CN101262226A - Δ∑型ad转换器、d类放大器和dc-dc转换器 - Google Patents

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Abstract

一种Δ∑型AD转换器，包括：减法器，该减法器接收模拟输入信号和反馈信号，并将与信号之间的差值相称的信号进行输出；积分器，该积分器对从减法器输出的信号求积分；比较器，该比较器通过与预定的门限值进行比较来将从积分器输出的信号进行二值化；计数器，该计数器测量从比较器输出的信号的各个脉冲宽度；以及PWM电路，该PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比，并且将脉冲信号作为反馈信号反馈到减法器。计数器与PWM电路同步地测量每个PWM帧周期中的各个脉冲宽度，并且该PWM电路在下一个PWM帧中将占空比根据所测量的脉冲宽度的值而设置的脉冲信号反馈到减法器。提取从计数器输出的计数值作为转换后的数字输出值。

Description

Δ∑型AD转换器、D类放大器和DC-DC转换器
技术领域
本发明涉及一种Δ∑型AD转换器，该Δ∑型AD转换器被配置为使得当将Δ∑-调制取样频率抑制到相对较低水平时，呈现较高的动态范围。本发明还提供了使用该Δ∑型AD转换器的D类放大器和DC-DC转换器。
背景技术
图2示出相关技术的Δ∑型AD转换器。减法器10将模拟输入信号和反馈信号相减。积分器14对从减法器10输出的信号求积分。量化器16将从积分器14输出的信号与预定的门限值相比较，从而将信号二值化。从量化器16输出的信号是1位数字信号，该信号在Δ∑调制的取样间隔单位上取值“1”或“0”，并且将该1位数字信号进行模数转换，并输出转换结果。通过单取样延迟电路12，使该1位信号经受单个取样延迟，并且将由此得到的延迟信号作为反馈信号反馈到减法器10。例如如在专利文件1和2中描述的那样，Δ∑型AD转换器是可用的相关领域的Δ∑型AD转换器。
【专利文件1】JP-A-2000-174627
【专利文件2】JP-B-2856117
根据取样频率，Δ∑型AD转换器的动态范围进行变化，到目前为止，通过增加取样频率来确保要求的动态范围。然后，作为提高取样频率的结果，需要能够在宽范围上作出高速响应的运算放大器来作为在积分器中使用的运算放大器，这就增加了费用。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题并提供一种Δ∑型转换器，该转换器在Δ∑调制的取样频率被抑制在相对较低的水平时呈现高动态范围。本发明还提供了使用Δ∑型AD转换器结构的D类放大器和DC-DC转换器。
本发明的Δ∑型AD转换器包括减法器，接收模拟输入信号和反馈信号，并将与在模拟输入信号和反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；积分器，对从减法器输出的信号求积分；比较器，通过与预定的门限值进行比较，将从积分器输出的信号进行二值化；计数器，测量从比较器输出信号的各个脉冲的宽度；以及PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比，并且该PWM电路将脉冲信号作为反馈信号反馈到减法器，其中计数器与PWM电路同步地测量每个PWM帧周期中的各个脉冲宽度，并且PWM电路在下一个PWM帧中将占空比根据测量脉冲宽度而设置的脉冲信号反馈到减法器。并且将从计数器输出的计数值提取作为转换后的数字输出值。
如前所述，从图2所示相关技术电路的量化器16输出的信号对应于在Δ∑调制的取样周期中变为“1”或“0”的信号(1位数字信号)。结果是，通过单个取样延迟电路12反馈到减法器10的信号在Δ∑调制的取样周期内也变为“1”或“0”。所以，利用取样频率单一地确定通过相关技术电路进行AD转换的输出的动态范围。为了增大动态范围，必须提高取样频率。相对地，根据本发明的Δ∑型AD转换器，根据从积分器输出的电平，从比较器输出的信号在Δ∑调制的取样周期中可呈现不同的脉冲宽度。结果是，响应于从比较器输出信号的脉冲宽度的计数器的输出计数值在Δ∑调制的取样周期中也可呈现不同值。另外，响应于计数器的输出计数值的PWM电路的输出信号在Δ∑调制的取样周期中也可呈现多种占空比。结果是，由PWM电路输出信号的占空比所决定的分辨能力(resolving power)有助于AD转换输出的动态范围，所以可以提高动态范围。所以，当Δ∑调制的取样频率被抑制到相对较低水平时，可以获得高动态范围。
