專利名稱：采用交織信號進行脈沖寬度調(diào)制紋波抑制的放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及放大器，更具體地，涉及采用交織信號進行PWM紋波 抑制的交織放大器。
背景技術(shù)：
通過集成作為開關(guān)的輸出器件，而不是集成必須消耗大量功率的線性器 件，音頻應(yīng)用中已經(jīng)使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)放大來提高效率。在PWM 放大器中，音頻輸入信號被轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制波形。為此，向放大器提供 音頻信號，以基于，例如，音頻信號的幅度來調(diào)整超聲波矩形波形的寬度。 使用已調(diào)制的波形來驅(qū)動一個或多個作為開關(guān)的輸出器件，這些輸出器件或 者是完全飽和的或者是關(guān)斷的。通常利用開關(guān)功率晶體管來實現(xiàn)輸出器件， 將它們排列成半橋?qū)?，從該半橋?qū)χ械囊粋€器件將正電壓切換到輸出端，同 時另一器件將負電壓切換到輸出端?？梢韵虻屯V波器的輸入端提供切換后 的輸出信號，以試圖消除超出所希望的輸出波形的頻諳的諧波信號和旁帶信 號。使用經(jīng)過濾波的模擬信號來驅(qū)動諸如揚聲器等負載。
一組脈沖寬度調(diào)制放大器架構(gòu)，被稱為D類放大器，理論上具有100% 的效率，因為，輸出晶體管或者完全開，或者完全關(guān)。然而，這些放大器可 能有問題，因為，必須精確控制晶體管的開關(guān)時間。在D類放大器中，開關(guān) 以時間交替的方式工作。理想地，開關(guān)被精確地定時，使得一個晶體管瞬時 關(guān)斷，同時另一個晶體管瞬時接通。如果開關(guān)不是精確定時的，正的和負的 開關(guān)器件可能同時接通，導(dǎo)致高"直通(shoot-through)"電流，這將破壞放大 器系統(tǒng)中下一級的電路。因此，實際中，可以在一個晶體管關(guān)斷和另一個晶 體管接通的時刻之間有意地引入延遲。兩個開關(guān)都沒有接通時的兩個開關(guān)的 導(dǎo)通間隔之間的時間被稱為死時間(deadtime)。死時間可能導(dǎo)致變形，因此， 應(yīng)該被最小化。相反，此時間量不充分則會導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的直通電流。
可從位于印地安納州的埃爾克哈特的Crown Audio International購買到 解決直通電流和死時間問題的放大器。將一些CrownAudio放大器中使用的
10放大器架構(gòu)被稱作各種不同的名稱，包括反向電流放大器、平衡電流放大器
(BCA )，以及"I類，，放大器。在該放大器架構(gòu)中，對應(yīng)于已調(diào)制的波形
的正負開關(guān)脈沖在時間上互相交織。當音頻輸入信號處于零點交叉時，即，
在這種情況下在放大器輸出端不提供信號，此交織脈沖以50%占空因數(shù)的重 疊方式將開關(guān)接通和關(guān)斷。于是，通過開關(guān)相互直通連接的正負電源相互抵 消，從而提供零輸出信號。當待放大的進入信號超過零點交叉并進入正電壓 狀態(tài)時，交織脈沖的占空因數(shù)是，使得直通連接正電源的開關(guān)的占空因數(shù)增 大。當進入信號降到零點交叉以下并進入負狀態(tài)時，發(fā)生相反的情況。
盡管此反向電流放大器架構(gòu)相比常規(guī)的PWM放大器提供了顯著的改 善，但仍然可以對此架構(gòu)進行改善。例如，如將在以下進一步闡明的，可以 通過使用智能設(shè)計的反饋系統(tǒng)來對利用相互交織的多個反向電流放大器的 放大系統(tǒng)的失真結(jié)果進行改善。

發(fā)明內(nèi)容
以下描述具有改善的失真特性的放大器。該放大器包括交織PWM放大 器，該交織PWM放大器響應(yīng)于修改的輸入信號和一個或多個載波信號而生 成交織的PWM脈沖。放大器的交織PWM脈沖被用來驅(qū)動功率級，諸如反 向電流功率級。此放大器還包括交織PWM發(fā)生器，該交織PWM發(fā)生器響 應(yīng)于修改的輸入信號和一個或多個另外的載波信號而提供交織PWM脈沖。 PWM發(fā)生器使用的載波信號的相位可以不同于交織PWM放大器用來生成 交織PWM脈沖時所使用的載波信號。在生成修改的輸入信號時使用 一個或 多個反饋電路。更具體地，(一個或多個)反饋電路基于待放大的輸入信號 和交織PWM發(fā)生器的交織PWM脈沖，生成修改的輸入信號。
可以使用多個反饋電路。為此，可以實現(xiàn)第一反饋電路來反饋交織放大 器的功率級的輸出，以生成第一反饋信號，同時，可以實現(xiàn)第二反饋電路來 反饋PWM發(fā)生器的交織PWM脈沖，以生成第二反饋信號?？墒褂媒M合器 電路來組合輸入信號、第一反饋信號和第二反饋信號，以生成修改的輸入信 號。
可控制各個放大器部分的信號傳遞特性，以滿足所期望的失真降低程 度。例如，可組合交織PWM放大器和第一反饋電路，以表現(xiàn)出第一信號傳 遞特性，同時，可組合交織PWM發(fā)生器和第二反饋電路，以表現(xiàn)出第二信號傳遞特性?？蛇x擇第一和第二轉(zhuǎn)移特性，使得它們之間的比例在放大器的輸出波段的至少預(yù)定部分上與Nl和nn之間的比值相同，其中，Nt是交織
PWM發(fā)生器的交織階數(shù)，nn是交織PWM放大器的交織階數(shù)。在一些放大器實現(xiàn)方式中，交織PWM放大器的交織階數(shù)可以是一 (沒有交織)。
在研究下面的附圖和詳細說明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征以及優(yōu)點。所有這樣的其它系統(tǒng)、方法、特征以及優(yōu)點都應(yīng)當包含在該描述中、屬于本發(fā)明的保護范圍，并通過下述的權(quán)利要求得到保護。


參考以下附圖和說明可以更好地理解本發(fā)明。不需要對圖中的組件進行比例縮放、強調(diào)，通過這些組件的布置即可闡明本發(fā)明的原理。并且，在這些附圖中，同樣的附圖標記表示不同視圖中的相對應(yīng)部件。
圖l是可用于實現(xiàn)圖3到5所示的放大器系統(tǒng)的交織放大器的一個例子的示意性框圖2是示出圖1所示的交織放大器的操作的信號圖3是使用從載波生成的交織PWM反饋信號的放大器的一個例子的框圖，其中，此載波的相位不同于用來生成提供給放大器的功率級的PWM驅(qū)動信號的載波；
圖4是使用從載波生成的交織PWM反饋信號的放大器系統(tǒng)的另一例子的框圖，其中，此載波的相位不同于用來生成提供給放大器的功率級的PWM驅(qū)動信號的載波；
圖5是使用從載波生成的交織PWM反饋信號的放大器系統(tǒng)的又一例子的框圖，其中，此載波的相位不同于用來生成提供給放大器的功率級的PWM驅(qū)動信號的載波；
圖6是使用交織PWM反饋信號的放大器系統(tǒng)的另 一例子的框圖，其中，可由衰減電路和延遲電路的特性來確定反饋信號的所希望的特性；
圖7示出了可用來實現(xiàn)圖3到6所示的一個或多個放大器系統(tǒng)的一些相關(guān)操作；
