脉冲宽度调制的制作方法
【专利摘要】本发明总体上涉及脉冲宽度调制。具体地，涉及一种器件包括组合电路，该组合电路接收传入信号，并且从延迟电路接收一个或多个延迟信号。在组合电路将传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号。器件包括比较电路，该比较电路从组合电路接收组合信号，并且将组合信号的脉冲宽度与阈值脉冲宽度进行比较。当组合信号的脉冲宽度大于或等于阈值脉冲宽度时，比较电路向放大器电路提供组合信号，并且向延迟电路提供空信号。放大器电路基于组合信号生成脉冲宽度调制(PWM)信号。
【专利说明】脉冲宽度调制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年2月9日递交的、名称为“Method for Single Ended PulseWidth Modulat1n”的美国临时申请序列号62/113,790的优先权的权益，其公开内容通过引用的方式全部并入于此。
技术领域
[0003]本公开内容总体上涉及针对脉冲宽度调制的系统和技术。
【背景技术】
[0004]—种用于生成具有脉冲宽度调制(PWM)的信号的信号放大器包括输出驱动电路，该输出驱动电路在高低状态之间转变以生成信号脉冲。输出驱动电路在高低状态之间转变中的有限延迟可能在信号放大器生成的PWM信号中引入误差。
【发明内容】
[0005]本公开描述了用于由信号放大器生成HVM信号的系统和技术，其中由信号放大器生成的信号脉冲的宽度等于或大于与信号放大器相关联的最小脉冲宽度(MPW)。基于信号放大器的输出驱动电路的操作带宽的MPW表示可以由信号放大器生成以达到特定期望的信号性能度量(例如，阈值以上的信噪比(SNR))的PffM信号的最小脉冲宽度。
[0006]本文公开的用于生成PffM信号的系统和技术支持例如在数字互补金属氧化物半导体(CMOS)域中PWM信号放大器的简单设计实现。这些系统和技术可以提升信号放大器的效率，这是由于输出驱动电路减少的功耗。例如，可能是因为输出驱动电路生成针对输入信号采样的子集的脉冲，其具有比MPW更大的脉冲宽度。所述系统和技术还可以减少射频(RF)带中的能级，由此有助于减轻与PWM信号相关联的电磁干扰(EMI)问题。
[0007]在下面的附图和描述中阐述了一个或多个公开的实现方式的细节。其他特征、方面和优势可以通过描述、附图和权利要求书变得容易理解。
【附图说明】
[0008]图1图示了生成单端PffM信号的信号放大器器件的示例框图。
[0009]图2图示了与单端PffM放大器器件相关联的信号的示例。
[0010]图3图示了根据一个或多个实现方式生成具有最小脉冲宽度的单端HVM信号的信号放大器器件的示例框图。
[0011]图4图示了根据一个或多个实现方式生成具有最小脉冲宽度的单端PWM信号的信号放大器器件的第二示例框图。
[0012]图5图示了根据一个或多个实现方式生成具有最小脉冲宽度的单端HVM信号的过程的示例。
【具体实施方式】
[0013]脉冲宽度调制(PffM)指的是用于将消息编码成脉冲信号的调制技术。PffM可以用于编码信息进行传输，或者允许控制对电器件(例如，音频放大器或惯性负载诸如马达等其他使用)的供电。脉冲宽度调制使用其脉冲宽度被调制的矩形脉冲波，从而使得波形的平均值变化。PffM信号可以通过快速开启和关闭放大器输出驱动电路中的开关而生成，对应于在驱动电路的输入提供的信号采样。开关接通越长(相对于断开周期)，脉冲越宽并且对应地更大的信号能量在输出被递送。当开关断开时，没有脉冲在输出生成。通常，开关频率在音频放大器和计算机供电中大约是数十或数百千赫兹(kHz)。
[0014]PffM信号可以由D类调制生成，该D类调制使用D类放大器或开关放大器来生成信号脉冲。D类放大器或开关放大器是其中有源放大器件(例如，晶体管)作为电子开关进行操作的电子放大器。待放大的信号是一序列恒定振幅脉冲，因此放大器件在全导通状态与绝缘状态之间反复快速切换。待放大的信号在被供应给放大器之前由PWM或某些其他适当的方法转换成一系列脉冲。D类放大器可以比模拟放大器更有效，其中更少的功率作为放大器件中的热量被散发。
[0015]某些信号放大器的输出驱动电路包括单端放大器，其在单个输入接收信号并且放大所接收的信号与地之间的差以生成单端PWM信号。单端PWM信号可以用于各种情景。例如，单端PWM信号可以用于驱动耳机输出，其中耳机的每个端子产生单端输出。
[0016]图1图示了生成单端PWM信号的信号放大器器件100的示例框图。信号放大器器件100包括自然采样点计算器102、西格玛德尔塔调制器104和PffM控制器106。
[0017]信号放大器100在自然采样点计算器102的第一输入接收信号112，并且在自然采样点计算器102的第二输入接收参考波形114。表示将被调制的信号的信号112可以是模拟信号或数字信号。参考波形114可以是锯齿波形、具有前沿或后沿的三角波形、或某些其他适当的波形。
[0018]自然采样点计算器102将输入信号112的波形与参考波形114进行比较以找到信号112波形与参考波形114相交的交叉点，例如交叉点116。自然采样点计算器102向西格玛德尔塔调制器104提供信号112的确定交叉点。
[0019]在某些实现方式中，自然采样点计算器102生成对应于信号112的确定交叉点的特定周期的脉冲序列。脉冲序列中的每个脉冲由特定数目的比特表示，例如24个比特。自然采样点计算器102向西格玛德尔塔调制器104提供针对脉冲序列的比特流。
