[发明专利]用于生成脉宽调制信号的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及半导体电路和方法，更具体地，涉及用于生成脉宽调制信号的系统和方法。

背景技术

脉宽调制系统用于提供应用(从诸如MP3播放器的低功耗消费音频设备到诸如基站发射器的高功率数据传输电路)非常广泛的高效率的放大和传输。高效率通过使由放大器的输出级内的偏置电流引起的功率损耗最小化来实现。例如，在音频应用中，使用D类放大器以大于理想输出信号的带宽的频率使扬声器的端子在两个电源电压之间切换。这里，高频开关能量通过负载电路(例如，扬声器)的电感的特征来滤波。相似地，在RF应用中，功率放大器(PA)由具有大于感兴趣的带宽的脉冲频率的脉宽调制信号来驱动。然后使用诸如声表面波滤波器的RF带通滤波器对带外能量进行滤波。由于在以开关方式操作的设备的输出级间存在最小的IR压降，如可以是使用PWM信号的情况，设备的输出级间的耗散功率被最小化并且提高了效率。

然而，生成高动态范围PWM信号引起了很多挑战。由于信号的振幅嵌入在脉冲序列的时序中，边缘过渡中的抖动和误差可能会导致噪声增加和动态范围减小。PWM系统的采样性质可能会导致由噪声折叠和走样(aliasing)引起的动态范围的进一步减小。当PWM信号上变频到另一频率时，这会更恼人，例如，在RF系统中。此外，走样、图像和带外噪声的生成潜在地引起了相邻的带宽干扰，并且通常使用高阶滤波来衰减。

发明内容

在实施方式中，根据输入信号生成脉宽调制信号的方法包括基于输入信号计算第一脉宽调制信号的有限数目的基函数，并且基于计算出的有限数目的基函数形成电子输出信号。

在下文的附图和说明中将对本发明的一个以上的实施方式的细节进行阐释。本发明的其它特征、目的和优点将通过说明书、附图和权利要求变得显而易见。

附图说明

为了提供对本发明和其优点的全面理解，现在结合附图参考以下说明，其中：

图1a至1e示出了现有技术的PWM生成器和相关频谱；

图2a至2b示出了实施方式的PWM生成器和相关频谱；

图3示出了实施方式的PWM调制器的实现；

图4示出了另一实施方式的PWM调制器的实现；

图5示出了实施方式的RF系统；以及

图6示出了实施方式的音频系统。

具体实施方式

下文详细讨论了目前优选实施方式的生成和使用。然而，应该理解的是，本发明提供了可以在多种特定环境下实施的多个可应用的创造性概念。所讨论的特定实施方式仅仅是对生成和使用本发明的特定方式的说明，并且不限制本发明的范围。

将在特定环境下参考优选实施方式对本发明进行说明，即用于基带和RF传输系统的脉宽调制器。然而，本发明也可应用于其它种类的电路系统，诸如音频系统、通信系统和利用脉宽调制信号的其它电子或光学系统。

在实施方式中，通过计算表示输出PWM信号的有限数目的基函数，来生成离散时间脉宽调制信号。这些基函数的带限性质(band limited nature)防止了由于信号的离散时间特性引起的走样，从而允许高动态范围和波段噪声基底(band noise floor)的低输出。

图1a示出了常规脉宽调制器100，其通过使用比较器104比较输入信号102与诸如斜坡信号的基准信号106来生成PWM信号110，以产生PWM输出信号110。每当输入信号的信号水平与基准信号的信号水平交叉时，PWM信号110将其输出从一种状态切换到另一种状态。例如，一种状态可以为表示VDD的输出电压的逻辑1，另一种状态可以为表示地面的输出电压的逻辑0。如在现有技术中已知的，输出信号110的脉宽可以与输入信号102的振幅成比例。

图1b示出了图1a所示的常规脉宽调制器100的输入和输出的代表频谱。频谱120表示输入信号102的频谱，并且频谱122表示输出110的频谱。由于PWM信号的长方形形状，频谱具有非常广泛的波段噪声基底126。输入信号的上变频部分124也出现在PWM频率的间隔处。对于具有RF输出的应用，如图1c所示，模拟PWM调制器可以对接至混频器130和振荡器134以产生上变频输出信号132。