圖8示出了可用來實現(xiàn)圖3到6所示的一個或多個放大器系統(tǒng)的一些相關(guān)操作，其中，除了交織PWM反饋信號之外，還使用放大器功率級的輸出
12信號來生成提供給交織PWM放大器的修改的輸入信號；
圖9是使用交織PWM信號進行PWM紋波抑制的另 一放大器系統(tǒng)的框
圖IO示出了用來實現(xiàn)圖9所示的放大器系統(tǒng)的一些交織操作。
具體實施例方式
為了理解以下闡明的范例交織放大器系統(tǒng)，對更常規(guī)的PWM放大器的輸出信號頻譜進行理解是有幫助的。更具體地，自然的雙邊PWM處理的輸出信號頻譜可表示
f化)《 1
V 2 」 、2 」
(公式1)_M是調(diào)制指數(shù)，其中，OSMSl.O①s是信號頻率，單位為弧度/秒C0c是PWM載波/開關(guān)頻率，單位為弧度/秒V。是PWM波形的峰輸出電壓m是載波頻帶的整數(shù)諧波級次1 S m S oo
n是旁帶級次-oo S n S a)
首項余弦項是處理所希望的信號，其輸入是弧度頻率C0s的余弦，其幅度相對于調(diào)制三角波形的比例是M。以單位幅度余弦形式給出三角波形如下
v(/) = ~y Z iCos(mwc/) (公式2)
"m=l,3,5..W
公式1的第二部分由調(diào)制三角波的諧波(m)和各個諧波附近的旁帶對(±n)組成。各個旁帶的幅度由第一類貝塞爾函數(shù)Jn (n階)、調(diào)制指數(shù)M的函數(shù)，以及諧波級次m給出。由于m和n總是整數(shù)，所以正弦乘積項具有三個可能數(shù)值-1、 0和+l。當m+n是偶數(shù)時，正弦項是零，沒有旁帶。類似地，在理想情況下，當11=0時，沒有載波。換言之，偶次諧波僅具有由信號頻率的奇數(shù)倍隔開的旁帶，而奇次諧波僅具有包括載波諧波的信號頻率的偶數(shù)倍數(shù)。
13在常規(guī)PWM放大器中，n=l的旁帶反饋產(chǎn)生增益誤差而不是失真。n=0并且m為奇數(shù)的項產(chǎn)生DC偏移誤差。當產(chǎn)生位于放大器的信號通頻帶中的互調(diào)信號時，這些信號導(dǎo)致諧波失真。對于音頻放大器，信號通頻帶可以小于或等于20KHz,但在高端音頻系統(tǒng)中，常?？梢愿哌_40KHz?？梢远攘坎⑹褂寐湓谕l帶之外的信號作為放大器性能的指標。
一種減小PWM放大器輸出信號的頻譜中不希望的信號的方式是，使用利用交織PWM脈沖進行切換的功率級。當利用天然雙邊PWM實現(xiàn)時，這樣的交織可以導(dǎo)致在諧波級次的擴展范圍上對不希望的信號進行顯著抑制。進一步，這樣的交織將導(dǎo)致對不是以放大器的交織次數(shù)N為模數(shù)的頻帶進行顯著的旁帶抑制。
圖1示出了可用于實現(xiàn)交織放大器系統(tǒng)的示例性反向電流放大器， 一般性地用附圖標記100表示。圖示的系統(tǒng)包括脈沖寬度調(diào)制部分105和反向電流驅(qū)動部分110。脈沖寬度調(diào)制部分105包括輸入部分113，此輸入部分113包括誤差放大器115。誤差放大器115接收待放大的音頻信號Vin以及反饋信號Vfb。誤差放大器115從音頻信號Vin中減去反^t赍信號Vfb，以在其輸出端生成修改的輸入信號+Vmod。此輸出信號被提供到倒相電路120的輸入端，倒相電路120生成與+Vmod的相位約相差180度的輸出信號-Vmod。
分別向正脈沖調(diào)制器電路130和負脈沖調(diào)制器電路125的輸入端提供+Vmod和-Vmod。調(diào)制器電路130和125利用由載波發(fā)生器140在一個或多個線路135上提供的載波信號來對他們各自的輸入信號+Vmod和-Vmod進行調(diào)制。當使用系統(tǒng)100用于音頻放大時，載波信號可以被實施為超聲波頻率三角波。也可以使用其它載波信號類型，這取決于特定的應(yīng)用。
向反向電流驅(qū)動部分110提供正脈沖調(diào)制器130的輸出作為輸入，以控制開關(guān)器件160的狀態(tài)。如圖所示，使用開關(guān)器件160通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的低通濾波器將正電壓+Vcc直通連接到負載。此例中的低通濾波器由電感器165和電容器155組成。類似地，負脈沖調(diào)制器125的輸出被設(shè)置成作為反向電流驅(qū)動部分110的輸入，以控制開關(guān)器件145的狀態(tài)。如圖所示，使用開關(guān)器件145通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的另一低通濾波器將負電壓-Vcc直通連接到負載。此例中的另一低通濾波器由電感器150和電容器155組成。電感器150和165二者具有相同的電感值和特性。例如，可利用一個或多個各種不同的開關(guān)晶體管技術(shù)來實現(xiàn)開關(guān)器件145和160。 二極管170和175在切換操作期間作為續(xù)流二極管。
圖2示出了圖1所示的反向電流放大器中生成的不同波形之間的關(guān)系。
此例中所示出的單個三角載波波形205 (Vcar)的中心是0V,并以附圖標記210表示以點線示出的修改的輸入信號+Vmod。分別通過波形215和220示出了提供給開關(guān)160和145的脈沖信號。向驅(qū)動電路提供脈沖信號215和220,以生成切換的電源電壓，該圖中示為225 (Vcombined)，該電壓可以經(jīng)過，例如，濾波、處理等，以提供給負載。
為了〈更于說明，在圖2的t0到t3時間段中，圖中示出修改的輸入電壓210在0V的相對電平處。此時間段期間，信號215和220具有相同的幅度和持續(xù)時間。結(jié)果，切換的電源電壓225保持為0V。然而，在時刻t3和t4之間，修改的輸入信號205轉(zhuǎn)變到0V以下，并且這種情況持續(xù)到時刻.t5。修改的輸入信號205的電平的這種改變導(dǎo)致脈沖信號215和220的占空因數(shù)出現(xiàn)對應(yīng)的改變，這又導(dǎo)致生成了波形225中示出的負向的脈沖。類似地，在時刻t5和t6之間，修改的輸入信號205轉(zhuǎn)變到OV以上，這種情況下持續(xù)到時刻t7。修改的輸入信號205的電平的這種改變同樣導(dǎo)致脈沖信號215和220的占空因數(shù)出現(xiàn)對應(yīng)的改變。在后一種情況下，占空因數(shù)的改變導(dǎo)致生成了波形225中示出的正向的脈沖。
下式給出了這樣的交織PWM放大器的輸出頻鐠
』MF。co如)+ P^Z々
E, i A^ iV;r . 、戶卞 " / 、T 、M=_m 、2J、 2 J
(公式3)
其巾
N是整數(shù)交織階數(shù)，lsN^oo;并且pN是整數(shù)諧波數(shù)，并且lspsoo。
當N=l時，以上表達式與(公式1 )相同，這也符合預(yù)期。在(公式1 )中出現(xiàn)m的位置，現(xiàn)在出現(xiàn)的是pN，這表明交織架構(gòu)已經(jīng)理想地抑制了不以N為模數(shù)的m次諧波的所有頻帶。那些保持為N的整數(shù)(p )倍的頻帶(m)理想地具有與(公式1 )相同的旁帶和載波諧波。