本发明的D类放大器使用本发明的Δ∑型AD转换器的结构。D类放大器包括：第一减法器，接收数字音频输入数据和数字反馈数据，并将与在数字音频输入数据和数字反馈数据之间的差值相称的数据进行输出；第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从第一减法器输出数据的占空比；切换电路(在D类输出级的切换电路)，根据从第一PWM电路输出的信号进行切换；低通滤波器，将从切换电路输出的信号进行平滑，并将平滑后的信号提供给扬声器(耳式扬声器、扩音器等)；以及AD转换器，将从低通滤波器输出的信号进行AD转换，并将转换后的数字信号作为数字反馈数据反馈到第一减法器，其中该AD转换器包括第二减法器、积分器、比较器、计数器以及第二PWM电路，接收从低通滤波器输出的信号和反馈信号，并将与在从低通滤波器输出的信号和反馈信号之间的差值相称的信号进行输出，该积分器对从第二减法器输出的信号求积分，该比较器通过与预定的门限值相比较将从积分器输出的信号进行二值化，该计数器测量从比较器输出的信号的各个脉冲宽度，以及该第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比，并且将脉冲信号作为反馈信号反馈到第二减法器；并且其中将从计数器输出的计数值作为数字反馈数据通过或绕过抽取滤波器反馈到第一减法器。根据D类放大器，AD转换器通过第二PWM电路的分辨能力呈现高动态范围，并且因此可以高效地减少D类放大器输出的失真。可将第一PWM电路的PWM帧和第二PWM电路的PWM帧进行相互同步。
本发明的D类放大器包括：第一减法器，接收数字音频输入数据和数字反馈数据，并将与在数字音频输入数据和数字反馈数据之间的差值相称的数据进行输出；第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从第一减法器输出数据的占空比；切换电路，根据从第一PWM电路输出的信号进行切换；低通滤波器，将从切换电路输出的信号进行平滑，并将平滑后的信号提供给扬声器；以及AD转换器，将从低通滤波器中输出的信号进行AD转换，并将转换后的数字信号作为数字反馈数据反馈到第一减法器，其中AD转换器包括第二减法器、比较器、计数器、第二PWM电路以及积分器，该第二减法器接收从低通滤波器输出的信号和反馈信号并将与在从低通滤波器输出的信号和反馈信号之间的差值相称的信号进行输出，该比较器通过与预定的门限值相比较将从第二减法器输出的信号进行二值化，该计数器测量从比较器输出信号的各个脉冲宽度，该第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该预定周期的脉冲信号具有响应于从计数器输出计数值的占空比，该积分器对从第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并且将积分后的信号作为反馈信号反馈到第二减法器；并且其中，绕过抽取滤波器将从计数器输出的计数值作为数字反馈数据反馈到第一减法器；并且将从第一PWM电路输出的脉冲信号和从第二PWM电路输出的脉冲信号相互同步，并且将低通滤波器的积分常数和积分器的积分常数设置成相等。在该情形下，当由于低通滤波器输出和积分器输出变为稳定状态下的相同信号从而使得电路工作不正常时，第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于将计数器的计数值乘以因数-1得到的值的占空比；并且积分器将从第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并将对积分后信号的极性反转得到的信号作为反馈信号反馈到第二减法器，从而解决了问题。
本发明的DC-DC转换器使用符合本发明的Δ∑型AD转换器的结构。该DC-DC转换器包括：第一减法器，接收数字目标值数据和数字反馈数据，并将与在数字目标值数据和数字反馈数据之间的差值相称的数据进行输出；第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从第一减法器输出数据的占空比；切换电路，根据从第一PWM电路输出的脉冲信号进行切换；低通滤波器，将从切换电路输出的信号进行平滑，并将平滑后的信号提供给负载；以及AD转换器，将从低通滤波器输出的信号进行AD转换，并将转换后的数字信号作为数字反馈数据反馈到第一减法器，其中AD转换器包括第二减法器、积分器、计数器和第二PWM电路，该第二减法器接收从低通滤波器输出的信号和反馈信号，并将与在从低通滤波器输出的信号和反馈信号之间的差值相称的信号进行输出，该积分器对从第二减法器输出的信号求积分，该比较器通过与预定的门限值相比较来将从积分器输出的信号进行二值化，该计数器测量从比较器输出信号的各个脉冲宽度，以及第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比，并且将脉冲信号作为反馈信号反馈到第二减法器；并且其中将从计数器输出的计数值作为数字反馈数据通过或绕过抽取滤波器反馈到第一减法器。根据DC-DC转换器，通过第二PWM电路的分辨能力，AD转换器呈现高动态范围，并因此可以高精度控制DC-DC转换的输出。也可将第一PWM电路的PWM帧和第二PWM电路的PWM帧进行相互同步。