[0020]西格玛德尔塔调制器104被配置为压缩从自然采样点计算器102接收的比特数目，同时保留针对传入信号的SNR。例如，对应于交叉点的每个脉冲可以由从自然采样点计算器1 2接收的脉冲序列比特流中的24个比特表示。西格玛德尔塔调制器104可以将24个比特压缩到更低数目的比特，例如4个或5个比特，同时仍然保留针对传入信号112的SNR。
[0021]西格玛德尔塔调制器104向PffM控制器106提供该压缩的脉冲序列比特流，该PffM控制器106被配置为管理针对信号放大器器件100的输出驱动电路。在某些实现方式中，放大器输出驱动电路是PWM控制器电路的一部分。
[0022]PffM控制器106生成具有脉冲宽度的PffM信号118，所述脉冲宽度与用于表示每个交叉点的比特的压缩数目成比例。PWM控制器中的输出驱动电路可以包括一个或多个D类放大器开关。当PffM信号118是单端HVM信号时，其可以使用HVM控制器106中的单个输出D类开关生成。P丽信号118可以是3级信号，其包括负电平(例如，118a)、零电平(例如，118b)和正电平(例如，118c)。
[0023]在某些实现方式中，信号放大器器件100的性能取决于输出驱动电路中D类开关放大器的性能，该D类开关放大器受开关可以打开(例如，从断开状态到接通状态的转变)的速度和开关可以关闭(例如，从接通状态到断开状态的转变)的速度的约束。在某些实现方式中，断开状态对应于开关放大器生成的电压或电流的低或“O”电平，而接通状态对应于开关放大器生成的电压或电流的高或“I”电平。为了输出具有特定脉冲宽度的信号脉冲，PWM控制器106开启D类放大器，例如，将放大器开关从低电平转变成高电平，并且保持开关打开与脉冲宽度成比例的时间段。一旦脉冲生成，PffM控制器106关闭放大器驱动，例如，将放大器开关从高电平转变成低电平。
[0024]在某些实现方式中，断开状态对应于高电平，而接通状态可以对应于低电平。在这种情况下，PWM控制器106控制D类放大器将放大器开关从高电平转变成低电平以输出具有特定脉冲宽度的信号，并且当期望的脉冲生成时将放大器开关从低电平转变成高电平。
[0025]图2图示了与单端HVM放大器器件相关联的信号的示例。在某些实现方式中，这些信号对应于信号放大器器件100。
[0026]如图所示，自然采样点计算器找到输入波形202与参考波形204之间的交叉点，诸如221和225。输入波形202可以类似于输入信号112波形，而参考波形204可以类似于参考波形114。在理想条件下，放大器输出驱动可以在高电平与低电平之间瞬间转变，由此提供理想或期望的PWM信号输出206，其中脉冲宽度222精确地与对应交叉点221对齐并且脉冲宽度226精确地与对应交叉点225对齐。然而，在实际实现方式中，放大器驱动开关具有有限的非零开启(升)时间和非零关闭(降)时间。由于这些有限转变时间，放大器驱动电路的真实输出208与理想输出206的方波偏离。例如，如图所示，真实脉冲宽度224或228各自不同于理想脉冲宽度222或226。这些有限转变时间取决于输出驱动中晶体管的物理特性，并且表示晶体管用于改变状态花费的时间。
[0027]单端放大器的性能测量是放大器可以在输出递送期望的信号能量的如实程度和准确程度。在输出递送的脉冲能量的量是输出波形下面的面积，其取决于放大器驱动可以在高电平与低电平之间转变的速度。由于放大器驱动开关的有限转变时间，真实输出中的总脉冲能量可以不同于理想输出中的总脉冲能量。例如，在理想状况下，脉冲224中的总能量可以对应于曲线下面的面积212。然而，由于有限的开启时间，由面积214表示的能量的附加量被添加到脉冲224。由于有限的关闭时间，由面积216表示的能量的另一附加量被添加到脉冲224。
[0028]在某些实现方式中，期望或理想输出(例如，由面积212表示的能量)与真实输出(例如，由面积212、214和216组合表示的能量)之间的差被称为信号放大器器件的误差。该误差可以表现为输出PWM信号中的噪声，由此降低PWM信号的SNR。
[0029]当期望的脉冲宽度大时，闭环PWM放大器驱动可以将期望输出与真实输出之间的误差作为曲线下总能量的一小部分。例如，针对脉冲宽度224，由于面积214和216表示的附加能量产生的误差可以是由面积212表示的期望能量的一小部分。通过使用反馈回路，闭环PffM驱动可以确定将针对给定脉冲宽度递送的能量的期望量。基于确定能量的量，闭环PWM驱动可以尝试提前关闭放大器驱动以补偿由于驱动开关的有限转变时间引入的附加能量。在这种条件下，放大器可以具有高性能，因为其能够在输出以低误差递送能量的期望量。
[0030]然而，随着脉冲宽度减少，期望输出与真实输出之间的误差可以对放大器输出产生更大影响。例如，当期望的脉冲宽度小(诸如226)时，真实输出脉冲中由于放大器驱动开关的有限转变时间产生的附加能量(诸如228)可以在输出占有总信号能量的大部分。在这种条件下，闭环PWM放大器中的反馈回路可能无法以补偿放大器驱动的有限转变时间所需的速度执行，因此放大器可能表现不佳。在这种情景下，高性能可以通过增加放大器驱动的可操作带宽来实现。然而，在放大器驱动的可操作带宽方面的增加可能导致增加的设计成本和努力。
