CN102084592A - 改进的脉宽调制 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在移动无线传输装置中产生表示时变信号的脉宽调制PWM信号的方法和装置，该方法针对各个时间周期包括：a)产生从第一电压电平到第二电压电平的上升斜坡；b)产生从第二电压电平到第一电压电平的下降斜坡；c)检测时变信号的上升坡与下降斜坡的交叉，并且响应于检测到时变信号的上升坡与下降斜坡的交叉，如果PWM信号处于第一电压电平，则将PWM信号转变为第二电压信号；d)检测时变信号的下降坡与上升斜坡的交叉，并且响应于检测到时变信号的下降坡与上升斜坡的交叉，如果PWM信号处于第二电压电平，则将PWM信号转变为第一电压信号。检测所述时变信号的上升坡与下降斜坡的交叉的步骤或者检测时变信号的下降坡与上升斜坡的交叉的步骤包括：产生表示第一电压电平的第一电流；产生表示第二电压电平的第二电流；从一个电流中减去另一个电流，以提供用于控制产生上升斜坡或下降斜坡的步骤的斜坡控制信号；产生表示时变信号的基准电流；从基准电流中减去第一电流或第二电流，以提供比较信号；以及将比较信号与所产生的斜坡信号进行比较。

Description

改进的脉宽调制
技术领域
本发明涉及改进的脉宽调制技术。当被应用在用于高效产生开关式电源的方法或系统中时，本发明尤其有利。本发明在移动通信手机中找到了尤其有利的应用，当然，本发明不限于这样的应用。
背景技术
已经知道，在本领域中，高效的电源产生需要一些形式的开关装置而不是提供恒定电压的线性整流器。开关模式的电源在本领域中是公知的。然而，开关模式的电源通常用于静态或缓慢变化的直流电压。在这些应用中，对于瞬变响应的主要考虑是响应负载电流的快速变化而不是输出电压的快速变化。
根据无线通信的最新进展，更具体地说，根据移动通信的最新进展，针对存在快速变化的输出振幅的应用，需要发送机的高效操作。本领域中已知利用两种技术来解决对于这样的高效操作的需求。第一种技术被称为包络跟踪(ET)，第二种技术被称为包络消除和恢复(EER)。这些技术要求研发这样一种电源，该电源需要高效提供宽输出范围，在该宽输出范围中，除了负载电流的变化之外，还期望输出电压展现出快速的大信号变化。
典型的开关模式实现要在反馈回路内包括高度非线性的开关模块，使得通过针对远低于开关频率的频率的信号进行反馈来有效地对输出进行线性化。针对开关模式的实现，有三种公用的方法：i)脉宽调制(PWM)；ii)磁滞式(也称为Bang Bang)；以及iii)增量求和(Delta Sigma)。
典型的PWM技术包括提供在各个时钟周期的开始启动的斜坡(ramp)。在各个时钟周期的开始，将开关输出设置为“1”。当斜坡与信号交叉时，信号输出切换为“0”。这意味着在单个周期上，输出信号的平均值等于控制输入，从而导致了提供固有准确跟踪的准线性操作。传统的PWM算法在一个斜坡周期内存在信号电平的显著变化时开始失效。当信号快速变化时，准线性丢失，并且功能变成具有延迟的单位电平量化器。该增大的延迟可以导致与宽带宽回路一起出现的大的信号界限周期振荡。
现有技术的一个问题在于在大带宽上提供良好的开关精度。一种解决方案是增大开关速率。这意味着开关器的状态以更快的速率得到更新，因此更能够跟随快速变化的信号。
然而，当利用CMOS技术实现开关模式电源时，必须将开关元件制造得足够大以使能通过所需要的电流。从电源消耗能量，以对大的晶体管组进行开关，并且该能量与开关器的更新速率成比例。因此，如果在减少大晶体管组处的开关速率数的同时增加了小几何装置的数量，则更复杂的控制器是合理的。
参照图1a，示出了公知的PWM结构中针对示例性输入实现的示例输出。图1a示出两个周期上的输入信号和输出信号，周期1在时间t0与t1之间，周期2在时间t1与t2之间。时间示例t0、t1、t2表示存在时钟信号的连续上升沿的时间示例。图1a示出了输出电压电平可以切换为两个电平V0和V1中的一个的简单示例。V0可以是接地电平，V1可以是正电压电平。通过附图标记1012来标识输入信号波形。通过附图标记1002来标识输出信号。
如图1a所示，在第一周期中，示出了从时间t0的电压V0上升到时间t1的电压V1的上升斜坡1004。类似地，在周期2中，有从时间t1的电压V0上升到时间t2的电压V1的上升斜坡1006。输出开始于电压V1，并且还按电压V1开始各个后续周期。
继续参照图1a，当如附图标记1008所示，上升斜坡信号1004与下降输入信号1012交叉时，将输出1002转变为电压电平V0。输出信号1002保持为电压V0，直到该周期在时间t1处结束，在该时间，输出被强制为电压V1，以开始第二周期。在第二周期中，当如附图标记1010所示，由1006所指示的上升斜坡与下降输入信号1012交叉时，再次转变为电压V0。按照这种方式继续操作。
从图1a可见，输出信号1002是输入信号1012的较差表示。实现原信号的精确表示的问题是PWM处理可以非常精确地复制波形下降沿的时刻，但是完全不能复制波形的上升沿。可以向前传递上升沿的唯一方法是在各个周期开始时将电压设置为固定电平V1。
参照图1b可见，当向多电平降压转换器应用传统的PWM技术时，快速转变精度进一步下降。
参照图1b，再次示出从时间t0到时间t2的两个周期上的输入信号和输出信号。在该多电平示例中，输出信号可以切换为五个电压电平V0、V1、V2、V3、V4中的一个。通过附图标记2012表示输入信号波形，通过附图标记2002表示输出信号。
在该示例中，在第一个周期的起始处，输出电压处于电压电平V1。
如图1b所示，针对各个电压带(五个电压提供四个电压带)在各个周期中存在斜坡。因此，在各个周期中，针对各个带，斜坡开始于该带的较低电压，并在周期末结束于该带的较高电压。
在周期一开始，上升斜坡2011(是与第一周期的第一带(电压电平V0与V1之间的带)相关联的斜坡)与下降输入信号2012交叉，因此，输出信号立即转变为电压V0。
如果输入信号比斜坡上升快，则不可能执行准线性PWM操作。当(n-1)(其中n是电压电平数)个时钟周期中的一次完全转变的压摆率(slew rate)时，达到该极限。因此，不能够在少于pi*(n-1)个时钟周期内处理信号的一次完整周期。对于四个电压电平，最大的带宽是时钟速率的十分之一。
在时间t1，电压转变为最高电压电平V4，因为这是最逼近此时的输入信号波形的电压电平。此后，如附图标记2010所示，下降输入信号2012在给定时间与第二周期的电压电平V3和V4之间的上升斜坡交叉，此时，输出电压被转变为较低的电压电平V3。
在典型的现有技术的PWM技术中，在给定周期中仅允许一次转变，因此，一旦发生从V4到V3的转变，则在周期的剩余时间中，输出信号保持为电平V3。
从图1b可见，由于没有准线性操作，导致出现大的误差。
上述PWM技术综合了获得其中斜坡在整个时钟周期上上升且在各个周期开始时输出信号处于较高的电压电平的PWM的传统方法。这样仅再现了下降沿。
获取PWM信号的传统方法的反面是：其中斜坡在整个时钟周期上下降，并且周期开始时的输出波形被设置为较低的电压电平。这样仅再现了上升沿。
发明内容
本发明的目的是提供经改进的开关模式电压源，其中，提供了对输入信号的精确跟踪。
根据本发明的实施方式，提供了一种脉宽调制技术，其中再现了信号的上升沿和下降沿。在实施方式中，经修改的脉宽调制技术结合了同时发生的上升斜坡和下降斜坡。优选地，使输出脉宽调制转变解耦或独立于脉宽调制时钟周期。因此，优选地，输出脉宽调制转变仅取决于输入信号与上升斜坡和下降斜坡的交叉。
在一方面中，本发明提供了一种产生表示时变信号的脉宽调制PWM信号的方法，该方法针对各个时间周期包括以下步骤：a)产生从第一电压电平到第二电压电平的上升斜坡；b)产生从所述第二电压电平到所述第一电压电平的下降斜坡；c)检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第一电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第二电压信号；d)检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第二电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第一电压信号。
