一种数字式自然脉宽调制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字式自然脉宽调制方法及装置。本发明专利技术提供的方法中，使用一频率等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉冲宽度调制，该方法包括：按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值；将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。采用本发明专利技术提供的方案，可以较为精确地确定出待调制数字信号对应的理论模拟信号和载波之间的交叉点，减小协波失真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种数字式自然脉宽调制方法与装
技术介绍
现代立体声系统都采用数字信号音源诸如激光唱片、数字录音带、数字 音频广播等。对这些数字信号的处理过程中，功率放大是必不可少的，目前一 个广泛应用的数字功放方案是采用脉沖宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术，该技术是指将一个模拟/数字的低功率信号送入脉宽调制器后产 生一个二进制的PWM波，随后对所述PWM波进行功率放大得到PWM信号。 其中，PWM波通常由一系列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与输入信 号的瞬时采样值成比例。图1所示为现有的一种均匀脉冲宽度调制(Uniform Pulse Width Modulation, UPWM)的时序图。其中，待调制的数字信号的抽样频率等于锯 齿波11的频率，且待调制数字信号的几个相邻釆样点Al、 A2、 A3和A4落 在锯齿波ll的下降沿上。输出的均匀脉冲宽度调制波12的占空比等于锯齿波 11下降沿的电压幅值和同 一时刻对应的待调制数字信号的采样点的样本值之 比。例如设时刻T2对应的采样点A2点的样本值为U，同一时刻对 应的锯齿波的峰值点的值为U,则图1中所示的锯齿波的一个周期(时 刻T2至时刻T3 )内，需要生成的PWM波11的占空比为r = 7l:T2 = ^M^I (1)由式(1 )可见，通过UPWM调制，将输入的待调制数字信号的采样值信 息记录成了输出PWM信号的占空比信息。图1中还用虚线标出了输入的待调制数字信号对应的理i仑-漠拟信号13的波形图，其中点Q1、 Q2和Q3分别为该 模拟信号13与锯齿波11的实际交叉点；此外，在图1下方用虚线画出了理论 上使用该模拟信号13与锯齿波11进行脉冲宽度调制时输出的自然脉沖宽度调 制波14。由图1可见，UPWM输入的是经过采样后的数字信号，由于数字信号具 有离散的特点，因此在数字输入信号的两个样本点之间的实际信息是缺失的， UPWM无法确定出输入信号和调制锯齿波之间的精确交叉点(如图1中的点 Ql、 Q2、 Q3)。即上述数字信号转变为PWM信号时进行的是一种非线性运 算，导致生成PWM波的频谱中还含有数字输入信号的频率的谐波，并且所述 谐波的幅度随PWM调制率的增加和载波频率的增加而增加，有很大的协波失 真。而谐波失真会降低数字系统的保真度和可靠性。因此，需要一种能精确计 算数字输入信号和载波之间所有交叉点的脉冲宽度调制方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种数字式自然脉宽调制方法与装置，能有效地计算数 字信号与载波的实际交叉点，解决现有技术中对数字信号进行脉沖宽度调制时容易产生谐波失真的问题。本专利技术实施例提供的一种数字式自然脉宽调制方法，该方法中使用一频率 等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉 冲宽度调制，该方法具体包括以下步骤按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值；将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于 设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。所述用样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，包括使用所述样本值 进行二倍内插第一次迭代处理；或者还包括使用所述插值与所述样本值之一进 行二倍内插迭代处理；或者还包括使用最近两次迭代处理后的插值进行下一次 二倍内插迭代处理。当所述第一次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的 误差大于设定的误差阈值时，则使用第 一次迭代处理后的插值与所述样本值之 一进行二倍内插第二次迭代处理；若所述第二次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的 误差大于设定的误差阈值，则使用最近一次迭代处理后的差值与所述样本值之 一进行下一次二倍内插迭代处理，或者使用最近两次迭代处理后的插值进行下 一次二倍内插迭代处理。当所述锯齿波的上升沿为斜边，下降沿为垂直边时，所述使用第一次迭代 处理后的插值与所述样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理，具体包括当所述第一次迭代处理后的插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第 一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之后的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者当所述第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。当所述锯齿波的上升沿为斜边，下降沿为垂直边时，所述进行下一次二倍 内插迭代处理，具体包括Al、判断第N次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 的误差是否小于设定的误差阔值，若是，则结束本流程；否则，继续执行步骤 Bl;Bl、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤Cl,否则执行步骤D1;Cl、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E1;Dl、在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中选取 对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二倍内插 输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E1;E1 、令N=N+1,并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理，得到 第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤Al;其中，N为大于等于2的正整数。当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述使用第一次 迭代处理后的插值与所述样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理，具体包 括当所述第一次迭代处理后的插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者当所述第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之后的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述进行下一次 二倍内插迭代处理，具体包括A2、判断第N次迭代处理后的插值点的插值与同一时刻调制锯齿波的斜 边对应值的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则结束本流程；否则，继续执行步骤B2;B2、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤C2，否则执行步骤D2;C2、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二4咅内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E2;D2、在生成所述第N次迭代处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式自然脉宽调制方法，使用一频率等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉冲宽度调制，其特征在于，包括：按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值；将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕捷，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]