专利名称：一种数字式自然脉宽调制方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种数字式自然脉宽调制方法与装
背景技术：
现代立体声系统都采用数字信号音源诸如激光唱片、数字录音带、数字 音频广播等。对这些数字信号的处理过程中，功率放大是必不可少的，目前一 个广泛应用的数字功放方案是采用脉沖宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术，该技术是指将一个模拟/数字的低功率信号送入脉宽调制器后产 生一个二进制的PWM波，随后对所述PWM波进行功率放大得到PWM信号。 其中，PWM波通常由一系列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与输入信 号的瞬时采样值成比例。
图1所示为现有的一种均匀脉冲宽度调制(Uniform Pulse Width Modulation, UPWM)的时序图。其中，待调制的数字信号的抽样频率等于锯 齿波11的频率，且待调制数字信号的几个相邻釆样点Al、 A2、 A3和A4落 在锯齿波ll的下降沿上。输出的均匀脉冲宽度调制波12的占空比等于锯齿波 11下降沿的电压幅值和同 一时刻对应的待调制数字信号的采样点的样本值之 比。例如设时刻T2对应的采样点A2点的样本值为U[A2(T2)]，同一时刻对 应的锯齿波的峰值点的值为U[P(T2)],则图1中所示的锯齿波的一个周期(时 刻T2至时刻T3 )内，需要生成的PWM波11的占空比为
r = 7l:T2 = ^M^I (1)
由式(1 )可见，通过UPWM调制，将输入的待调制数字信号的采样值信 息记录成了输出PWM信号的占空比信息。图1中还用虚线标出了输入的待调
制数字信号对应的理i仑-漠拟信号13的波形图，其中点Q1、 Q2和Q3分别为该 模拟信号13与锯齿波11的实际交叉点；此外，在图1下方用虚线画出了理论 上使用该模拟信号13与锯齿波11进行脉冲宽度调制时输出的自然脉沖宽度调 制波14。
由图1可见，UPWM输入的是经过采样后的数字信号，由于数字信号具 有离散的特点，因此在数字输入信号的两个样本点之间的实际信息是缺失的， UPWM无法确定出输入信号和调制锯齿波之间的精确交叉点(如图1中的点 Ql、 Q2、 Q3)。即上述数字信号转变为PWM信号时进行的是一种非线性运 算，导致生成PWM波的频谱中还含有数字输入信号的频率的谐波，并且所述 谐波的幅度随PWM调制率的增加和载波频率的增加而增加，有很大的协波失 真。而谐波失真会降低数字系统的保真度和可靠性。因此，需要一种能精确计 算数字输入信号和载波之间所有交叉点的脉冲宽度调制方法。
发明内容
本发明实施例提供一种数字式自然脉宽调制方法与装置，能有效地计算数 字信号与载波的实际交叉点，解决现有技术中对数字信号进行脉沖宽度调制时
容易产生谐波失真的问题。
本发明实施例提供的一种数字式自然脉宽调制方法，该方法中使用一频率 等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉 冲宽度调制，该方法具体包括以下步骤
按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；
用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时
刻及插值；
将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于 设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；
根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。
所述用样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，包括使用所述样本值 进行二倍内插第一次迭代处理；或者还包括使用所述插值与所述样本值之一进 行二倍内插迭代处理；或者还包括使用最近两次迭代处理后的插值进行下一次 二倍内插迭代处理。
当所述第一次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的 误差大于设定的误差阈值时，则使用第 一次迭代处理后的插值与所述样本值之 一进行二倍内插第二次迭代处理；
若所述第二次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的 误差大于设定的误差阈值，则使用最近一次迭代处理后的差值与所述样本值之 一进行下一次二倍内插迭代处理，或者使用最近两次迭代处理后的插值进行下 一次二倍内插迭代处理。
当所述锯齿波的上升沿为斜边，下降沿为垂直边时，所述使用第一次迭代 处理后的插值与所述样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理，具体包括
当所述第一次迭代处理后的插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第 一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之后的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者
当所述第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。
当所述锯齿波的上升沿为斜边，下降沿为垂直边时，所述进行下一次二倍 内插迭代处理，具体包括
Al、判断第N次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 的误差是否小于设定的误差阔值，若是，则结束本流程；否则，继续执行步骤 Bl;
Bl、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤Cl,否则执行步骤D1;
Cl、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E1;
Dl、在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中选取 对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二倍内插 输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E1;