前述交織放大器分析揭示了交織PWM放大器具有自濾波特性，這使得該放大器能夠從信號通路中選擇性地去除PWM頻譜的整個頻帶。增加放大器的交織階數(shù)N會導(dǎo)致，從切換的功率級提供的切換的電源輸出信號中殘余的PWM頻i普的幅度相應(yīng)地減d 、并且其頻率相應(yīng)地增加。可以乂人切換的電源信號中容易地過濾出這些低幅高頻的頻譜殘余，以生成所希望的輸出信號，以提供給負載，其中，所希望的輸出信號組成放大器輸入信號的忠實放大版
本，僅有有限的失真。可以利用交織PWM脈沖來進一步減少由PWM頻譜殘余引起的所希望的輸出信號的惡化，以增強對攙雜在PWM頻譜中的低功率信號的濾波。該增強對低功率信號的濾波的方法可以與，例如， 一種或多種反饋方法相組合。
圖3中示出了放大器300的一個例子，其采用交織PWM脈沖來增強對低功率反饋信號的濾波，否則，這些低功率反饋信號可能會與調(diào)制PWM載波信號的頻譜攙雜。此例中，放大器300包括交織PWM;故大器305， PWM放大器305可包括脈沖寬度調(diào)制器310、輸出驅(qū)動器315，以及輸出濾波器320。脈沖寬度調(diào)制器310基于修改的輸入信號325以及載波發(fā)生器335提供的一個或多個載波信號330，為輸出驅(qū)動器315生成交織PWM脈沖。可以以如圖1所示的方式生成交織PWM脈沖，可以至少部分地基于由4,改的輸入信號325調(diào)制的載波信號330的個數(shù)，將該交織PWM脈沖擴展至交織階數(shù)NN。載波信號330可以是具有不同相位但有相同幅度的多個三角波形的形式。可以選擇載波信號330的相位，使得它們對應(yīng)的信號向量等分單位圓。
輸出驅(qū)動器315可包括圖1所示的類型的一個或多個切換功率級。如圖1所示，使用由PWM調(diào)制器提供的交織PWM脈沖來接通和關(guān)斷功率切換器件，諸如開關(guān)晶體管等?？梢韵蜉敵鰹V波器320的輸入端提供從輸出驅(qū)動器315輸出的作為結(jié)果的切換的功率輸出。輸出濾波器320可包括一個或多個濾波器，從而在向負載345提供所希望的信號340之前，去除超出放大器300的期望通頻帶的信號。輸出濾波器320中也可以包括將輸出驅(qū)動器315的多個切換的功率信號相互組合以提供給負載345所需的任何組件。
盡管交織PWM放大器305的交織架構(gòu)使放大器300具有交織架構(gòu)所固有的自濾波特性，也可以在放大器300中采用其它測量，以減小所希望的輸出信號340中不希望出現(xiàn)的諧波、旁帶等。例如，可以使用來自PWM輸出驅(qū)動器315的輸出端的所希望的輸出信號340和/或信號343的負反饋，來校正放大器300的不太理想的實現(xiàn)中所出現(xiàn)的非線性和/或隨機的缺陷。當利用實際組件實現(xiàn)放大器300時，自然會出現(xiàn)這樣的缺陷，這可能與理論電路分
16析中經(jīng)常使用的那些組件的理想化表示不同。
在所示的例子中，通過引導(dǎo)來自PWM輸出驅(qū)動器315的輸出端的所希 望的輸出信號340和/或信號343通過反饋信號通道350,在組合器電路355 的輸入端生成一個或多個負反饋信號353?？梢岳梅答佇盘柾ǖ?50中的 組件處理來自PWM輸出驅(qū)動器315的輸出端的所希望的輸出信號340和/ 或信號343,從而以一種或多種不同的方式生成反饋信號353。例如，可以 利用通路350的組件對來自PWM輸出驅(qū)動器315的輸出端的所希望的輸出 信號340和/或信號343進行濾波、時間延遲、相位延遲、縮放等。圖3所示 的組合器電路355從輸入信號360中減去反饋信號353，以完成對負反饋操 作的追蹤。輸入信號360可以組成直接提供給放大器300的信號，以進行放 大，或者可替代地，可以組成處理后的信號，以進行放大，此處理后的信號 對應(yīng)于被直接提供給放大器300的信號。
如上所述，放大器300還采用交織PWM脈沖來增強對低功率信號的濾 波，否則，該低功率信號可能會與脈沖寬度調(diào)制器310所使用的調(diào)制PWM 載波信號的頻譜攙雜。在圖3所示的例子中，交織PWM發(fā)生器370將交織 PWM脈沖380提供到另一反饋信號通道375的輸入端。反過來，反饋信號 通道375向組合器電路355的輸入端提供一個或多個其它反饋信號385,在 組合器電路355,從輸入信號360和負反饋信號353中減去此信號，以生成 修改的輸入信號325。可以利用反饋信號通道375中的組件處理交織脈沖 380，從而以一種或多種不同的方式生成反饋信號385。例如，可以利用通路 375的組件對交織脈沖進行濾波、時間延遲、相位延遲、縮放等。
脈沖寬度調(diào)制器370基于載波發(fā)生器335所提供的修改的輸入信號325 和一個或多個載波信號390,為反饋信號通道375生成交織PWM脈沖380。 可以以如圖1所示的方式生成交織PWM脈沖，至少可以部分地基于由^多改 的輸入信號325調(diào)制的載波信號390的個數(shù)將該交織PWM脈沖擴展至交織 階數(shù)NL。載波信號390可以是具有不同相位但有相同幅度的多個三角波形 的形式。進一步，載波信號390的相位可以不同于載波信號330的相位?？?以選"^載波信號330和390的相位，使得它們對應(yīng)的信號向量等分單位圓。
圖4是示出放大器300的示例性轉(zhuǎn)移特性的信號流程圖。此例中，放大 ,器系統(tǒng)400接收輸入信號Ein,并生成放大的輸出信號Eout。在功率放大器 的情況下，輸出信號Eout將向諸如揚聲器等負載傳送能量。也可以在輸出
17載之間增加濾波。
塊405表示具有信號傳遞特性GN的交織PWM放大器。由塊405表示的 交織PWM放大器可以具有通過負反饋而被校正的一些非線性和/或隨機缺 陷。因此，通過反饋塊410處理輸出信號Eout，該反饋塊410具有信號傳遞 特性Hn。反饋塊410的輸出被提供到信號組合器415的輸入端，在這里， 從輸入信號Ein中減去該輸出，作為處理的一部分，此處理用來在信號組合 器415的輸出端生成修改的輸入信號420。如圖所示，塊405使用修改的輸 入信號420來生成輸出信號Eout。
塊425包括圖3的脈沖寬度調(diào)制器370,并具有信號傳遞特性GL。此例 中，塊425可以是線性、低噪的增益塊，其輸出由塊430進行處理，其中塊 430具有信號傳遞特性HL。接著，又通過組合器電路415從輸入信號Ein中 減去塊430的輸出，作為用來生成修改的輸入信號420的處理的一部分。
可以選擇塊430的信號傳遞特性HL，使得GL Hl在放大器400的輸出 帶寬的至少預(yù)定部分上標稱(nominally)與GN 'Hn成比例。在很多情況下， 在設(shè)計的放大器的整個帶寬上基本可以維持此比例性。在選擇信號傳遞特性 HL時，可以考慮塊405和425的交織階數(shù)。假定塊405具有交織階數(shù)NN, 假定塊425具有交織階數(shù)NL。于是，放大器400的反饋系統(tǒng)交織階數(shù)為NN+ Ni= Ns。當GN ■ Hn與GL . Hl的比例約等于Nn與Ni的比例時，系統(tǒng)交織 階數(shù)為Ns的放大器的旁帶消除屬性被增強。因此，可以根據(jù)該屬性來選擇 信號傳遞特性Hl。
在GN Hn和GL Ht之間實現(xiàn)所期望的比例也需要對塊425或塊430的 輸出加以延時。此增加的延時可以用來補償與對塊405的功率級中的開關(guān)進 行驅(qū)動相關(guān)聯(lián)的固有延時。可替代地，或者附加地，可以在塊425和430的 一個或兩者中包含延時補償。