本发明的DC-DC转换器包括：第一减法器，接收数字目标值数据和数字反馈数据，并将与在数字目标值数据和数字反馈数据之间的差值相称的数据进行输出；第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从第一减法器输出数据的占空比；切换电路，根据从第一PWM电路输出的脉冲信号进行切换；低通滤波器，将从切换电路输出的信号进行平滑，并将平滑后的信号提供给负载；以及AD转换器，将从低通滤波器输出的信号进行AD转换，并将转换后的数字信号作为数字反馈数据反馈到第一减法器，其中
AD转换器包括：第二减法器，接收从低通滤波器输出的信号和反馈信号，并将与在从低通滤波器输出的信号和反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；比较器，通过与预定的门限值相比较将从第二减法器输出的信号进行二值化；计数器，测量从比较器输出信号的各个脉冲宽度；第二PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比；积分器，对从第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并且将积分后的信号作为反馈信号反馈到第二减法器；并且其中，绕过抽取滤波器将从计数器输出的计数值作为数字反馈数据反馈到第一减法器；并且将从第一PWM电路输出的脉冲信号和从第二PWM电路输出的脉冲信号进行相互同步，并且将低通滤波器的积分常数和积分器的积分常数设置成相等。在该情形下，当由于低通滤波器的输出与积分器的输出变为稳定状态下的相同信号从而导致电路工作不正常时，如同D类放大器的情况一样，第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于将计数器的计数值乘以因数-1所得到的值的占空比；并且积分器对从第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并将对积分后的信号极性反转得到的信号作为反馈信号反馈到第二减法器，从而解决了问题。
本发明的另一种DC-DC转换器，包括提供在本发明的Δ∑型AD转换器的环路中的降压斩波电路或升压斩波电路。该DC-DC转换器包括：减法器，接收模拟目标值信号和反馈信号作为输入，并输出与在输入之间的差值相称的信号；比较器，用来通过预定门限值将从减法器输出的信号进行二值化；计数器，用来测量从比较器输出信号的各个脉冲宽度；PWM电路，用来输出预定周期的脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从计数器输出的计数值的占空比；以及由利用从PWM电路输出的信号进行切换的切换元件、电感器、电容器和二极管的组合形成的降压斩波电路或升压斩波电路，其中将从降压斩波电路或升压斩波电路输出的电压作为反馈信号反馈到减法器，并且将从降压斩波电路或升压斩波电路输出的电压提供给负载。根据该DC-DC转换器，通过PWM电路的分辨能力AD转换器呈现高动态范围，并且因此可以高精度控制DC-DC转换的输出。
附图说明
参考附图，通过详细地描述本发明的优选实施例，本发明的上述目标和有利点将变得更为明显，其中：
图1是示出根据本发明实施例的Δ∑型AD转换器的框图；
图2是示出相关技术的Δ∑型AD转换器的框图；
图3是示出图1所示的Δ∑型AD转换器的操作波形图；
图4是示出图1所示AD转换器的具体实例的框图；
图5是示出图1所示AD转换器的另一个具体实例的框图；
图6是示出根据本发明实施例的D类放大器的框图；
图7是示出图6所示的D类放大器的修改的方框图；
图8是示出图7所示的D类放大器的操作波形图；
图9是示出图7所示的D类放大器的改进实例的框图；
图10是示出图9所示的D类放大器的操作波形图；
图11是示出根据本发明实施例的DC-DC转换器的框图；
图12是示出根据本发明另一个实施例的DC-DC转换器的框图；以及
图13是示出根据本发明又一实施例的DC-DC转换器的框图。
具体实施方式
第一实施例：实现Δ∑型AD转换器的实施例。
