專利名稱：用于改變pwm功率譜的系統和方法
技術領域：
本發明總體涉及一種用于改變脈沖寬度調制(PWM)功率譜的系 統和方法。更具體地，本發明一般涉及對PWM信號進行調制以產生調 制后的PWM信號，該調制后的信號具有抑制載波和改變后的PWM功 率譜中的至少一個。
背景技術：
通常，D類音頻放大器具有高功率效率的優點。然而，這樣的放 大器在電磁干擾(EMI)方面也有缺點，該電磁干擾(EMI)可以與 附近的無線接收機發生干擾、違反FCC發射限制(emission limit)、將 噪聲引入不同信號路徑、或它們的任何組合。在與音頻應用有關的具 體示例中，切換頻率可以在從大約200kHz到1000kHz的范圍內變化。 在D類放大器中，由于這樣的切換而產生的載波及其諧波通常與幅度 調制(AM)頻帶重疊，該幅度調制(AM)頻帶在從大約520kHz到 1710kHz的范圍內變化。因此，D類放大器可能引起EMI，除非使用一 些"緩和"技術，否則EMI可以與附近的AM接收機發生干擾。D類放大器還可以與開關電源(switched power supply)、直流至直流(DC-DC) 轉換器、數據轉換器、發動機控制器、采用脈沖寬度調制的其他系統、 或它們任何組合相關地使用。在每個這樣的示例中，D類放大器都可 能產生電磁干擾(EMI)，并且可能與AM頻帶和其他敏感頻帶發生干 擾。
通常，D類放大器可以使用多種調制技術。 一個常見的調制技術 被稱作BD雙邊(BD-D)脈沖寬度調制(PWM)。通常，BD-D PWM 包括改變兩個互補脈沖波的脈沖寬度，其中脈沖的中心是時間對齊 的并且在脈沖寬度調制(PWM)幀內通常居中。對于正輸入信號，驅 動橋接輸出高壓側(high side)的輸入信號(典型地稱作P或B)的脈 沖寬度增大，驅動橋接輸出低壓側(low side)的信號(典型地稱作N 或D)的互補脈沖寬度減小。不幸的是，這樣的BD調制導致了共模載 波頻率不適宜地以幀率為中心。在音頻應用的切換頻率與AM頻帶發 生重疊的具體示例中，共模載波及其諧波可以在AM頻帶內輻射能量， 這與鄰近同一系統或在同一系統內的AM無線電接收機的接收發生干 擾。
現有技術中所采用的一種用于緩和AM無線電干擾的技術包括 將PWM載波信號調整到遠離預期無線電臺頻率處。盡管這樣的調整可 以避免與共同駐留(co-resident)的AM無線電接收機的干擾，但這對 于避免與非共同駐留的AM接收機的干擾來說并不實用(因為可能不 知道預期的無線電頻率)，并且對針對發射兼容性(compliance)而抑 制EMI沒有幫助。此外，現有技術中所采用的用于針對發射兼容性而 抑制EMI的技術包括對PWM載波信號的頻率進行抖動(dither)。然 而，抖動技術提供了適中的平均EMI抑制，有時對瞬時峰值載波干擾 有最小抑制，并且可能對基帶信號的完整性造成不利影響，以及限制 信號的最大調制指數。因此，希望在極少損害或不損害基帶信號性能 的情況下有意圖地對PWM載波信號功率進行抑制。

發明內容
在具體實施例中， 一種電路設備包括從脈沖寬度調制(PWM)源接收至少一個PWM信號的脈沖邊沿控制電路。脈沖邊沿控制電路適于
以離散時間間隔選擇性地將該至少一個PWM信號與該至少一個PWM
信號的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換，以產生具有改變后的
功率譜的至少一個調制后的PWM信號。脈沖邊沿控制電路將該至少一 個調制后的PWM信號提供到該脈沖邊沿控制電路的至少一個輸出。
在另一具體實施例中， 一種電路設備包括通過至少兩個輸入接收 互補PWM信號的脈沖邊沿控制電路。脈沖邊沿控制電路適于以離散時 間間隔對接收到的PWM信號選擇性地應用斬波操作，以產生具有抑制 載波的調制后的PWM信號。脈沖邊沿控制電路將調制后的PWM信號
提供到該脈沖邊沿控制電路的相應輸出，其中，選擇性地應用斬波操 作包括選擇性地對接收到的PWM信號進行反相和交換。
在又一具體實施例中，公開了一種方法，該方法包括在脈沖邊
沿控制電路處接收至少一個脈沖寬度調制(PWM)信號。該方法還包
括以離散時間間隔選擇性地將該至少一個PWM信號與該至少一個
PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換，以產生具有改變
后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號。該方法還包括將該至少
一個調制后的PWM信號提供到相應的至少一個輸出。


圖l是對脈沖寬度調制(PWM)載波進行抑制的系統的第一具體 示例性實施例的框圖2是傳統BD-D PWM信號的具體表示實施例的曲線圖，其中兩 個脈沖波的脈沖寬度發生變化，這里的脈沖波是時間對齊的并且在脈 沖寬度調制(PWM)幀內通常居中；
圖3是輸出信號的差模(DM)功率譜的曲線圖，其中該輸出信號 使用圖2所示的BD-D PWM信號并且使用768kHz幀率；
圖4是輸出信號的共模(CM)功率譜的曲線圖，其中該輸出信號 使用圖2所示的BD-D PWM信號并且使用768kHz幀率；
圖5是對脈沖寬度調制(PWM)載波迸行抑制的系統的第二具體 示例性實施例的框圖；圖6是示出了使用斬波技術的在幀內居中的互補PWM脈沖的具體
時序曲線圖7是以分貝表示的幅度相對于頻率而變化的共模譜的具體示例 性實施例的曲線圖，該共模譜是通過對幀率為768kHz的幀邊界處的 BD-D PWM信號進行周期性斬波而得到的；
圖8是對脈沖寬度調制(PWM)載波進行抑制的系統的第三具體 示例性實施例的框圖9是以分貝表示的幅度相對于頻率而變化的共模譜的具體示例 性實施例的曲線圖，該共模譜是通過對幀率為768kHz的幀邊界處的 BD-D PWM信號進行隨機斬波而得到的；
圖10是使用PWM斬波技術改變脈沖寬度調制(PWM)功率譜的 方法的具體示例性實施例的流程圖；以及
圖11是在單個輸入系統上使用PWM斬波技術改變脈沖寬度調制 (PWM)功率譜的方法的第二具體示例性實施例的流程圖。
具體實施例方式
在具體實施例中，公開了一種脈沖邊沿控制電路和方法，使用選 擇性斬波(chopping)操作(即，反相和交換操作的選擇性應用)來 改變調制后的PWM輸出信號的功率譜。在具體示例中，通過交替地(周 期性地或隨機地)對一個或或多個接收到的互補PWM信號進行斬波和 不進行斬波，可以產生一個或多個調制后的PWM輸出信號，所述調制 后的PWM輸出信號包括以下至少一項抑制后的載波功率、白化后的 功率譜、或載波能量集中在除載波頻率以外的頻率處的功率譜。此外， 對一對接收到的互補PWM信號選擇性地應用斬波操作使得可以對共 模載波進行抑制，而實質上不改變接收到的互補PWM信號對的差模分 量，并且極少損害或不損害差分基帶信號的性能。
圖l是對脈沖寬度調制(PWM)載波進行抑制的系統100的第一具 體示例性實施例的框圖。系統100包括輸入102，輸入102接收脈沖編碼 調制(PCM)數字或模擬音頻輸入信號。輸入102耦合至脈沖寬度調 制(PWM)轉換器104，脈沖寬度調制(PWM)轉換器104將音頻輸入信號轉換成PWM字106并將PWM字106提供給脈沖邊沿控制器108。 脈沖邊沿控制器108分別將PWM (PWMB)信號110和PWM (PWMD) 信號112輸出至第一和第二定時控制框120和122。在具體實施例中， PWMB和PWMD信號110和112可以是互補的PWM信號對。在具體示例 中，PWMD信號112可以是PWMB信號110的占空比互補信號，使得兩 個信號110和112合計PWM幀占空比的大約100。/0。具體地，由于量化 效應使得兩個信號110和112的合計可能不等于PWM幀的100。/。。第一 定時控制框120接收PWMB信號110，并驅動耦合在電源電壓(VPP) 與地(GND)之間的輸出晶體管140的一個或多個柵極驅動器130以提 供髙壓側輸出信號(輸出B)。
第二定時控制框122接收PWMD信號112，并驅動耦合在電源電壓 (VPP)與地(GND)之間的輸出晶體管142的一個或多個柵極驅動器 132以提供低壓側輸出信號(輸出D)。盡管輸出晶體管140和142被示 為簡單的互補金屬氧化物半導體(CMOS)反相器，但在其他具體實 施例中，可以使用更復雜的輸出電路拓撲。