可以是Nn二1。這樣的情況下，塊405沒有交織，系統(tǒng)中唯一的交織階數(shù) 是由塊425提供的，其中，NL>0。參考圖3所示的放大器300，可以僅通過 用標準的非交織的PWM放大器取代交織的PWM放大器305來構(gòu)建這樣的 系統(tǒng)。雖然進行了這樣的替換，但當采用通過信號通路375的交織脈沖380 的反饋時，可實現(xiàn)旁帶和諧波信號的降低。
從反饋交織的觀點來看，哪一個相位向量代表塊405和425中調(diào)制的載 波信號并不重要，只要Ns向量均分單位圓并具有基本相等的幅度即可。在一種實現(xiàn)中，塊405中使用的相位向量均分單位圓，并且塊425的相位向量 均分塊405的相位向量之間的角度。使用這樣的相位向量配置有助于最小化 驅(qū)動塊405功率級的調(diào)制器中的噪聲所引入的誤差。
通過擴展它們的細節(jié)級別可以詳細描述塊405和425中的每一個，從而 展示各塊中出現(xiàn)的交織結(jié)構(gòu)。在一些情況中，可以通過使用并行系統(tǒng)實現(xiàn)塊 405和425中的交織結(jié)構(gòu)。然而，可以由串聯(lián)交織元件實現(xiàn)交織結(jié)構(gòu)。例如， 可以利用輸出電路與負載串聯(lián)的兩個半橋交織放大器實現(xiàn)經(jīng)典的全橋功率 轉(zhuǎn)換器。
對放大器400以及其對應(yīng)的信號傳遞特性進行分析，得到如下的閉環(huán)增 益公式二
￡/" — (l + (V^ + ^7/w) (公式4) 此公式中，在分母中表示出反饋因子，其中G.H項占支配地位。由于 這些項與NN和N^的數(shù)值有關(guān)，隨著NJ (NL+NN)的值的增加，反饋因子 減小。于是，當估計反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，需要考慮Nl和Nn的數(shù)植。當 Nt的數(shù)值不顯著大于NN時，系統(tǒng)穩(wěn)定性最好。例如，可以選擇NL的數(shù)值，
使其等于nn的值的兩倍。然而，容易理解，Nl和nn之間也可以采用其它
關(guān)系，同時仍保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
從使信號傳遞特性Hl盡可能地與負反饋信號的信號傳遞特性Hm盡量多 地相同的觀點來看，G「Hl與Gn . Hn的匹配/比率可以被逼近。該逼近可 以用來減小圖4所示的反饋架構(gòu)的成本和復(fù)雜度。圖5示出了一般性地以500 表示的系統(tǒng)中的這樣的逼近。如圖所示，塊405的輸出被提供給信號傳遞特 性為a的信號衰減器505的輸入端，塊425的輸出被提供給延時值為At的 延時電路510的輸入端。信號衰減器505可用來補償輸出增益的差異，因為， 信號傳遞函數(shù)GN的輸出和增益通常大于期望的信號傳遞函數(shù)G^由于塊405 中使用的功率級傾向于具有明顯的傳播延時，如果兩個信號通路以合適的比 例匹配，可能需要對此延時進行補償，延時電路510在塊405和425的輸出 信號之間提供時間補償。組合器電路525將衰減信號515和延時信號520彼 此相加，以生成反饋信號530。塊535具有信號傳遞特性H,并表示反饋信 號530可能經(jīng)受的可選的信號處理和/或不希望出現(xiàn)的信號失真。塊535的輸 出是初級反饋信號540,組合器電路545將該初級反饋信號540與輸入信號
19Ein組合，以生成》務(wù)改的輸入信號420。在系統(tǒng)500中，可以通過調(diào)整oc、 Gn和Gl之中的參數(shù)來得到想要的Nn與Nl的比但。
可以在多通道放大器中使用圖5所示的系統(tǒng)500,此放大器中可能已經(jīng) 存在用于較高階的交織的調(diào)制波形。例如，在每個通道中已經(jīng)具有兩階交織 的雙通道^L大器中，第二通道可具有與第 一通道所使用的調(diào)制波形在時間上 正交形成的調(diào)制波形，從而得到四階交織的通道之和輸出橋接。這種情況下， 塊425的PWM調(diào)制器僅需要使用兩個比較器，并可以對其提供與塊405的 調(diào)制器中所使用的比較器相同的主信號輸入。 一旦將延時加到塊425的比較 器輸出上，這些輸出信號就已經(jīng)處于準備就緒而可以與來自主輸出端的信號 的衰減版本進行組合的狀態(tài)。
根據(jù)設(shè)計標準，除了理想化的PWM調(diào)制處理，可以將信號傳遞函數(shù) G^當作完全線性的。然而，也可能希望有意地在Gl中加入非殘性，以有助 于校正信號傳遞函數(shù)Gn的非幾性。當兩個信號傳遞函數(shù)的誤差的形式相同 時，則不會由于該與失真校正有關(guān)的技術(shù)而導(dǎo)致有效反饋因子的減小。如果 對G^的失真估計過高，則輸出中可能出現(xiàn)一些局部位置的失真零位。在這
樣的系統(tǒng)中，信號傳遞特性GL所表現(xiàn)出的失真可能自然地顯得類似于信號
傳遞特性Gw所表現(xiàn)出的一些失真，因為產(chǎn)生傳播延時的機制也引入了一些 這兩者共有的失真。因此，如果將塊425和/或延時電路510兩者或者其中之 一設(shè)計為包括一些與塊405中所生成的相同的傳"t番失真特性，則將在信號 515和520中發(fā)現(xiàn)類似的失真。最后，將使用這些失真來生成修改的輸入信 號420，并且，導(dǎo)致輸出信號Eout中的傳播延時失真的影響降低。
可以在模擬域、數(shù)字域或者兩者的組合中實現(xiàn)前述系統(tǒng)。圖6示出了可 以在組合域中實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)的一種方式。如圖所示，；故大器系統(tǒng)600包括 調(diào)制器部分603和切換電源部分605。切換電源部分605包括反向電流開關(guān) 電路607,該反向電流開關(guān)電路607對從調(diào)制器部分603提供的PWM脈沖 驅(qū)動信號610做出響應(yīng)。可將反向電流開關(guān)電路607的輸出提供給求和電路 /輸出濾波器613,接著，此濾波器613將所希望的輸出信號615提供給負載 617。可通過將所希望的輸出信號615提供給調(diào)制器部分603的組合器電路 620的輸入端來將該信號用于負反饋?？商娲兀蛘吒郊拥?，可將反向電 流開關(guān)的輸出端處所提供的驅(qū)動信號沿著線路619提供給組合器電路620的 輸入端，以用于提供負反饋。組合器電路620也接受一個或多個線路657處的信號。組合器電路620的輸出被提供到一個或多個線路623處，接著，被 提供到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器625的輸入端。在被提供給模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器625之 前，信號623可以經(jīng)過縮放、濾波，或者在模擬域中進行處理，從而，如果 需要，可以簡化數(shù)字域中的進一步反饋處理。