该方法针对各个时间周期还可以包括以下步骤：针对第二次或后续检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，禁止所述将所述PWM信号转变为所述第二电压信号的步骤。
该方法针对各个时间周期还可以包括以下步骤：针对第二次或后续检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，禁止所述将所述PWM信号转变为所述第一电压信号的步骤。
该方法还可以包括以下步骤：产生多相位PWM信号，其中，针对各个相位执行步骤a)到d)，以产生针对各个相位的中间PWM信号，该方法还包括通过对所述中间PWM信号求和来产生表示所述时变信号的所述PWM信号的步骤。
该方法还可以包括以下步骤：产生多电平PWM信号，其中，各个电平具有相应的第一电压电平和第二电压电平，其中，针对各个电平执行以上步骤。
该方法还可以包括以下步骤：在时间周期之间的转变处保持所述PWM信号的电压电平。
所述检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的步骤或者所述检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的步骤可以包括：产生表示所述第一电压电平的第一电流；产生表示所述第二电压电平的第二电流；从一个电流中减去另一个电流，以提供用于控制所述产生所述上升斜坡或所述下降斜坡的步骤的斜坡控制信号；产生表示所述时变信号的基准电流；从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号；以及将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较。
为了检测所述时变信号的所述上升坡与所述下降斜坡的交叉，所述比较器可以将所述基准电流与所述下降斜坡的反转进行比较。
为了检测所述时变信号的所述下降坡与所述上升斜坡的交叉，所述比较器可以将所述基准电流的反转与所述上升斜坡进行比较。
在该方面中，本发明还提供了一种用于产生表示时变信号的信号的脉宽调制器PWM，该脉宽调制器PWM包括：a)用于产生从第一电压电平到第二电压电平的上升斜坡的斜坡产生器；b)用于产生从所述第二电压电平到所述第一电压电平的下降斜坡的斜坡产生器；c)用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第一电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第二电压信号的检测器；以及d)用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第二电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第一电压信号的检测器。
用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的装置或者用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的装置可以包括：用于产生表示所述第一电压电平的第一电流的电流产生器；用于产生表示所述第二电压电平的第二电流的电流产生器；用于从一个电流中减去另一个电流，以提供用于控制产生所述上升斜坡或所述下降斜坡的装置的斜坡控制信号的减法器；用于产生表示所述时变信号的基准电流的电流产生器；用于从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号的减法器；以及用于将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较的比较器。
用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的装置可以被设置为连接所述比较器，以将所述基准电流与所述下降斜坡的反转进行比较。
用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的装置可以被设置为连接所述比较器，以将所述基准电流的反转与所述上升斜坡进行比较。
一种用于移动无线传输装置的包络跟踪调制器可以包括如上所述的脉宽调制器。
在另一方面中，本发明提供了一种产生表示时变信号的脉宽调制PWM信号的方法，该方法包括以下步骤：根据第一电压电平产生第一电流；根据第二电压电平产生第二电流；从一个电流中减去另一个电流以提供斜坡控制信号；根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的斜坡；根据所述时变信号产生基准电流；从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号；以及将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较，以检测所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变。
该方法还可以包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变，并且如果所述PWM信号处于所述第二电压电平或所述第一电压电平，分别将所述PWM信号转变为所述第一电压电平或所述第二电压电平。
所述第一电压电平可以是较低电压电平，而所述第二电压电平可以是较高电压电平，所述斜坡是从所述较低电压电平到所述较高电压电平产生的上升斜坡，该方法还包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述较高电平，将所述PWM信号从所述较高电平转变到所述较低电平。
所述第一电压电平可以是较高电压电平，而所述第二电压电平可以是较低电压电平，所述斜坡是从所述较高电压电平到所述较低电压电平产生的下降斜坡，该方法还包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述较低电平，将所述PWM信号从所述较低电平转变到所述较高电平。
所述产生斜坡的步骤可以包括：根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的上升斜坡；和根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的下降斜坡，并且，所述比较步骤可以包括：将所述比较信号与所产生的上升斜坡进行比较，以检测所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变；和将所述比较信号与所产生的下降斜坡进行比较，以检测所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变。
响应于在所述比较步骤中检测到所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第二电压电平，可以将所述PWM信号转变为所述第一电压电平。
响应于在所述比较步骤中检测到所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第一电压电平，可以将所述PWM信号转变为所述第二电压电平。
可以在时间周期中进行所述产生第一电压电平和第二电压电平之间的斜坡的步骤。