[0031]设计具有合理设计成本的简化单端放大器驱动电路是有用的，其在输出递送具有低误差的期望信号能量。这可以通过基于放大器驱动电路的给定操作带宽确定针对单端放大器的最小脉冲宽度(MPW)来实现，使得信号能量中由于驱动电路的有限转变时间产生的误差在输出处在总信号能量的可接受百分比内。因此，MPW标识在其下放大器性能将降级的断点。误差可以由在放大器驱动电路的输出递送的PWM信号的阈值SNR来测量。例如，阈值SNR可以以120dB被设置为设计参数。继而，最小脉冲宽度可以被确定，针对该最小脉冲宽度，输出脉冲中由于放大器驱动电路的有限转变时间引入的噪声量使得输出PWM信号的SNR是至少120dB。针对在此确定的最小脉冲宽度之下的脉冲，由于有限开关转变时间产生的附加能量可能引入使得SNR低于120dB的噪声。
[0032]通过基于最小脉冲宽度生成输出HVM信号，信号放大器器件的设计约束可以被放松，例如，具有受限操作带宽的放大器驱动可以用于生成具有如下准确度水平的PWM信号，该准确度水平在其他情况下(例如，缺少最小脉冲宽度设计参数)要求具有更大操作带宽的驱动。因此，具有最小脉冲宽度参数的信号放大器器件可以产生合理成本和努力的简单设计实现方式。
[0033]图3图示了根据一个或多个实现方式生成具有最小脉冲宽度的单端HVM信号的信号放大器器件300的示例框图。信号放大器器件300包括西格玛德尔塔调制器304、PWM控制器306和累加器308。累加器308包括加法器322、比较电路324和延迟电路326。
[0034]西格玛德尔塔调制器304生成具有表示对应于输入波形的输出PWM信号的期望脉冲宽度的比特数目的信号Nx。在某些实现方式中，西格玛德尔塔调制器304类似于西格玛德尔塔调制器104。自然采样点计算器也可以包括在器件300中。如先前所指出的，西格玛德尔塔调制器304可以从自然采样点计算器接收对应于输入信号的确定交叉点的脉冲序列。脉冲序列中的每个脉冲可以由特定数目的比特表示。西格玛德尔塔调制器304可以压缩针对每个脉冲的比特的输入数目以生成Nx。
[0035]西格玛德尔塔调制器304向累加器308提供对应于传入脉冲宽度的压缩信号Nx。累加器308可以通过缓冲来例如在延迟电路326中延迟其接收的信号。如果这些延迟的信号在Nx被接收时出现，则加法器322执行Nx与延迟信号的线性组合以生成组合信号Mx，并且向比较电路324提供Mx。在某些实现方式中，线性组合通过向Nx添加延迟信号来执行。适当的备选组合操作也是可以的。如果当Nx在累加器308接收时没有延迟信号被缓冲，则加法器322向比较电路324提供Nx。在这些情况下，传入信号Nx与组合信号Mx是相同的。
[0036]比较电路324将对应于组合信号Mx的脉冲宽度与针对信号放大器器件300的最小脉冲宽度(MPW)进行比较。如上文所指出的，MPW是针对器件300的设计参数。MPW是HVM控制器306中放大器驱动电路的操作带宽和针对由器件300生成的信号的期望最小SNR的函数，该期望最小SNR是针对器件300的阈值SNR JPW被确定使得PffM控制器306可以针对放大器驱动电路的给定操作带宽生成具有SNR在阈值SNR以上或等于阈值SNR的HVM信号。当由HVM控制器306生成的脉冲宽度大于或等于MPW时，满足阈值SNR需求。然而，如果一个或多个脉冲的宽度小于MPW，则SNR可以小于阈值SNR，由此导致放大器器件300的性能不佳。
[0037]当对应于组合信号Mx的脉冲宽度大于或等于针对放大器器件300的MPW时，比较电路324向PffM控制器306提供组合信号Mx( S卩，Yx=Mx)。向延迟电路326提供的信号Fx为空(SP，Fx = 0)。在这种情况下，延迟电路不持有用于稍后处理的任意信号。PffM控制器306将生成针对具有对应于Mx的脉冲宽度的输出PffM信号318的脉冲，该Mx大于或等于针对放大器器件300的 MPW ο
[0038]另一方面，如果组合信号Mx小于针对放大器器件300的MPW，则比较电路324向PWM控制器306提供空输出Yx(即，Yx = O)，同时向延迟电路326转发信号Mx(即，Fx=Mx) WffM控制器306将在其输出生成针对对应于空信号Yx的PffM信号318的零脉冲宽度。
[0039]在这种情况下，延迟电路326缓冲Mx。如上文所述，在下一周期，加法器322将从延迟电路326获取的延迟信号Mx与下一传入信号Nx组合，并且向比较电路324提供更新的组合信号Mx用于与MPW比较。在时刻t的组合信号Mx因此可以由等式(I)表示。如上文指出并且由等式(I)演示的，在某些情况下，向PWM控制器306输出的组合信号是具有脉冲宽度大于或等于MPW的传入信号Nx。
[0040]Mx(t)=Nx(t)+Mx(t_l)，其中Mx(t-1) 2 0(1)
[0041]通过此方式，累加器308可以继续延迟并且计算具有脉冲宽度小于MPW的信号，直到通过添加所有延迟信号生成的组合信号的脉冲宽度大于或等于MPW。
[0042]在累加器308延迟输入信号的时间段期间，Pmi控制器306将通过在放大器驱动电路的输出驱动零值来在其输出递送零脉冲宽度。因此，输出PWM信号318可以不具有对应于输入信号的某些交叉点的脉冲。然而，针对PWM信号318生成的脉冲将具有在针对放大器器件300的最小脉冲宽度之上或与其相等的宽度，使得Pmi信号318满足针对器件300的阈值SNR需求。由于在没有生成脉冲时放大器电路在其输出驱动零值，因此相比于不具有累加器308的PffM放大器(例如，闭环PffM放大器)这可以产生单端PffM放大器的更高效率。
[0043]虽然图3示出了累加器308使用加法器电路322来添加信号，但是也可以是其他实现方式。例如，加法器电路322可以是被配置为将多个信号组合在一起的任意适当电路。