图1示出根据本发明实施例的Δ∑型AD转换器。减法器18(差分放大器)将模拟输入信号和反馈信号相减，从而输出与信号间差值相称的信号。通过使用运算放大器配置积分器20，并将从减法器18输出的信号求模拟积分。通过与预定的门限值相比较，比较器22将从积分器20输出的信号进行二值化。计数器24对预定频率的时钟信号计数，由此测量从比较器22输出信号的各个脉冲宽度。通过抽取滤波器28经由以相位补偿和增益调整为目的的环路滤波器26，将从计数器24输出的数据抽取为预定的取样率。从抽取滤波器28输出的数据变为AD转换后的输出。PWM电路30输出预定PWM帧周期(＝Δ∑调制的取样周期)的脉冲信号(PWM信号)，该脉冲信号具有响应于从环路滤波器26输出的值的占空比，并且通过反馈将该PWM信号作为反馈信号输入到减法器18。
用来驱动计数器24的时钟信号的周期相对于Δ∑调制的取样周期足够短。例如，当将Δ∑调制的取样频率设置为200kHz并且将计数器24的时钟频率设置为200 MHz时，可以以通过将Δ∑调制的取样周期除以1000所确定的分辨能力来测量从比较器22输出信号的脉冲宽度。由此，PWM信号的分辨能力也作为将Δ∑调制的取样频率除以1000所确定的分辨能力。
图3示出图1所示Δ∑型AD转换器的操作波形。图3A示出从PWM电路30输出的波形(协同模拟输入信号)。模拟输入的电平在PWM信号的电平“1”和同样信号的电平“0”之间的范围内变化。Δ∑调制的取样周期通过PWM信号的周期(PWM帧周期)来确定。图3B示出从减法器18输出的波形，以及示出与在图3A所示PWM信号和模拟输入之间的差值相称的信号，作为从减法器18输出的信号。图3C示出从积分器20输出的波形(连同比较器22的门限值)，以及根据通过图3B所示的减法产生的输出的积分输出上升和下降。图3D示出从比较器22输出的波形，该波形是脉冲信号，并且在图3C所示的积分输出高于门限值(如0V)的部分中呈现“1”值，以及在积分输出等于或低于门限值的部分中呈现0值。图3E示出计数器24的计数值的变化。通过时钟信号，每次从比较器22输出的脉冲上升到“1”，计数值从0顺序增加。但脉冲降到“0”时，计数停止。从而，在每个PWM帧周期中完成的最后计数值作为在PWM帧周期期间从比较器22输出的脉冲的测量的脉冲宽度值。所以，计数器24与PWM电路30同步地对每个PWM帧周期(＝Δ∑调制的取样周期)测量从比较器22输出的脉冲的脉冲宽度。
图3F示出计数器24的输出，以及将在Δ∑调制的每个取样周期中获得的计数器24的最后值【如图3E中的(1)所示】在下一个取样周期【如图3F中的(2)所示】输出。图3G示出环路滤波器26的输出，该输出是由使得计数器的输出【由图3F中的(2)所示】通过低通滤波器而决定的值【由图3G中的(3)所示】。根据从环路滤波器26输出的值【图3G中的(3)所示】，设置在取样周期中从PWM电路30输出的PWM信号的占空比【由图3A中的(4)所示】。特别地，根据在某个PWM帧中所测量的比较器22输出的脉冲宽度，设定用于下一个PWM帧的PWM信号的占空比，并且在同一个PWM帧将该PWM信号反馈到减法器18。例如，将Δ∑型AD转换器设定为如此，从而当模拟输入是0V时，图3A所示的PWM信号和图3D所示的比较器的输出变为呈现50％的占空比。
根据图3，当图3A所示的模拟输入增加时，图3B所示的减法器的输出在正方向上移动，并且图3C所示的积分器的输出也在正方向上移动。所以，图3D所示的比较器的输出的脉冲宽度展宽，并且图3E所示的最后计数值增加。在下一个PWM帧周期中，由此增加的最后计数值反应在图3A所示的PWM信号上，并且PWM信号的占空比增加。结果，图3B所示的减法器的输出的正值时间期间变得狭窄，并且图3C所示的积分器的输出轻微地在负方向上移动回去。所以，在计数器24和PWM电路30之间产生等于Δ∑调制的一个取样的延迟，并且实现了负反馈，从而抑制了图3C所示的积分器输出的变化。计数器24的最后计数值稳定在响应于模拟输入的电平的值处。结果，从计数器24获取了数字输出，通过A/D转换将模拟输入转换为该数字输出。
根据上述操作，反馈到减法器18的PWM信号呈现由Δ∑调制的取样周期的分割得到的分辨能力，所以相应地提高动态范围。例如，假设在Δ∑调制的一个取样周期中计数器24计了256次数并且PWM信号呈现通过将Δ∑调制的一个取样周期除以256所确定的分辨能力(分辨能力等于8位)，则通过PWM信号的分辨能力将动态范围提高了48dB(8位x6dB)。由此，当在整个AD转换器上需要100dB的动态范围时，对于源于Δ∑调制的动态范围来说获得52dB就足够，于是可将Δ∑型AD转换器的取样频率抑制到低水平。另外，还产生了通过PWM信号的分辨能力来减少数字输出中的抖动的优点。
图4示出图1所示的AD转换器的特定实例。将AD转换器配置为三维Δ∑调制AD转换器。由减法器32、34、36、积分器38、40、42以及系数单元44、46和48构成的电路50对应于图1所示的减法器18、积分器20和环路滤波器26的组合。如同图1的情况，在计数器24和PWM电路30之间实现一个取样延迟。通过系数单元44、46和48的系数值来调整环路滤波器26的特性。