可以在接连的时间周期中重复所述步骤，该方法还包括将一个时间周期末的PWM状态向前传递到下一个时间周期的开始的步骤。
在该方面中，本发明还提供了一种脉宽调制器，该脉宽调制器包括：用于根据第一电压电平产生第一电流的电流产生器；用于根据第二电压电平产生第二电流的电流产生器；用于从一个电流中减去另一个电流以提供斜坡控制信号的减法器；用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的斜坡的斜坡产生器；用于根据所述时变信号产生基准电流的电流产生器；用于从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流以提供比较信号的减法器；以及用于将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较，以检测所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变的比较器。
所述斜坡产生器可以包括：用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的上升斜坡的斜坡产生器；和用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的下降斜坡的斜坡产生器，并且，所述比较器可以包括：用于将所述比较信号与所产生的上升斜坡进行比较以检测所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变的比较器；和用于将所述比较信号与所产生的下降斜坡进行比较以检测所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变的比较器。
该脉宽调制器还可以被设置为，响应于在比较器中检测到所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第二电压电平，将所述PWM信号转变为所述第一电压电平。该脉宽调制器还可以被设置为，响应于在比较器中检测到所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第一电压电平处，将所述PWM信号转变为所述第二电压电平。
该脉宽调制器还可以被设置为，将一个时间周期末的PWM状态向前传递到下一个时间周期的开始。
一种用于移动无线传输装置的包络跟踪调制器可以包括如上所述的脉宽调制器。
附图说明
现在将参照附图通过示例来说明本发明，附图中：
图1a和图1b示出与现有技术的脉宽调制技术相关的缺点；
图2示出根据优选实施方式的本发明的原理；
图3示出实现本发明实施方式的装置的示意图；
图4a到图4d示出根据实施方式的本发明的操作；
图5示意性示出本发明的实施方式的实现；
图6是示出本发明的实施方式的优点的波形；
图7示意性示出本发明的实施方式的实现；
图8示意性示出本发明的实施方式的实现；
图9是示出本发明的实施方式的优点的波形；
图10示出在单电平或多电平PWM结构中产生上升斜坡或下降斜坡的有利技术；以及
图11a和图11b分别示出本发明实施方式中的波形和示意性实现例。
具体实施方式
现在将参照本发明在各种实施方式中的应用来通过示例说明本发明。本领域技术人员将理解，本发明的范围不限于任何具体实施方式的实施细节。
参照图2，可以理解本发明的实施方式的原理。同时启动一系列的斜坡对，斜坡对中的第一斜坡从Vn到V(n+1)，斜坡对中的第二斜坡从V(n+1)到Vn。
一般地说，当待编码的信号在向上方向上与下降斜坡交叉时，该级的输出被设置为高电压电平(Vn+1)。当信号在向下方向上与下降斜坡交叉时，不采取任何动作。经编码的信号保持为高电平，直到信号在向下方向上与上升斜坡交叉。一般地说，当待编码的信号在向下方向上与上升斜坡交叉时，该级的输出被设置为低电压电平(Vn)。待编码的信号在向上方向上与上升斜坡交叉导致不采取任何动作。
可以修改该实现，使得在给定的时钟周期中对于给定的斜坡仅采取一次动作，或者在给定的时钟周期中在给定的斜坡中采取多次动作。当允许采取多次动作时，经编码的信号将仅响应于待编码的信号在导致状态变化的方向上与斜坡交叉来改变状态。
在下文所述的实施方式中，为简化说明，假定每个周期对于给定斜坡允许仅一次转变。
在其中经编码的信号被允许响应于给定斜坡上的多次转变而在单个周期内改变的结构中，得到了脉宽调制磁滞方法。
除了经编码的信号响应于待编码的信号在给定的周期中与上升斜坡和下降斜坡这两者交叉而改变状态之外，优选地，经编码的信号在任何时钟周期末的状态被带到下一个时钟周期的开始，而不是像现有技术的脉宽调制结构中一样被重置。因此，经编码的信号的状态改变仅响应于待编码的信号针对斜坡的转变，而不响应于待编码的信号针对后续周期的边界的转变。这样的优点在于在整个过程中传送关于两次转变而非仅一次转变的信息，有效地使抽样率加倍。
虽然可以结合其中输出电平在时钟周期边界转变处被重置为默认值的结构来使用本发明的技术，但优选地不这样做。实现在时钟边沿处重置的结构没有针对给定的信息传输状态给出最小的开关转变。
现在继续参照图2来详细讨论本发明的原理。图2以单相位单电平实施方式概念性示出本发明的优选实施方式。参照图2，示出了周期1和周期2这两个时间周期上的输入波形3012。时间周期1开始于时间t0且结束于时间t1。周期2开始于时间t1且结束于时间t2。在图2的单电平示例中，输出信号3002可以在较低电压电平V0和较高电压电平V1这两个示例性电压电平之间转变。一般地说，可以分别用Vn和V(n+1)来表示较低电压电平和较高电压电平。在第一周期中，上升斜坡3004在时间t0开始于电压电平V0，并在时间t1上升到电压电平V1。下降斜坡在时间t0开始于电压电平V1，并在时间t1下降为电压电平V0。在第二周期提供类似的上升斜坡3006，并在第二周期提供类似的下降斜坡3010。
在所示实施方式中，存在调整以使得输出信号在i)上升输入信号与下降斜坡的交叉点处或者ii)下降输入信号与上升斜坡的交叉点处转变。这样，获得作为输入信号的准确表示的脉宽调制信号。
因此，如图2所示，输出信号以电压电平V0开始第一周期。输入信号3012在附图标记3012表示的点处与下降斜坡3008交叉，随后输出信号3002转变为电压电平V1。
如附图标记3017和3018所示，如果上升输入信号与上升斜坡交叉，或者下降输入信号与下降斜坡交叉，则在输出信号中没有转变。
从图2还可看出，在表示时钟周期之间的边界的时间t1，输出没有被重置，并且输出值被带入下一个时钟周期。
图2还示出，在第二周期中，如附图标记3014所示，下降输入信号3012与上升斜坡3006交叉，因此，输出信号转变为电压电平V0。此后，如附图标记3016所示，上升输入信号与下降斜坡3010交叉，并且输出电压3002转变为电压电平V1。
因此，从图2可以清楚地看出，输出信号3002紧随着输入信号3012的形状。
参照图3，示出了根据图2的原理用于根据时变输入信号产生脉宽调制输出信号的结构的示例性示意实现。
通过附图标记4036来总体示出根据本发明实施方式的脉宽调制器。脉宽调制器4036中包括第一比较器4008、第二比较器4010、第一斜坡产生器4004、第二斜坡产生器4006、第一单稳窄脉冲产生器4014、第二单稳窄脉冲产生器4012、第一与门4018、第二与门4016、第一D型触发器4022、第二D型触发器4020、第一延迟级4040、第二延迟级4041、第三与门4026、第四与门4024以及异步可重置D型触发器4028。
在线路4002上提供针对脉宽调制器4036的输入信号，如图2中的输入信号3012，并且在线路4030上产生脉宽调制输出信号，如图2中的输出信号3002。
