期内的位置,从而至少部分地补偿一个或多个先前脉冲的位置误差。在一些实施方式中,所述脉冲位置控制器可以被配置为接收所述脉冲宽度数据,且可以包括:误差块,用于基于所述脉冲宽度数据来确定脉冲的位置误差;环路滤波器,用于对所述位置误差进行滤波;以及,量化器,被配置为基于所述环路滤波器的输出来输出脉冲位置数据,所述脉冲位置数据用于控制所述脉冲在所述PWM循环周期内的位置。所述脉冲位置数据可以包括指示脉冲位置与所述PWM循环周期内的居中位置的偏移(shift)的数据。所述误差块可以包括乘法器,用于将所述脉冲位置数据的反馈信号与所述脉冲宽度数据相乘,以生成所述位置误差。所述脉冲位置控制器可以进一步包括增益补偿块,所述增益补偿块被配置为对所述环路滤波器的输出施加增益补偿,以补偿可变的脉冲宽度。所述增益补偿块可以包括与可能的脉冲宽度的倒数成比例的一组倒数值的存储,且所述增益补偿块可以被配置为基于所述脉冲宽度数据将所述环路滤波器的输出与合适的倒数值相乘。所述环路滤波器可以包括二阶或更高阶积分滤波器。所述量化器可以被配置为在所述脉冲宽度数据为奇数时从第一组输出值中选择,且在所述脉冲宽度数据为偶数时从第二组输出值中选择。所述第一输出值和所述第二组输出值中的一个可以包括一组整数,且所述第一输出值和所述第二组输出值中的另一个可以包括一组半整数(half-integer)。所述脉冲位置控制器可以包括奇偶性监测器,用于由所述脉冲宽度数据的最低有效位确定所述脉冲宽度数据是奇数还是偶数,其中所述量化器响应于所述奇偶性监测器。所述量化器可以包括第一量化器和第二量化器,用于分别以所述第一组输出值和所述第二组输出值操作,且可以基于所述脉冲宽度数据的奇偶性来选择所述第一量化器和所述第二量化器中的一个,以输出所述脉冲位置数据。所述脉冲位置控制器可以进一步包括饱和控制器,所述饱和控制器被配置为基于所述脉冲宽度数据对所述量化器的输出施加限制,以将所述脉冲的开始和结束限制在所述PWM循环周期内。在一些实施方案中,所述脉冲位置控制器可以被配置为向所述PWM生成器输出脉冲位置数据。所述PWM生成器可以被配置为在PWM循环周期内生成处于基于所述脉冲位置数据的位置处且具有基于所述脉冲宽度数据的持续时间的脉冲。所述PWM调制器可以包括:阈值生成器,用于基于所述脉冲宽度数据和所述脉冲位置数据生成第一阈值和第二阈值;计数器,所述计数器由所述第一时钟信号提供时钟,以生成计数值;以及,至少一个比较器,响应于所述第一阈值和第二阈值和所述计数值来确定在所述PWM循环周期内何时开始和停止脉冲。所述脉冲位置数据可以包括对所述脉冲与所述PWM循环周期内的居中位置的偏移的指示。所述阈值生成器可以被配置为基于居中位置的脉冲的脉冲宽度数据来生成所述第一阈值和所述第二阈值的初始值,且基于所述脉冲位置数据来调整所述第一阈值和所述第二阈值的所述初始值。所述计数器可以被配置为在对与所述PWM循环周期相对应的所述第一时钟信号的多个时钟循环计数之后复位。在一些实施方式中,所述PWM调制器可以进一步包括信号转换器,所述信号转换器用于接收输入信号且将所述输入信号转换为所述脉冲宽度数据。所述信号转换器可以包括Σ-Δ调制器。在一些实施方案中,所述PWM调制器可以被配置为输出第一PWM信号和第二PWM信号,例如作为差分输出,该差分输出例如用于驱动全桥D类放大器输出级。在一些实施方案中,所述PWM调制器可以包括电路系统,所述电路系统用于接收来自所述PWM生成器的PWM信号且导出提供差分输出的第一PWM信号和第二PWM信号。在一些情况下,所述第二PWM信号可以是所述第一PWM信号的反相型式,例如以提供AD型调制。在这种情况下,从所述PWM生成器所输出的PWM信号可以作为所述第一PWM信号输出,且所述PWM调制器可以包括反相器,所述反相器用于将从所述PWM生成器所输出的PWM信号的型式反相,以提供所述第二PWM信号。在其他实施方案中,可以生成所述第一PWM信号和所述第二PWM信号,以允许所述差分输出中的零状态,例如BD型调制。在一些实施方案中,所述PWM调制器可以包括重调制器,该重调制器被配置为将从所述PWM生成器所输出的PWM信号转换成三态信号。在一些情况下,所述重调制器可以包括梳状滤波器,所述梳状滤波器例如包括延迟器和组合器。所述PWM调制器可以进一步包括映射器,所述映射器用于将所述三态信号映射至所述第一PWM信号和所述第二PWM信号中。在一些实施方案中,所述PWM生成器可以被配置为生成所述第一PWM信号和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PWM(脉冲宽度调制)调制器,包括:/nPWM生成器,被配置为接收脉冲宽度数据且输出包括多个重复的PWM循环周期的PWM信号,其中在每个PWM循环周期中,所述PWM信号的任一脉冲的持续时间均基于所述脉冲宽度数据,/n其中所述PWM生成器被配置为接收第一时钟信号,且将所述PWM循环周期以及所述PWM信号的任一脉冲的开始和结束同步至所述第一时钟信号;/n其中所述PWM生成器能操作以生成与所述PWM循环周期内的居中位置具有位置误差的脉冲;以及/n其中所述脉冲宽度调制器包括脉冲位置控制器,所述脉冲位置控制器被配置为控制脉冲在PWM循环周期中的位置,从而至少部分地补偿一个或多个先前脉冲的位置误差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171002 US 62/566,672;20180309 US 15/916,7081.一种PWM(脉冲宽度调制)调制器,包括:
PWM生成器,被配置为接收脉冲宽度数据且输出包括多个重复的PWM循环周期的PWM信号,其中在每个PWM循环周期中,所述PWM信号的任一脉冲的持续时间均基于所述脉冲宽度数据,
其中所述PWM生成器被配置为接收第一时钟信号,且将所述PWM循环周期以及所述PWM信号的任一脉冲的开始和结束同步至所述第一时钟信号;
其中所述PWM生成器能操作以生成与所述PWM循环周期内的居中位置具有位置误差的脉冲;以及
其中所述脉冲宽度调制器包括脉冲位置控制器,所述脉冲位置控制器被配置为控制脉冲在PWM循环周期中的位置,从而至少部分地补偿一个或多个先前脉冲的位置误差。