將來自輸出晶體管140和142的高壓側(輸出B)和低壓側(輸出D) 信號經由解調低通濾波器(LPF) 150提供給揚聲器160。在具體實施 例中，可以將揚聲器160替換成針對切換功率應用的直流(DC)至直 流轉換器，或替換成針對其他應用的其他電路。此外，系統100包括調 制序列控制器114，調制序列控制器114耦合至第一和第二定時控制框 120和122，以對PWMB和PWMD信號1 IO和112選擇性地應用一個或多 個調制序列，從而產生具有抑制載波的調制后的PWM輸出。
在具體實施例中，第一和第二定時控制框120和122適于對接收到 的如BD-D PWM信號等PWM信號106的共模載波功率和相關諧波進行 抑制，同時保持BD-DPWM結構的其他優點。在具體示例中，調制后 的PWM輸出信號可以具有抑制后的載波功率、白化后的功率譜、載波 能量集中在除了載波頻率以外的頻率處的功率譜、或它們的任何組合。 如以下所述，第一和第二定時控制框120和122連同脈沖邊沿控制器108 可以適于對接收到的PWM信號106的載波功率和相關諧波進行抑制， 而不改變該PWM信號106的載波頻率、該PWM信號106的幀重復率、基帶信號、或它們的任何組合。通常，脈沖邊沿控制器108以及第一和第二定時控制框120和122 適于選擇性地應用斬波操作，從而選擇性地以離散時間間隔對PWM信 號106進行斬波或不進行斬波。在具體實施例中，離散時間間隔是對載 波進行抑制、改變功率譜、或這些操作的任何組合的幀重復率的整數 因數(sub-multiple)。通常，術語"幀重復率的整數因數"是指與幀的寬 度有關的間隔，使得在幀內的相同時間位置處以幀序列上的規則間隔 應用斬波操作。在具體示例中，在每第n幀的幀邊界處選擇性地應用斬 波操作(即，斬波或不斬波)。當變量(n)是四(4)時，在每第4幀 的幀內的時間位置(如，在幀邊界處)選擇性地應用斬波操作。如這 里所使用的，術語"斬波"是指反相或交換操作，其中對兩個PWM信號 進行邏輯反相和互換，以在抑制共模載波功率的同時保持差模分量。 此外，單個輸入斬波操作是指對接收到的PWM信號與該PWM信號的 占空比互補信號所應用的反相和交換操作。通常，PWM信號及其占空 比互補信號具有合計占空比，該合計占空比表示量化效應界限內的整 個幀寬度(即，100%的幀寬度)。在具體示例中，應用斬波操作的地方(時間位置)可以處于幀邊 界處、 一半幀寬度處(T/2)、四分之一幀寬度處(T/4)、或幀內且在 幀序列上的其他時間位置處。此外，可以在幀序列上每一幀、每隔一 幀、每第n幀(其中n是正整數)、或隨機地，選擇性地應用或不應用斬 波操作。在具體實施例中，對調制后的輸出信號的載波能量進行抑制， 而不改變幀重復率，該幀重復率是幀(并且不是幀的內容)在脈沖寬 度調制幀的序列內重復的重復率。圖2是傳統BD-D PWM信號200的具體表示實施例的曲線圖，其 中，兩個脈沖波的脈沖寬度發生變化，該脈沖波是時間對齊的并且在 脈沖寬度調制(PWM)幀內通常居中。通常，對于例如驅動H橋的輸 出處的許多D類放大器，使用BD-DPWM。 PWM幀具有時間(T)，兩 個信號(B和D) 202和204的脈沖寬度在PWM幀內名義上居中(大約 T/2處)。對于正輸入信號，驅動橋接輸出高壓側的信號("B"信號202) 的脈沖寬度增大了delta (△),而驅動橋接輸出低壓側的信號("D"信ii號204)的脈沖寬度減小了delta (△)。通常，得到的是負載(即，與揚聲器級聯的濾波器)上的差分信 號206，該差分信號206是由以+AT/4為中心的兩個正脈沖構成的，其 中T是PWM幀的寬度，參考時間位置丁=0表示幀的中心。通常，差分 信號206的載波頻率是PWM幀率的兩倍。相反，對于負輸入信號，D信號204的負脈沖寬度增大，而B信號 202的正脈沖寬度減小，得到兩個相似但為負的脈沖。不同地，這是高 效的布置，因為沒有浪費(或極少浪費)差分能量。然而，以PWM幀 率產生了強共模分量208，與輸入是正還是負無關。圖3是使用圖2所示的BD-D PWM信號并且使用768kHz幀率的輸 出信號的差模(DM)功率譜300的曲線圖。具體地，在譜300中，差 模信號206 (如圖2所示)的載波頻率是768kHz幀率的兩倍。圖4是使用圖2所示的BD-D PWM信號并且使用768kHz幀率的輸 出信號的共模(CM)功率譜400的曲線圖。