比较器4008和4010中的每一个具有负输入端和正输入端以及输出端。第一比较器4008的负输入端连接到斜坡产生器4004的输出端。斜坡产生器4004是负斜坡产生器。用附图标记4034来表示由斜坡产生器4004提供的斜坡的例示。由线路4002上的输入信号来提供比较器4008的正输入。第二比较器4010在其正输入端接收第二斜坡产生器4006的输出。斜坡产生器4006产生变正斜坡(positive going ramp)。由附图标记4032表示的图3中的波形来示出变正斜坡。由线路4002上的输入信号提供比较器4010的负输入。第一比较器4008的输出形成针对第一单稳窄脉冲产生器4014的输入，而第二比较器4010的输出形成针对第二单稳窄脉冲产生器4012的输入。
第一与门4018接收第一单稳窄脉冲产生器4014的输出作为第一输入，并接收线路4011上的模式控制信号作为第二输入。第二与门4016接收第二单稳窄脉冲产生器4012的输出作为第一输入，并接收线路4011上的模式控制信号作为第二输入。与门4018的输出形成第一D型触发器4022的重置输入端的输入。与门4016的输出形成第二D型触发器4020的重置输入端的输入。
D型触发器4022和4020中的每一个的D输入端保持为逻辑1的高电平。向各个触发器的时钟输入端提供时钟信号CLK。将各个D型触发器的非反转输出Q用作触发器的输出，而不用反转的输出。
第三与门4026接收第一单稳窄脉冲产生器4014的输出作为第一输入，并经由延迟级4040接收D型触发器4022的经延迟的非反转输出作为第二输入。第四与门4024接收第二单稳窄脉冲产生器4012的输出作为第一输入，并经由延迟级4041接收D型触发器4020的经延迟的非反转输出作为第二输入。
第三与门4026的输出形成D型触发器4028的时钟输入端的输入。与门4024的输出形成D型触发器4028的异步重置输入端R的输入。D型触发器4028的D输入端保持为逻辑1的高电平。
D型触发器4028的输出在线路4030上提供脉宽调制输出信号。
现在进一步说明根据图2的原理提供脉宽调制输出信号的图3的脉宽调制器4036的操作。
比较器4008和4010中的每一个接收输入信号并响应于专用的斜坡信号。向比较器4008提供变负斜坡(negative going ramp)使得该比较器4008响应于其负输入端的变负斜坡以及其正输入端的输入信号，从而当输入信号与变负斜坡交叉时，比较器的输出变为正。将变正斜坡连接到比较器4010的正输入端，并且将输入信号连接到比较器4010的负输入端，这使得当输入信号从正方向与变正斜坡交叉时，比较器4010的输出变为正。
响应于比较器4008或4010的输出变为正，通过相应的单稳窄脉冲产生器4014和4012产生单稳窄脉冲。脉冲宽度不重要，目的是产生表示转变的边沿。
一般地说，通过单稳窄脉冲产生器4014产生的脉冲设置输出寄存器4028，而通过单稳输出脉冲产生器4012产生的脉冲重置寄存器4028。这样，输出寄存器的输出信号在两个电平之间转变，并且在线路4030上产生脉宽调制输出信号。
根据所述实施方式的原理，希望每个时钟周期获取任一方向上的一个转变。在其它实施方式中，可以允许每个时钟周期发生多次转变。
为了实现限制为单次转变，需要选通由单稳窄脉冲产生器4014和4012产生的脉冲。为此，结合与门4018和4016以及D型触发器4022和4020提供模式控制信号4011。
如果线路4011上的模式控制信号为高电平，则与门4018和4016将简单地传播来自各个脉冲产生器4014和4012的单稳窄脉冲，以重置各个相应的D型触发器4022和4020。针对变正输入重置D型触发器4022，并针对变负输入重置D型触发器4020。各个触发器4022和4020禁用与门4026和4024，以防止在周期结束之前的进一步脉冲传播。提供延迟级4040和4041以确保允许传播所希望的脉冲。
利用脉宽调制周期末的时钟来设置触发器4022和4020，以使得下一个周期继续脉冲传播。
模式控制信号可以禁用与门4018和4016，以允许D型触发器4028在一个周期期间改变状态的次数不受限制。这使得脉宽调制器4036可以按照混合PWM磁滞模式工作。因此，线路4011上的模式控制信号确定在给定时间帧中针对给定斜坡是允许单次转变还是多次转变。
图2和图3针对单相位单电平示例性实现示出了本发明的实施方式。参照图4a到图4d，示出了双相位结构中的示例性实现。在这种结构中，为各个周期提供两个斜坡组，各个斜坡组与特定的相位相关联。在双相位结构中，各个斜坡组优选地相互偏移180度。
参照图4a，在时间t0到t1的第一周期中，示出了用附图标记5004表示的第一上升斜坡。该斜坡对应于图2的上升斜坡3004，对应于零度的相位。此外，提供了用附图标记5002和5006表示的两个其它上升斜坡，表示相位差为+/-180度处的变正斜坡。类似地，在第一周期中，存在用附图标记5014表示的下降斜坡，这对应于图2中的斜坡3008，并表示零度相位处的下降斜坡。此外，提供了用附图标记5013和5016表示的两个其它下降斜坡，表示+/-180度相位处的下降斜坡。针对第二周期和后续周期，提供了类似的斜坡。因此，在第二周期中，在零度相位处存在上升斜坡5010和下降斜坡5018。相位偏移为180度处的上升斜坡5006从第一周期延伸到第二周期。相位偏移为180度处的下降斜坡5016延伸到第二周期。图4a还示出偏移180度的其它上升斜坡5012以及偏移180度的其它下降斜坡5020。
在该实施方式中，产生两个输出，这两个输出是针对每个周期具有两个斜坡组的结果。各个输出相互偏移180度。然后，根据从这两个斜坡组得到的两个信号的平均值来产生PWM输出信号。这还改进了输出脉宽调制器信号对输入信号的跟踪精度。现在参照图4b到图4d来说明利用根据图4a的两相位结构产生输出信号。
参照图4b，示出了仅根据零度相位处的上升斜坡和下降斜坡产生输出信号。通过比较图4b与图2可见，对于与图2相同的输入信号，这导致产生与图2相同的输出信号。在图4a到图4d中的每一个中，用附图标记5012来表示输入信号。如图4b所示，产生第一输出信号，该第一输出信号被认为是第一中间输出信号5038。随着上升输入信号5012在用附图标记5024表示的位置处与下降斜坡5014交叉，输出信号5038从电压电平V0上升到电压电平V1。随着下降输入信号5030与第二周期中的上升斜坡5010交叉，输出信号5038转变为较低电压V0。随着上升输入信号与第二周期的下降斜坡5018交叉，输出电压5038再次转变为电压电平V1。因此，按照与图2中根据输入信号3012产生输出信号3002相对应的方式，根据输入信号产生输出信号5038，该输出信号5038是第一中间输出信号。
参照图4c，示出了根据相位偏移+/-180度的输入信号产生第二中间输出信号。因此，在图4c中，仅示出了与180度相位差相关联的上升斜坡和下降斜坡。如图4c所示，在第一周期的用附图标记5026表示的位置处，上升输入信号5012与下降斜坡5016交叉，并且第二中间输出电压从电平V0转变为电平V1。在第二周期的用附图标记5028示出的位置处，下降输入信号5012与上升斜坡5006交叉，并且第二中间输出信号5036转变为电压电平V0。在第二周期的用附图标记5029示出的另一位置处，上升输入信号5012与下降斜坡5020交叉，并且第二中间输出电压5036转变为电压电平V1。
考虑图4b和图4c，对于本领域技术人员明显的是，以上参照图2说明的原理应用于两种情形，区别在于由于针对不同相位产生斜坡而导致在不同点出现转变。
图4d示出所例示的双相位脉宽调制器的实际输出。附图标记5022表示实际的输出信号，这是各个相位的两个中间输出信号的平均值，也就是说，在该示例中，是图4b和图4c各自的输出信号5038和5036的平均值。可见，这产生了输入信号5012的更准确的表示作为脉宽调制信号。
参照图5，示出了根据本实施方式的双相位脉宽调制器结构的示例性实现。
在多相位实现中，开关晶体管的总维度相同，但是转变被分为按固定时间偏移切换的更小单位。这意味着有效增加了开关速率，而不会导致与所增加的开关频率相关联的损失增加。这种结构需要增加输出端的电感器数。