[0044]图4图示了根据一个或多个实现方式生成具有最小脉冲宽度的单端HVM信号的信号放大器器件400的第二示例框图。信号放大器器件400包括西格玛德尔塔调制器404、PWM控制器406和积分电路408。积分电路408包括η阶积分器422(其中η是大于等于O的整数)、比较电路424和延迟电路426。
[0045]通过与西格玛德尔塔调制器304类似的方式，西格玛德尔塔调制器404生成具有表示对应于输入波形的输出PWM信号的期望脉冲宽度的比特数目的信号Νχ，并且向积分电路408提供该信号Νχ。如先前所指出的，由西格玛德尔塔调制器404提供的信号Nx可以包括与从自然采样点计算器接收的脉冲序列相比减少的比特数目。信号放大器400可以包括出于这种目的的自然采样点计算器。
[0046]积分电路408被配置为缓冲延迟信号。η阶积分器422执行具有多达η个延迟信号的Nx的加权积分以生成组合信号Μχ，并且向比较电路424提供Μχ。在某些实现方式中，存在少于η个缓冲的信号，例如m<n个信号被缓冲(其中m是整数)。在此情况下，当Nx在积分电路408接收时，该η阶积分器422将Nx与m个延迟信号组合并且向比较电路424提供该组合的信号Mx。放大器器件400可以通过使用更高阶的积分器来实现更高的性能。
[0047]如果当Nx被提供作为积分电路408的输入时没有延迟信号被缓冲，则η阶积分器422向比较电路424提供Νχ。在这种情况下，传入信号Nx和组合信号Mx是相同的。
[0048]加权积分通过使用系数来执行以加权延迟信号。不同的系数可以与不同的延迟信号相关联，或者类似的系数可以与某些延迟信号相关联，其不同于与其他延迟信号相关联的系数。在某些实现方式中，单个系数可以被应用于所有延迟信号。
[0049]系数基于与放大器器件400相关联的一个或多个参数确定。例如，系数可以是PWM控制器406中的放大器驱动或采用于生成输出信号418的调制方案或者两者的函数。在某些实现方式中，系数由回归分析计算。例如，放大器器件400可以基于放大器驱动电路的操作特性设置针对输出信号418的一个或多个期望的性能度量，诸如SNR、总谐波失真+噪声(THD+N)或EMI。放大器器件400可以确定针对输入信号接收的SNR、THD+N或EMI的实际值，并且计算积分系数以补偿输入信号度量与期望输出性能度量中的差。在某些实现方式中，放大器器件400基于接收的输入信号调整先前计算的系数。例如，系数调整可以被执行以避免输出SNR中的降级，以及/或者避免输出信号中由于谐波失真产生的峰值。
[0050]比较电路424将对应于组合信号Mx的脉冲宽度与针对信号放大器器件400的最小脉冲宽度(MPW)进行比较。如先前所指出的，MPW是P丽控制器406中放大器驱动电路的操作带宽和针对器件400的期望阈值SNR的函数。MPW被确定使得PWM控制器406可以针对放大器驱动电路的给定操作带宽生成具有SNR在阈值SNR之上或与其相等的PffM信号。
[0051]如果对应于组合信号Mx的脉冲宽度大于或等于针对放大器器件400的MPW，则比较电路424向PWM控制器406提供组合信号MX(S卩，Yx=Mx)。没有传入信号被延迟，使得向延迟电路426提供的信号Fx为空(S卩，Fx=0)。比较电路424还生成复位信号rst，该复位信号rst用于复位延迟电路426中的缓冲器。该复位信号还被提供给η阶积分器422(例如，在复位输入423)以复位积分器。PWM控制器406生成针对具有脉冲宽度对应于Mx并且大于或等于针对放大器器件400的MPW的输出PffM信号418的脉冲。
[0052]另一方面，如果组合信号Mx小于针对放大器器件400的MPW，则比较电路424向PWM控制器406提供空输出(S卩，Yx = O)，同时延迟被提供给延迟电路426的信号Mx( S卩，Fx = Mx)。PWM控制器306针对对应于空信号Yx的PffM信号418在其输出生成零脉冲宽度。
[0053]延迟信号Mx的分量包括先前接收的传入信号。延迟电路向延迟信号Mx的每个分量应用上文所述的系数。例如，延迟电路426可以向延迟信号Mx的第一分量应用第一系数(由ζ一1表示)，向延迟信号Mx的第二分量应用第二系数(由ζ—2表示)，直到向延迟信号Mx的第η分量应用第η系数(由ζ—η表示)。
[0054]如上文所述，在下一周期中，η阶积分器执行延迟信号与下一传入信号Nx的加权积分，其中每个分量由系数适当地加权，并且向比较电路424提供更新的组合信号Mx用于检验MPW。通过此方式，积分电路408可以延迟具有脉冲宽度小于MPW的信号，直到通过积分所有延迟信号生成的组合信号的脉冲宽度大于或等于针对相应放大器器件的MPW。
[0055]信号放大器器件400图示了 PWM放大器的通用实现方式，该PWM放大器通过延迟传入信号直到最小脉冲宽度满足输出P丽信号来提供具有SNR在阈值之上的P丽信号。虽然公开的实现方式描述了执行延迟信号的加权积分，但是其他适当的方法也是可以的。例如，在某些实现方式中，η阶积分器可以执行多达η个延迟信号与传入信号Nx的非加权积分。
[0056]图5图示了根据一个或多个实现方式用于生成具有最小脉冲宽度的单端PWM信号的过程500的示例。例如，过程500可以由放大器器件300或放大器器件400执行。因此，以下部分针对器件300和器件400描述了过程500。然而，过程500还可以由其他适当的信号放大器执行。
[0057]在某些实现方式中，过程500由一个或多个处理器执行，其与放大器器件300或器件400相关联并且执行耦合至相应器件的存储器中存储的指令。指令可以表示被配置为延迟并组合传入信号直到最小脉冲宽度(MPW)满足输出PffM信号的例程。所述例程被配置为基于一个或多个器件特性(诸如放大器输出驱动电路的操作带宽)确定针对器件的MPW。