模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器625在一個或多個線路627上提供輸出信號，該一個 或多個線路627與信號623對應(yīng)。由反饋處理器650對這些輸出信號以及數(shù) 字信號630進行數(shù)字處理，以生成修改的輸入信號633。數(shù)字信號630對應(yīng) 于模擬信號輸入635，其中模擬信號輸入635已經(jīng)通過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器637 被轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。輸入信號635可組成直接提供給放大器600的信號，以 用于進行放大，可替代地，輸入信號635可組成處理后的信號以用于進行放 大，此處理后的信號對應(yīng)于直接提供給放大器600的信號。
調(diào)制器部分603包括多相載波發(fā)生器640,該多相載波發(fā)生器640生成 將利用修改的輸入信號633進行PWM調(diào)制的各種載波信號的數(shù)字表示。在 圖示的系統(tǒng)中，第一集合的一個或多個模擬載波信號的數(shù)字表示643被提供 到交點預(yù)測器645的輸入端。第二集合一個或多個模擬載波信號的數(shù)字表示 647 ^f皮提供到交點預(yù)測器651的輸入端。該數(shù)字化的載波信號643和647可 對應(yīng)于三角調(diào)制器信號。由數(shù)字化載波信號643表示的模擬載波信號的相位 不同于由數(shù)字化載波信號647所表示的模擬載波信號。在圖示的實現(xiàn)中，由 數(shù)字化載波信號643表示的模擬載波信號可以具有等分單位圓的相位向量。 類似地，可選擇由數(shù)字化載波信號647表示的模擬載波信號，使得它們在與 數(shù)字化載波信號643所表示的模擬信號對應(yīng)的相位向量之間的角度處均分單 位圓。
可通過交點預(yù)測器645對修改的輸入信號633與數(shù)字化載波信號643進 行比較，以確定信號633和數(shù)字化載波信號643將要相交的位置?？稍陬A(yù)期 時間交點的兩側(cè)使用多個輸入數(shù)據(jù)樣本，來計算交點。例如，可以利用數(shù)字 信號處理器中實現(xiàn)的插值/求根軟件來計算交點的確定。類似地，可通過交點 預(yù)測器651對修改的輸入信號633與數(shù)字化載波信號647進行比較，以確定 信號633和數(shù)字化載波信號647將要相交的位置。向脈沖發(fā)生器653提供指 示信號633和643之間的交點的凝:據(jù)，以生成交織PWM脈沖610。
可以以一些不同的方式使用指示信號633和647之間的交點的數(shù)據(jù)，以 實現(xiàn)所期望的反饋效應(yīng)。例如，可以向脈沖發(fā)生器655的輸入端提供交點數(shù)據(jù)，以生成提供到組合器電路620的輸入端的交織PWM脈沖657?？商娲?地，可以將交點預(yù)測器651的數(shù)字輸出直接饋送到反饋處理器650。更進一 步地，可以對交點預(yù)測器651、脈沖發(fā)生器655,和/或組合器電路620的輸 出采用中間處理，以執(zhí)行，例如，所期望的Nn與Nl的任何比例匹配。
例如，可以在^^共集成電路基板上集成放大器600的許多元件。例如， 可以利用數(shù)字信號處理器和相應(yīng)軟件實現(xiàn)調(diào)制器部分603的許多元件。類似 地，如果在模擬域中實現(xiàn)任意前述放大器系統(tǒng)的調(diào)制器和反饋元件，可以將 它們有效地實現(xiàn)在公共集成電路基板上。
圖7示出了可用于實現(xiàn)前述放大器中的一種或多種的一些相關(guān)操作。如 圖所示，在塊705處，從修改的輸入信號生成初級交織PWM脈沖。在塊710 處，使用初級交織PWM脈沖來驅(qū)動交織PWM放大器的功率級。在塊715 處，生成次級交織PWM脈沖。次級交織脈沖是利用一種或多種載波信號生 成的，此載波信號的相位不同于在塊705處用來生成初級交織PWM力永沖的 載波信號。在塊720處，從輸入信號以及初級和次級交織PWM脈沖生成用 于塊705的修改輸入信號。
圖8示出了可用于實現(xiàn)前述放大器中的一種或多種的另 一組相關(guān)操作。 如圖所示，在塊805處，從修改的輸入信號生成初級交織PWM脈沖。在塊 810處，使用初級交織PWM脈沖來驅(qū)動交織PWM放大器的功率級。在塊 815處，生成次級交織PWM脈沖。次級交織脈沖是利用一種或多種載波信 號生成的，此載波信號的相位不同于在塊805處用于生成初級交織PWM脈 沖的載波信號。在塊820處，通過組合輸入信號、次級交織PWM脈沖以及 與從放大器的功率級提供到例如負載的輸出信號相對應(yīng)的反饋信號，生成在 塊805處使用的修改的輸入信號。
圖9示出了另一種》文大器系統(tǒng)900，其采用交織PWM信號進行PWM 紋波抑制?？梢栽跊_莫擬域、數(shù)字域以及這兩者的組合中實現(xiàn)系統(tǒng)900。此例 中，在轉(zhuǎn)換器905的輸入端處提供將由系統(tǒng)900放大的信號902。向交織PWM 發(fā)生器907的輸入端提供轉(zhuǎn)換器905的輸出。當交織PWM發(fā)生器907被實 現(xiàn)為數(shù)字電路時，轉(zhuǎn)換器905可以是在通過放大器系統(tǒng)900的整個信號通路 上具有全解析度和線性的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。在模擬實現(xiàn)中，轉(zhuǎn)換器905可 以被實現(xiàn)為增益級，其適用于輸入信號濾波器中的主要輸入級別，以避免與 PWM調(diào)制處理相混淆。
22交織PWM發(fā)生器907響應(yīng)于從轉(zhuǎn)換器905提供的信號來提供初級交織 PWM脈沖集合和次級交織PWM脈沖集合。在線路909上提供初級交織 PWM脈沖集合，并且初級交織PWM脈沖集合具有交織階數(shù)N。在線路910 上提供次級交織PWM脈沖集合，并且次級交織PWM脈沖集合具有交織階 數(shù)L。交織PWM發(fā)生器907利用載波信號來生成初級交織PWM脈沖集合， 該載波信號在相位上不同于用來生成次級交織PWM脈沖集合的載波信號。 此例中，交織階數(shù)N=L并且N> 1 。
初級交織PWM脈沖集合被提供到交織PWM校正器912的輸入端。 PWM校正器912響應(yīng)于線路914上4是供的一個或多個校正信號，調(diào)整初級 交織PWM脈沖集合的脈沖寬度，以生成校正后的PWM驅(qū)動信號N，。接著， 使用校正后的PWM驅(qū)動信號N，來驅(qū)動交織PWM輸出級916的輸出開關(guān)晶 體管。由交織PWM輸出級916通過輸出濾波器918向諸如揚聲器等的負載 提供PWM已調(diào)制信號N"。