该结构包括第一脉宽调制器6006和第二脉宽调制器6004，分别根据图3的脉宽调制器结构4036来实现这两个脉宽调制器中的每一个。在输入线路6018上提供输入电压5012，并且该输入电压5012形成脉宽调制器6006和6004中的每一个的输入。此外，脉宽调制器6006和6004中的每一个在线路6020上接收时钟信号。在输入到脉宽调制器6004的时钟输入端之前，通过倒相器6002来反转线路6020上的时钟信号，以确保两个脉宽调制器之间的相位差。反转时钟确保脉宽调制器6004以相对于脉宽调制器6006的180度相位差来工作。脉宽调制器6006在线路6009上以无相位偏移的方式产生第一中间输出，例如图4b的中间输出5038。第二脉宽调制器6004在线路6011上以180度的相位偏移产生第二中间输出，例如图4c的中间输出5036。
随后，在包括分别被连接以接收线路6009和6011上的信号的电感器6010和电感器6008的电感器结构中对线路6009和6011上的中间输出信号求和。在输出线路6016上提供电感器结构的输出。线路6016上的输出信号是两个中间输出信号之和，并且与图4d的输出信号5022相对应。
图5的双相位结构可扩展为数目多于两个的多相位结构。对于n相脉宽调制器，提供了n个图3的脉宽调制器4036，其中，各个调制器的时钟信号被适当调整以提供必需的相位偏移。随后对n个脉宽调制器中的每一个的输出求和，以提供输出信号。参照图4a和图4d可见，根据本发明实施方式增加多相位脉宽调制器结构中的相位数增加了脉宽调制输出信号对于输入信号的跟踪精度。
优选地，除了结合了多相位操作外，本发明的实施方式还可以结合多电平操作。在多电平操作中，可以在多于两个电压电平之间转变输出信号。同样，这增加了脉宽调制输出信号的跟踪精度。
传统的降压转换器开关模式电源在输入电压电平和接地之间切换。在多电平结构中，这种简单结构被修改为在多个固定电压和接地之间切换。该开关致力于与切换时的期望电压最接近的电压。这意味着可以减少电压切换的步骤，增加效率，并且可以实现更准确的跟踪。另一个优点是可以在电流需求和电压源高度相关时(如ET和EER的情况)将各个开关的维度设置为期望的电流需求。
参照图6，示出了通过结合参照图4a到图4d以及图5所述的多相位结构实现多电平结构所取得的有利结果。这里没有详细说明该结构，因为，根据前面对没有多电平的多相位结构的描述可以清楚该结构的实现。在该结构中，示出了具有电压电平V0、V1、V2、V3和V4的五电平结构。这五个电压电平产生作为相邻电压电平之间的电压范围的四个电压带。在图6中，用附图标记7002来表示输入波形，并且用附图标记7003来表示最后的输出脉宽调制器信号。
和上述多相位结构一样，图6示出双相位实现。因此，通过对两个相位中的每一个的中间输出信号求和来获取输出信号7003。在各个时钟周期中，各个电压带具有双斜坡：上升斜坡和下降斜坡。各个带的上升斜坡在一个周期的时段上从带的底部电压电平上升到带的顶部电压电平。带的下降电压斜坡在整个时钟周期上从带的较高电压电平下降到带的较低电压电平。
从图6可见，对于在整个第一周期上从底部电压电平上升到较高电压电平并在整个第二周期上从较高电压电平下降到较低电压电平的输入信号，在上升信号和下降信号这两者上，各个电压带的输出信号中存在两次转变。在图6中，用附图标记7006和7036来表示导致了输出信号转变的输入信号相对于各个斜坡的转变。
从图6可见，引入结合了多相位结构的多电平结构，导致了脉宽调制输出信号中对输入信号的更精确的复制。
尽管在图6中结合多相位结构示出了多电平结构的实现，但是，可以相互独立地实现多相位结构和多电平结构中的每一个。因此，可以实现单相位、单电平结构；可以实现单相位、多电平结构；可以实现多相位、单电平结构；或者可以实现多相位、多电平结构。
对于其中相位总数为n的结构，各个脉宽调制器的时钟偏移优选为360/n。
从图6的结构可见，即使输入信号在单个时钟周期中上升到最高电平随后下降到最低电平，利用根据本发明实施方式的脉宽调制技术也能够实现输入信号的准确表示。
现在参照图7来说明提供根据图6的输出信号的结构的示例性实现。
参照图7，示出了表示多个脉宽调制器N的模块8006。类似地，模块8004表示多个(N个)脉宽调制器，如图3的脉宽调制器4036。在图7的示例性结构中，N＝4。因此，图7示出了根据本发明实施方式的双相位、四电平脉宽调制器。
如以上参照图5所述，为了实现结构的双相位方案，需要提供两个脉宽调制器，一个直接通过时钟信号计时，另一个通过时钟信号的反转来计时。因此，向N个脉宽调制器8006的时钟输入端提供线路8020上的时钟信号，并且通过倒相器8002向N个脉宽调制器8004的时钟输入端提供线路8020上的时钟信号的反转。
模块8006和8004中的N个脉宽调制器中的每一个与特定的电压带或电平相关联。因此，在模块8006和8004中的每一个中提供了四个脉宽调制器的结构中，提供了四条输出线路。模块8006的各个脉宽调制器与模块8004的脉宽调制器“配对”；该对中的一个处理一个相位，该对中的另一个处理另一个相位。
包括四个脉宽调制器的脉宽调制器模块8006在线路80201到80204上产生四个输出信号。类似地，包括四个脉宽调制器的模块8004在线路80221到80224上产生四个输出信号。
将脉宽调制器模块8006和8004的输出中的每一个提供给相应的解码器模块8016和8018。各个解码器模块包括分别用附图标记8014和8012表示的相应的开关或开关组，这些开关或开关组分别将脉宽调制器模块的相应输出中的每一个连接到输出线路8024或8026。随后利用包括电感器8010和8008的电感器结构对线路8024和8026上的输出信号求和，以产生输出信号8016。根据之前参照图5所述的原理，线路8024和8026上的信号表示中间输出信号。
解码器模块8016和8018被控制为，使得当选择了线路80201到80204中的一个时，选择与相同的电压带或线路80221到80224相对应的线路中的相应的一个。
本领域技术人员将理解，模块8006包括与图3的脉宽调制器4036相对应的四个脉宽调制器。各个脉宽调制器在其输入端接收线路8016上的输入信号，并在线路80201到80204上产生相应的输出。线路80201到80204上的输出被设置为低电平或高电平。类似地，对于模块8004，提供了对应数目的图3的脉宽调制器4036。
如果输入信号大于脉宽调制器的较高电压电平，则线路80201到80204上的输出将是高电平，而如果输入信号小于脉宽调制器的较高电压电平，则线路80201到80204上的输出将是低电平。然而，为了控制电路的操作，在任意一个时间仅设置一个输出信号，以便产生电压信号。具体地说，必须选择不超过输入电压的最高电压信号。
为此，提供解码器模块8016和8018，图8中示出了解码器模块8016和8018的示例性实现。
解码器模块9001对应于图7的解码器模块8016和8018中的每一个，也就是说，可以根据解码器模块9001来实现解码器模块8016和8018中的每一个。解码器模块9001接收四个输入信号90021到90024。一般情况下，解码器模块可以接收N个输入。因此，线路90021到线路90024上的输入信号对应于图7的输入信号80201到80204或者80221到80224。
图8的解码器9001包括三个与门9012、9014和9016。此外，提供四个开关9026、9028、9030和9040。
在图8的示例中，开关9026到9040中的每一个在第一开关端子处接收用V1到V4表示的四个输出电压电平中的相应一个。开关9026到9040中的其它开关输出端子连接到与输出线路9004相连的公共点。如下讨论，还提供开关9026到9040中的每一个的控制信号。
与门9012接收线路90022上的输入信号作为输入，并接收线路90021上的输入信号的反转作为另一输入。与门9014接收线路90022上的输入信号作为输入，并接收线路90021和90022上的输入信号的反转作为另一输入。与门9016接收线路90024上的输入信号作为输入，并接收线路90021、90022和90023上的输入信号的反转作为其它输入。