[0058]在502，放大器器件接收传入信号。例如，累加器308或积分电路408分别从西格玛德尔塔调制器304或404接收输入信号Νχ。
[0059]在504，放大器器件将传入信号与延迟信号组合。例如，如果信号Nx被接收时延迟电路326中缓冲的一个或多个延迟信号在累加器308中可获得，则加法器322将从西格玛德尔塔调制器304接收的传入信号Nx添加到此类延迟信号。加法器322向比较电路324提供组合信号Mx。类似地，η阶积分器422执行在延迟电路426中缓冲的一个或多个延迟信号与从西格玛德尔塔调制器404接收的传入信号Nx的加权积分。η阶积分器422向比较电路424提供组合信号Mx。
[0060]在506，放大器器件确定对应于组合信号的脉冲宽度。例如，比较电路324或比较电路424确定对应于表示分别从加法器322或η阶积分器422接收的组合信号Mx的比特数目的脉冲宽度。
[0061]在508，放大器器件确定对应于组合信号的信号脉冲宽度是否大于或等于阈值脉冲宽度。例如，针对信号放大器300和/或信号放大器400的阈值脉冲宽度可以是针对相应放大器确定的最小脉冲宽度(MPW)。比较电路324将对应于组合信号Mx的脉冲宽度与针对信号放大器300的MPW进行比较，而比较电路424将对应于组合信号Mx的脉冲宽度与针对信号放大器400的MPW进行比较。
[0062]在510，如果信号脉冲宽度被确定大于或等于阈值脉冲宽度，则放大器器件向输出驱动提供组合信号。例如，在对应于组合信号的脉冲宽度被确定大于或等于针对放大器300的MPW时，比较电路324向PWM控制器306提供组合信号Μχ。类似地，在对应于组合信号的脉冲宽度被确定大于或等于针对放大器400的MPW时，比较电路424向PWM控制器406提供组合信号Mx O
[0063]在512，在某些实现方式中，放大器器件除了在510向输出驱动提供组合信号，还复位组合操作。例如，除了如在510所述向PWM控制器406提供组合信号Μχ，当具有脉冲宽度大于或等于针对放大器400的MPW的组合信号被提供给PWM控制器406时，比较电路424还生成复位信号rst用于复位延迟电路426和η阶积分器422。然而，这种复位信号可以不通过放大器300中的比较电路324生成。
[0064]在514，放大器器件生成具有脉冲宽度大于或等于阈值脉冲宽度的输出信号。例如，PffM控制器306控制包括在控制器中的D类放大器输出驱动以基于从比较电路324接收的组合信号Mx生成针对PWM信号318的脉冲。所生成脉冲的宽度大于或等于针对放大器器件300的MPW。类似地，PffM控制器406控制包括在控制器中的D类放大器输出驱动以基于从比较电路424接收的组合信号Mx生成针对PWM信号418的脉冲。所生成脉冲的宽度大于或等于针对放大器器件400的MPW。
[0065]再次考虑在508的比较，如果信号脉冲宽度被确定小于阈值脉冲宽度，则在516放大器器件向输出驱动提供空信号。例如，当对应于组合信号Mx的脉冲宽度被确定为小于针对放大器300的MPW时，比较电路324向PffM控制器306提供空信号(Yx = O)。类似地，当对应于组合信号Mx的脉冲宽度被确定为小于针对放大器400的MPW时，比较电路424向PWM控制器406提供空信号(Yx=O)。
[0066]在518，放大器器件存储组合信号作为延迟信号用于与下一传入信号组合。例如，当对应于组合信号Mx的脉冲宽度被确定为小于针对放大器300的MPW时，比较电路324向缓冲组合信号的延迟电路326转发组合信号Mx。当新信号Nx在累加器308接收时，加法器322将新Nx与来自先前周期由延迟电路326缓冲的组合信号Mx组合。类似地，当对应于组合信号Mx的脉冲宽度被确定为小于针对放大器400的MPW时，比较电路424向缓冲组合信号的延迟电路426转发组合信号Mx。当新信号Nx在积分电路408接收时，η阶积分器422将新Nx与来自先前周期由延迟电路426缓冲的组合信号Mx积分。组合信号Mx的各分量(例如，在先前周期接收的具有脉冲宽度小于针对器件400的MPW并且对应地缓冲的离散传入信号)在积分之前由延迟电路426用适当系数加权。
[0067]在520，放大器器件生成具有零脉冲宽度的输出信号。例如，在从比较电路324接收空信号之后，PWM控制器306通过在其放大器驱动电路的输出驱动零值来在其输出递送零脉冲宽度。因此，输出PWM信号318可以在对应时刻不具有脉冲。类似地，在从比较电路424接收空信号之后，PWM控制器406通过在其放大器驱动电路的输出驱动零值来在其输出递送零脉冲宽度，使得输出PWM信号418可以在对应时刻不具有脉冲。
[0068]通过上述方式，放大器300中的累加器308或者放大器400中的积分电路408可以控制相应的P丽控制器306或P丽控制器406以生成具有脉冲宽度大于或等于针对相应放大器器件的特定最小脉冲宽度的PWM信号脉冲。因此，放大器300或放大器400可以用于生成满足各阈值SNR需求的单端PffM信号。
[0069]虽然上文所述实现方式是用于生成单端Pmi信号，但是所公开技术还可以在某些情况下用于生成其他PWM信号。例如，通过与上文所述类似的方式，差分PWM信号可以通过使用放大器中的累加器或积分电路生成，其将对应于传入信号比特流的脉冲宽度与针对放大器的阈值最小脉冲宽度进行比较。因此，累加器或积分电路可以控制PWM控制器生成针对差分PffM信号的输出脉冲，或者延迟传入信号用于与下一传入信号组合。
