CN108988833B - 脉冲宽度调制转换器及其转换方法 - Google Patents

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Abstract

脉冲宽度调制转换器及其转换方法。在所述实施例中，可将一第一输入信号转换为一第一脉冲宽度调制输出信号与一第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号，且在每一个周期中，该第一脉冲宽度调制输出信号的脉冲宽度与该第二脉冲宽度调制输出信号的脉冲宽度不同。藉此，在每一个周期中，可避免该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号的脉冲同时从低电平上升到高电平。

Description

脉冲宽度调制转换器及其转换方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种转换器及其转换方法。更具体而言，本发明的实施例涉及一种脉冲宽度调制转换器及其转换方法。
背景技术
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)是一种将模拟信号或将经采样及编码的模拟信号，例如对该模拟信号进行脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)后的数字信号，进行脉冲宽度调制以产生脉冲输出信号的技术，其中该脉冲输出信号的周期一般固定，而每一周期的工作周期(duty cycle)(即脉冲宽度)会随着该模拟信号的振幅或相对应的脉冲编码值而改变。
脉冲宽度调制技术经常用在各种模拟或数字的放大器电路之中。以数字放大器电路为例，一般可经由PWM转换器来将PCM信号转换为PWM输出信号，然后经由电源切换电路及电源供应器来放大该PWM输出信号，最后经由低通滤波器来从放大后的PWM信号滤出原始的模拟信号，以便该模拟信号可被用于驱动各种负载。
上述负载的驱动方式可概括分为单端驱动以及双端驱动两类，前者是利用单一驱动信号来驱动负载(即根据该驱动信号与一接地面之间的差值来驱动负载)，而后者是利用一对驱动信号来驱动负载(即根据该对驱动信号之间的差值来驱动负载)。在具有PWM转换器的各种放大器电路中，一旦采用双端驱动，则PWM转换器会将单一输入信号(例如PCM信号)转换为一对PWM输出信号。在此情况下，若该一对PWM输出信号的脉冲在某一个周期中同时、或是在非常接近的时间从低电平上升到高电平，则电源供应器必须瞬间提供大量电流，故会造成电源输入瞬间产生剧烈变动，进而导致整体电路的效能降低。有鉴于此，如何避免采用双端驱动的PWM转换器产生同时或在非常接近的时间从低电平上升到高电平的一对PWM输出信号，将是在本发明所属技术领域中亟需被解决的一个问题。
发明内容
为了解决至少上述的问题，本发明的实施例提供了一种脉冲宽度调制转换器。该脉冲宽度调制转换器可包含一信号处理器、一计数器与一比较器。该信号处理器、该计数器与比较器彼此电性连接。该信号处理器可用以接收一包含对应至多个第一周期的多个第一输入值的第一输入信号，且在各该第一周期中根据一相对应的第一输入值产生一第一脉冲宽度调制输入值与一第二脉冲宽度调制输入值，其中该第一脉冲宽度调制输入值不同于该第二脉冲宽度调制输入值。该计数器可用以在各该第一周期中因应一第一致能信号而随着一时钟依序产生多个第一计数值。该比较器可用以在各该第一周期中比较一相对应的第一脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第一脉冲宽度调制输出信号，以及比较一相对应的第二脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。
为了解决至少上述的问题，本发明的实施例还提供了一种用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法。该转换方法可包含下列步骤：
藉由该脉冲宽度调制转换器，接收一包含对应至多个第一周期的多个第一输入值的第一输入信号，且在各该第一周期中根据一相对应的第一输入值产生一第一脉冲宽度调制输入值与一第二脉冲宽度调制输入值，其中该第一脉冲宽度调制输入值不同于该第二脉冲宽度调制输入值；
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中因应一第一致能信号而随着该时钟依序产生多个第一计数值；以及
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中比较一相对应的第一脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第一脉冲宽度调制输出信号，以及比较一相对应的第二脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。