开关9026、9028、9030和9040的控制输入分别是：线路90021上的输入信号，与门9012的输出，与门9014的输出，以及与门9016的输出。
线路9004上的输出信号是中间输出信号，该中间输出信号连接到电感器9006。另一电感器9007在9010上接收另一中间输出信号，该另一中间输出信号由根据该双相位示例中的另一相位(例如，来自图7中的模块8004)操作的脉宽调制器来提供。电感器9006和9007对信号求和，以在线路9008上提供实际的输出信号。
总之，图8的解码器9001进行操作，通过对较低状态与升高的状态进行与运算，来对来自多电平脉宽调制器的输出解码。各个与门响应于斜坡开关输出，除非从任意升高的斜坡开关电平声明了高电平，在这种情况下，输出变低，并且相应的开关9026到9040脱离。在图8的结构中，在任意时间开关9026到9040中仅有一个闭合，因此，在中间输出线路9004上提供电压电平V1到V4中的仅一个。
因此，参照图7和图8，示出了其中针对双相位、四电平结构实现脉宽调制器以改进输入信号的跟踪精度的示例性结构。本领域技术人员将理解，具体针对图8给出的特定实现只是示例性实现，并且，可以提供其它实现来实现本发明的结果。
参照图9，示出了根据本发明实施方式的进一步修改的脉宽调制器操作。如果在一个时钟周期中允许多次输出转变，而不是在任何时钟周期中在给定的电压带内仅允许单次转变，那么脉宽调制器输出可以跟随快速变化的信号。图9针对双相位、五电平(四带)结构示出了用附图标记1050表示的快速变化的信号，以及相对应的快速变化的脉宽调制输出信号1060，其中，对于任意给定的电压电平，在给定的时钟周期中允许输出信号的一次以上转变。
在这种结构中，和磁滞转换器中一样，利用反馈回路的性质来确定转变次数，而不是通过时钟频率来固定转变次数。然而，实现图9的结果的根据本发明的结构相比于磁滞操作具有确定的优势。具体地说，可以实现多相位操作。此外，在非磁滞模式中，开关频率本质上与时钟频率相关，方便了频率计划事项。
有效实现本发明实施方式的一个重要要求是全部上升斜坡开始于电压电平Vn并且结束于电压电平V(n+1)，而全部下降斜坡开始于电压电平V(n+1)并且结束于电压电平Vn。各个斜坡的开始和结束是各个周期的开始和结束。
在多电平实现中，重要的是，斜坡与源电压准确匹配。参照图10，示出了确保这种精度的有利结构。
图10示出有利实施方式中的电路的实现，用于在多电平电压实现中为诸如图3的比较器4008和4010的比较器提供输入。
用附图标记9076表示的主基准模块产生多个电流，各个电流表示与基准信号相关联的电流。如图10所示，模块9076接收线路9062上的基准信号。线路9062上的基准电压是基准输入信号，例如，图3的线路4002上的输入信号。基准信号被施加于电阻器9052ref的一个端子。电阻器9052ref将基准信号电压转换为基准电流。基准电流被传送到电流镜模块9050ref。电流镜模块9050ref根据电压电平数来产生基准电流的副本。所产生的基准电流的副本的数量为n-1，其中，n为电压电平数。在图10的示例中，n＝4，并且电流镜9050ref在线路9068n到9068n-2上产生基准电流的三个副本。n-1个转变检测级9064n到9064n-2中的每一个使用由电流镜模块9050ref产生的基准电流的n-1个副本中的一个。
如图10中进一步示出，在各个输入线路9064上提供多电平级的各个电压电平。因此，在所示的示例中，在线路9064n上提供Vn，在线路9064n-1上提供Vn-1，在线路9064n-2上提供Vn-2，并且在线路9064n-3上提供Vn-3。
提供在线路9064上的各个电压作为相应的电阻器9052的输入。电阻器将电压输入转换为电流，该电流被提供为相应的电流镜9050的输入。各个电流镜9050在其一个或更多个输出端处产生该电流的一个或更多个副本。
与最高电压和最低电压相关联的电流镜9050产生一个电流输出。所有其它电流镜9050产生两个输出。
因此，通过电阻器将多电平PWM控制器的输入电压(即，基准电压)转换为基准电流。类似地，通过电阻器将电压电平Vn到Vn-3中的每一个转换为相应的电流In到In-3。所有电阻器具有相等的电阻值R。
各个转变检测级9064包括第一减法器9056、第二减法器9054、第一斜坡产生器9058、第二斜坡产生器9059、第一比较器9060以及第二比较器9061。
存在与各个电压带相关联的转变检测级9064。在n电平电压结构的情况下有n-1个带，从而有n-1个转变检测级9064。
因此，各个转变检测级9064与特定一组较高相邻电压和较低相邻电压相关联，它们的输入是由电流镜9050中的对应电流镜提供的表示较高相邻电压信号和较低相邻电压信号的电流。
如上所述，以同样的方式操作各个转变检测级9064。
各个减法器级9054接收与较高电压相关联的电流以及与较低电压相关联的电流作为输入。因此，一般地说，各个减法器级9054接收表示相邻的较高电压电平和较低电压电平的电流作为它的输入。
提供减法器9054的表示两个输入电流之差的减法结果值作为斜坡产生器9058和9059的输入。
多个斜坡产生器中的一个是变正斜坡产生器，而另一个是变负斜坡产生器。因此，斜坡产生器9058可以对应于图3的斜坡产生器4004，并且斜坡产生器9059可以对应于图3的斜坡产生器4006。
将各个斜坡产生器9058的输出提供给对应的比较器模块9060的一个输入端，该对应的比较器模块9060从减法器9056接收其它输入。将各个斜坡产生器9059的输出提供给比较器模块9061的一个输入端，该比较器模块9061还从减法器9056接收其它输入。
与图3的结构一致，对于比较器9060，将来自斜坡产生器的输入连接到比较器的负输入端，并且将来自减法器的输入连接到比较器的正输入端。此外，对于比较器9061，将来自斜坡产生器的输入连接到比较器的正输入端，并且将来自减法器的输入连接到比较器的负输入端。
各个减法器9056接收来自主级9076的基准电流(即，与基准信号电压相关联的电流)作为一个输入。由与两个相邻电压中的较低电压信号相关联的电流来提供减法器9056的第二输入。它们之间的差形成减法器9056的输出。
如所说明以及所示出的，减法器9056被连接以从基准电流中减去与相邻的电压电平对中的较低电压信号相关联的电流。在另选的结构中，减法器9056可以被设置为从基准电流中减去与相邻电压电平对中的较高电压信号相关联的电流。
各个比较器模块9060对应于图3中的比较器模块4008，并且各个比较器模块9061对应于图3中的比较器模块4010。
因此，针对各个电压带，各个比较器模块9061产生上升斜坡是否与下降输入信号交叉的指示。如参照图3所讨论，对于给定对电压电平或电压带，在上升斜坡与下降输入基准信号交叉的情况下，比较器9061在线路9067上的输出转变为高电平。
类似地，针对各个电压带，各个比较器模块9060产生上升输入信号。如参照图3所讨论，对于给定对电压电平或电压带，在下降斜坡与上升输入基准信号交叉的情况下，比较器9060在线路9066上的输出转变为高电平。
减法器9054从与较高电压电平相关联的电流中减去与较低电压电平相关联的电流，向针对上升斜坡为斜坡产生器模块中的电容器充电的斜坡产生器9058和9059提供斜坡基准电流。
针对下降斜坡，减法器输出端的斜坡基准电流将使电容器放电。
因此，使用各个减法器9054来控制由斜坡产生器9058和9059产生的斜坡，斜坡产生器9058和9059形成比较器9060和9061的一个第一输入端。
如上所述，还从与基准信号相关联的电流中减去与较低电压电平相关联的电流，从而为比较器9060和9061提供其它输入。
以等值电阻器的方式提供电阻器9052意味着除了跟踪源电压之外，PWM功能独立于电阻器的绝对值。
