具反馈控制的脉冲宽度调变装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具反馈控制的脉冲宽度调变驱动装置和方法。
【背景技术】
[0002]以往，模拟音频播放常应用在收音机、模拟电视等，以模拟信号直接驱动喇叭。随着科技的进步，个人电脑和网络的演进及数字音频信号处理的发展，数字音频播放已经应用于各种电子系统如电影院、家用、汽车等音响，以及数字电视、各种型式电脑、随身听、手机等。其中音频信号处理驱动的功能必须具备低噪声、高品质的特性，使得音响效果更为完善以及降低某些应用的人机介面错误率。
[0003]现有的一些音频信号驱动技术已使用数字信号处理来改善前端输入音频信号的失真和噪声干扰。一种技术如图1所示，数字介面整理各种介面规格(例如I2S/SPDIF介面)输入的数字音频资料来输出脉冲编码调变(Pulse Code Modulat1n, PCM)码，例如是24位元的脉冲编码调变码；此技术再将脉冲编码调变码经过高取样(Up-Sampling)和三角积分调变器(Delta-Sigma Modulator)来产生另一种脉冲编码调变码(PCM_10bit),再经由转换输出脉冲宽度调变码到功率驱动器，例如D类(Class-D)放大器，来驱动外部负载。
[0004]上述以脉冲宽度调变码经由功率驱动器来驱动外部负载的方式常因为驱动外部负载的波型上升/下降时间不对称，功率驱动器中的上下端驱动晶体管阻抗不同，以及上下端电压源不对称，而造成驱动音频信号的失真。因此在设计音频信号处理驱动的架构中，如何设计一种改善驱动音频信号失真的技术是需要的，本发明提出一种具反馈控制的脉冲宽度调变驱动的技术，可进一步改善驱动音频信号的失真。
【发明内容】
[0005]本发明实施例可提供关于一种具反馈控制的脉冲宽度调变装置和方法。
[0006]所揭露的一实施例是关于一种具反馈控制的脉冲宽度调变装置，应用于驱动一外部负载，此装置包含一脉冲宽度调变器、一编码调动器、一功率趋动器以及一控制器，其中脉冲宽度调变器将输入的一脉冲编码调变码转换成一脉冲宽度调变码，编码调动器将此脉冲宽度调变码转换成一上端趋动信号和一下端趋动信号，功率趋动器接收上端趋动信号和下端趋动信号来驱动外部负载，控制器测量外部负载的电压，并且依据上端趋动信号和下端趋动信号来产生一控制信号，以及控制器传送此控制信号到编码调动器来调整上端趋动信号和下端趋动信号。
[0007]所揭露的另一实施例是关于一种具反馈控制的脉冲宽度调变方法，应用于驱动一外部负载，此方法包含:使用一脉冲宽度调变器将输入的一脉冲编码调变码转换成一脉冲宽度调变码，使用一编码调动器将此脉冲宽度调变码转换成一上端趋动信号和一下端趋动信号，使用一功率趋动器接收上端趋动信号和下端趋动信号来驱动外部负载，一控制器测量外部负载的电压，并且依据上端趋动信号和下端趋动信号来产生一控制信号，以及控制器传送此控制信号到编码调动器以调整上端趋动信号和下端趋动信号。
[0008]兹配合下列附图、实施例的详细说明及权利要求，将上述及本发明的其他优点详述于后。
【附图说明】
[0009]图1是一示意图，说明使用数字信号处理的音频信号驱动技术。
[0010]图2是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明一种具反馈控制的脉冲宽度调变装置。
[0011]图3是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明图2中脉冲宽度调变器。
[0012]图4是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明上端趋动信号和下端趋动信号的波型。
[0013]图5是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明功率趋动器接收上端趋动信号和下端趋动信号来驱动外部负载。
[0014]图6是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明控制器测量外部负载的电压。
[0015]图7A与图7B是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明控制器产生控制信号。
[0016]图8是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明一种具反馈控制的脉冲宽度调方法。
[0017]其中，附图标记说明如下:
[0018]200具反馈控制的脉冲宽 210脉冲宽度调变器度调变装置
[0019]211脉冲编码调变码212脉冲宽度调变码
[0020]220编码调动器221上端趋动信号
[0021]222下端趋动信号230功率趋动器
[0022]231负载的电压240控制器
[0023]250外部负载410脉冲宽度调变周期
[0024]420系统时钟510晶体管驱动电路
[0025]520上端晶体管530下端晶体管
