[發明專利]脈寬調制器設備和提供脈寬調制信號的方法

有效

• 申請號: 201210110792.9
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102739208A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 威廉·D·盧埃林
• 申請（專利權）人: 快捷半導體（蘇州）有限公司;快捷半導體公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08;H03F3/217
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術領域

本發明大體涉及調制器，并且更具體地說，涉及具有雙反饋的D類脈寬調制器(PWM，class-D?pulse-width-modulator)。

背景技術

D類開關音頻放大器可在調制器塊中采用連續時間、∑-Δ型架構。例如，代替與高頻斜坡信號(＞10x基帶中的最高頻率)一起被反饋進限幅器(slicer)/比較器的簡單級聯增益級，可使用積分器來實現在基帶區域中具有非常高的增益的成形傳輸特性(shaped?transfer?characteristic)，從而實現低失真。還可使用積分器來將開關噪聲遠遠地排除在感興趣的頻帶外。通過直接從被引導進積分器的求和節點的輸出端獲得反饋信號來關閉整個回路。然而，在許多應用中-例如電池工作系統-輸出級處的供電電壓可在差不多2∶1工作范圍上變化。這使反饋進積分器的能量產生相應的變化，這會負面影響調制器穩定性，以及導致假象(artifact)，例如雙峰調制。

發明內容

除了其他方面，本申請披露了一種調制器，其包括：第一積分器，所述第一積分器被設置成接收輸入信號和來自輸出級的第一反饋信號；第二積分器，所述第二積分器被設置成接收所述第一積分器的輸出和第二反饋信號；和比較器，所述比較器被設置成被連接至穩定電源電壓，接收所述第二積分器的輸出和調制信號，并提供所述輸入信號的脈寬調制表示。所述輸出級被設置成被連接至非穩定電源電壓，并且所述第二反饋信號可包括所述比較器的輸出的表示，所述第二反饋信號被設置成減少所述輸入信號的所述脈寬調制表示中由所述非穩定電源電壓的振幅改變所導致的假象。

本申請還披露了一種提供脈寬調制信號的方法，包括：在第一積分器處接收輸入信號和第一反饋信號；在第二積分器處接收所述第一積分器的輸出和第二反饋信號；在比較器處比較所述第二積分器的輸出和調制信號；使用所述第二積分器的所述輸出和所述調制信號的比較，提供所述輸入信號的脈寬調制表示；和使用非穩定電源電壓提供所述輸入信號的所述脈寬調制表示的放大表示；其中提供所述輸入信號的所述脈寬調制表示包括向所述比較器提供穩定電源電壓；其中在所述第一積分器處接收所述輸入信號和所述第一反饋信號包括從輸出級接收所述輸入信號的所述脈寬調制表示的所述放大表示的表示；其中所述第二反饋信號包括所述輸入信號的所述脈寬調制表示的表示。

該部分意在概述本專利申請的主題，而非排他性或窮盡性解釋本發明，后續的具體實施方式用于提供有關本專利申請的進一步信息。

附圖說明

在不必按比例繪制的附圖中，相似的數字可以描述不同視圖中的相似部件。具有不同字母后綴的相似數字可以表示相似部件的不同情況。附圖通常通過示例的方式而非通過限制的方式闡述本申請中所討論的各種實施例。

圖1大體示出了傳統、差分、二階、“無濾波”D類音頻放大器架構的示例。

圖2大體示出了改進型雙反饋、D類脈寬調制(PWM)架構的示例。

圖3示出了沒有雙峰行為同時放大靜態信號(沉靜(silence))時的輸出的單個、正常開關周期。

圖4示出了雙峰現象，其中一個輸出相對于另一個相移。

圖5示出了雙峰行為存在時的改進型調制器設計中的內部信號。

圖6大體示出了具有第二級的修正反饋的二階D類調制器的內部信號。

具體實施方式

除了其他方面，本發明人發現了一種可減小或消除存在于被提供給二階D類調制器的第二級的反饋中的輸出電壓依賴性的架構，因此，改善穩定性問題以及減輕雙峰問題。

圖1大體描繪了傳統、差分、二階、“無濾波”D類音頻放大器架構100的示例。架構100可包括調制器101和輸出級102，所述輸出級102被設置成驅動負載，例如，音頻換能器103。輸出級102可包括電平轉換器(level?shift)104和驅動器105，例如，補償推挽式驅動器，用于每個輸出通道，例如右通道和左通道。

在示例中，調制器101可包括波發生器106，例如三角波發生器，和用于向輸出級102提供脈寬調制波形的比較器107、108。調制器101可使用第一和第二積分器109、110處理進入信號IN+，IN-。在示例中，第一積分器109可包括第一運算放大器111。在示例中，第二積分器110可包括第二運算放大器112。