[0070]本发明的其他方面涉及以下条款中的一个或多个。通常，器件包括组合电路，其被配置为接收传入信号以及来自延迟电路的一个或多个延迟信号。组合电路被配置为将传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号。器件包括比较电路，其被配置为从组合电路接收组合信号，并且将组合信号的脉冲宽度与阈值脉冲宽度进行比较。当组合信号的脉冲宽度大于或等于阈值脉冲宽度时，比较电路被配置为向放大器电路提供组合信号并且向延迟电路提供空信号。放大器电路被配置为基于组合信号生成脉冲宽度调制(PWM)信号。当组合信号的脉冲宽度小于阈值脉冲宽度时，比较电路被配置为向放大器电路提供空信号并且向延迟电路提供组合信号。放大器电路被配置为基于空信号生成PffM信号。
[0071]特定实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。阈值脉冲宽度可以基于放大器电路的操作带宽。阈值脉冲宽度可以对应于由放大器电路输出的PWM信号的最小信噪比(SNR)0
[0072]器件可以包括延迟电路，其可以被配置为从比较电路接收空信号或组合信号中的一个，并且向组合电路提供空信号或组合信号作为延迟信号。
[0073]组合电路可以包括加法器电路，其可以被配置为将传入信号与一个或多个延迟信号相加。
[0074]组合电路可以包括积分器电路，其可以被配置为将传入信号与一个或多个延迟信号积分。积分器电路可以被配置为执行一个或多个延迟信号与传入信号的加权积分以生成组合信号。针对加权积分的系数可以基于由放大器电路使用的信号调制方案、由放大器电路输出的PWM信号的信噪比(SNR)、由放大器电路输出的PffM信号的总谐波失真和噪声(THD+N)参数或由放大器电路输出的PffM信号的带外能量中的一个或多个。
[0075]积分器电路可以包括η阶积分器，其可以被配置为将n-Ι个延迟信号与传入信号积分以生成组合信号。
[0076]器件可以包括放大器电路。在接收空信号之后，放大器电路可以被配置为生成零宽度的脉冲，并且输出对应于P丽信号的零值。在接收组合信号之后，放大器电路可以被配置为生成具有脉冲宽度大于或等于阈值脉冲宽度的脉冲，并且输出具有生成脉冲的PWM信号。放大器电路可以包括单端PWM放大器。
[0077]器件可以包括西格玛德尔塔调制器，其可以被配置为从自然采样点计算电路接收对应于输入信号的自然采样点。西格玛德尔塔调制器可以被配置为压缩与每个自然采样点相关联的比特数目，并且向组合电路提供与每个自然采样点相关联的比特数目作为传入信号。器件可以包括自然采样点计算电路，其可以被配置为计算对应于输入信号的自然采样点，并且向西格玛德尔塔调制器提供自然采样点。
[0078]在另一方面，接收传入信号。该传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号。组合信号的脉冲宽度与阈值脉冲宽度进行比较。当组合信号的脉冲宽度大于或等于阈值脉冲宽度时，基于组合信号生成脉冲宽度调制(PWM)信号，并且基于空信号生成一个或多个延迟信号。当组合信号的脉冲宽度小于阈值脉冲宽度时，基于空信号生成HVM信号，并且基于组合信号生成一个或多个延迟信号。
[0079]特定实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。阈值脉冲宽度可以基于放大器电路的操作带宽。阈值脉冲宽度可以对应于由放大器电路输出的PWM信号的最小信噪比(SNR)0
[0080]将传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号可以包括将传入信号与一个或多个延迟信号相加。
[0081]将传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号可以包括将传入信号与一个或多个延迟信号积分。一个或多个延迟信号与传入信号的加权积分可以被执行以生成组合信号。针对加权积分的系数可以基于由放大器电路使用的信号调制方案、由放大器电路输出的PWM信号的信噪比(SNR)、由放大器电路输出的PffM信号的总谐波失真和噪声(THD+N)参数或由放大器电路输出的PffM信号的带外能量中的一个或多个。
[0082]将传入信号与一个或多个延迟信号积分可以包括将n-Ι个延迟信号与传入信号积分以生成组合信号。
[0083]基于空信号生成PffM信号可以包括生成零带宽的脉冲，并且输出对应于PffM信号的零值。
[0084]上述实现方式包括方法、系统、计算机程序产品和计算机可读介质。一个这种系统包括一个或多个处理器和存储有指令的存储设备，当所述指令由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述动作。一个这种计算机程序产品适当地体现在存储由一个或多个处理器可执行的指令的非瞬态机器可读介质中。指令被配置为使得一个或多个处理器执行上述动作。一个这种计算机可读介质存储如下指令，当由一个或多个处理器执行时，被配置为使得一个或多个处理器执行上述动作。
[0085]公开的以及其他示例可以被实现为一个或多个计算机程序产品，例如，计算机可读介质上编码的用于供数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。实现方式可以包括单个或分布的算法处理。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储器设备或者它们中的一项或者多项的组合。术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或者计算机。装置除了硬件之外还可以包括为讨论的计算机程序创建执行环境的代码(例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一项或者多项的组合的代码)。
