脉宽调制器设备和提供脉宽调制信号的方法技术

本发明专利技术提供了一种脉宽调制器设备和提供脉宽调制信号的方法。除了其他方面，本申请披露了一种调制器，其包括：第一积分器，所述第一积分器被设置成接收输入信号和来自输出级的第一反馈信号；第二积分器，所述第二积分器被设置成接收所述第一积分器的输出和第二反馈信号；和比较器，所述比较器被设置成被连接至稳定电源电压，接收所述第二积分器的输出和调制信号，并提供所述输入信号的脉宽调制表示。所述输出级被设置成被连接至非稳定电源电压，并且所述第二反馈信号可包括所述比较器的输出的表示，所述第二反馈信号被设置成减少所述输入信号的所述脉宽调制表示中由所述非稳定电源电压的振幅改变所导致的假象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及调制器，并且更具体地说，涉及具有双反馈的D类脉宽调制器(PWM, class-D pulse-width-modulator)。
技术介绍
D类开关音频放大器可在调制器块中采用连续时间、E -A型架构。例如，代替与高频斜坡信号(> IOx基带中的最高频率)一起被反馈进限幅器(slicer)/比较器的简单级联增益级，可使用积分器来实现在基带区域中具有非常高的增益的成形传输特性(shaped transfer characteristic),从而实现低失真。还可使用积分器来将开关噪声远 远地排除在感兴趣的频带外。通过直接从被引导进积分器的求和节点的输出端获得反馈信号来关闭整个回路。然而，在许多应用中-例如电池工作系统-输出级处的供电电压可在差不多2 I工作范围上变化。这使反馈进积分器的能量产生相应的变化，这会负面影响调制器稳定性，以及导致假象(artifact)，例如双峰调制。
技术实现思路
除了其他方面，本申请披露了一种调制器，其包括第一积分器，所述第一积分器被设置成接收输入信号和来自输出级的第一反馈信号；第二积分器，所述第二积分器被设置成接收所述第一积分器的输出和第二反馈信号；和比较器，所述比较器被设置成被连接至稳定电源电压，接收所述第二积分器的输出和调制信号，并提供所述输入信号的脉宽调制表示。所述输出级被设置成被连接至非稳定电源电压，并且所述第二反馈信号可包括所述比较器的输出的表示，所述第二反馈信号被设置成减少所述输入信号的所述脉宽调制表示中由所述非稳定电源电压的振幅改变所导致的假象。本申请还披露了一种提供脉宽调制信号的方法，包括在第一积分器处接收输入信号和第一反馈信号；在第二积分器处接收所述第一积分器的输出和第二反馈信号；在比较器处比较所述第二积分器的输出和调制信号；使用所述第二积分器的所述输出和所述调制信号的比较，提供所述输入信号的脉宽调制表示；和使用非稳定电源电压提供所述输入信号的所述脉宽调制表示的放大表示；其中提供所述输入信号的所述脉宽调制表示包括向所述比较器提供稳定电源电压；其中在所述第一积分器处接收所述输入信号和所述第一反馈信号包括从输出级接收所述输入信号的所述脉宽调制表示的所述放大表示的表示；其中所述第二反馈信号包括所述输入信号的所述脉宽调制表示的表示。该部分意在概述本专利申请的主题，而非排他性或穷尽性解释本专利技术，后续的具体实施方式用于提供有关本专利申请的进一步信息。附图说明在不必按比例绘制的附图中，相似的数字可以描述不同视图中的相似部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似部件的不同情况。附图通常通过示例的方式而非通过限制的方式阐述本申请中所讨论的各种实施例。图I大体示出了传统、差分、二阶、“无滤波” D类音频放大器架构的示例。图2大体示出了改进型双反馈、D类脉宽调制(PWM)架构的示例。图3示出了没有双峰行为同时放大静态信号(沉静(silence))时的输出的单个、正常开关周期。图4示出了双峰现象，其中一个输出相对于另一个相移。图5示出了双峰行为存在时的改进型调制器设计中的内部信号。图6大体示出了具有第二级的修正反馈的二阶D类调制器的内部信号。 具体实施例方式除了其他方面，本专利技术人发现了一种可减小或消除存在于被提供给二阶D类调制器的第二级的反馈中的输出电压依赖性的架构，因此，改善稳定性问题以及减轻双峰问题。图I大体描绘了传统、差分、二阶、“无滤波” D类音频放大器架构100的示例。架构100可包括调制器101和输出级102，所述输出级102被设置成驱动负载，例如，音频换能器103。