E1 、令N=N+1,并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理，得到 第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤Al;
其中，N为大于等于2的正整数。
当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述使用第一次 迭代处理后的插值与所述样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理，具体包 括
当所述第一次迭代处理后的插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者
当所述第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之后的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。
当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述进行下一次 二倍内插迭代处理，具体包括
A2、判断第N次迭代处理后的插值点的插值与同一时刻调制锯齿波的斜 边对应值的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则结束本流程；否则，继续
执行步骤B2;
B2、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤C2，否则执行步骤D2;
C2、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二4咅内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E2;
D2、在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中选取 对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内插 输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E2;
E2、令N二N+1，并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理，得到 第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤A2;
其中，N为大于等于2的正整数。
本发明实施例提供的一种数字式自然脉宽调制装置，包括 输入单元，用于按序获取待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值 并提供给二倍内插单元；
二倍内插迭代处理单元，用于将接收的两个样本值作为初值进行二倍内插 迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值并提供给第一判断单元；
第一判断单元，用于将接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比 较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点并提供给 脉宽调制单元；
脉宽调制单元，用于根据接收的交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉 宽调制。
上述数字式自然脉宽调制装置还包括第二判断单元；其中 所述第一判断单元判断出接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应 值的误差大于设定的误差阈值时，将所述插值提供给所述第二判断单元；
所述第二判断单元，用于比较接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对
应值的大小，并从所述二倍内插迭代处理单元中获取生成所迷插值的两个二倍
内插输入值；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且所 述调制锯齿波的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，所述第二判断单元在 生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻之 后的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二倍 内插迭代处理；若比较出所述插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且 所述调制锯齿波的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选耳又对应时刻在所述插值对应时刻 之前的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值， 且当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻 之前的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值， 且当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻 之后的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理。
所述二倍内插迭代处理单元可以为二倍插值滤波器。
通过本发明实施例提供的上述方案，可以在待调制数字信号的每两个相邻 采样点之间确定出 一个近似等于该待调制数字信号对应的理论模拟信号与调 制锯齿波斜边的理想交叉点的点，使最终得到的PWM波近似于采用模拟脉宽 调制得到的PWM波，避免了现有的数字脉宽调制方法中由于量化误差带来的 协波失真。
图1为现有的一种均匀脉沖宽度调制的时序图2为本发明实施例提供的数字式脉宽调制方法流程图3为本发明实施例1提供的在第N次迭代处理后进行下一次二倍内插迭
代处理的方法流程图4为根据本发明实施例1提供的数字式自然脉宽调制方法进行脉冲宽度