[0026]610分压器620电位移位器
[0027]621上端振幅信号622下端振幅信号
[0028]630临界比较器631上端延缓信号
[0029]632下端延缓信号
[0030]710上端振幅电压720下端振幅电压
[0031]760上端上升延缓时间 770上端下降延缓时间
[0032]780下端上升延缓时间 790下端下降延缓时间
[0033]810使用一脉冲宽度调变器将输入的一脉冲编码调变码转换成一脉冲宽度调变码
[0034]820使用一编码调动器将此脉冲宽度调变码转换成一上端趋动信号和一下端趋动信号
[0035]830使用一功率趋动器接收上端趋动信号和下端趋动信号来驱动外部负载
[0036]840 一控制器测量外部负载的电压，并且依据该上端趋动信号和该下端趋动信号来产生一控制信号
[0037]850控制器传送此控制信号到编码调动器以调整上端趋动信号和下端趋动信号
【具体实施方式】
[0038]本发明提出一种具反馈控制的脉冲宽度调变的技术，以改善驱动音频信号的失真。图2是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明一种具反馈控制的脉冲宽度调变
目-ο
[0039]图2中具反馈控制的脉冲宽度调变装置是应用于驱动一外部负载，如图2中所示，此装置200包含一脉冲宽度调变器210、一编码调动器220、一功率趋动器230以及一控制器240，其中此脉冲宽度调变器210将输入的一脉冲编码调变码211转换成一脉冲宽度调变码212，此编码调动器220将此脉冲宽度调变码212转换成一上端趋动信号221和一下端趋动信号222，此功率趋动器230接收上端趋动信号221和下端趋动信号222来驱动外部负载250，以及此控制器240测量外部负载250的电压231，并且依据上端趋动信号221和下端趋动信号222来产生一控制信号241，并且传送此控制信号241到编码调动器220来调整上端趋动信号221和下端趋动信号222。
[0040]根据图2中具反馈控制的脉冲宽度调变装置的实施范例，其中脉冲宽度调变器将输入的一脉冲编码调变码211转换成一脉冲宽度调变码212。图3是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明图2中脉冲宽度调变器。如图3所示，脉冲宽度调变器可以例如，但不限于是一计数器，依据一系统时钟将输入的一脉冲编码调变码211进行计数而成为脉冲宽度与计数成比例的脉冲宽度调变码212。
[0041]根据图2中的实施范例，编码调动器220将脉冲宽度调变码212转换成一上端趋动信号221和一下端趋动信号222。图4是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明上端趋动信号和下端趋动信号的波型。如图4所示，在一脉冲宽度调变周期410中，编码调动器依据一系统时钟420将脉冲宽度调变码转换成为上端趋动信号221和下端趋动信号222。在图4中，上端趋动信号221其脉冲宽度是对应于脉冲宽度调变码，并且上端趋动信号221和下端趋动信号222之间具有一段空余时间Τ。下端驱动信号222其开始的时间为上述空余时间Τ之后，下端驱动信号222其结束的时间为脉冲宽度调变周期410结束之前。
[0042]承上述，功率趋动器230接收上端趋动信号221和下端趋动信号222来驱动外部负载250。图5是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明功率趋动器230接收上端趋动信号221和下端趋动信号222来驱动外部负载250。如图5所示，功率趋动器230包含一晶体管驱动电路510将接收的上端趋动信号和下端趋动信号经由一上端晶体管520和一下端晶体管530来驱动外部负载250。如图5所不，一上端晶体管520和一下端晶体管530串接一正电源VDD和一负电源VEE，其中正电源VDD例如是+100伏特(Volt)，以及负电源VEE例如是-100伏特(Volt)。上端晶体管520和下端晶体管530例如是金属氧化半导体(Metal-Oxide-Semiconductor, M0S)兀件来实现。
[0043]承上述，控制器240测量外部负载250的电压来产生一控制信号241。图6是与所揭露的一实施范例一致的一示意图，说明控制器240测量外部负载250的电压。参考图6，控制器 240 包含一分压器(Voltage Divider) 610、和一电位移位器(Level Shifter) 620,将外部负载250的电压231转换成为一上端振幅信号621和一下端振幅信号622,如图6所示。控制器240还包含一临界比较器(Threshold Comparator) 630,将上端振幅信号621和下端振幅信号622分别修整成为一上端延缓信号631和一下端延缓信号632。
[0044]图7A与图7B是与所揭露的一实施范例一致的一不意图，说明控制器240产生控制信号241。参考图7A，控制器将上述的上端振幅信号621和下端振