[發明專利]用于驅動脈沖寬度調制（PWM）輸出以減少熱噪聲的可調節持續時間

在審

• 申請號: 202210112322.X
• 申請日: 2016-06-19
• 公開（公告）號: CN114421929A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: J·L·梅蘭桑;P·萊索
• 申請（專利權）人: 思睿邏輯國際半導體有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K7/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊

可以通過改變開關驅動輸出節點的持續時間來減小在脈沖寬度調制器(PWM)的輸出信號中引入的噪聲。因為耦合到開關的電源是在PWM的輸出信號中的噪聲的源，電源驅動輸出時的持續時間可以減小以得到在輸出信號中的噪聲的隨后減小。例如，當期望小信號由PWM輸出時，可以在較短的持續時間內操作開關。因此，開關在一個周期的持續時間內將噪聲源耦合到地以減小噪聲對輸出的貢獻。但當期望較大的信號由PWM輸出時，可以在較長的持續時間或上述常規持續時間內操作開關。

本申請為分案申請，其原申請是于2018年6月15日(國際申請日為2016年6月19日)向中國專利局提交的專利申請，申請號為201680073860.5，發明名稱為“用于驅動脈沖寬度調制(PWM)輸出以減少熱噪聲的可調節持續時間”。

技術領域

本公開涉及信號調制。更具體地，本公開的部分涉及具有減小的噪聲的脈沖寬度調制(PWM)。

背景技術

信息可以用很多方式被表示為信號。一種這樣的方式是調制，其中通過改變載波信號的特性來對信息編碼。調制的一個示例是在AM無線電裝置中采用的振幅調制(AM)。在AM無線電信號中，在固定頻率下的信號的振幅根據待傳送的信息隨著時間而改變。調制的另一示例是脈沖寬度調制(PWM)。脈沖寬度調制(PWM)在電子設備和通訊(例如移動電話)中被頻繁地使用，以將信息從一個點傳輸到另一點，而不管是跨過電路板還是跨過數公里的無線電波。脈沖寬度調制(PWM)將數據編碼為脈動信號中的一系列脈沖。脈沖由電路例如圖1所示的電路產生。

圖1是示出常規脈沖寬度調制器的電路示意圖。調制器110可以包括分別耦合到正電源和負電源的開關116和118。開關116和118可以被配置為當耦合到節點112時驅動輸出節點102而當耦合到節點114時不驅動輸出節點102。被供應到開關116和118的控制信號CTRL1和CTRL2可以將開關116和118耦合到節點112以在輸出節點102處產生脈沖。例如，可以通過將在圖2A中所示的控制信號施加到圖1的開關116和118來產生平均零輸出。第一控制信號CTRL1 202和第二控制信號CTRL2 204可以在時間212是高的以將開關116耦合到節點112并將開關118耦合到節點114。在時間214，開關116和118反轉，使得開關116耦合到節點114并且開關118耦合到節點112。作為另一示例，通過將在圖2B中所示的控制信號施加到圖1的開關116和118來產生平均正輸出。第一控制信號CTRL1 206可以在時間212變高，接著是在時間216的第二控制信號CTRL2 208。現在，在輸出節點102處的輸出是來自開關116和118的驅動的強度的平均值，但被每個開關耦合到節點112時的時間的量加權。當來自開關116和118的驅動是相等時，在輸出節點102處的輸出是在時間212和時間214之間的正脈沖，因為在控制信號CTRL2使開關118耦合到節點112時的較長持續時間期間第一控制信號CTRL1使開關116耦合到節點112。

在上面關于圖1所述的脈沖寬度調制(PWM)技術中，在輸出節點102處的輸出不是完美的信號。噪聲由開關116和118的電源產生，并且噪聲變成在輸出節點102處的輸出的部分。由開關116和118引入的一種類型的噪聲是熱噪聲。熱噪聲是在節點112的驅動中的變化，其作為在開關116和118的電源內的熱波動的結果而產生。熱波動可能是由于環境變化或通過操作電源而產生的熱所引起的。在上面所述的常規脈沖寬度調制(PWM)技術中，熱噪聲總是存在于輸出信號中，因為開關112和118從來不都耦合到節點114。替代地，開關116和118的其中之一總是驅動輸出節點102。

當電子器件繼續進步時，由設備消耗的總功率減小，從而導致關于噪聲的大問題。功率消耗減小常常是由于電子器件的供電電壓的幅度減小而產生的，這是晶體管(其為電子器件的標準部件)的縮小所需要的。噪聲(例如在電源中的熱噪聲)的源連同功率消耗一起不一定會減小。因此，當功率消耗減小時，噪聲對輸出信號的相對貢獻增加。因為很多應用需要足夠的信噪比(SNR)，所以當信號水平小時，由電源引入的噪聲是個問題。