線路914上的校正信號是從與線路910上的次級交織PWM脈沖集合對 應(yīng)的一個或多個前饋信號得到的。此外，可以從與PWM已調(diào)制信號N"對 應(yīng)的一個或多個反饋信號得到校正信號，該PWM已調(diào)制信號N"是從交織 PWM輸出級916的輸出端提供的。系統(tǒng)900既采用前饋電路通路，又采用 反饋電路通路，以便于從次級交織PWM脈沖集合和PWM已調(diào)制信號N" 這兩者來獲得(一個或多個)校正信號。為此，在線路910上，次級交織 PWM脈沖集合被提供到轉(zhuǎn)換器920的輸入端。轉(zhuǎn)換器920提供具有適當?shù)?響應(yīng)和幅度的PWM波形，用來與PWM已調(diào)制信號N"的縮放版本相組合。 在數(shù)字實現(xiàn)中，轉(zhuǎn)換器920將數(shù)字代碼轉(zhuǎn)換為相關(guān)寬度的模擬脈沖波形。在 模擬實現(xiàn)中，轉(zhuǎn)換器920可以對線路910上的脈沖進行信號縮放。轉(zhuǎn)換器920 的輸出可通過具有傳遞函數(shù)HL的增益級924被提供到求和電路922的正極 端子。傳遞函數(shù)HL可對應(yīng)于衰減和/或濾波操作，該衰減和/或濾波操作被設(shè) 計成用來確保在次級交織PWM脈沖集合和PWM已調(diào)制信號N，，之間存在 適當?shù)年P(guān)系。然而，應(yīng)理解，轉(zhuǎn)換、增益和/或濾波等任何操作可以在單個功 能塊中執(zhí)行，也可以在多個功能塊之間以不同的方式劃分。于是，系統(tǒng)900 的前饋通路中使用的組件僅示出了可以實現(xiàn)這種操作的 一種方式。
可以通過增益級926向求和電路922的負極端子的輸入端提供PWM已 調(diào)制信號N"。此例中，增益級926具有傳遞函數(shù)HN。傳遞函數(shù)HN可對應(yīng)
23于衰減和/或濾波沖喿作，該衰減和/或濾波操作被設(shè)計成用來確保在PWM已
調(diào)制信號N，，和次級交織PWM脈沖集合之間存在適當?shù)年P(guān)系。
求和電路922從增益級924的輸出端的信號減去增益級926的輸出端的 信號，以生成一個或多個誤差信號928。該(一個或多個)誤差信號是從交 織PWM發(fā)生器907提供的理想PWM信號輸出和在交織PWM輸出級916 的輸出端處提供的PWM已調(diào)制信號N"之間測量的誤差。誤差信號928被 具有傳遞函數(shù)HE的誤差放大器930放大，并且可選地，可被轉(zhuǎn)換器932轉(zhuǎn) 換為適當?shù)男问?，以提供給交織PWM校正器912。如果交織PWM校正器 912被實現(xiàn)為數(shù)字電路，則轉(zhuǎn)換器932可包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該模擬-數(shù) 字轉(zhuǎn)換器將來自誤差放大器932的模擬輸出轉(zhuǎn)換為適當?shù)臄?shù)字格式，以輸入 到交織PWM校正器912?？梢詫⑦@種模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間選擇成非 ?？欤瑥亩苊饨o反饋環(huán)增加大量相位滯后。此外，這樣的轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范 圍可以很大。雖然誤差信號的大小應(yīng)該小于主信號的大小，但由未穩(wěn)壓的電 源導(dǎo)致的誤差仍然相當大。與交織PWM輸出級916的增益級聯(lián)的誤差放大 器930的傳遞函數(shù)He和侍遂函數(shù)HN應(yīng)該被選擇為滿足奈查斯特穩(wěn)定性標 準。
相對于由交織PWM發(fā)生器907生成的初級交織PWM信號集合909， 可以對次級交織PWM信號集合910進行延遲。如果N=L，則次級交織PWM 信號集合910可構(gòu)成初級交織PWM脈沖集合的延遲版本?？赏ㄟ^，例如， 轉(zhuǎn)換器920、增益級924和/或利用獨立的延時電路引入該延時。延時的大小 可以被選擇為對應(yīng)于通過交織PWM輸出級916的預(yù)期信號延時。初級交織 PWM脈沖集合的相位可以被確定為均分單位圓。這樣，被用作參考信號的 次級交織PWM脈沖集合的相位也可以被確定為均分單位圓，僅在相位上比 初級交織PWM脈沖集合稍樣i滯后。
實現(xiàn)誤差放大器930，使其有利于生成具有高集成度的條件穩(wěn)定的反饋 系統(tǒng)。為此，可以利用高階無源RC差分器來實現(xiàn)誤差放大器930，以用于 一個高增益反相放大器周圍的反饋。在該反饋網(wǎng)絡(luò)附近可以使用有源箝位電 路，以抑制在系統(tǒng)過載期間所出現(xiàn)的失控的輸出。
增益級924和926可以在內(nèi)部組合它們的交織輸入，并將其傳送到它們 的輸出端進行求和。這樣，在這兩個增益級中的任一個的輸出端處沒有圖9 所示的信號計數(shù)。這兩種形式在線性網(wǎng)絡(luò)中是邏輯上等效的。這兩種信號通路可具有相同的相對幅度和相位響應(yīng)，以允許它們在交織PWM輸出級916 沒有誤差時產(chǎn)生零差值。
增益級926也可以從輸出濾波器918接收低通濾波后的輸入937。這可 以利用高階遠程感應(yīng)方法來容易地完成，此方法中，高頻信號通^各來自交織 PWM輸出級916,并且低頻信號通路來自輸出濾波器918 。
圖10是示出在采用交織PWM信號進行PWM紋波抑制的系統(tǒng)中可能執(zhí) 行的一些相關(guān)操作的流程圖。如圖所示，在塊1005，生成交織PWM信號N 的第一集合，并在塊1010,生成交織PWM信號L的第二集合?？梢酝瑫r執(zhí) 行塊1005和1010所示的操作。通過利用待放大的信號來調(diào)制編號為N的載 波信號，生成塊1005所示的第一集合的交織PWM信號，并且通過利用待 放大的信號來調(diào)制編號為L的載波信號，生成塊1010處的第二集合的交織 PWM信號。用于生成第一集合的交織PWM信號的載波信號可以在相位上 不同于用于生成第二集合的交織PWM信號的載波信號。
在塊1015，生成誤差信號。此例中，從交織PWM輸出級的輸出信號以 及在塊1010處生成的第二集合的交織PWM信號獲得誤差信號。在塊1020， 使用該誤差信號來校正第一交織PWM信號的脈沖寬度。接著，在塊1025, 使用該4交正后的交織PWM信號來驅(qū)動放大器的交織PWM輸出級。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會 理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)還可以實現(xiàn)非常多的實施方式和實現(xiàn)方式。例如，有 很多延時發(fā)生器以及怎樣對它們進行調(diào)制和分流的實施方式。于是，本發(fā)明 僅受到所附的權(quán)利要求及其等效體的限制。
2權(quán)利要求
1. 一種放大器，包括交織PWM放大器，其響應(yīng)于修改的輸入信號和一個或多個載波信號而生成交織PWM脈沖，以驅(qū)動所述交織PWM放大器的功率級；交織PWM發(fā)生器，其響應(yīng)于修改的輸入信號和一個或多個另外的載波信號，提供交織PWM脈沖；以及一個或多個反饋電路，其響應(yīng)于輸入信號和所述交織PWM發(fā)生器的所述交織PWM脈沖，生成所述修改的輸入信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述一個或多個另外的載波信號在 相位上不同于所述交織PWM放大器用來生成其交織PWM脈沖所使用的所 述一個或多個載波信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其中所述一個或多個反饋電路包括 第一反饋電路，其布置成，反饋所述交織放大器的功率級的輸出，以生成第一反饋信號；第二反饋電路，其布置成，反饋所述PWM發(fā)生器的交織PWM脈沖， 以生成第二反饋信號；組合器電路，其布置成，組合所述輸入信號、所述第一反饋信號以及所 述第二反饋信號，以生成所述修改的輸入信號。
