專利名稱：跳頻載波產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及跳頻載波產(chǎn)生器，特別是涉及一種無低通濾波器且根據(jù)第一電流及第二電流產(chǎn)生變動(dòng)頻率降低EMI峰值的跳頻載波產(chǎn)生器。
技術(shù)背景D類(數(shù)字音頻功率)放大器是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或PCM數(shù)字信息 轉(zhuǎn)換成PWM(脈沖寬度調(diào)變)或PDM(脈沖密度調(diào)變)等脈沖信號(hào),然后用PWM 或PDM的脈沖信號(hào)去控制大功率開關(guān)器件通/斷的音頻功率^:大器，也稱為 開關(guān)功率放大器，其具有高效率的突出優(yōu)點(diǎn)。D類放大或數(shù)字式放大器由輸 入信號(hào)處理電路、開關(guān)信號(hào)形成電路、開關(guān)功率電路(半橋式和全橋式)和低通 濾波器(LC)等四部分組成。D類放大器是利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來處 理音頻信號(hào)。其特性如下，l.具有很高的效率，通常能夠達(dá)到85%以上。2. 體積小，可以比類比的放大電路節(jié)省很大的空間。3.開關(guān)時(shí)無裂噪聲。傳統(tǒng)D類放大器的缺點(diǎn)是需要使用低通濾波器，由于使用低通濾波器會(huì) 增加成本且其體積過大不利于整體的電路設(shè)計(jì)，所以先進(jìn)廠商便提出無低通 濾波器的D類功率放大器。無低通濾波器的D類》文大器可參照2003年4月8 日所公開的德州儀器公司的美國(guó)專利6545533號(hào)，此種D類放大器使用亂碼 (PSEDUONOISE)產(chǎn)生器。但由于亂碼產(chǎn)生器與PWM載波不同步，這兩個(gè)信 號(hào)的差頻將對(duì)音頻信號(hào)造成干擾。由于亂碼產(chǎn)生器的信號(hào)作為一隨機(jī)信號(hào)， 所以其差頻干擾信號(hào)也作為一隨機(jī)干擾信號(hào)，無法以特定線;洛降低其干擾程 度。另一種D類放大器可參照2005年1月25日公開的美國(guó)專利6847257號(hào) 該專利是MAXIM公司所推出的一種無低通濾波器的D類放大器，其提供固 定頻率(FFM)模式和擴(kuò)展頻譜(SSM)模式。此類技術(shù)符合EMI輻射等級(jí)要求的 原因是在原有信號(hào)內(nèi)增加一個(gè)共模脈沖，擴(kuò)頻模式降低了調(diào)制頻率產(chǎn)生的 EMI輻射，就是在不外加LC濾波器時(shí)仍能符合FCCEMI輻射等級(jí)要求。但 是，此發(fā)明在修正頻率的產(chǎn)生是隨機(jī)產(chǎn)生的。如圖1所示，傳統(tǒng)D類放大器的峰值為-4db,且其高頻諧波(harmonics)為-20db。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目是提供一種跳頻栽波產(chǎn)生器，可應(yīng)用于一種無低通濾波 器的D類放大器上，用來節(jié)省成本，并仍能符合FCCEMI輻射等級(jí)要求。本發(fā)明的另一目的是提供一種跳頻載波產(chǎn)生器，其修正頻率的產(chǎn)生是同 步的，當(dāng)電壓偵測(cè)器偵測(cè)電壓高于第一電壓值時(shí)，該電壓偵測(cè)及方向控制器 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)至斜波產(chǎn)生電路以改變電流方向使得該電容由充電狀態(tài) 變?yōu)榉烹姞顟B(tài)，并在該電壓偵測(cè)器偵測(cè)電壓低于第二電壓值時(shí)，該電壓偵測(cè) 及方向控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)至斜波產(chǎn)生電^各以改變電流方向使得該電 容由放電狀態(tài)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)。由于充放電源為一電流源所以充放電特性為一 直線，這樣電容的電壓即在第一電壓與第二電壓之間以線性方式充放電而輸 出斜波(ramp)。本發(fā)明提供了一種跳頻載波產(chǎn)生器，包含電流源，電流源用以產(chǎn)生第一電 流；第一電流可輸出至一斜波電壓產(chǎn)生器，由斜波電壓產(chǎn)生器(ramp generator) 與相連接的電容輸出斜波電壓。斜波電壓產(chǎn)生器的輸出端分別連接電壓偵測(cè) 及方向控制器和脈沖寬度調(diào)變模塊，且該脈沖寬度調(diào)變模塊另可接收音頻輸 入信號(hào)，而該電壓偵測(cè)及方向控制器接收到斜波電壓后，同步輸出控制信號(hào) 至該斜波電壓產(chǎn)生器及計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器與數(shù)字控制電流源連接，依據(jù)該計(jì)數(shù) 器的值，該數(shù)字控制電流源輸出第二電流至該斜波電壓產(chǎn)生器。此第二電流 即與第一電流匯集以改變斜波電壓產(chǎn)生器對(duì)其相連接電容的充放電斜率而改 變載波頻率。換言之，載波的頻率隨著計(jì)數(shù)器的內(nèi)容而改變。