不幸的是，脈沖寬度調制 (PWM)幀內的PWMB和PWMD信號(例如，圖2所示的PWMB和 PWMD信號202和204)引入了由共模譜400所示的強共模分量，該強共模分量是由位于載波頻率處以及位于載波頻率的奇次諧波處的峰值 共模功率電平所指示的，所述峰值功率電平可在附近的接收機電路中產生電磁干擾(EMI)和幅度調制(AM)無線電干擾。此外，共模載 波頻率不適宜地以幀率為中心。假定針對音頻應用的實際切換頻率在 200kHz到1000kHz的范圍內變化，AM頻帶在520kHz到1710kHz的范圍內變化，存在這樣的問題共模載波及其諧波的輻射能量與鄰近同一系統或在同一系統中的AM無線電的接收發生干擾。因此，希望在不 損害差模性能的情況下對BDPWM信號的共模載波進行抑制。圖5是對脈沖寬度調制(PWM)載波進行抑制的系統500的第二具 體示例性實施例的框圖。系統500包括脈沖邊沿控制電路502，該脈沖 邊沿控制電路502包括至少兩個輸入，以從PWM源504接收互補脈沖寬 度調制(PWM)信號(如PWMB和PWMD信號)。通常，術語互補PWM 信號是指這樣兩個PWM信號這兩個PWM信號的組合占空比為 100%,使得第一PWM信號具有第一占空比，第二PWM信號具有第二第二占空比等于幀寬度(T)減去第一占空比。脈沖邊沿控制電路502還包括至少兩個輸出514和516，該至 少兩個輸出514和516可以耦合至電路組件，如濾波器、負載電路(揚聲器)、功率調節器的切換級、另一電路、或它們的任何組合。脈沖邊沿控制電路502包括適于通過該至少兩個輸入接收互補 PWM信號的第一反相器506和第二反相器508。第一和第二反相器506 和508適于對接收到的互補PWM信號進行邏輯反相。第一和第二反相 器506和508的輸出交叉耦合至開關510，使得PWMD信號的邏輯反相 拷貝被作為PWMB信號而提供至開關510， PWMB信號的邏輯反相拷 貝被作為PWMD信號而提供至開關510。因此，脈沖邊沿控制電路502 適于對互補PWM信號進行反相和交換。此外，開關510包括接收所接 收到的互補PWM信號的輸入。開關510響應于控制邏輯512，在輸出514 和516處選擇性地輸出以下項目之一接收到的互補PWM信號，或交 叉耦合后的、邏輯反相后的互補PWMB和PWMD信號。在具體實施例中，脈沖邊沿控制電路502適于以幀重復率的整數 因數選擇性地對接收到的互補PWM信號進行斬波(選擇性地反相或交 換)。此外，控制邏輯512可以處于脈沖邊沿控制電路502的內部或外部， 并且適于控制開關510以所選的幀間隔在接收到的互補PWM信號或斬 波后的互補PWM信號間進行選擇，以產生調制后的互補PWM信號而 不改變幀重復率、占空比、差分載波頻率、和差分基帶信號中的至少 一個，其中所述調制后的互補PWM信號具有改變后的功率譜、抑制后 的載波功率、或它們的任何組合。脈沖邊沿控制電路502向該至少兩個 輸出514和516提供接收到的互補PWM信號或交叉耦合后的、邏輯反相 后的互補PWM信號。在具體實施例中，控制邏輯512適于通過控制開關510的操作來隨 時間調整幀重復率的整數因數。在具體示例中，控制邏輯512可以隨時 間調整開關510的切換間隔，以對載波功率進行抑制、對功率譜進行白 化、或將載波能量集中在除了載波頻率以外的頻率處、或它們的任何 組合。此外，控制邏輯512適于控制開關510周期性地或隨機地向輸出 514和516提供互補PWM信號或交叉耦合后的、邏輯反相后的互補PWM信號。周期性斬波可以對載波進行抑制以及將載波能量移至輸出 譜中的其他頻率。隨機斬波可以對功率譜進行擴展和白化。此外，通過應用所構造的開關模式(switching pattern),可以對白化后的輸出功 率譜進一步整形，并且可以使用特定模式在特定頻率處引入凹口 (notch)。圖6是示出了在幀內居中的互補PWM脈沖(PWMB脈沖602和 PWMD脈沖(604))的具體示例性時序曲線圖600，使用簡單的、邏 輯反相的交叉連接以進行共模載波抑制。PWMB和PWMD脈沖602和 604產生差分輸出606，該差分輸出606具有以大約四分之一PWM幀處 (即，在士T/4處)為中心的脈沖。共模輸出608包括峰值正幅度，該峰 值正幅度位于大約PWM幀的中心處(即，在丁=0處)。