專利名稱：脈波寬度調(diào)變電路與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈波寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)電路與方法，特別是涉及一種可提高脈波寬度調(diào)變的音質(zhì)及降低電磁干擾(Electro-magnetic Interference，簡稱EMI)的脈波寬度調(diào)變電路與方法。
背景技術(shù)：
在音訊處理的數(shù)字化電路中，脈波寬度調(diào)變是最常使用的調(diào)變方法。所謂的脈波寬度調(diào)變就是在輸出音訊訊號時，參考代表脈波寬度調(diào)變服務(wù)率(PWM service rate)的一工作時脈的周期，以依據(jù)數(shù)字化的音訊資料(數(shù)據(jù))值的大小，來調(diào)整輸出的音訊訊號的脈波寬度。
請參閱圖1所示，其為一種10位元分辨率的音訊資料的脈波寬度調(diào)變示意圖。圖中，T1為代表脈波寬度調(diào)變服務(wù)率的工作時脈的周期，T2為脈波寬度調(diào)變的訊框周期，T3則為音訊訊號的取樣周期。由于音訊資料的最高位元通常是用來代表資料的正負(fù)值，因此，用來傳送一筆音訊資料值的最大脈波寬度(其頻率一般稱為脈波寬度調(diào)變的訊框率，PWM frame rate)，也就是訊框周期T2的大小為T1的2^9(讀為2的9次方)倍，亦即，T2＝512×T1。其實際傳送的脈波寬度則依所傳送的資料值而定，例如，欲傳送的資料值大小為128時，在一訊框中的脈波的責(zé)任周期(duty cycle)為128/512，而欲傳送的資料值大小為100時，在一訊框中的脈波的責(zé)任周期(duty cycle)為100/512。
此外，為了提高音訊訊號的傳送品質(zhì)，每一筆音訊資料的脈波會連續(xù)以多個訊框來傳送。因此，音訊訊號的取樣周期T3為訊框周期T2的整數(shù)倍。故知，提供脈波寬度調(diào)變服務(wù)率的工作時脈的頻率是與音訊訊號的取樣率、脈波寬度調(diào)變的訊框率及音訊資料分辨率成正比。例如，當(dāng)音訊訊號的取樣率為12KHz，分辨率為10個位元(含正負(fù)值表示符號)，而每一筆音訊資料的脈波是連續(xù)以4個訊框來傳送，也就是脈波寬度調(diào)變的訊框率為12KHz×4＝48KHz時，則其工作時脈的頻率為48KHz×512＝24MHz。是以，工作時脈的頻率將隨著音質(zhì)的改善，也就是音訊資料分辨率的增加而增加，導(dǎo)致電磁干擾問題也愈趨嚴(yán)重。
由此可見，上述現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變方法仍存在有諸多的缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變的缺陷，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的脈波寬度調(diào)變電路與方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變方法存在的缺陷，而提供一種新的脈波寬度調(diào)變電路與方法，所要解決的技術(shù)問題是使其可在不增加工作時脈頻率的情況下，提高脈波寬度調(diào)變的音質(zhì)；在相同的脈波寬度調(diào)變音質(zhì)時，降低工作時脈的頻率，以改善電磁干擾的問題；以及在相同音質(zhì)與工作時脈頻率的情況下，提供更多取樣率的選擇，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種脈波寬度調(diào)變電路，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與該輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號，其包括一脈波密度調(diào)變器，用以接收該輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，該脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與該輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；一第一加法器，耦接該脈波密度調(diào)變器，用以將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及一脈波寬度調(diào)變器，耦接該第一加法器，用以依據(jù)該脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
前述的脈波寬度調(diào)變電路，其中所述的脈波密度調(diào)變器包括一閂鎖器；以及一第二加法器，耦接該閂鎖器，用以將該輸入資料的較低N個位元的值與該閂鎖器的輸出值相加，產(chǎn)生一進(jìn)位值與一總和，并輸出該進(jìn)位值成為該脈波密度調(diào)變訊號，以及在訊框轉(zhuǎn)換時以該總和來更新該閂鎖器的值。
前述的脈波寬度調(diào)變電路，其中所述的第一加法器在將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的該輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的該輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的該脈寬調(diào)變值。