[0086]系统可以涵盖用于处理数据的所有装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或者计算机。系统除了硬件之外还可以包括为讨论的计算机程序创建执行环境的代码(例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一项或者多项的组合的代码)。
[0087]可以按照包括编译或者解译语言的任何适当形式的编程语言编写计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或者代码)，并且可以按照任何适当形式部署它(包括被部署为单独程序或者被部署为适合用于在计算环境中使用的模块、部件、子例程或者其他单元)。计算机程序未必对应于文件系统中的文件。程序可以被存储于保持其他程序或者数据的文件(例如，存储于标记语言文档中的一个或者多个脚本)的一部分中、专用于讨论的程序的单个文件中或者多个协调的文件(例如，存储一个或者多个模块、子程序或者代码的部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或者在位于一个地点或者分布于多个地点并且由通信网络互连的多个计算机上执行。
[0088]在本文档中描述的过程和逻辑流程可以由一个或者多个可编程处理器执行，该一个或者多个可编程处理器执行一个或者多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行功能。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或者ASIC(专用集成电路)执行)并且也可以将装置实施为该专用逻辑电路。
[0089]举例而言，适合用于计算机程序的执行的处理器包括通用和专用微处理器以及任何适当种类的数字计算机的任何一个或者多个处理器。一般而言，处理器将从只读存储器或者随机存取存储器或者二者接收指令和数据。计算机的基本单元是用于执行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或者多个存储器设备。一般而言，计算机也将包括用于存储数据的一个或者多个海量存储设备(例如，磁盘、光磁盘或者光盘)或者被操作地耦合用于从该一个或者多个海量存储设备接收数据或者向该一个或者多个海量存储设备传送数据或者二者。然而，计算机无需具有这样的设备。另外，可以在另一设备(聊举数例，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器)中嵌入计算机。适合用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，举例而言包括半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪存设备);磁盘(例如，内部硬盘或者可拆卸盘)；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路装置补充或者并入于专用逻辑电路装置中。
[0090]虽然说明书包含许多细节，但是它们不应被解释为对所要求或可能要求的范围的限制，而是对针对【具体实施方式】的特征的描述。在本说明书中在单独的实施方式的情形中描述的某些特征还可以在单个实施方式中组合实施。相反地，在单个实施方式的情形中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实施或实施为任何适合的子组合。此外，虽然上述特征被描述为以某些组合工作甚至初始地声明为如此，但是所要求的组合中的一个或多个特征可以在一些情形中从组合中除去，并且所要求的组合可以涉及子组合的子组合或变化形式。类似地，虽然在附图中以特定次序描绘了操作，这应该不被理解为为了获得期望的结果而要求这样的操作以所示的特定次序或顺序次序执行，或要求所有示出的操作都被执行。
[0091]仅公开了一些示例和实现方式。基于已公开内容可以做出所描述的示例和实现方式的变化、修改和增强以及其他实现方式。
【主权项】
1.一种器件，包括: 组合电路，被配置为: 接收传入信号， 从延迟电路接收一个或多个延迟信号， 将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号组合以生成组合信号；以及 比较电路，被配置为: 从所述组合电路接收所述组合信号， 将所述组合信号的脉冲宽度与阈值脉冲宽度进行比较， 当所述组合信号的所述脉冲宽度大于或等于所述阈值脉冲宽度时: 向放大器电路提供所述组合信号，所述放大器电路被配置为基于所述组合信号生成脉冲宽度调制(PWM)信号，以及 向所述延迟电路提供空信号，以及 当所述组合信号的所述脉冲宽度小于所述阈值脉冲宽度时: 向所述放大器电路提供所述空信号，所述放大器电路被配置为基于所述空信号生成所述PffM信号，以及 向所述延迟电路提供所述组合信号。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述阈值脉冲宽度基于所述放大器电路的操作带宽。