如上所述，在本发明的实施例中，脉冲宽度调制控制器及其转换方法可将任一输入信号(例如第一输入信号)转变为一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号与第二脉冲宽度调制输出信号)，且该一对脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。中心对齐的脉冲宽度调制信号意味着该信号在每一个周期中，其脉冲的中心与该周期的中心是对齐的。
在采用双端驱动负载的情况下，因需要通过该一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号与第二脉冲宽度调制输出信号)来驱动负载，故必须使该一对脉冲宽度调制输出信号在每一个周期中都存有差值。因此，在本发明的实施例中，每一个周期(例如第一周期)中的一对脉冲宽度调制输入值(例如第一脉冲宽度调制输入值与第二脉冲宽度调制输入值)不同，而这也使得在每一个周期(例如第一周期)中的一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号与第二脉冲宽度调制输出信号)的脉冲宽度可不同(即存在差值)。
在本发明的实施例中，由于每一对脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号，且二者在每一个周期中的脉冲宽度也不同，故可使得该一对脉冲宽度调制输出信号在每一个周期中的脉冲不会同时或在非常接近的时间从低电平上升到高电平。据此，本发明的实施例已提供了一种有效的解决方案来解决至少上述的问题。
以上内容呈现了本发明的实施例的摘要说明(涵盖了本发明的实施例可解决的问题、所采用的手段以及可达到的功效)，以提供对本发明的实施例的基本理解。以上内容并非有意概括本发明的所有实施例。另外，以上内容既不是为了确认本发明的任一或所有实施例的关键或必要元件，也不是为了确定本发明的保护范围。上述内容的目的仅是以一简单形式来呈现本发明的实施例的概念，以作为随后实施方式的一个引言。
附图说明
图1例示了在本发明的一或多个实施例中的一种脉冲宽度调制转换器。
图2A是在本发明的一或多个实施例中第一输入信号的一示意图。
图2B是在本发明的一或多个实施例中图1所示脉冲宽度调制转换器的一时序示意图。
图3例示了在本发明的一或多个实施例中的另一种脉冲宽度调制转换器。
图4是在本发明的一或多个实施例中图3所示脉冲宽度调制转换器的一时序示意图。
图5例示了在本发明的一或多个实施例中的一种用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法。
【符号说明】
如下所示：
1：脉冲宽度调制转换器
11：信号处理器
13：计数器
131：第一计数单元
15：比较器
151：第一比较单元
153：第二比较单元
171：第一负载
CLK：时钟
C1：第一计数值
D1：第一输入值
D11：第一脉冲宽度调制输入值
D12：第二脉冲宽度调制输入值
EN1：第一致能信号
S11：第一脉冲宽度调制输出信号
S12：第二脉冲宽度调制输出信号
X1：第一输入信号
t1：时间点
t2：时间点
3：脉冲宽度调制转换器
31：信号处理器
33：计数器
133：第二计数单元
35：比较器
155：第三比较单元
157：第四比较单元
172：第二负载
C2：第二计数值
D2：第二输入值
D21：第三脉冲宽度调制输入值
D22：第四脉冲宽度调制输入值
EN2：第二致能信号
S21：第三脉冲宽度调制输出信号
S22：第四脉冲宽度调制输出信号
X2：第二输入信号
T：时间差
t3：时间点
t4：时间点
5：用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法
501、503、505：步骤
具体实施方式
以下所述的实施例并非用以限制本发明只能在所述的环境、应用、结构、流程或步骤方能实施。在附图中，与本发明非直接相关的元件皆已省略。在附图中，各元件的尺寸以及各元件之间的比例仅是范例，而非用以限制本发明。除了特别说明之外，在以下内容中，相同(或相近)的元件符号可对应至相同(或相近)的元件。
本发明的某些实施例可以是脉冲宽度调制转换器。图1例示了一种脉冲宽度调制转换器的架构，然而图1所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。参照图1，一脉冲宽度调制转换器1可包含一信号处理器11、一计数器13，以及一比较器15。信号处理器11、计数器13以及比较器15彼此之间可以呈现直接电性连接(即无通过其他功能性元件/电路/单元而彼此电性连接)、或可呈现间接电性连接(即通过其他功能性元件/电路/单元而彼此电性连接)。
