[發(fā)明專利]用于脈沖寬度調(diào)制信號的濾波電路

在審

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112751554A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林鴻武
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08;H03H17/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 傅遠

本公開的實施例涉及用于脈沖寬度調(diào)制信號的濾波電路。用于對脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號進行濾波的濾波電路包括：D觸發(fā)器，具有被配置為被耦合到邏輯高信號的輸入端子，并且具有被耦合到濾波電路的輸出端子的輸出端子；以及被耦合在濾波電路的輸入端子和D觸發(fā)器之間的電路，該電路被配置為：針對具有在預(yù)定范圍內(nèi)的占空比的PWM信號的第一脈沖：在D觸發(fā)器的時鐘端子處生成正脈沖作為D觸發(fā)器的時鐘信號；以及在D觸發(fā)器的復(fù)位端子處生成負(fù)脈沖作為D觸發(fā)器的復(fù)位信號，其中正脈沖的上升沿與負(fù)脈沖的下降沿之間的持續(xù)時間等于PWM信號的第一脈沖的持續(xù)時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及數(shù)字濾波電路，并且在特定實施例中，涉及用于對脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號進行濾波的數(shù)字濾波電路。

背景技術(shù)

脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號被常用于電氣和電子系統(tǒng)中。通過改變(例如調(diào)制)PWM信號的(例如，周期性方波序列的)占空比，可以在波形的變化的占空比中攜帶信息。PWM信號可以被用于在許多種的系統(tǒng)中(諸如控制系統(tǒng)，功率系統(tǒng)，音頻系統(tǒng)等)來承載控制信號或數(shù)字信息(例如，速度/音頻信息)。本文中PWM信號中的波形也可以被稱為方波或脈沖，并且PWM信號被認(rèn)為包括多個脈沖(或多個方波)。

在一些應(yīng)用中，諸如在高頻D類放大器應(yīng)用中，由PWM調(diào)制器生成的PWM信號可能具有其占空比在預(yù)定范圍之外的脈沖，其中，預(yù)定范圍例如可以在約2％和約98％之間。例如，一些脈沖可能具有太高(例如，大于約98％)或太低(例如，小于2％)的占空比。具有預(yù)定范圍之外的占空比的脈沖可能導(dǎo)致針對系統(tǒng)中的后續(xù)處理的問題。例如，具有太低占空比的脈沖可能無法正確地設(shè)置或復(fù)位數(shù)字系統(tǒng)中的寄存器，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出電平中的錯誤。因此，對PWM信號的脈沖濾波以移除具有在預(yù)定范圍之外的占空比的脈沖可以是有利的。

用于PWM信號的濾波電路的設(shè)計中存在挑戰(zhàn)。例如，簡單的RC濾波器可能不能夠移除PWM信號中具有在預(yù)定范圍之外的占空比的所有脈沖。另外，RC濾波器可能將失真引入到經(jīng)濾波的脈沖中，從而使脈沖的形狀失真(例如，改變脈沖的寬度)。針對諸如高頻D類放大器應(yīng)用的應(yīng)用，PWM信號的經(jīng)濾波的脈沖中的失真可能會嚴(yán)重地降低系統(tǒng)性能。因此，在本領(lǐng)域中需要能夠在幾乎不或不對經(jīng)濾波的脈沖引入失真的同時，可靠地移除具有在預(yù)定范圍之外的占空比的PWM信號的脈沖的濾波電路。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實施例中，用于對脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號進行濾波的濾波電路包括：D觸發(fā)器，D觸發(fā)器具有被配置為被耦合到邏輯高信號的輸入端子，并且具有被耦合到濾波電路的輸出端子的輸出端子；以及被耦合在濾波電路的輸入端子和D觸發(fā)器之間的電路，該電路被配置為：針對具有在預(yù)定范圍內(nèi)的占空比的PWM信號的第一脈沖：在D觸發(fā)器的時鐘端子處生成正脈沖作為D觸發(fā)器的時鐘信號；以及在D觸發(fā)器的復(fù)位端子處生成負(fù)脈沖作為D觸發(fā)器的復(fù)位信號，其中正脈沖的上升沿與負(fù)脈沖的下降沿之間的持續(xù)時間等于PWM信號的第一脈沖的持續(xù)時間。

在一些實施例中，用于對脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號進行濾波的濾波電路，該濾波電路包括：D觸發(fā)器；被耦合在濾波電路的輸入端子與D觸發(fā)器的輸入時鐘端子之間的第一電路，其中第一電路包括：第一延遲線；第一反相器；第一與門；以及第二與門，其中第一延遲線被耦合在濾波電路的輸入端子與第一反相器之間，第一反相器被耦合在第一延遲線與第一與門的第一輸入之間，并且第一與門的第二輸入被耦合到第一延遲線的輸出，其中第二與門的第一輸入被耦合到濾波電路的輸入端子，第二與門的第二輸入被耦合到第一與門的輸出，并且第二與門的輸出被耦合到D觸發(fā)器的輸入時鐘端子。該濾波電路還包括被耦合在濾波電路的輸入端子與D觸發(fā)器的復(fù)位端子之間第二電路，其中該第二電路包括：第二延遲線；第二反相器；第三反相器；與非門；以及或門，其中第二延遲線被耦合在濾波電路的輸入端子與第二反相器之間，第三反相器被耦合在第二反相器與與非門的第一輸入之間，并且與非門的第二輸入被耦合到第二反相器的輸出，其中或門的第一輸入被耦合到濾波電路的輸入端子，或門的第二輸入被耦合到與非門的輸出，并且或門的輸出被耦合到D觸發(fā)器的復(fù)位端子。