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述阈值脉冲宽度对应于由所述放大器电路输出的所述PffM信号的最小信噪比(SNR)。4.根据权利要求1所述的器件，进一步包括所述延迟电路，所述延迟电路被配置为: 从所述比较电路接收所述空信号或所述组合信号中的一个；以及 向所述组合电路提供所述空信号或所述组合信号作为延迟信号。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述组合电路包括加法器电路，所述加法器电路被配置为将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号相加。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述组合电路包括积分器电路，所述积分器电路被配置为将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号积分。7.根据权利要求6所述的器件，其中所述积分器电路被配置为执行所述一个或多个延迟信号与所述传入信号的加权积分以生成所述组合信号，以及 其中用于所述加权积分的系数基于由所述放大器电路使用的信号调制方案、由所述放大器电路输出的所述HVM信号的信噪比(SNR)、由所述放大器电路输出的所述WM信号的总谐波失真和噪声(THD+N)参数或由所述放大器电路输出的所述PWM信号的带外能量中的一个或多个。8.根据权利要求6所述的器件，其中所述积分器电路包括η阶积分器，所述η阶积分器被配置为将η-1个延迟信号与所述传入信号积分以生成所述组合信号。9.根据权利要求1所述的器件，进一步包括所述放大器电路，其中在接收所述空信号之后，所述放大器电路被配置为: 生成零宽度的脉冲；以及 输出对应于所述PffM信号的零值。10.根据权利要求1所述的器件，进一步包括所述放大器电路，其中在接收所述组合信号之后，所述放大器电路被配置为: 生成具有脉冲宽度大于或等于所述阈值脉冲宽度的脉冲；以及 输出具有生成的所述脉冲的所述PWM信号。11.根据权利要求1所述的器件，其中所述放大器电路包括单端PWM放大器。12.根据权利要求1所述的器件，进一步包括西格玛德尔塔调制器，所述西格玛德尔塔调制器被配置为: 从自然采样点计算电路接收对应于输入信号的自然采样点； 压缩与每个自然采样点相关联的比特数目；以及 向所述组合电路提供与每个自然采样点相关联的经压缩的比特数目作为所述传入信号。13.根据权利要求12所述的器件，进一步包括所述自然采样点计算电路，所述自然采样点计算电路被配置为: 计算对应于所述输入信号的自然采样点；以及 向所述西格玛德尔塔调制器提供所述自然采样点。14.一种方法，包括: 接收传入信号； 将所述传入信号与一个或多个延迟信号组合以生成组合信号； 将所述组合信号的脉冲宽度与阈值脉冲宽度进行比较； 当所述组合信号的所述脉冲宽度大于或等于所述阈值脉冲宽度时: 基于所述组合信号生成脉冲宽度调制(PWM)信号， 基于空信号生成所述一个或多个延迟信号；以及 当所述组合信号的所述脉冲宽度小于所述阈值脉冲宽度时: 基于所述空信号生成所述PWM信号，以及 基于所述组合信号生成所述一个或多个延迟信号。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述阈值脉冲宽度基于放大器电路的操作带宽。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述阈值脉冲宽度对应于由所述放大器电路输出的所述PWM信号的最小信噪比(SNR)。17.根据权利要求14所述的方法，其中将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号组合以生成所述组合信号包括: 将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号相加。18.根据权利要求14所述的方法，其中将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号组合以生成所述组合信号包括: 将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号积分。19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括: 执行所述一个或多个延迟信号与所述传入信号的加权积分以生成所述组合信号，其中用于所述加权积分的系数基于由放大器电路使用的信号调制方案、由所述放大器电路输出的所述PWM信号的信噪比(SNR)、由所述放大器电路输出的所述PffM信号的总谐波失真和噪声(THD+N)参数或由所述放大器电路输出的所述PWM信号的带外能量中的一个或多个。20.根据权利要求18所述的方法，其中将所述传入信号与所述一个或多个延迟信号积分包括: 将η-1个延迟信号与所述传入信号积分以生成所述组合信号。21.根据权利要求14所述的方法，其中基于所述空信号生成所述PffM信号包括: 生成零宽度的脉冲；以及 输出对应于所述PffM信号的零值。
【文档编号】H03K7/08GK105871361SQ201610085094
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月14日
【发明人】K·简恩, 吴子宁
【申请人】马维尔国际贸易有限公司