前述的脈波寬度調(diào)變電路，其中所述的脈寬調(diào)變訊號包括一正脈寬調(diào)變訊號與一負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而該脈波寬度調(diào)變器包括
一閂鎖器，耦接該第一加法器，用以在訊框轉(zhuǎn)換時以該脈寬調(diào)變值來更新該閂鎖器的值；一絕對值計算器，耦接該閂鎖器，用以產(chǎn)生該閂鎖器輸出的該脈寬調(diào)變值的絕對值；一計數(shù)器，用以依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；一比較器，耦接該計數(shù)器及該絕對值計算器，用以將該脈寬調(diào)變值的絕對值與該計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及一脈寬調(diào)變輸出切換器，耦接該閂鎖器與該比較器，用以依據(jù)該閂鎖器輸出的該脈寬調(diào)變值的符號位元，來將該比較訊號切換輸出至該正脈寬調(diào)變訊號與該負(fù)脈寬調(diào)變訊號之一。
前述的脈波寬度調(diào)變電路，其中所述的絕對值計算器是使用互斥或閘。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種脈波寬度調(diào)變方法，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與該輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號，其包括以下步驟接收該輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，該脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與該輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及依據(jù)該脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
前述的脈波寬度調(diào)變方法，將其中所述的輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的該輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的該輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的該脈寬調(diào)變值。
前述的脈波寬度調(diào)變方法，其中所述的脈寬調(diào)變訊號包括一正脈寬調(diào)變訊號與一負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號的步驟包括計算該脈寬調(diào)變值的絕對值；依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；將該脈寬調(diào)變值的絕對值與該計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及依據(jù)該脈寬調(diào)變值的符號位元，來將該比較訊號切換輸出至該正脈寬調(diào)變訊號與該負(fù)脈寬調(diào)變訊號之一。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明提出一種脈波寬度調(diào)變電路與方法，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化(dithering)輸出其脈寬與輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號。此脈波寬度調(diào)變電路包括脈波密度調(diào)變器(PulseDensity Modulator，簡稱PDM)、第一加法器及脈波寬度調(diào)變器。
其中，脈波密度調(diào)變器用以接收輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)。第一加法器耦接脈波密度調(diào)變器，用以將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變器輸出的脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值。而脈波寬度調(diào)變器耦接第一加法器，用以依據(jù)第一加法器輸出的脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號。
在一實施例中，此脈波寬度調(diào)變電路的脈波密度調(diào)變器包括閂鎖器及第二加法器。其中，第二加法器耦接閂鎖器，用以將前述輸入資料的較低N個位元的值與閂鎖器的輸出值相加，產(chǎn)生一進(jìn)位值與一總和，并將進(jìn)位值輸出作為前述的脈波密度調(diào)變訊號，以及在訊框轉(zhuǎn)換時以計算所得的總和來更新閂鎖器的值。