如圖所示，對PWMD脈沖604進行反相和交叉耦合以使PWMD脈 沖604變成斬波后的PWMB脈沖610，對PWMB脈沖602進行反相和交 叉耦合以使PWMB脈沖602變成斬波后的PWMD脈沖612。所產生的差 分輸出614與針對未斬波的輸出的差分輸出606相比并未改變。然而， 共模輸出616相移了大約T/2 (或7U)，同時保持了每半幀內的差分脈沖 寬度和位置。圖7是以分貝表示的幅度相對于頻率而變化的共模譜700的具體 示例性實施例的曲線圖，該共模譜700是通過對幀邊界處的BD-D PWM信號進行周期性斬波而得到的，其中幀率為768kHz并且斬波頻 率整數因數變量(n)是二 (2)。共模譜700示出了對PWM信號的周 期性斬波(對互補PWM信號進行邏輯反相和交換或產生接收到的 PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號，以及交替輸出PWM信號 或邏輯反相后的占空比互補信號)抑制了載波頻率處的載波能量及其 諧波并在(l±l/n)倍的PWM載波頻率處產生邊帶音(side band tone), 其中(n)是斬波頻率整數因數變量。圖8是對脈沖寬度調制(PWM)載波進行抑制的系統800的第三具 體示例性實施例的框圖。系統800包括脈沖邊沿控制電路802，該脈沖 邊沿控制電路802在輸入806處接收來自PWM源804的至少一個脈沖寬 度調制(PWM)信號，其中輸入806耦合至開關808和互補產生器810。互補產生器810適于產生接收到的PWM信號的占空比互補信號。互補產生器810向邏輯反相器812提供PWM信號的占空比互補信號，邏輯反 相器812對占空比互補PWM信號進行邏輯反相，以向開關808的第二輸 入提供PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號。系統800還包括耦 合至開關808的控制邏輯814。控制邏輯814是以幻象(phantom)形式 示出的，這是由于控制邏輯8H可以被包含在脈沖邊沿控制電路802中 或與脈沖邊沿控制電路802分離。控制邏輯814適于控制開關808向輸出 816選擇性地提供接收到的PWM信號或接收到的PWM信號的邏輯反 相后的占空比互補信號之一，作為調制后的PWM輸出信號。通常，脈沖邊沿控制電路802可以是單個輸入電路設備，該單個 輸入電路設備適于產生與接收到的PWM信號有關的邏輯反相后的占空比互補信號，以及適于在幀序列上以離散時間間隔在幀內的時間位 置處選擇性地將接收到的PWM信號與邏輯反相后的占空比互補信號 進行交換，以在輸出816處產生調制后的PWM輸出信號。通常，脈沖 邊沿控制電路802適于在幀內的時間位置(如在幀邊界、幀內的中點位 置(例如，T/2，其中T表示時間幀寬度)處、在四分之一幀位置(例 如，T/4)處、或在另一時間位置處)選擇性地應用斬波操作。在具體實施例中，控制邏輯814適于將控制信號提供給脈沖邊沿 控制電路802的控制輸入，以調整斬波頻率(即，幀重復率的整數因數 乘以幀重復率)，從而在幀序列上以調整后的間隔選擇性地對接收到的 PWM信號進行斬波。在具體示例中，控制邏輯814適于控制開關808 在幀組或幀序列中對接收到的PWM信號與PWM信號的邏輯反相后的 占空比互補信號之間選擇性地進行切換，使得第一幀序列包括接收到 的PWM信號，第二幀序列包括PWM信號的邏輯反相后的占空比互補 信號。在具體示例中，開關808的選擇性控制可以用于對與輸出816處 的至少一個調制后的PWM輸出信號相關聯的功率譜進行整形。圖9是以分貝表示的幅度相對于頻率而變化的共模譜900的具體 示例性實施例的曲線圖，該共模譜900是通過對幀率為768kHz的幀邊 界處的BD-D PWM信號進行隨機斬波而得到的。共模譜900示出了 對PWM信號的隨機斬波(對互補PWM信號進行邏輯反相和交換或產15生接收到的PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號，以及選擇性地輸出PWM信號或邏輯反相后的占空比互補信號)白化了PWM共模輸出信號并顯著減小了其峰值能量水平。