调制的示意图5为本发明实施例2提供的在第N次迭代处理后进行下一次二倍内插迭 代处理的方法流程图6为本发明实施例提供的数字式自然脉宽调制装置结构示意图之一； 图7为本发明实施例提供的数字式自然脉宽调制装置结构示意图之二。
具体实施例方式
本发明实施例中，采用一周期性的锯齿波作为待调制数字信号的载波，该 锯齿波的频率等于待调制数字信号的采样频率。
本发明实施例提供的一种脉冲宽度调制方法，该方法使用插值法在待调制 数字信号的每两个相邻采样点之间确定出一个该数字信号对应的理论模拟信 号与锯齿波斜边的交叉点；然后以确定出的交叉点对应的时间点作为输出的 PWM波的一个周期中的一个高低电平跳变点，得到具有近似于理想占空比的 PWM波，减小现有技术中数字信号UPWM带来的谐波失真。
图2所示为本发明实施例提供的数字式脉宽调制方法流程图，该方法包括
步骤21:按序获取待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值。
步骤22:用获取的样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值 点的对应时刻及插值。
步骤23:将确定出的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两 者的误差d、于设定的误差阈值时，将该插值点作为交叉点；
其中，设定的误差阈值为由需要计算的交叉点的精度决定，例如如果需
要计算出的交叉点的值与理论模拟信号与锯齿波斜边的理想交叉点的值之差
值X满足-M<X<M (M为大于零的实数)，则可以预先将误差阔值设定为 (-M,M )。
步骤24:根据确定出的交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。
此步骤中，根据现有的数字脉宽调制方法，将待调制数字信号位于调制锯 齿波的直角边上的各采样点均作为输出PWM波的高低电平跳变点，将每两个 相邻采样点之间确定出的交叉点作为生成的PWM波中对应这两个相邻采样点 的一个周期中的高低电平跳变点。
上述步骤22至步骤23中，若步骤23判断出第一次迭代处理后的插值与 同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值，则选取第一次 迭代处理后的插值与第一次迭代时所取样本值之一，并返回执行步骤22,进行 二倍内插第二次迭代处理；若第二次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波 的斜边对应值的误差还是大于设定的误差阈值，则使用最近一次迭代处理后的 差值与所述样本值之一进行下一次二倍内插迭代处理，或者使用最近两次迭代 处理后的插值进行下一次二倍内插迭代处理。迭代处理的次数可能为三次或更 多次，直到确定出的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值之差小于设定的 误差阈值时停止迭代处理过程。
以下以具体实施例详细说明上述步骤22至23中确定待调制的数字信号的 任意两个相邻采样点之间的交叉点的方法。
实施例1
本实施例1具体说明当采用的锯齿波的上升沿为一上升的斜边，而下降沿 为一垂直边时，确定待调制的数字信号的两个相邻采样点之间的交叉点的方 法。
如前面所述，若步骤23判断出第一次迭代处理后的插值与同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值时，则需要选取第一次迭代处 理后的插值与两个相邻采样点的样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理。在
本实施例中，由于锯齿波的上升沿为一上升的斜边，下降沿为一垂直边，因此 可根据对分查找原理选择两个相邻采样点的样本值之一作为二倍内插第二次
迭代处理的输入值之一，具体选取方法为若第一次迭代处理后的插值大于同 一时刻调制锯齿波的斜边对应值时，在第 一次参与二倍内插迭代处理的两个样 本值中选取对应时刻在第 一次迭代处理确定出的插值点对应时刻之后的样本 值；若第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值时，在 第 一次参与二倍内插迭代处理的两个样本值中选^l对应时刻在第 一次迭代处 理确定出的插值点对应时刻之前的样本值。
如前面所述，若步骤23仍判断出第二次迭代处理后的插值与同一时刻调 制锯齿波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值时，则需要进行下一次二倍 内插迭代处理。图3所示为本实施例1提供的在第N次迭代处理后进行下一次 二倍内插迭代处理的方法流程图，具体包括以下步骤
步骤31:判断第N次迭代处理后的插值点的插值与同一时刻调制锯齿波 的斜边对应值的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则执行步骤39;否则， 继续执行步骤32。
起始时，第N次迭代处理后的插值为第二次迭代处理后的插值，即N为 大于等于2的正整数。
步骤39:将该第N次迭代处理后的插值点作为交叉点，并结束流程；
步骤32:判断第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤33;否则，执行步骤34。
步骤33:在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中 选取对应时刻在第N次迭代处理后的插值点对应时刻之后的一个二倍内插输 入值，并选取第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤37。
步骤34:在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中 选取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应时刻之前的一个二倍内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤37。
步骤37:令N-N+1，并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理， 得到第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤31。