在一實施例中，此脈波寬度調(diào)變電路的第一加法器在將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的輸入資料符號延伸(sign extend)為至少M+1個位元的輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的脈寬調(diào)變值。
在一實施例中，此脈波寬度調(diào)變電路的脈寬調(diào)變訊號包括正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而其脈波寬度調(diào)變器包括閂鎖器、例如是互斥或閘所形成的絕對值計算器、計數(shù)器、比較器及脈寬調(diào)變輸出切換器。其中，閂鎖器耦接第一加法器，用以在訊框轉(zhuǎn)換時，以脈寬調(diào)變值來更新閂鎖器的值。絕對值計算器耦接閂鎖器，用以產(chǎn)生閂鎖器輸出的脈寬調(diào)變值的絕對值。計數(shù)器用以依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出。比較器耦接計數(shù)器及絕對值計算器，用以將脈寬調(diào)變值的絕對值與計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號。而脈寬調(diào)變輸出切換器耦接閂鎖器與比較器，用以依據(jù)閂鎖器輸出的脈寬調(diào)變值的符號位元，來將比較訊號切換輸出至正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號其中之一。
本發(fā)明另提供一種脈波寬度調(diào)變方法，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號。此脈波寬度調(diào)變方法包括下列步驟接收輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，此脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及依據(jù)脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號。
其中，在將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的脈寬調(diào)變值。
其中，脈寬調(diào)變訊號包括正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號的步驟則包括計算脈寬調(diào)變值的絕對值；依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；將脈寬調(diào)變值的絕對值與計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及依據(jù)脈寬調(diào)變值的符號位元，來將比較訊號切換輸出至正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號其中之一。
經(jīng)由上述可知，本發(fā)明一種脈波寬度調(diào)變電路與方法，是應(yīng)用脈波密度調(diào)變器來接收輸入資料的較低N個位元，以在2^N個訊框中輸出脈波數(shù)與輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)的脈波密度調(diào)變訊號。應(yīng)用加法器來將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變器輸出的脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值。應(yīng)用脈波寬度調(diào)變器以依據(jù)加法器輸出的脈寬調(diào)變值，在2^N個訊框中輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號，藉以提高脈波寬度調(diào)變的音質(zhì)及改善電磁干擾的問題。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明脈波寬度調(diào)變電路與方法至少具有下列優(yōu)點1、由于只將M+N位元的輸入資料的較高M(jìn)位元輸入至脈波寬度調(diào)變器，而將輸入資料的較低N位元輸入至脈波密度調(diào)變器，以顫化輸出其脈寬調(diào)變訊號。因此，與習(xí)知M位元的脈波寬度調(diào)變器相較，可在不增加工作時脈頻率的情況下，提高脈波寬度調(diào)變的音質(zhì)。
2、在相同的脈波寬度調(diào)變音質(zhì)，例如輸入資料為I位元時，則僅需將較高的I-N位元的輸入資料輸入至脈波寬度調(diào)變器，而將輸入資料的較低N位元輸入至脈波密度調(diào)變器，以顫化輸出其脈寬調(diào)變訊號。由于輸入至脈波寬度調(diào)變器的位元數(shù)較少，因此可降低工作時脈的頻率，進(jìn)而改善電磁干擾的問題。
舉例說明10位元的脈波寬度調(diào)變器假設(shè)工作頻率是24Mhz時，其訊框頻率是48Khz(24Mhz/2^9)，用此方法N＝2，并在相同的10位元音質(zhì)與訊框頻率的條件下，其工作頻率只要6MHz，因為實際用8位元的脈波寬度調(diào)變器，其訊框的頻率是48Khz所以工作頻率是6Mhz，可以有效降低工作頻率，減少電磁干擾現(xiàn)象。