2.根据权利要求1所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置控制器被配置为接收所述脉冲宽度数据,且包括:
误差块,用于基于所述脉冲宽度数据来确定脉冲的位置误差;
环路滤波器,用于对所述位置误差进行滤波;以及
量化器,被配置为基于所述环路滤波器的输出来输出脉冲位置数据,所述脉冲位置数据用于控制所述脉冲在所述PWM循环周期内的位置。


3.根据权利要求2所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置数据包括指示脉冲位置与所述PWM循环周期内的居中位置的偏移的数据。


4.根据权利要求3所述的PWM调制器,其中所述误差块包括乘法器,用于将所述脉冲位置数据的反馈信号与所述脉冲宽度数据相乘,以生成所述位置误差。


5.根据权利要求4所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置控制器进一步包括增益补偿块,所述增益补偿块被配置为对所述环路滤波器的输出施加增益补偿,以补偿可变的脉冲宽度。


6.根据权利要求5所述的PWM调制器,其中所述增益补偿块包括与可能的脉冲宽度的倒数成比例的一组倒数值的存储,且所述增益补偿块被配置为基于所述脉冲宽度数据将所述环路滤波器的输出与适当的倒数值相乘。


7.根据权利要求2所述的PWM调制器,其中所述环路滤波器包括二阶或更高阶积分滤波器。


8.根据权利要求2所述的PWM调制器,其中所述量化器被配置为在所述脉冲宽度数据为奇数时从第一组输出值中选择,且在所述脉冲宽度数据为偶数时从第二组输出值中选择。


9.根据权利要求8所述的PWM调制器,其中所述第一输出值和所述第二组输出值中的一个包括一组整数,且所述第一输出值和所述第二组输出值中的另一个包括一组半整数。


10.根据权利要求8或权利要求9所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置控制器包括奇偶性监测器,用于由所述脉冲宽度数据的最低有效位来确定所述脉冲宽度数据是奇数还是偶数,其中所述量化器响应于所述奇偶校验器。


11.根据权利要求8至10中的任一项所述的PWM调制器,其中所述量化器包括第一量化器和第二量化器,所述第一量化器和第二量化器用于分别以所述第一组输出值和第二组输出值操作,其中基于所述脉冲宽度数据的奇偶性来选择所述第一量化器和所述第二量化器中的一个,以输出所述脉冲位置数据。


12.根据权利要求2至11中的任一项所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置控制器包括饱和控制器,所述饱和控制器被配置为基于所述脉冲宽度数据对所述量化器的输出施加限制,以将所述脉冲的开始和结束限制在所述PWM循环周期内。


13.根据任一项前述权利要求所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置控制器被配置为向所述PWM生成器输出脉冲位置数据,且其中所述PWM生成器被配置为在PWM循环周期内生成处于基于所述脉冲位置数据的位置处且具有基于所述脉冲宽度数据的持续时间的脉冲。


14.根据权利要求13所述的PWM调制器,其中所述PWM调制器包括:
阈值生成器,用于基于所述脉冲宽度数据和所述脉冲位置数据来生成第一阈值和第二阈值;
计数器,所述计数器由所述第一时钟信号提供时钟,以生成计数值;以及
至少一个比较器,响应于所述第一阈值和所述第二阈值和所述计数值来确定在所述PWM循环周期内何时开始和停止脉冲。


15.根据权利要求14所述的PWM调制器,其中所述脉冲位置数据包括对所述脉冲与所述PWM循环周期中的居中位置的偏移的指示,且其中所述阈值生成器被配置为基于居中位置的脉冲的脉冲宽度数据来生成所述第一阈值和所述第二阈值的初始值,且基于所述脉冲位置数据来调整所述第一阈值和第二阈值的所述初始值。


16.根据权利要求14或权利要求15所述的PWM调制器,其中所述计数器被配置为在对与所述PWM循环周期相对应的所述第一时钟信号的多个时钟循环计数之后复位。


17.根据任一项前述权利要求所述的PWM调制器,进一步包括信号转换器,所述信号转换器用于接收输入信号且将所述输入信号转换为所述脉冲宽度数据。


18.根据权利要求17所述的PWM调制器,其中所述信号转换器包括Σ-...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·井户
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

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