从图3所示流程可看出，若第N次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿 波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值，则不断t丸行上述二倍内插迭代处 理过程，直至确定出初始输入的两个相邻采样点之间的交叉点为止。
图4所示为当调制锯齿波的上升沿为一上升的斜边，下降沿为一垂直边时， 根据本发明实施例提供的数字式自然脉宽调制方法进行脉沖宽度调制的示意 图。如图4中所示采样点Al、 A2、 A3、 A4为需要调制的数字信号中的几 个相邻采样点，使用一锯齿波进行下降沿调制。当需要在两个相邻的采样点 Al和A2之间确定出交叉点时，首先对Al和A2进行两倍内插，得到第一次 迭代处理后的插值点Bl(tl)，然后计算B1的插值U[Bl(tl)]与同一时刻(时刻 tl)锯齿波的斜边对应值U[Cl(tl)]之差值的绝对值是否小于等于设定阈值M, 假设(U[Bl(tl)]-U[Cl(tl)])〉M,则选取采样点A2并重复上述二倍内插迭代过 程，继续计算出插值点Bl(tl)和A2之间的第二次迭代处理后的插值点B2(t2), 然后再比较B2(t2)的采样值U[B2(t2)]与同一时刻锯齿波的斜边值U[C2(t2)]的 大小，若l(U[B2(t2)]-U[C2(t2)川〉M，且U[B2(t2)]小于U[C2(t2)]，因此继续选 取插值点Bl(tl)和B2(t2),执行图3所述的流程，假设计算出的Bl(tl)、 B2(t2) 之间的插值点B3(t3)的采样值U[B3(t3)]和同一时刻锯齿波的斜边值U[C3(t3)] 之差值的绝对值小于M，则可将内插点B3(t3)作为需要确定的Al和A2之间 的交叉点，并以B3(t3)对应的时间点t3为触发点，使输出的PWM波在图中所 示的时间点Tl和T2之间( 一个PWM周期内)作一次高电平到低电平的跳变。
通过上述方法，能较为精确地计算出待调制的数字信号和载波之间的交叉 点，以降低生成的PWM波的谐波失真。
实施例2
本实施例2具体说明当采用的锯齿波的上升沿为一垂直边，而下降沿为一向下倾斜的斜边时，确定待调制的数字信号的两个相邻采样点之间的交叉点的 方法。
若步骤23判断出第一次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边 对应值的误差大于设定的误差阈值，且上升沿为一垂直边，而下降沿为一向下 倾斜的斜边时，选择两个相邻采样点的样本值之一作为二倍内插第二次迭代处 理的输入值之一的具体选取方法为若第 一次迭代处理后的插值大于同 一 时刻 调制锯齿波的斜边对应值时，在第一次参与二倍内插迭代处理的两个样本值中 选取对应时刻在第一次迭代处理确定出的插值点对应时刻之前的样本值；若第 一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值时，在第一次参 与二倍内插迭代处理的两个样本值中选取对应时刻在第 一次迭代处理确定出 的插值点对应时刻之后的样本值。
若第二次迭代处理后，步骤23仍判断出第二次迭代处理后的插值与同一 时刻调制锯齿波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值时，则需要进行下一 次二倍内插迭代处理。图5所示为本实施例2提供的在第N次迭代处理后进行 下一次二倍内插迭代处理的方法流程图，具体包括以下步骤
步骤51:判断第N次迭代处理后的插值点的插值与同一时刻调制锯齿波 的斜边对应值的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则执行步骤59;否则， 继续执行步骤52。
起始时，第N次迭代处理后的插值点的插值为第二次迭代处理后的插值， 即N为大于等于2的正整数。
步骤59:将第N次迭代处理后的插值点作为交叉点，并结束流程；
步骤52:判断第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤53;否则，执行步骤54。
步骤53:在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中 选取对应时刻在第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二倍内插 输入值，并选取第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤57;
步骤54:在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中 选取对应时刻在第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内插 输入值，并选取第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤57。
步骤57:令N二N+1，并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理， 得到第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤51。
对应于本发明实施例提供的数字式脉宽调制方法，本发明实施例还提供一 种数字式脉宽调制装置，如图6所示，具体包括输入单元61、 二倍内插迭代 处理单元62、第一判断单元63和脉宽调制单元64;其中
输入单元61,用于按序获取待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本 值并提供给二倍内插迭代处理单元62。
二倍内插迭代处理单元62，用于将接收的两个样本值作为初值进行二倍内 插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值并提供给第一判断单元63。
第一判断单元63,用于将接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点并提供 给脉宽调制单元64。
脉宽调制单元64,用于根据接收的交叉点及待调制数字信号的采样点进行 脉宽调制。
图7所示为本发明实施例提供的数字式自然脉宽调制装置结构式意图之 二，还包括第二判断单元71;其中
当第一判断单元.63判断出接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应 值的误差大于设定的误差阈值时，该单元将该插值提供给第二判断单元71。