3、由于輸入至脈波寬度調(diào)變器的位元數(shù)較少，脈波寬度調(diào)變器所需的最大脈波寬度也降低了，因此，在相同的工作時脈頻率的情況下，可提供更多取樣率的選擇。
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的脈波寬度調(diào)變電路與方法，其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類產(chǎn)品及方法中未見有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計及方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品、方法或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的脈波寬度調(diào)變具有增進(jìn)的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進(jìn)步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1是一種10位元分辨率的音訊資料(數(shù)據(jù))的脈波寬度調(diào)變示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種脈波寬度調(diào)變電路方塊示意圖。
圖3是使用MATLAB仿真10位元的習(xí)知電路與本發(fā)明電路的效果比較圖。
圖4是將圖3的頻率范圍0至2KHz部分放大的圖示。
200脈波寬度調(diào)變電路 210脈波密度調(diào)變器211、220加法器 212、231閂鎖器230脈波寬度調(diào)變器232絕對值計算器233比較器234計數(shù)器235脈寬調(diào)變輸出切換器310習(xí)知電路的輸出頻譜320本發(fā)明電路的輸出頻譜T1脈波寬度調(diào)變服務(wù)率的工作時脈的周期T2脈波寬度調(diào)變的訊框周期T3音訊訊號的取樣周期具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的脈波寬度調(diào)變電路與方法其具體結(jié)構(gòu)、方法步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
請參閱圖2所示，其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種脈波寬度調(diào)變電路方塊示意圖。此脈波寬度調(diào)變電路200適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化(dithering)輸出脈寬與輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號。其中因輸入資料D[M:N]具有正負(fù)值，亦即D[M]位元為符號位元，故輸出的脈寬調(diào)變訊號包括正脈寬調(diào)變訊號PWMP與負(fù)脈寬調(diào)變訊號PWMN。
在圖2中，是以M＝10，N＝2為例，故如輸入資料D[11:0]為“00，1000，0000，01”，亦即應(yīng)傳送的正脈寬調(diào)變訊號PWMP的脈寬為128.25個工作時脈周期時，則可以在第1至3個訊框中各傳送128個工作時脈周期的正脈寬調(diào)變訊號PWMP，并于第4個訊框中傳送129個工作時脈周期的正脈寬調(diào)變訊號PWMP，則正脈寬調(diào)變訊號PWMP的平均脈寬為128.25個工作時脈周期，其工作原理將說明如下。
請參閱圖2所示，此脈波寬度調(diào)變電路200包括脈波密度調(diào)變器(Pulse Density Modulator，簡稱PDM)210、加法器220及脈波寬度調(diào)變器230。其中，脈波密度調(diào)變器210包括閂鎖器212及加法器211，而脈波寬度調(diào)變器230包括閂鎖器231、例如是由互斥或閘形成的絕對值計算器232、計數(shù)器234、比較器233及脈寬調(diào)變輸出切換器235。
在圖2中，脈波密度調(diào)變器210是用以接收較低2個位元的輸入資料D[1:0]，以輸出在4個訊框中的脈波數(shù)與輸入資料D[1:0]的值相關(guān)的脈波密度調(diào)變訊號PDM。例如，以前例D[1:0]＝“01”時，在第1個訊框中，加法器211的總和為“01”，脈波密度調(diào)變訊號PDM因沒有進(jìn)位產(chǎn)生故為“0”，此時并將“01”的值存入閂鎖器212中。在第2個訊框中，加法器211的總和為“01”+“01”＝“10”，脈波密度調(diào)變訊號PDM也因沒有進(jìn)位產(chǎn)生故仍為“0”，此時并將“10”的值存入閂鎖器212中。在第3個訊框中，加法器211的總和為“01”+“10”＝“11”，脈波密度調(diào)變訊號PDM同樣因沒有進(jìn)位產(chǎn)生故仍為“0”，此時并將“11”的值存入閂鎖器212中。在第4個訊框中，加法器211的總和為“01”+“11”＝“100”，脈波密度調(diào)變訊號PDM因進(jìn)位產(chǎn)生而為“1”，故可在第4個訊框中，將“1”的值輸出至加法器220，使得加法器220的輸出為“00，1000，0000”+“1”＝“00，1000，0001”，也就是輸出129的脈寬調(diào)變值至脈波寬度調(diào)變器230。因此，脈波寬度調(diào)變器230可以依據(jù)加法器220輸出的脈寬調(diào)變值，以在4個訊框中分別輸出顫化的脈波寬度為128、128、128與129個工作時脈周期的正脈寬調(diào)變訊號PWMP。