在斜坡产生器模块9058内可以使用校准回路来调节其中的电容值，使得斜坡在时钟周期末到达基准电流。
图10的结构的特别有利之处在于其确保PWM信号产生中使用的斜坡准确地在较高电压电平和较低电压电平(或者相反)之间变化。该技术可以有利地应用于多电平结构，还可以应用于仅在两个电平之间切换电压的结构(即，单电平PWM技术)。该技术可以用在这里所述的双斜坡技术的优选实施方式中，其中，同时产生上升斜坡和下降斜坡。然而，该结构不限于这种方式，在任何时间产生单个上升的或下降的斜坡时都能够获得该结构的优点。
然而，当用于多电平结构中时，该结构具有特别的优势。在这种结构中，重要的是确保当一个斜坡例如在电压电平V3处结束时，另一个斜坡也在同一电压电平V3处而不是在其它电压处开始。
另一个要求是斜坡优选地应当总是存在，即，飞回时间应当尽可能接近于零。这实际上意味着以零时间对斜坡电路电容器进行放电，而这在技术上是不可行的。因此，可以按照以下参照图11a和图11b的进一步讨论来实现复用斜坡。
根据该技术，两个斜坡1084和1086在交替的周期上工作。通过图11b的子斜坡产生器1074来产生图11a的斜坡1084，并且，通过图11b的子斜坡产生器1076来产生图11a的斜坡1086。复用器1080接收由产生器1074和1076中的每一个产生的斜坡，并连接一个斜坡以形成线路1082上的输出斜坡。由产生器1074和1076产生的两个斜坡在复用器切换下在交替的周期上工作。
通过由时钟分割器1078产生的控制信号来控制复用器1080的切换，时钟分割器1078在输入端接收时钟信号CLK。
当斜坡连接到输出信号线路1082时，在周期的工作部分对斜坡充电。在周期的另一部分中，当与输出端断开时，斜坡被中断，随后被放电。
如图11a所示，在时间t0，通过产生器1076产生斜坡，并且该产生器的输出端连接到线路1082上的输出端。从图11a可见，对于信号1086，从时间t0到时间t1产生斜坡。在时间t1，时钟分割器1078导致复用器开关1080进行开关，以在线路1082上提供来自产生器1074的斜坡产生器。因此，信号1084出现在斜坡输出端1082。从图11a可见，在时间t1，紧接着由信号1086提供的斜坡末端，复用器切换到开始斜坡上升的信号1084。
图11a和图11b示出产生连续的瞬变上升斜坡。类似的技术可用来产生下降斜坡。
在一些应用中，可能不时需要输出从最大电平降低。这导致在斜坡单元中不使用较高电压电平。在这种情况中，可以中断斜坡以节省功率。例如，在具有电压V1到V4的四电压电平结构中，如果输入电压不超过V3，则可以中断与V4相关联的斜坡。
在本说明书中，可以互换使用术语“开关模式”电源和“开关型模式”电源，来指代结合了开关整流器的电源(并且也可以称为“开关模式”电源)。
根据之前的说明，示出了实现本发明的一些实施方式。可以单独地或者结合描述的其它元件来使用各种实施方式的各种元件。本发明的范围不限于这里所述的任何实施方式的细节。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (29)

1.一种产生表示时变信号的脉宽调制PWM信号的方法，该方法包括以下步骤：针对各个时间周期，
a)产生从第一电压电平到第二电压电平的上升斜坡；
b)产生从所述第二电压电平到所述第一电压电平的下降斜坡；
c)检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第一电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第二电压信号；
d)检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第二电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第一电压信号。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：针对各个时间周期，针对第二次或后续检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，禁止所述将所述PWM信号转变为所述第二电压信号的步骤。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，该方法还包括以下步骤：针对各个时间周期，针对第二次或后续检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，禁止所述将所述PWM信号转变为所述第一电压信号的步骤。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：产生多相位PWM信号，其中，针对各个相位执行步骤a)到d)，以产生针对各个相位的中间PWM信号，
该方法还包括以下步骤：通过对所述中间PWM信号求和来产生表示所述时变信号的所述PWM信号。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：产生多电平PWM信号，其中，各个电平具有相应的第一电压电平和第二电压电平，其中，针对各个电平执行步骤a)到d)。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：在时间周期之间的转变处保持所述PWM信号的电压电平。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的步骤或者所述检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的步骤包括：
产生表示所述第一电压电平的第一电流；
产生表示所述第二电压电平的第二电流；
从一个电流中减去另一个电流，以提供用于控制所述产生所述上升斜坡或所述下降斜坡的步骤的斜坡控制信号；
产生表示所述时变信号的基准电流；
从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号；以及
将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，为了检测所述时变信号的所述上升坡与所述下降斜坡的交叉，所述比较器将所述基准电流与所述下降斜坡的反转进行比较。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中，为了检测所述时变信号的所述下降坡与所述上升斜坡的交叉，所述比较器将所述基准电流的反转与所述上升斜坡进行比较。
10.一种用于产生表示时变信号的信号的脉宽调制器PWM，该脉宽调制器PWM包括：
a)用于产生从第一电压电平到第二电压电平的上升斜坡的斜坡产生器；
b)用于产生从所述第二电压电平到所述第一电压电平的下降斜坡的斜坡产生器；
c)用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第一电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第二电压信号的检测器；以及
d)用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，并且响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉，如果所述PWM信号处于所述第二电压电平，则将所述PWM信号转变为所述第一电压信号的检测器。
11.根据权利要求10所述的脉宽调制器，其中，用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的装置或者用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的装置包括：
用于产生表示所述第一电压电平的第一电流的电流产生器；