第二判断单元71，用于比较接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应 值的大小，并从二倍内插迭代处理单元62中获取生成该插值的两个二倍内插 输入值；若比较出该插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且该调制锯 齿波的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，第二判断单元71在生成该插 值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在该插值对应时刻之后的值，并将选
取的值和该插值提供给二倍内插迭代处理单元62进行二倍内插迭代处理；或 者
若比较出该插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且该调制锯齿波 的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，第二判断单元71在生成该插值的 两个二倍内插输入值中选取对应时刻在该插值对应时刻之前的值，并将选取的 值和该插值提供给二倍内插迭代处理单元62进行二倍内插迭代处理；或者
若比较出该插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且当该调制锯齿 波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，第二判断单元71在生成该插值 的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在该插值对应时刻之前的值，并将选取 的值和该插值提供给二倍内插迭代处理单元62进行二倍内插迭代处理；或者
若比较出该插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且当该调制锯齿 波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，第二判断单元71在生成该插值 的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在该插值对应时刻之后的值，并将选取 的值和该插值提供给二倍内插迭代处理单元62进行二倍内插迭代处理。
本发明实施例4是供的上述数字式自然脉宽调制装置中，二倍内插迭代处理 单元的具体实现可以采用二倍插值滤波器。
通过本发明实施例提供的上述方案，可以在待调制数字信号的每两个相邻 采样点之间确定出一个交叉点，当交叉点的计算精度设定得较高时(即计算出 的交叉点的值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的误差较小时)，该交叉点 就近似等于该待调制数字信号对应的理论模拟信号与调制锯齿波斜边的理想 交叉点，使最终得到的PWM波近似于采用模拟脉宽调制得到的PWM波，避 免了现有的数字脉宽调制方法中，由于量化误差引起的协波失真。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种数字式自然脉宽调制方法，使用一频率等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉冲宽度调制，其特征在于，包括按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值；将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用样本值作为初始值进 行二倍内插迭代处理，包括使用所述样本值进行二倍内插第一次迭代处理；或者还包括使用所述插值与所述样本值之一进行二倍内插迭代处理；或者还包括使用最近两次迭代处理后的插值进行下 一次二倍内插迭代处理。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第一次迭代处理后的 插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的误差大于设定的误差阈值时，则使 用第 一次迭代处理后的插值与所述样本值之一进行二倍内插第二次迭代处理；若所述第二次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值的 误差大于设定的误差阈值，则使用最近一次迭代处理后的差值与所述样本值之 一进行下一次二倍内插迭代处理，或者使用最近两次迭代处理后的插值进行下 一次二倍内插迭代处理。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述锯齿波的上升沿为斜 边，下降沿为垂直边时，所述使用第一次迭代处理后的插值与所述样本值之一 进行二倍内插第二次迭代处理，具体包括当所述第一次迭代处理后的插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应时刻之后的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者当所述第 一次迭代处理后的插值小于同 一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进行下一次二倍内插迭 代处理，具体包括Al、判断第N次迭代处理后的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则结束本流程；否则，继续执行步骤 Bl;Bl、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤Cl,否则执行步骤D1;Cl、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续4丸行步骤E1;Dl、在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中选取 对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二倍内插 输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E1;El、令N-N+1，并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理，得到 第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤A1;其中，N为大于等于2的正整数。