在本例中，因輸入資料D[11:0]具有正負(fù)值，且其中的D[11]為符號位元，故當(dāng)輸入加法器220的輸入資料D[11:2]為“01，1111，1111”，且加法器211輸出的脈波密度調(diào)變訊號PDM為“1”時，則加法器220的輸出將為“10，0000，0000”，導(dǎo)致輸入至閂鎖器231的脈寬調(diào)變值符號變得不正確。為了解決此一問題，本例中使用的加法器220在將輸入資料D[11:2]與脈波密度調(diào)變訊號PDM的值相加前，會將輸入資料D[11:2]符號延伸(signextend)為至少具有11個位元的輸入資料，以產(chǎn)生至少11個位元的脈寬調(diào)變值。例如前例輸入加法器220的輸入資料D[11:2]為“01，1111，1111”，且加法器211輸出的脈波密度調(diào)變訊號PDM為“1”時，則加法器220先將輸入資料D[11:2]符號延伸為D[12:2]＝“001，1111，1111”，則其和將為“010，0000，0000”，而不會改變其符號位元的正確性。
請參閱圖2所示，圖中的計數(shù)器234會依據(jù)一工作時脈，來產(chǎn)生一計數(shù)輸出，此工作時脈即是代表脈波寬度調(diào)變服務(wù)率(PWM service rate)的參考時脈，而計數(shù)器234除了參考工作時脈來產(chǎn)生計數(shù)輸出外，也可以產(chǎn)生一訊框轉(zhuǎn)換訊號輸出至閂鎖器212與231，以在訊框轉(zhuǎn)換時，分別將加法器211與220的輸出閂鎖入閂鎖器212與231。的后，絕對值計算器232會計算并產(chǎn)生閂鎖器231輸出的脈寬調(diào)變值的絕對值，其作法可以是如圖中所示，使用互斥或閘來進(jìn)行脈寬調(diào)變值的符號位元與其它位元的互斥或運算而得。然后，比較器233會將絕對值計算器232輸出的脈寬調(diào)變值的絕對值與計數(shù)器234輸出的計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號傳送至脈寬調(diào)變輸出切換器235。脈寬調(diào)變輸出切換器235則依據(jù)閂鎖器231輸出的脈寬調(diào)變值的符號位元，來將比較訊號切換輸出至正脈寬調(diào)變訊號PWMP與負(fù)脈寬調(diào)變訊號PWMN其中之一。
綜上所述，可歸納一種脈波寬度調(diào)變方法，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號。此脈波寬度調(diào)變方法包括下列步驟接收輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，此脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及依據(jù)脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號。
其中，在將較高M(jìn)個位元的輸入資料值與脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的脈寬調(diào)變值。
其中，脈寬調(diào)變訊號包括正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而輸出顫化的脈寬調(diào)變訊號的步驟則包括計算脈寬調(diào)變值的絕對值；依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；將脈寬調(diào)變值的絕對值與計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及依據(jù)脈寬調(diào)變值的符號位元，來將比較訊號切換輸出至正脈寬調(diào)變訊號與負(fù)脈寬調(diào)變訊號之一。
請參閱圖3及圖4，圖3為使用MATLAB仿真10位元的習(xí)知電路與本發(fā)明電路的效果比較圖，圖4為將圖3的頻率范圍0至2KHz部分放大的圖示，其中，310為習(xí)知電路的輸出頻譜，320為本發(fā)明電路的輸出頻譜。由圖4中可知，兩電路的輸出訊號強(qiáng)度均為140db，而習(xí)知電路的輸出噪聲準(zhǔn)位為95db，本發(fā)明電路的輸出噪聲準(zhǔn)位則為65db。因此，本發(fā)明電路的訊號雜音比(SNR)為140db-65db＝75db，而習(xí)知電路的訊號雜音比(SNR)為140db-95db＝45db，故知本發(fā)明電路的輸出音質(zhì)在相同的脈波寬度調(diào)變服務(wù)率下，較習(xí)知電路明顯地提高。