圖10是使用PWM斬波技術改變脈沖寬度調制(PWM)功率譜的 方法的具體示例性實施例的流程圖。在1002，在脈沖邊沿控制電路處 接收至少一個脈沖寬度調制(PWM)信號。進行至1004，以幀重復率 的整數因數選擇性地對該至少一個PWM信號進行反相并將該至少一 個PWM信號與該至少一個PWM信號的占空比互補信號進行交換，以 產生具有改變后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號。在具體實施 例中，選擇性地反相和交換的操作包括選擇性地對接收到的至少一 個PWM信號及其占空比互補信號進行斬波和不進行斬波。此外，在具 體示例中，以周期性間隔、以隨機間隔、或使用斬波和不斬波的特定 模式，執行所述選擇性地對接收到的至少一個PWM信號及其占空比互 補信號進行斬波和不進行斬波，以改變輸出功率譜。進行至1006，將 該至少一個調制后的PWM信號提供到相應的至少一個輸出。該方法在 1008終止。在具體實施例中，相對于至少一個PWM信號，該至少一個調制后 的PWM信號在特定頻率處具有減小了的電磁干擾(EMI)和射頻(RF) 干擾。此外，在另一具體實施例中，該至少一個調制后的PWM信號在 載波頻率處具有抑制后的功率、將載波能量集中在除了載波頻率以外 的頻率處、具有白化后的功率譜、或它們的任何組合。在又一具體實 施例中，在不改變幀重復率和載波頻率中至少一個的情況下，產生該 至少一個調制后的PWM信號。在具體示例中，如果接收到兩個PWM信號，則系統可以適于選擇 性地輸出這兩個PWM信號或這兩個PWM信號的斬波后的版本。在后 一種情況下，對這兩個PWM信號選擇性地進行反相和交換，然后將它 們提供到輸出。通過選擇性地對這兩個PWM信號進行斬波或不進行斬 波，得到的輸出信號可以具有改變后的功率譜。通過控制斬波間隔或 斬波模式，可以采用特定方式(如，通過將載波能量集中在除了載波 頻率以外的頻率處、通過對載波頻率處的載波能量進行抑制、通過對16功率譜進行白化、通過在功率譜中特定頻率處引入凹口、或它們的任 何組合)對功率譜進行整形。圖11是在單個輸入系統上使用PWM斬波技術改變脈沖寬度調制(PWM)功率譜的方法的第二具體示例性實施例的流程圖。在1102，在脈沖邊沿控制電路的輸入處接收脈沖寬度調制(PWM)信號。進行 至1104，產生接收到的PWM信號的占空比互補信號。在具體示例中， 接收到的PWM信號和占空比互補信號在量化效應的界限內具有合計 等于100%幀寬度(即，整個幀寬度)的占空比。進行至1106，對接收 到的PWM信號的占空比互補信號進行邏輯反相，以產生接收到的 PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號。在具體實施例中，在幀內 的時間位置處(如在幀邊界處或在幀內的另一位置處)選擇性地應用 PWM斬波技術。繼續進行至1108，以幀重復率的整數因數選擇性地輸 出接收到的PWM信號和接收到的PWM信號的邏輯反相后的占空比互 補信號中的一個，以產生調制后的PWM輸出信號，該調制后的PWM 輸出信號具有抑制載波、集中在除了載波頻率以外的頻率處的載波能 量、白化后的功率譜、或它們的任何組合。該方法在1110終止。在具體實施例中，該方法還包括接收控制信號值，以將斬波頻 率調整到幀重復率的特定整數因數。例如，可以應用控制信號值的序 列來隨時間調整幀重復率的整數因數，以對與調制后的PWM信號相關 聯的功率譜進行整形。結合以上所公開的電路設備和方法，公開了一種脈沖邊沿控制電 路，適于對至少一個接收到的PWM信號選擇性地應用斬波操作，以產生具有改變后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號。選擇性地斬波 的操作包括周期性地或隨機地以離散時間間隔對該至少一個接收到 的PWM信號及其占空比互補信號進行斬波或不進行斬波。在具體示例 中，隨機或周期性斬波操作可以對輸出功率譜進行整形，以對噪聲進 行白化、對載波功率進行抑制、將載波能量轉移或集中到除了載波頻 率以外的頻率、或它們的任何組合。在另一具體示例中，選擇性地斬 波的操作適于對載波進行抑制而不改變幀重復率、載波頻率、差模分 量、或它們的任何組合。盡管參考優選實施例描述了本發明，但本領域技術人員將認識 到，可以在不背離本發明的精神和范圍的前提下進行形式和細節上的 改變。