图5示出图1所示的AD转换器的另一个特定实例。AD转换器由三维FIR滤波器所组成，其中，环路滤波器26由DSP等所组成。当通过FIR滤波器使得级数增加时，环路滤波器26也可以由IIR滤波器形成。
第二实施例：用于实施D类放大器的实施例。
图6示出根据本发明实施例的D类放大器。由点划线包围的电路52形成本发明的Δ∑型AD转换器。在该AD转换器52中，将那些与图1所示相同的元件指定相同的参考数字。减法器54将数字音频输入数据与从AD转换器52输出的数字反馈数据进行相减。通过用来补偿D类放大器的整个环路的相位并调整环路增益的环路滤波器52，将从减法器54输出的差值数据输入到PWM电路58。PWM电路58输出预定周期的PWM信号，该PWM信号具有响应于输入差值数据的占空比。通过PWM信号，激活或去激活切换电路60(D类输出级)的切换元件。通过LC低通滤波器62，将从切换电路60输出的信号进行平滑，于是得到模拟音频信号。将该音频信号提供给扬声器64，由此发射音频。AD转换器52将从LC低通滤波器62输出的信号进行AD转换，并且将AD转换结果负反馈到减法器54。通过负反馈，减轻由切换电路60等产生的失真。
以与图1所示的Δ∑型AD转换器相同的方式来配置AD转换器52。特别地，减法器18将从LC低通滤波器62输出的信号和从PWM电路30的反馈信号进行相减，由此输出与信号间差值相称的信号。将PWM电路30的PWM帧周期设置为短于PWM电路58的PWM帧周期。由于从LC低通滤波器62输出的模拟音频信号相对于0V摆动到正值或负值，所以从PWM电路30输出的PWM信号也是相对于0V摆动到正值(对应于“1”电平)或负值(对应于“0”电平)的信号。从LC低通滤波器62输出的模拟音频信号在PWM信号的电平“1”到电平“0”的范围之内变化。当从LC低通滤波器62输出的信号电平的变化范围超过从PWM电路30输出的PWM信号的电平范围时，通过在AD转换器52的输入端处的衰减器(未示出)来减小从LC低通滤波器62输出的信号电平，并且将由此减小后的信号输入到减法器18。
积分器20对从减法器18输出的信号求积分。比较器22通过与预定的门限值相比较来对从积分器20输出的信号进行二值化。计数器24对预定频率的时钟信号进行计数，由此测量从比较器22输出的信号的各个脉冲宽度。在AD转换器52中，通过用于补偿环路相位并调整环路增益的环路滤波器26利用抽取滤波器28将从计数器24输出的数据抽取为数字音频输入数据的取样速率。将从抽取滤波器28输出的数据反馈回到减法器54。只要通过LC低通滤波器62充分地消减D类放大器的PWM电路58的载波元件和混叠噪声，则AD转换器52以与图1示出的AD转换器相同的方式进行操作。如上所述，由于通过PWM电路30的分辨能力提高了动态范围，所以即使当Δ∑调制的取样频率相对较低时，AD转换器52获得高动态范围并且有效减少D类放大器输出的失真。还产生了通过PWM信号的分辨能力减少数字输出中的抖动的优点。只要两个PWM电路30和58的PWM帧周期相互同步，则可省略抽取滤波器28。
图7示出图6所示D类放大器的修改。该修改对应于图6所示的D类放大器，其中，PWM电路38的PWM帧周期和PWM电路50的PWM帧周期相互同步，并且将积分器20放置在减法器18的输入处。将那些与图6所示相同的元件指定相同的参考数字。AD转换器52’的PWM电路30的PWM帧周期和D类放大器的PWM电路58的PWM帧周期相互同步。将积分器20的积分常数和LC低通滤波器62的积分常数设置成彼此相等。由于PWM电路30的PWM帧周期和PWM电路58的PWM帧周期相互同步，所以将图6所示的抽取滤波器28省略。
类似地，在图7所示的电路结构中，如图8所示，LC低通滤波器62的输出和积分器20的输出将在稳定状态下相互完全相等，于是减法器18的输出变为0，并且从比较器22不输出脉冲信号，所以使得计数器24不可能执行计数并且不能成功地激活电路。
图9示出考虑本问题改进的实例结构。将那些与图7所示元件相同的元件指定相同的参考数字。以这样的方式配置AD转换器52’，从而：通过系数单元66将环路滤波器26的输出乘以因数-1；将乘法结果输入到PWM电路30；通过极性反转器68来反转从积分器20输出的正或负极性；并且将该由此得到的反转输出反馈到减法器18。根据该电路结构，LC低通滤波器62的输出和积分器20的输出成为图10所示的稳定状态下不同的信号，并且从减法器18输出PWM载波分量，由此计数器24变得能够执行计数。
第三实施例：用于实现DC-DC转换器的实施例。