由于控制信號(hào) 在由充電改變?yōu)榉烹娀蚍烹姼淖優(yōu)槌潆姷臅r(shí)候產(chǎn)生，且控制信號(hào)直接更改計(jì) 數(shù)器的內(nèi)容而控制充放電流的大小，所以充放電流的大小的改變與充放電方 向的改變同時(shí)發(fā)生而達(dá)到同步的目的。本發(fā)明的跳頻載波產(chǎn)生器可應(yīng)用在無低通濾波器的D類放大器上，并仍 能符合FCCEMI輻射等級(jí)要求，且本發(fā)明的變動(dòng)頻率的產(chǎn)生是同步的，所以 可避免差頻干擾。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的EMI數(shù)據(jù)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的電路架構(gòu)方框圖; 圖3為本發(fā)明實(shí)施方式的EMI數(shù)據(jù)圖。主要部件符號(hào)說明如下 12斜波電壓產(chǎn)生器 14電流源 16電容18電壓偵測(cè)及方向控制器 20計(jì)數(shù)器 22數(shù)字控制電流源 24脈沖寬度調(diào)變模塊 26開關(guān)功率放大器具體實(shí)施方式
為能詳細(xì)說明本發(fā)明，請(qǐng)參照?qǐng)D2及圖3。本發(fā)明實(shí)施例的跳頻載波產(chǎn)生 器包含有斜波電壓產(chǎn)生器12，以產(chǎn)生不同的變動(dòng)頻率。跳頻栽波產(chǎn)生器包括產(chǎn)生第一電流的電流源14,電流源14產(chǎn)生第一電流 后，將第一電流輸出至一斜波電壓產(chǎn)生器12的接收端，斜波電壓產(chǎn)生器12 接收該第一電流后配合電容16以輸出斜波電壓。如圖l所示，斜波電壓產(chǎn)生 器12的輸出端分別連接電容16(定值)、電壓偵測(cè)及方向控制器18、脈沖寬度 調(diào)變(PWM)模塊24。電壓偵測(cè)及方向控制器18發(fā)出控制信號(hào)改變電容16的 充電或放電方向時(shí)，計(jì)凄t器20的值也同時(shí)被更新。電壓偵測(cè)及方向控制器18接收到斜波電壓后，同步輸出控制信號(hào)至該斜 波電壓產(chǎn)生器12及計(jì)數(shù)器20。其中計(jì)數(shù)器20是一格雷碼計(jì)數(shù)器(Gmy Code Counter)。計(jì)數(shù)器20與數(shù)字控制電流源22連接，依據(jù)計(jì)數(shù)器20的值，數(shù)字 控制電流源22同步輸出第二電流至斜波電壓產(chǎn)生器12,此第二電流與第一電 流匯集而成為充電或放電電流以同步改變充放電斜率或同步改變斜波頻率。 另外脈沖寬度調(diào)變模塊24可接收音頻輸入信號(hào)，脈沖寬度調(diào)變模塊24的輸 出信號(hào)為一脈沖調(diào)變信號(hào)(PWM)其可輸出至開關(guān)功率放大器26的輸入端，再 由開關(guān)功率放大器26輸出D類信號(hào)。由于格雷碼計(jì)數(shù)器其輸出碼一次只改變一個(gè)位(bit),其交換噪聲比其它計(jì)數(shù)器低，本實(shí)施例以格雷碼計(jì)數(shù)器作為計(jì)數(shù)器20, —個(gè)N位的格雷碼計(jì)數(shù)器 20能產(chǎn)生2 不同的值來降低EMI的峰值，降低峰值的公式為 101og 1/2N=-10 log2N=-10 Nlog2二3Ndb因此，如本實(shí)施例以一個(gè)4位的格雷碼計(jì)數(shù)器20作為范例的話，理論上 可使EMI峰值降低-12db。請(qǐng)參照?qǐng)D3，相較于第圖1,圖3的能量峰值為-12db 且其高頻諧波(harmonics)維持在-30db以下，其改善程度在8 10db之間。無 低通濾波器的D類功率放大器如果需要更大幅度的降低EMI,可增加格雷碼 計(jì)數(shù)器的位。不論位的多少，格雷碼計(jì)數(shù)器的輸出碼一次只改變一個(gè)位，故 其交換噪音不會(huì)隨著位之增加而增加。其它數(shù)碼計(jì)數(shù)器如二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (Binary Counter),十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(BCD Counter)或亂碼產(chǎn)生器皆無法達(dá)到電路 小又一次只改變一位的低交換噪音的目的。本發(fā)明實(shí)施例的變動(dòng)頻率的產(chǎn)生是同步的。改變的方式是當(dāng)電壓偵測(cè)器 偵測(cè)電壓高于第一電壓值時(shí)，該電壓偵測(cè)及方向控制器18會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信 號(hào)使得該電容16由充電狀態(tài)變?yōu)榉烹姞顟B(tài)，該電壓偵測(cè)器偵測(cè)電壓低于第二 電壓值時(shí)，該電壓偵測(cè)及方向控制器18會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)使得該電容16 由放電狀態(tài)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)。承上所述，當(dāng)電容16改變充放電狀態(tài)的同時(shí)第二 電流大小也將隨之〗務(wù)正以同步變更充;^丈電的斜率。以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。 