權利要求
1、一種電路設備，包括從脈沖寬度調制(PWM)源接收至少一個PWM信號的脈沖邊沿控制電路，所述脈沖邊沿控制電路適于以離散時間間隔選擇性地將所述至少一個PWM信號與所述至少一個PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換，以產生具有改變后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號，所述脈沖邊沿控制電路將所述至少一個調制后的PWM信號提供到所述脈沖邊沿控制電路的至少一個輸出。
2、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述離散時間間隔是 幀重復率的整數因數。
3、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制電 路還包括控制輸入，所述控制輸入適于接收控制信號，以選擇性地控 制針對每個順序幀的交換操作，從而選擇性地調整改變后的功率譜的 形狀。
4、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述至少一個調制后 的PWM信號是在幀間不改變與所述至少一個PWM信號相關聯的有效占空比的前提下產生的。
5、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制電 路適于根據所述至少一個PWM信號產生邏輯反相后的占空比互補信 號。
6、 根據權利要求5所述的電路設備，其中，產生邏輯反相后的占 空比互補信號，使得在量化效應的界限內，邏輯反相后的占空比互補 信號的占空比名義上等于整個幀寬度減去所述至少一個PWM信號的占空比。
7、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，在幀序列上幀內特定 時間位置處應用交換操作。
8、 根據權利要求7所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制電 路適于在幀邊界處將接收到的至少一個PWM信號與同所述接收到的 至少一個PWM信號相關的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換。
9、 根據權利要求7所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制電路適于在幀內時間位置處將接收到的至少一個PWM信號與同所述接 收到的至少一個PWM信號相關的邏輯反相后的占空比互補信號進行 交換，所述幀內時間位置對應于幀的四分之一幀寬度、 一半幀寬度、 或四分之三幀寬度。
10、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制 電路適于根據所構造的模式選擇性地將接收到的至少一個PWM信號 與同所述接收到的至少一個PWM信號相關的邏輯反相后的占空比互 補信號進行交換，以將載波信號能量集中在除了所述至少一個調制后 的PWM信號的載波頻率以外的頻率處。
11、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制 電路適于根據隨機模式選擇性地將接收到的至少一個PWM信號與同所述接收到的至少一個PWM信號相關的邏輯反相后的占空比互補信 號進行交換，以對所述至少一個調制后的PWM信號的功率譜進行白 化。
12、 根據權利要求l所述的電路設備，其中，所述至少一個調制 后的PWM信號是在不改變幀重復率和載波頻率中的至少一個的前提 下產生的。
13、 一種電路設備，包括通過至少兩個輸入接收PWM信號的脈沖 邊沿控制電路，所述脈沖邊沿控制電路適于以離散時間間隔對接收到 的PWM信號選擇性地應用斬波操作，以產生具有抑制載波的調制后的 PWM信號，所述脈沖邊沿控制電路將調制后的PWM信號提供到所述 脈沖邊沿控制電路的相應輸出，其中，選擇性地應用斬波操作包括 選擇性地對接收到的PWM信號進行反相和交換。