图11示出根据本发明实施例的DC-DC转换器。该DC-DC转换器具有前述图6所示的D类放大器的结构，其中将数字目标值数据(DC输出电压的目标值)代替数字音频输入数据进行输入，并且其中连接代替扬声器64的任意负载70。对那些与图6所示元件相同的元件指定相同的参考数字。电路以与图6所示电路相同的方式操作。当作为负载70产生变化的结果使得从LC低通滤波器62输出的电压产生波动时，通过由AD转换器52组成的负反馈环路抑制波动。特别地，通过PWM电路30的分辨能力来提高AD转换器52的动态范围，并且因此即使在相对较低的Δ∑调制取样频率时，也能获得高动态范围，于是可以高精确度将输出电压控制为目标值。只要PWM电路30的PWM帧周期与PWM电路58的帧周期相互同步，则可将抽取滤波器28省略。
同样地，在图7或图9所示的D类放大器的结构中，将数字目标值数据代替数字音频输入数据进行输入，并且连接取代扬声器64的任意负载，由此构成DC-DC转换器。
图12示出DC-DC转换器的另一个实施例。该实施例对应于通过将降压斩波电路72放置在本发明的AD转换器的反馈环路中获得的结构。对那些与结合各个实施例描述的元件相同的元件指定相同的参考数字。通过模拟信号施加输出DC电压的目标值。在降压斩波电路72中的电感器76和电容器78的组合担当作为LC低通滤波器的积分器，并且因此省略了结合实施例描述的积分器20。减法器18将模拟目标值信号与降压斩波电路72的输出电压相减，从而输出与信号之间差值相称的信号。通过与预定的门限值相比较，比较器22将从减法器18输出的信号进行二值化。计数器24对预定频率的时钟信号进行计数，由此测量从比较器22输出的信号的各个脉冲宽度。将从计数器24输出的数据通过用于相位补偿和增益调整目的的环路滤波器26输入到PWM电路30。PWM电路30输出预定周期的PWM信号，该PWM信号具有响应于从环路滤波器26输出的值的占空比，并且将该PWM信号输入到降压斩波电路72。由切换元件(MOS晶体管)74、电感器76、电容器78和环流二极管80构建成降压斩波电路72，并且从DC电源将预定DC电压应用于降压斩波电路。通过PWM信号在接通(ON)和关断(OFF)位置之间切换切换元件74。结果是，从电容器78获得作为将DC源电压降压到预定值的结果而得到的DC电压。将该输出的DC电压供给到负载70。另外，将输出的DC电压反馈到减法器18。
根据图12所示的DC-DC转换器，当作为负载70中产生变化的结果而在降压斩波电路72的输出中产生波动时，通过由AD转换器形成的负反馈环路抑制了这些波动。特别地，通过PWM电路30的分辨能力提高AD转换器的动态范围。所以，即使当Δ∑调制的取样频率相对较低时，也获得高动态范围，所以可以以高精度来控制输出电压。
图13示出DC-DC转换器的又一个实施例。该实施例对应于其中提供升压斩波电路82来代替图12所示的降压斩波电路72的结果。对那些与图12所示元件相同的元件指定相同的参考数字。升压斩波电路82由切换元件(MOS晶体管)84、电感器86、电容器88和环流二极管90所构成。从DC电源将预定DC电压施加到升压斩波电路。通过从PWM电路30输出的PWM信号来在接通(ON)和关断(OFF)位置之间切换切换元件84。结果是，从电容器88获得作为将DC源电压升压到预定值而得到的DC电压。将输出的DC电压供给到负载70。另外，将输出的DC电压反馈到减法器18。
根据图13所示的DC-DC转换器，当作为负载70中产生变化的结果而在升压斩波电路82的输出电压中产生波动时，通过AD转换器的负反馈环路抑制了该波动。特别是，通过PWM电路30的分辨能力提高了AD转换器的动态范围。所以即使当Δ∑调制的取样频率相对较低时仍然获得高动态范围，所以可以以高精度控制输出电压。
尽管针对特别优选实施例对本发明做出解释和描述，本领域的普通技术人员显然可以根据本发明的教导做出不同的变化和修改。很明显这些变化和修改在由所附权利要求所定义的本发明的精神、范围和目的之内。
本申请基于2007年3月2日提交的日本专利申请No.2007-052299，此处包括了该专利申请的内容用于参考。

Claims (10)

1.一种Δ∑型AD转换器包括：
减法器，接收模拟输入信号和反馈信号并且输出与所述模拟输入信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号；
积分器，对从所述减法器输出的信号求积分；
比较器，通过与预定门限值相比较，将从所述积分器输出的信号进行二值化；
计数器，测量从所述比较器输出的信号的各个脉冲宽度；以及
PWM电路，输出具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比的预定周期的脉冲信号，并且将所述脉冲信号作为所述反馈信号反馈到所述减法器，
其中，所述计数器与PWM电路同步地测量每个PWM帧周期中的各个脉冲宽度，并且所述PWM电路在下一个PWM帧中将脉冲信号反馈到所述减法器，所述脉冲信号的占空比是根据所述测量的脉冲宽度的值来设置；以及