4. 如權(quán)利要求3所述的放大器，其中，所述交織PWM放大器和所述第一 反饋電^^進行組合，以展現(xiàn)出第一信號傳遞特性，其中，所述交織PWM發(fā) 生器和所述第二反饋電路進行組合，以展現(xiàn)出第二信號傳遞特性，其中，所 述第一信號傳遞特性和所述第二信號傳遞特性在放大器的輸出帶寬的至少 預(yù)定部分上相互成比例，并且它們之間的比例和Ni與Nn之比相同，并且其 中，N^是所述交織PWM發(fā)生器的交織階數(shù)，Nw是所述交織PWM放大器 的交織階數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述交織PWM放大器的交織階數(shù) 為一。
6. —種放大器，包括交織階數(shù)N^1的交織PWM放大器，其中，所述交織放大器響應(yīng)于修 改的輸入信號和一個或多個載波信號而生成交織PWM脈沖，以驅(qū)動所述交 織PWM放大器的功率級；交織階數(shù)Npl的交織PWM發(fā)生器，其中，所述交織PWM發(fā)生器響應(yīng) 于修改的輸入信號和一個或多個另外的載波信號，提供交織PWM脈沖；一個或多個反饋電路，其組合輸入信號和所述交織PWM發(fā)生器的交織 PWM脈沖，以生成所述+f改的輸入信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的放大器，其中，提供給所述交織PWM發(fā)生器的一 個或多個另外的載波信號在相位上不同于提供給所述交織放大器的一個或 多個載波信號。
8. 如權(quán)利要求6所述的放大器，其中Nn和Nl是偶數(shù)。
9. 如權(quán)利要求6所述的放大器，其中NN=2并且NL=2。
10. 如權(quán)利要求6所述的放大器，其中，所述一個或多個反饋電路包括 第一反饋電路，其布置成，反饋所述交織放大器的功率級的輸出，以生成第一反饋信號；第二反饋電路，其布置成，反饋所述PWM發(fā)生器的交織PWM脈沖， 以生成第二反饋信號；組合器電路，其布置成，組合所述輸入信號、所述第一反饋信號以及所 述第二反饋信號，以生成所述修改的輸入信號。
11. 如權(quán)利要求10所述的放大器，其中，所述交織PWM放大器和所述第 一反饋電路進行組合，以展現(xiàn)出第一信號傳遞特性，其中，所述交織PWM 發(fā)生器和所述第二反饋電路進行組合，以展現(xiàn)出第二信號傳遞特性，其中， 所述第一信號傳遞特性和所述第二信號傳遞特性在所述放大器的輸出帶寬 的至少預(yù)定部分上相互成比例，并且它們之間的比例與Nl和Nn之比相同。
12. 如權(quán)利要求11所述的放大器，其中Nn和Nl是偶數(shù)。
13. 如權(quán)利要求11所述的放大器，其中NN=2并且N^2。
14. 一種放大器，包括載波發(fā)生器電路，其至少提供第一載波輸出信號和第二載波輸出信號；至少一個脈沖寬度調(diào)制器，其響應(yīng)于所述第一載波輸出信號和修改的輸 入信號，生成交織脈沖輸出驅(qū)動信號；至少 一個反向電流輸出驅(qū)動器，其響應(yīng)于所述至少 一個脈沖寬度調(diào)制器 的所述交織脈沖輸出驅(qū)動信號，生成用于驅(qū)動負載的負載信號；反饋求和電路，其響應(yīng)于第一次級反饋信號和第二次級反饋信號，生成 提供到所述至少 一個脈沖寬度調(diào)制器的所述修改的輸入信號；第一反饋電路，其布置成，反饋負載信號的至少一部分，作為所述反饋 求和電路的所述第 一反饋信號；至少一個另外的脈沖寬度調(diào)制器，其響應(yīng)于所述第二載波輸出信號和所 述修改的輸入信號，生成另外的交織脈沖輸出信號；第二反饋電路，其布置成，反饋所述另外的交織脈沖輸出信號的至少一 部分，作為所述反饋求和電路的所述第二反饋信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的放大器，其中所述第一載波輸出信號和所述第二 載波輸出信號在相位上互不相同。
16. —種放大器，包括交織放大器部分，其接收修改的輸入信號，并提供放大的輸出信號，其 中，所述交織放大器部分具有對應(yīng)于包括一個或多個相位向量的第 一集合的 傳遞特性GN;交織PWM部分，其接收所述修改的輸入信號，并提供交織脈沖輸出信 號，其中，所述交織PWM部分具有對應(yīng)于包括一個或多個相位向量的第二 集合的傳遞特性GL,該第二集合的一個或多個相位向量不同于所述第一集 合的一個或多個相位向量；求和電路；反饋電路，其布置成，將所述交織放大器部分的所述放大的輸出信號的至少一部分反饋給所述求和電路，其中，所述反饋電路具有傳遞特性HN;另外的反饋電路，其布置成，將所述交織PWM部分的交織脈沖輸出信 號的至少一部分反饋給所述求和電路，其中，所述反饋電路具有傳遞特性 HL;以及其中，所述組合器電路通過從待放大的輸入信號中減去所述反饋電路的 輸出信號和所述另外的反饋電路的輸出信號，生成所述修改的輸入信號。
17. 如權(quán)利要求16所述的放大器，其中，GL Hi在放大器的輸出帶寬的至 少預(yù)定的部分上標稱與GN Hn成比例。
18. 如權(quán)利要求17所述的放大器，其中，傳遞特性GN對應(yīng)于交織階數(shù)NN， 傳遞特性Gt對應(yīng)于交織階數(shù)NL，并且其中，GL Hi相對于GN Hn的比例 約等于Nt相對于NN的比例。
19. 如權(quán)利要求16所述的放大器，其中，所述第一集合的相位向量被布置 成相互成角度以等分圓。
20. 如權(quán)利要求16所述的放大器，其中，所述第二集合的相位向量被布置 成相互成角度以等分圓。
21. 如權(quán)利要求19所述的放大器，其中，所述第二集合的相位向量等分圓 的角度與所述第 一集合的相位向量等分圓的角度不重合。
22. 如權(quán)利要求19所述的放大器，其中，所述第一集合的相位向量和所述 第二集合的相位向量進行組合，以等分圓。
23. —種放大器，包括交織放大器部分，其接收修改的輸入信號，并提供放大的輸出信號，其 中，所述交織放大器部分具有傳遞特性GN;信號衰減器，其布置成，提供與來自所述交織放大器部分的所述放大的輸出信號對應(yīng)的衰減輸出信號；交織PWM部分，其接收所述修改的輸入信號，并提供交織脈沖輸出信 號，其中，所述交織PWM部分具有傳遞特性GL,并且其中，所述交織脈沖 輸出信號是利用一個或多個另外的載波信號生成的；延時電路，其布置成，提供與所述交織PWM部分的所述交織脈沖輸出 信號對應(yīng)的延時輸出信號；一個或多個組合器電路，其基于所述延時輸出信號、所述衰減輸出信號 以及對應(yīng)于待放大的信號的輸入信號，生成所述修改的輸入信號。
24. 如權(quán)利要求23所述的放大器，其中，所述一個或多個另外的載波信號 在相位上不同于所述交織放大器部分所使用的一個或多個載波信號。
25. 如權(quán)利要求23所述的放大器，其中，所述交織PWM部分所使用的一 個或多個載波信號對應(yīng)于第一集合的相位向量，并且其中，所述第一集合的 相位向量被布置成相互成角度以等分圓。