14、 根據權利要求13所述的電路設備，其中，所述離散時間間隔是幀重復率的整數因數。
15、 根據權利要求13所述的電路設備，其中，對調制后的PWM 信號的共模載波進行抑制，而不改變與接收到的PWM信號相關聯的差 分基帶信號。
16、 根據權利要求13所述的電路設備，還包括控制輸入，所述控制輸入響應于控制邏輯，選擇性地控制針對每個順序幀的斬波操作， 以選擇性地調整接收到的PWM信號的載波功率譜的形狀。
17、 根據權利要求13所述的電路設備，其中，所述接收到的PWM 信號包括第一PWM信號和第二PWM信號，所述第二PWM信號是所述 第一PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號，所述第一PWM信號 具有第一占空比，所述第二PWM信號具有第二占空比，在量化效應的 界限內，所述第二占空比名義上包括整個幀寬度減去所述第一占空比。
18、 根據權利要求13所述的電路設備，其中，所述調制后的PWM 信號是在不改變幀重復率和所述接收到的PWM信號的載波頻率中的 至少一個的前提下產生的。
19、 根據權利要求13所述的電路設備，其中，在幀序列上幀內特 定時間位置處應用斬波操作。
20、 根據權利要求19所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制 電路適于在幀邊界處對接收到的至少一個PWM信號進行反相，并將所 述接收到的至少一個PWM信號與同所述接收到的至少一個PWM信號相關的反相后的互補信號進行交換。
21、 根據權利要求19所述的電路設備，其中，所述脈沖邊沿控制電路適于在幀內時間位置處應用斬波操作，所述幀內時間位置對應于 四分之一幀寬度、 一半幀寬度、或四分之三幀寬度。
22、 一種方法，包括在脈沖邊沿控制電路處接收至少一個脈沖寬度調制(PWM)信號； 以離散時間間隔選擇性地將所述至少一個PWM信號與所述至少 一個PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換，以產生具有 改變后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號；以及將所述至少一個調制后的PWM信號提供到相應的至少一個輸出。
23、 根據權利要求22所述的方法，其中，所述離散時間間隔是幀 重復率的整數因數。
24、 根據權利要求22所述的方法，其中，選擇性地交換包括交 替地交換和不交換接收到的至少一個PWM信號。
25、 根據權利要求24所述的方法，其中，以周期性間隔執行所述交替地交換和不交換接收到的至少一個PWM信號的操作，以在改變后 的功率譜內將載波信號能量集中在除了載波頻率以外的頻率處。
26、 根據權利要求24所述的方法，其中，以隨機間隔執行所述交 替地交換和不交換接收到的至少一個PWM信號的操作，以在改變后的 功率譜內對載波信號能量進行白化。
27、 根據權利要求22所述的方法，其中，相對于所述至少一個PWM 信號，所述至少一個調制后的PWM信號在特定頻率處具有減小了的電 磁干擾(EMI)和射頻(RF)干擾。
28、 根據權利要求22所述的方法，其中，所述至少一個調制后的 PWM信號在載波頻率處具有抑制后的能量。
29、 根據權利要求22所述的方法，其中，所述至少一個調制后的 PWM信號是在不改變幀重復率和載波頻率中的至少一個的前提下產 生的。
全文摘要
本發明提供了一種用于改變PWM功率譜的系統和方法。在具體實施例中，一種電路設備包括從脈沖寬度調制(PWM)源接收至少一個PWM信號的脈沖邊沿控制電路。脈沖邊沿控制電路適于以離散時間間隔選擇性地將所述至少一個PWM信號進行反相，并將所述至少一個PWM信號與所述至少一個PWM信號的邏輯反相后的占空比互補信號進行交換，以產生具有改變后的功率譜的至少一個調制后的PWM信號。脈沖邊沿控制電路將所述至少一個調制后的PWM信號提供到脈沖邊沿控制電路的至少一個輸出。
文檔編號H03K7/08GK101667820SQ20091013292
公開日2010年3月10日 申請日期2009年3月31日 優先權日2008年4月1日
發明者理查德·蓋爾·比爾, 約翰·M·庫利 申請人:硅谷實驗室公司