6、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述锯齿波的上升沿为一 垂直边，下降沿为一斜边时，所述使用第一次迭代处理后的插值与所述样本值 之一进行二倍内插第二次迭代处理，具体包括 当所述第 一次迭代处理后的插值大于同 一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第一次迭代处理确定出的插值点对应时刻之前的样本值；并对所述第一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理；或者当所述第一次迭代处理后的插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值 时，在所述样本值中选取对应时刻在所述第 一次迭代处理确定出的插值点对应 时刻之后的样本值；并对所述第 一次迭代处理后的插值与选取的样本值进行二 倍内插第二次迭代处理。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进行下一次二倍内插迭 代处理，具体包括A2、判断第N次迭代处理后的插值点的插值与同一时刻调制锯齿波的斜 边对应值的误差是否小于设定的误差阈值，若是，则结束本流程；否则，继续 执行步骤B2;B2、判断所述第N次迭代处理后的插值点的插值是否大于同一时刻调制 锯齿波的斜边对应值，若是，则执行步骤C2，否则执行步骤D2;C2、在生成所述第N次迭代处理后的插值点的两个二倍内插输入值中选 取对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之前的一个二倍内 插输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E2;D2、在生成所述第N次迭代处理后的插值的两个二倍内插输入值中选取 对应时刻在所述第N次迭代处理后的插值点对应的时刻之后的一个二倍内插 输入值，并选取所述第N次迭代处理后的插值点的插值，继续执行步骤E2;E2、令N:N+1，并对选取的两个值进行二倍内插第N次迭代处理，得到 第N次迭代处理后的插值点，并返回执行步骤A2;其中，N为大于等于2的正整数。
8、 一种数字式自然脉宽调制装置，其特征在于，包括输入单元，用于按序获取待调制数字信号的两个相邻釆样点的对应样本值 并提供给二倍内插单元；二倍内插迭代处理单元，用于将接收的两个样本值作为初值进行二倍内插 迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值并提供给第 一判断单元；第一判断单元，用于将接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点并提供给 脉宽调制单元；脉宽调制单元，用于根据接收的交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉 宽调制。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括第二判断单元；其中 所述第一判断单元判断出接收的插值与同 一时刻调制锯齿波的斜边对应 值的误差大于设定的误差阈值时，将所述插值提供给所述第二判断单元；所述第二判断单元，用于比较接收的插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对 应值的大小，并从所述二倍内插迭代处理单元中获取生成所述插值的两个二倍 内插输入值；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且所 述调制锯齿波的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，所述第二判断单元在 生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻之 后的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二倍 内插迭代处理；若比较出所述插值小于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且 所述调制锯齿波的上升沿为一斜边，下降沿为一垂直边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻 之前的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值， 且当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻 之前的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理；若比较出所述插值大于同一时刻调制锯齿波的斜边对应值，且当所述锯齿波的上升沿为一垂直边，下降沿为一斜边时，所述第二判断单元 在生成所述插值的两个二倍内插输入值中选取对应时刻在所述插值对应时刻 之后的值，并将选取的值和所述插值提供给所述二倍内插迭代处理单元进行二 倍内插迭代处理。
10、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述二倍内插迭代处理 单元为二倍插值滤波器。
全文摘要
本发明公开了一种数字式自然脉宽调制方法及装置。本发明提供的方法中，使用一频率等于待调制数字信号的采样频率的调制锯齿波对所述待调制数字信号进行脉冲宽度调制，该方法包括按序获取所述待调制数字信号的两个相邻采样点的对应样本值；用所述样本值作为初始值进行二倍内插迭代处理，确定出插值点的对应时刻及插值；将所述插值与同一时刻调制锯齿波的斜边对应值比较，当两者的误差小于设定的误差阈值时，将所述插值点作为交叉点；根据所述交叉点及待调制数字信号的采样点进行脉宽调制。采用本发明提供的方案，可以较为精确地确定出待调制数字信号对应的理论模拟信号和载波之间的交叉点，减小协波失真。
文档编号H03F3/217GK101188407SQ20071017826
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者捷 吕 申请人:北京中星微电子有限公司