用于产生表示所述第二电压电平的第二电流的电流产生器；
用于从一个电流中减去另一个电流，以提供用于控制产生所述上升斜坡或所述下降斜坡的装置的斜坡控制信号的减法器；
用于产生表示所述时变信号的基准电流的电流产生器；
用于从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号的减法器；以及
用于将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较的比较器。
12.根据权利要求11所述的脉宽调制器，其中，用于检测所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的交叉的装置被设置为连接所述比较器，以将所述基准电流与所述下降斜坡的反转进行比较。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的脉宽调制器，其中，用于检测所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的交叉的装置被设置为连接所述比较器，以将所述基准电流的反转与所述上升斜坡进行比较。
14.一种用于移动无线传输装置的包络跟踪调制器，该包络跟踪调制器包括权利要求10到13中的任一项所述的脉宽调制器。
15.一种产生表示时变信号的脉宽调制PWM信号的方法，该方法包括以下步骤：
根据第一电压电平产生第一电流；
根据第二电压电平产生第二电流；
从一个电流中减去另一个电流以提供斜坡控制信号；
根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的斜坡；
根据所述时变信号产生基准电流；
从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流，以提供比较信号；以及
将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较，以检测所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变。
16.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变，并且如果所述PWM信号处于所述第二电压电平或所述第一电压电平，分别将所述PWM信号转变为所述第一电压电平或所述第二电压电平。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，其中，所述第一电压电平是较低电压电平，而所述第二电压电平是较高电压电平，所述斜坡是从所述较低电压电平到所述较高电压电平产生的上升斜坡，
该方法还包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号的下降坡与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述较高电平，将所述PWM信号从所述较高电平转变到所述较低电平。
18.根据权利要求15到17中任一权利要求所述的方法，其中，所述第一电压电平是较高电压电平，而所述第二电压电平是较低电压电平，所述斜坡是从所述较高电压电平到所述较低电压电平产生的下降斜坡，
该方法还包括以下步骤：响应于检测到所述时变信号的上升坡与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述较低电平，将所述PWM信号从所述较低电平转变到所述较高电平。
19.根据权利要求15到18中任一权利要求所述的方法，其中：
所述产生斜坡的步骤包括：
根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的上升斜坡；和
根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的下降斜坡，
并且其中，所述比较步骤还包括：
将所述比较信号与所产生的上升斜坡进行比较，以检测所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变；和
将所述比较信号与所产生的下降斜坡进行比较，以检测所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，响应于在所述比较步骤中检测到所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第二电压电平，将所述PWM信号转变为所述第一电压电平。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中，响应于在所述比较步骤中检测到所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第一电压电平，将所述PWM信号转变为所述第二电压电平。
22.根据权利要求15到21中任一权利要求所述的方法，其中，在时间周期中进行所述产生第一电压电平和第二电压电平之间的斜坡的步骤。
23.根据权利要求15到21中任一权利要求所述的方法，其中，在接连的时间周期中重复所述步骤，
该方法还包括以下步骤：将一个时间周期末的PWM状态向前传递到下一个时间周期的开始。
24.一种脉宽调制器，该脉宽调制器包括：
用于根据第一电压电平产生第一电流的电流产生器；
用于根据第二电压电平产生第二电流的电流产生器；
用于从一个电流中减去另一个电流以提供斜坡控制信号的减法器；
用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的斜坡的斜坡产生器；
用于根据所述时变信号产生基准电流的电流产生器；
用于从所述基准电流中减去所述第一电流或所述第二电流以提供比较信号的减法器；以及
用于将所述比较信号与所产生的斜坡信号进行比较，以检测所述时变信号和所述斜坡在相反方向上的转变的比较器。
25.根据权利要求24所述的脉宽调制器，其中：
所述斜坡产生器包括：
用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的上升斜坡的斜坡产生器；和
用于根据所述斜坡控制信号产生所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的下降斜坡的斜坡产生器，
并且其中，所述比较器还包括：
用于将所述比较信号与所产生的上升斜坡进行比较以检测所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变的比较器；和
用于将所述比较信号与所产生的下降斜坡进行比较以检测所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变的比较器。
26.根据权利要求25所述的脉宽调制器，该脉宽调制器还被设置为，响应于在比较器中检测到所述时变信号的下降沿与所述上升斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第二电压电平，将所述PWM信号转变为所述第一电压电平。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的脉宽调制器，该脉宽调制器还被设置为，响应于在比较器中检测到所述时变信号的上升沿与所述下降斜坡的转变，并根据所述PWM信号处于所述第一电压电平处，将所述PWM信号转变为所述第二电压电平。
28.根据权利要求24到27中任一权利要求所述的脉宽调制器，该脉宽调制器还被设置为，将一个时间周期末的PWM状态向前传递到下一个时间周期的开始。
29.一种用于移动无线传输装置的包络跟踪调制器，该包络跟踪调制器包括权利要求24到27中任一项所述的脉宽调制器。
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