所以所有依照本發(fā)明申請(qǐng)范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，包括電流源，產(chǎn)生第一電流；斜波電壓產(chǎn)生器，接收所述第一電流，并輸出斜波電壓，斜波電壓產(chǎn)生器的輸出端分別連接電容、電壓偵測(cè)及方向控制器、脈沖寬度調(diào)變PWM模塊，且該脈沖寬度調(diào)變PWM模塊還可接收音頻輸入信號(hào)，而所述電壓偵測(cè)及方向控制器接收到斜波電壓后，同步輸出控制電壓至斜波電壓產(chǎn)生器及計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器與數(shù)字控制電流源連接，依據(jù)計(jì)數(shù)器的值，數(shù)字控制電流源輸出第二電流至斜波電壓產(chǎn)生器；開關(guān)功率放大器，其輸入端接收來自該脈沖寬度調(diào)變PWM模塊的信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中所述電壓偵 測(cè)及方向控制器偵測(cè)所述斜波電壓產(chǎn)生器的電壓高于第一電壓值時(shí)，所述 電壓偵測(cè)及方向控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)使得該電容的狀態(tài)由充電狀態(tài) 變?yōu)榉烹姞顟B(tài)。
3、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中所述電壓偵 測(cè)及方向控制器偵測(cè)所述斜波電壓產(chǎn)生器的電壓低于第二電壓值時(shí)，所述 電壓偵測(cè)及方向控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)使得該電容的狀態(tài)由放電狀態(tài) 變?yōu)槌潆姞顟B(tài)。
4、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中所述電壓偵 測(cè)及方向控制器發(fā)出控制信號(hào)改變?cè)撾娙莸某浞烹姞顟B(tài)時(shí)，該計(jì)數(shù)器的值 同時(shí)被更新。
5、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器是格 雷碼計(jì)數(shù)器。
6、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中當(dāng)電容改變 充放電狀態(tài)時(shí)，該第二電流的大小也將隨之同步修正。
7、 如權(quán)利要求6所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中第一電流與 第二電流匯集以產(chǎn)生充電或放電電流。
8、 如權(quán)利要求7所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，當(dāng)電容改變充放 電狀態(tài)時(shí)，由第一電流與第二電流所匯集的充放電電流的大小也將隨之同 步修正。
9、 如權(quán)利要求8所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，斜波電壓產(chǎn)生器 依據(jù)匯集的充放電電流與相連接的電容產(chǎn)生斜波電壓。
10、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，所述脈沖寬度調(diào) 變^t塊將音頻輸入信號(hào)與斜波電壓進(jìn)行調(diào)變。
11、 如權(quán)利要求1所述的跳頻載波產(chǎn)生器，其特征在于，其中該數(shù)字功率 放大器接收來自該脈沖寬度調(diào)變PWM模塊的信號(hào)，并將音頻輸入信號(hào)進(jìn)行 調(diào)變以輸出D類信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種跳頻載波產(chǎn)生器，其包括用以產(chǎn)生第一電流的電流源，第一電流可輸出至斜波電壓產(chǎn)生器，由斜波電壓產(chǎn)生器輸出斜波電壓。斜波電壓產(chǎn)生器的輸出端分別連接電容、電壓偵測(cè)及方向控制器、脈沖寬度調(diào)變模塊。脈沖寬度調(diào)變模塊可接收音頻輸入信號(hào)，而電壓偵測(cè)及方向控制器接收到斜波電壓后，同步輸出控制信號(hào)至斜波電壓產(chǎn)生器及計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器與數(shù)字控制電流源連接。依據(jù)該計(jì)數(shù)器的值，數(shù)位控制電流源輸出第二電流至該斜波電壓產(chǎn)生器。開關(guān)功率放大器的輸入端可接收來自該脈沖寬度調(diào)變模塊的信號(hào)，并將音頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)變以輸出D類信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/20GK101325404SQ20071011093
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者戴枝德 申請(qǐng)人:震一科技股份有限公司