其中将从所述计数器输出的计数值被提取作为转换后的数字输出值。
2.一种D类放大器，包括：
第一减法器，接收数字音频输入数据和数字反馈数据，并且输出与在所述数字音频输入数据和所述数字反馈数据之间的差值相称的数据；
第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从所述第一减法器输出的数据的占空比；
切换电路，根据从所述第一PWM电路输出的信号进行切换；
低通滤波器，将从所述切换电路输出的信号进行平滑，并且将所述平滑后的信号提供给扬声器；以及
AD转换器，将从所述低通滤波器输出的信号进行AD转换，并且将所述转换后的数字信号作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器，
其中所述AD转换器包括：
第二减法器，接收反馈信号和从所述低通滤波器输出的信号，并且将与在从所述低通滤波器输出的信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；
积分器，对从所述第二减法器输出的信号求积分；
比较器，通过与预定的门限值相比较，将从所述积分器输出的信号进行二值化。
计数器，测量从所述比较器输出信号的各个脉冲宽度；以及
第二PWM电路，输出具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比的预定周期的脉冲信号，并且将所述脉冲信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器；并且
其中通过或绕过抽取滤波器，将从所述计数器输出的计数值作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器。
3.根据权利要求2所述的D类放大器，其中，所述第一PWM电路的PWM帧和所述第二PWM电路的PWM帧相互同步。
4.一种D类放大器，包括：
第一减法器，接收数字音频输入数据和数字反馈数据，并且输出与在所述数字音频输入数据和所述数字反馈数据之间的差值相称的数据；
第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从所述第一减法器输出的数据的占空比；
切换电路，根据从所述第一PWM电路输出的信号进行切换；
低通滤波器，将从所述切换电路输出的信号进行平滑，并且将所述平滑后的信号提供给扬声器；以及
AD转换器，将从所述低通滤波器输出的信号进行AD转换，并且将所述转换后的数字信号作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器，
其中所述AD转换器包括：
第二减法器，接收反馈信号从和所述低通滤波器输出的所述信号，并且将与在从所述低通滤波器输出的所述信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；
比较器，通过与预定的门限值相比较，所述比较器将从所述第二减法器输出的信号进行二值化；
计数器，测量从所述比较器输出信号的各个脉冲宽度；
第二PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比；
积分器，对从所述第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并且将积分后的信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器；以及
其中，绕过抽取滤波器，将从所述计数器输出的计数值作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器；以及
其中，从所述第一PWM电输出的脉冲信号和从所述第二PWM电路输出的脉冲信号相互同步，并且将所述低通滤波器的积分常数和所述积分器的积分常数设置为彼此相等。
5.根据权利要求4所述的D类放大器，其中所述第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于将所述计数器的计数值乘以因数-1得到的值的占空比；并且
其中所述积分器对从所述第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并且将所述积分后的信号反转极性后得到的信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器。
6.一种DC-DC转换器，包括：
第一减法器，接收数字目标值数据和数字反馈数据，并且输出与在所述数字目标值数据和所述数字反馈数据之间的差值相称的数据；