26. 如權(quán)利要求23所述的放大器，其中，所述交織放大器所使用的所述一 個或多個載波信號對應(yīng)于第二集合的相位向量，并且其中，所述第二集合的 相位向量被布置成相互成角度以等分圓。
27. 如權(quán)利要求26所述的放大器，其中，所述第二集合的相位向量等分圓 的角度與所述第一集合的相位向量等分圓的角度不重合。
28. 如權(quán)利要求26所述的放大器，其中，所述第一集合的相位向量和所述 第二集合的相位向量進行組合以等分圓。
29. 如權(quán)利要求23所述的放大器，其中，所述一個或多個組合器電路包括 第一組合器電路和第二組合器電路，所述第一組合器電路生成反饋信號，該 反饋信號是所述衰減輸出信號和所述延時輸出信號之和，并且所述第二組合 器電路從所述輸入信號中減去所述反饋信號。
30. 如權(quán)利要求29所述的放大器，進一步包括處理電路，其布置成，處理來自所述第一組合器電路的所述反饋信號，其中，處理后的反饋信號被提供 給所述第二組合器電路。
31. 如權(quán)利要求23所述的放大器，其中，所述延時電路被實現(xiàn)在所述交織 PWM部分中，并包含在所述傳遞特性Gi^中。
32. —種操作放大器的方法，該方法包括響應(yīng)于》務(wù)改的輸入信號和一個或多個載波信號，生成初級交織PWM月永沖；利用所述初級交織PWM脈沖來驅(qū)動功率級；響應(yīng)于所述修改的輸入信號和一個或多個另外的載波信號，生成次級交 織PWM脈沖；以及從輸入信號和次級交織PWM脈沖生成所述修改的輸入信號。
33. 如權(quán)利要求32所述的操作放大器的方法，其中，用于生成所述次級交 織PWM脈沖信號的所述一個或多個另外的載波信號在相位上不同于用于生 成所述初級交織PWM脈沖信號的所述一個或多個載波信號。
34. 如權(quán)利要求32所述的操作放大器的方法，其中，用于生成所述初級交 織PWM脈沖的所述一個或多個載波信號具有大小相等并且等分單位圓的對 應(yīng)的相位向量。
35. 如權(quán)利要求32所述的操作放大器的方法，其中，用于生成所述次級交 織PWM脈沖的所述一個或多個另外的載波信號具有大小相等并且等分單位 圓的對應(yīng)的相位向量。
36. 如權(quán)利要求35所述的操作放大器的方法，其中，用于生成所述次級交 織PWM脈沖的所述一個或多個另外的載波信號具有大小相等并且等分單位 圓的對應(yīng)的相位向量，這些相位向量等分單位圓的角度與用于生成所述初級 交織PWM脈沖的所述一個或多個載波信號不重合。
37. 如權(quán)利要求35所述的操作放大器的方法，其中，所述一個或多個載波 信號和所述一個或多個另外的載波具有等分單位圓的對應(yīng)的相位向量。
38. —種放大器，包括交織PWM發(fā)生器，其響應(yīng)于輸入信號而提供初級交織PWM脈沖集合 和次級交織PWM脈沖集合；交織PWM輸出級，其響應(yīng)于與初級交織PWM脈沖集合對應(yīng)的校正后 的交織PWM脈沖，生成放大的PWM輸出脈沖；交織PWM 4交正器，其響應(yīng)于從對應(yīng)于次級交織PWM脈沖集合的一個 或多個前饋信號得到的一個或多個校正信號，生成所述校正后的交織PWM 脈沖，以供所述交織PWM輸出級使用。
39. 如權(quán)利要求38所述的放大器，其中，利用載波信號生成所述初級交織 PWM脈沖集合，該載波信號與用于生成次級交織PWM脈沖集合的載波信 號在相位上不同。
40. 如權(quán)利要求38所述的放大器，其中，所述交織PWM校正器進一步響 應(yīng)于與放大的PWM輸出脈沖對應(yīng)的一個或多個反饋信號，生成所述校正后 的交織PWM脈沖，以供所述交織PWM輸出級使用。
41. 如權(quán)利要求43所述的放大器，其中，所述初級交織PWM脈沖集合的 交織階數(shù)NM,并且所述次級交織PWM脈沖集合的交織階數(shù)為L，并且其 中N=L。
42. 如權(quán)利要求40所述的放大器，其中，所述初級交織PWM脈沖集合的 交織階數(shù)N》，并且所述次級交織PWM脈沖集合的交織階數(shù)為L，并且其 中N=L。
43. —種放大器，包括交織PWM發(fā)生器，其響應(yīng)于輸入信號而提供初級交織PWM脈沖集合 和次級交織PWM脈沖集合；前饋電路，其提供從所述次級交織PWM脈沖集合得到的一個或多個前饋信號；交織PWM輸出級，其響應(yīng)于與初級交織PWM脈沖集合對應(yīng)的校正后 的交織PWM脈沖，生成放大的PWM輸出脈沖；反饋電路，其提供從所述放大的PWM輸出脈沖得到的一個或多個反饋 信號；交織PWM校正器，其響應(yīng)于從所述一個或多個前饋信號以及所述一個 或多個反饋信號得到的一個或多個校正信號，生成校正后的交織PWM脈沖， 以供所述交織PWM輸出級使用。
44. 如權(quán)利要求43所述的放大器，其中，從載波信號生成所述初級交織PWM 脈沖集合，該載波信號與用于生成所述次級交織PWM脈沖集合的載波信號 在相位上不同。
45. 如權(quán)利要求43所述的放大器，其中，所述初級交織PWM脈沖集合的 交織階數(shù)為N,所述次級交織PWM脈沖集合的交織階數(shù)為L，并且其中N=L。
46. 如權(quán)利要求43所述的放大器，其中，所述前饋電路包括 轉(zhuǎn)換器，其布置成，接收所述次級交織PWM脈沖集合；以及 增益電路，其具有傳遞函數(shù)H^。
47. 如權(quán)利要求45所述的放大器，其中，所述反饋電路包括具有傳遞函數(shù) Hw的增益電路。
48. 如權(quán)利要求47所述的放大器，進一步包括求和電路，其提供一個或多 個求和輸出信號，該求和輸出信號對應(yīng)于在所述反饋電路的增益電路輸出端 處提供的一個或多個信號以及在所述前饋電路的增益電路的輸出端處提供 的一個或多個信號之間的差異。
49. 如權(quán)利要求48所述的放大器，進一步包括信號處理電路，其響應(yīng)于所 述求和的輸出信號，向所述交織PWM校正器提供所述一個或多個校正信號。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種具有改進的失真特性的放大器(300)。放大器(300)包括響應(yīng)于修改的輸入信號(325)和一個或多個載波信號(390)而生成交織PWM脈沖的交織PWM放大器。放大器(300)的交織PWM脈沖被用于驅(qū)動功率級(315)，諸如，反向電流功率級。放大器(300)還包括，響應(yīng)于修改的輸入信號(325)和一個或多個另外的載波信號(390)來提供交織PWM脈沖的交織PWM發(fā)生器(370)。PWM發(fā)生器(370)使用的載波信號的相位可以不同于交織PWM放大器(305)用來生成其交織PWM脈沖時所使用的載波信號。在生成修改的輸入信號時使用一個或多個反饋電路(350，375)。更具體地，(一個或多個)反饋電路基于待放大的輸入信號(360)和交織PWM發(fā)生器(470)的交織PWM脈沖來生成修改的輸入信號(325)。
文檔編號H03F1/32GK101512897SQ200780033568
公開日2009年8月19日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者杰拉爾德·R·斯坦利 申請人:哈曼國際工業(yè)有限公司