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種脈波寬度調(diào)變電路，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與該輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號，其特征在于其包括一脈波密度調(diào)變器，用以接收該輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，該脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與該輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；一第一加法器，耦接該脈波密度調(diào)變器，用以將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及一脈波寬度調(diào)變器，耦接該第一加法器，用以依據(jù)該脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈波寬度調(diào)變電路，其特征在于其中所述的脈波密度調(diào)變器包括一閂鎖器；以及一第二加法器，耦接該閂鎖器，用以將該輸入資料的較低N個位元的值與該閂鎖器的輸出值相加，產(chǎn)生一進(jìn)位值與一總和，并輸出該進(jìn)位值成為該脈波密度調(diào)變訊號，以及在訊框轉(zhuǎn)換時以該總和來更新該閂鎖器的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈波寬度調(diào)變電路，其特征在于其中所述的第一加法器在將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的該輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的該輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的該脈寬調(diào)變值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈波寬度調(diào)變電路，其特征在于其中所述的脈寬調(diào)變訊號包括一正脈寬調(diào)變訊號與一負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而該脈波寬度調(diào)變器包括一閂鎖器，耦接該第一加法器，用以在訊框轉(zhuǎn)換時以該脈寬調(diào)變值來更新該閂鎖器的值；一絕對值計算器，耦接該閂鎖器，用以產(chǎn)生該閂鎖器輸出的該脈寬調(diào)變值的絕對值；一計數(shù)器，用以依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；一比較器，耦接該計數(shù)器及該絕對值計算器，用以將該脈寬調(diào)變值的絕對值與該計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及一脈寬調(diào)變輸出切換器，耦接該閂鎖器與該比較器，用以依據(jù)該閂鎖器輸出的該脈寬調(diào)變值的符號位元，來將該比較訊號切換輸出至該正脈寬調(diào)變訊號與該負(fù)脈寬調(diào)變訊號之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈波寬度調(diào)變電路，其特征在于其中所述的絕對值計算器是使用互斥或閘。
6.一種脈波寬度調(diào)變方法，適于依據(jù)具有M+N個位元的一輸入資料，以在2^N個訊框中顫化輸出脈寬與該輸入資料值相關(guān)的脈寬調(diào)變訊號，其特征在于其包括以下步驟接收該輸入資料的較低N個位元，并輸出一脈波密度調(diào)變訊號，該脈波密度調(diào)變訊號在2^N個訊框中的脈波數(shù)與該輸入資料的較低N個位元的值相關(guān)；將該輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加，產(chǎn)生一脈寬調(diào)變值；以及依據(jù)該脈寬調(diào)變值，以在2^N個訊框中輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈波寬度調(diào)變方法，其特征在于將其中所述的輸入資料的較高M(jìn)個位元的值與該脈波密度調(diào)變訊號值相加前，會將M個位元的該輸入資料符號延伸為至少M+1個位元的該輸入資料，以產(chǎn)生至少M+1個位元的該脈寬調(diào)變值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈波寬度調(diào)變方法，其特征在于其中所述的脈寬調(diào)變訊號包括一正脈寬調(diào)變訊號與一負(fù)脈寬調(diào)變訊號，而輸出顫化的該脈寬調(diào)變訊號的步驟包括計算該脈寬調(diào)變值的絕對值；依據(jù)一工作時脈，產(chǎn)生一計數(shù)輸出；將該脈寬調(diào)變值的絕對值與該計數(shù)輸出值做比較，產(chǎn)生一比較訊號；以及依據(jù)該脈寬調(diào)變值的符號位元，來將該比較訊號切換輸出至該正脈寬調(diào)變訊號與該負(fù)脈寬調(diào)變訊號之一。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種脈波寬度調(diào)變電路與方法，是應(yīng)用脈波密度調(diào)變器來接收輸入資料的較低N個位元，以在文檔編號G06G7/161GK1661920SQ200410006009
公開日2005年8月31日 申請日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者徐漢華 申請人:凌陽科技股份有限公司