输出级102可包括电平转换器(level shift) 104和驱动器105，例如，补偿推挽式驱动器，用于每个输出通道，例如右通道和左通道。在示例中，调制器101可包括波发生器106，例如三角波发生器，和用于向输出级102提供脉宽调制波形的比较器107、108。调制器101可使用第一和第二积分器109、110处 理进入信号IN+，IN-。在示例中，第一积分器109可包括第一运算放大器111。在示例中，第二积分器110可包括第二运算放大器112。在示例中，双反馈回路可被直接连接到输出级102的输出并且被反馈至第一和第二积分器109、110的求和节点。利用直接来自输出级-而不是来自上游的内部节点-的反馈通过将输出部分包括在整个回路中可在输出处产生输入信号(在基带中)的准确重构。然而，直接将两个反馈回路连接到输出级的输出可使反馈进积分器的能量产生变化，这会负面影响调制器稳定性，以及导致假象，例如双峰调制。图2大体示出了改进型双反馈、D类PWM架构200的示例。架构200可包括调制器201和输出级202，输出级202被设置成驱动负载，例如，用于提供声音的音频换能器203。输出级202可包括电平转换器204和驱动器205，例如，补偿推挽式驱动器，用于每个输出通道，例如右通道和左通道。在示例中，调制器201可包括波发生器206，例如用于提供三角波形的三角波发生器；和用于向输出级202提供脉宽调制波形的比较器207、208。调制器201可使用第一和第二积分器209、210处理进入信号IN+，IN-。在示例中，第一积分器209可包括第一运算放大器211。在示例中，第二积分器210可包括第二运算放大器212。在某些示例中，到第二积分器210的反馈路径212可从内部比较器输出节点引出，其轨到轨摆动可包括Vssi到Vddi。在某些示例中,Vssi到Vddi可以是稳定(恒定)电压-不像Vdd2和Vss2，Vdd2和Vss2可从电池或其它非稳定电压源引出。在示例中，第一和第二比较器207、208可接收来自第二积分器210的输出信号和来自波发生器206的周期信号，并且提供输入信号IN+，IN-的脉宽调制表示(representation)。在某些示例中，输出级202可接收输入信号IN+，IN-的脉宽调制表示，并且提供输入信号IN+, IN-的放大的、脉宽调制形式(version)。在某些示例中，放大器架构200可包括从输出级202的输出到第一积分器209的第一反馈路径211。第一反馈路径211可设置整体放大器基带增益，并且可生成输入误差信号以最小化噪声、失真和其它由输出级非线性导致的输出信号中的非理想问题。在某些示例中，进入D类调制器的第二积分器210的第二反馈路径212可将零引入系统传递函数，从而改进放大器架构200的回路稳定性。第二反馈路径212基本不影响实际的输出保真度(例如，失真、噪声的减轻)，因为反馈信号通过非常高的增益级(例如，第一积分器209)被从输入求和节点隔离开。该隔离允许这样的设计自由度将第二反馈路径212信号源从输出级202的输出改变至内部节点，但这些内部节点仍基本上代表输出级202的输出信号，通过这样做，第二反馈路径212不损害音频质量。当输出电源电压Vdd2处于高值时，出现放大器电路的双峰行为，从而产生到调制器的增大的反馈能量。在某些示例中，通过从第二积分器反馈路径212移除输出电源电压Vdd2依赖性可避免双峰调制。图3示出了没有双峰行为同时放大静态信号(沉静)时的输出的 单个、正常开关周期。输出级的正和负输出重叠，从而将零能量传送至差分连接负载(例如，扬声器)。图4描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉宽调制器设备，包括：第一积分器，被设置成接收输入信号和来自输出级的第一反馈信号；第二积分器，被设置成接收所述第一积分器的输出和第二反馈信号；和比较器，被设置成被连接至稳定电源电压，接收所述第二积分器的输出和调制信号，并提供所述输入信号的脉宽调制表示；其中所述输出级被设置成被连接至非稳定电源电压；且其中所述第二反馈信号包括所述比较器的输出的表示，所述第二反馈信号被设置成减少所述输入信号的所述脉宽调制表示中由所述非稳定电源电压的振幅改变所导致的假象。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·D·卢埃林，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，快捷半导体公司，
类型：发明
国别省市：