第一PWM电路，输出脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于从所述第一减法器输出数据的占空比；
切换电路，根据从所述第一PWM电路输出的脉冲信号进行切换；
低通滤波器，将从所述切换电路输出的信号进行平滑，并且将所述平滑后的信号提供给负载；以及
AD转换器，将从所述低通滤波器输出的信号进行AD转换，并且将所述转换后的数字信号作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器，
其中，所述AD转换器包括：
第二减法器，接收反馈信号和从所述低通滤波器输出的所述信号，并且将与在从所述低通滤波器输出的所述信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；
积分器，对从所述第二减法器输出的信号求积分；
比较器，通过与预定的门限值相比较，将从所述积分器输出的信号进行二值化。
计数器，测量从所述比较器输出的信号的各个脉冲宽度；以及
第二PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比，并且将所述脉冲信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器；以及
其中，通过或绕过抽取滤波器，将从所述计数器输出的计数值作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器。
7.根据权利要求6所述的DC-DC转换器，其中，所述第一PWM电路的PWM帧和所述第二PWM电路的PWM帧相互同步。
8.一种DC-DC转换器，包括：
第一减法器，接收数字目标值数据和数字反馈数据，并且输出与在所述数字目标值数据和所述数字反馈数据之间的差值相称的数据；
第一PWM电路，输出脉冲信号，该脉冲信号具有响应于从所述第一减法器输出的数据的占空比；
切换电路，根据从所述第一PWM电路输出的脉冲信号进行切换；
低通滤波器，将从所述切换电路输出的信号进行平滑，并且将所述平滑后的信号提供给负载；以及
AD转换器，将从所述低通滤波器输出的信号进行AD转换，并且将所述转换后的数字信号作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器，
其中，所述AD转换器包括：
第二减法器，接收反馈信号和从所述低通滤波器输出的所述信号，并且将与在从所述低通滤波器输出的所述信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号进行输出；
比较器，通过与预定的门限值相比较，将从所述第二减法器输出的信号进行二值化；
计数器，测量从所述比较器输出的信号的各个脉冲宽度；
第二PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比；以及
积分器，对从所述第二PWM电路输出的脉冲信号求积分，并且将积分后的信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器；
其中绕过抽取滤波器，将从所述计数器输出的计数值作为所述数字反馈数据反馈到所述第一减法器；以及
其中，从所述第一PWM电路输出的脉冲信号和从所述第二PWM电路输出的脉冲信号相互同步，并且将所述低通滤波器的积分常数和所述积分器的积分常数设置成彼此相等。
9.根据权利要求8所述的DC-DC转换器，其中，所述第二PWM电路输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于将所述计数器的计数值乘以因数-1得到的值的占空比；并且
其中，所述积分器对从所述第二PWM电路输出的所述脉冲信号求积分，并且将所述积分后的信号反转极性后得到的信号作为所述反馈信号反馈到所述第二减法器。
10.一种DC-DC转换器，包括：
减法器，接收模拟目标值信号和反馈信号，并且输出与在所述模拟目标值信号和所述反馈信号之间的差值相称的信号；
比较器，通过与预定的门限值相比较，将从所述减法器输出的信号进行二值化；
计数器，测量从所述比较器输出的信号的各个脉冲宽度；
PWM电路，输出预定周期的脉冲信号，所述脉冲信号具有响应于从所述计数器输出的计数值的占空比；以及
由根据从所述PWM电路输出的信号进行切换的切换元件、电感器、电容器和二极管的组合，形成降压斩波电路或升压斩波电路，
其中，将从所述降压斩波电路或所述升压斩波电路输出的电压作为所述反馈信号反馈到所述减法器，并且将从所述降压斩波电路或所述升压斩波电路输出的电压提供给负载。
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