信号处理器11可以是各种具备信号处理功能的微处理器(microprocessor)或微控制器(microcontroller)。微处理器或微控制器是一种可编程的特殊集成电路，其具有运算、存储、输出/输入等能力，且可接受并处理各种编码指令，藉以进行各种逻辑运算与算术运算，并输出相应的运算结果)。信号处理器11可包含具备数字信号处理功能的数字信号处理器和/或具备模拟信号处理功能的模拟信号处理器。
信号处理器11可以用以接收一第一输入信号X1，而第一输入信号X1包含了对应至多个第一周期的多个第一输入值D1。图2A是在本发明的一或多个实施例中该第一输入信号的一示意图，然而图2A所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。参照图2A，第一输入信号X1可为模拟信号，且在每一个第一周期中，该模拟信号的一振幅采样值可视为第一输入值D1。在某些实施例，在每一个第一周期中，还可针对振幅采样值进行PCM编码，然后将该振幅采样值的一PCM编码值视为第一输入值D1。换句话说，第一输入值D1可以是模拟信号的振幅采样值或是该振幅采样值的PCM编码值。在其他实施例，第一输入值D1也可以通过对模拟信号的振幅采样值进行其他类型的编码来取得。
参照图1与图2A，为了实现双端驱动负载，信号处理器11可在每一个第一周期中根据相对应的第一输入值D1产生第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12，其中第一脉冲宽度调制输入值D11不同于第二脉冲宽度调制输入值D12，以便于第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12之间具有差值。在某些实施例中，在每一个第一周期中，第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12相减的差等于第一输入值D1。
参照图1与图2A，计数器13可包含一第一计数单元131。第一计数单元131可以是一种用以存储特定事件或过程发生次数的电子电路、模块、或芯片，其可随着时钟而增加或减少其计数值。在本发明的某些实施例中，第一计数单元131可用以在每一个第一周期中因应一第一致能信号EN1而随着一时钟CLK依序产生多个第一计数值C1。第一致能信号EN1与时钟CLK可由脉冲宽度调制转换器1所应用的系统来提供。
参照图1与图2A，比较器15可包含一个第一比较单元151以及一个第二比较单元153。第一比较单元151及第二比较单元153中的每一个都是一种通过比较两个输入端的大小，而在输出端输出不同结果的电子电路、模块、或芯片。在本发明的某些实施例中，第一比较单元151可用以在每一个第一周期中比较相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11与该等第一计数值C1以产生一第一脉冲宽度调制输出信号S11，而第二比较单元153可用以在每一个第一周期中比较相对应的第二脉冲宽度调制输入值D12与该等第一计数值C1以产生一第二脉冲宽度调制输出信号S12，其中第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12各自为中心对齐的脉冲宽度调制信号。
在某些实施例中，脉冲宽度调制转换器1可以直接或间接电性连接到一第一负载171，以便于第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制第一负载171。举例而言，在某些实施例中，脉冲宽度调制转换器1可经由各种后处理装置(未绘示)而电性连接至第一负载171。该后处理装置可包含一电源切换电路与一低通滤波器，其中该电源切换电路可用以放大第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12，而该低通滤波器可用以从放大后的第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12中滤出第一输入信号X1，以便于驱动并控制第一负载171。
根据不同的需求，第一负载171可以是各种适合双端驱动的负载。举例而言，第一负载171可以是一扬声器，而第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制该扬声器。另举例而言，第一负载171也可以是一马达，而第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制该马达。
以下将以图2B为例，进一步说明脉冲宽度调制转换器1。图2B是在本发明的一或多个实施例中图1所示脉冲宽度调制转换器1的一时序示意图，然而图2B所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。
参照图2B，所有信号的运作皆以时钟CLK的时钟周期作为最小的时间单位，且每当第一致能信号EN1的电压由高电平下降为低电平时，计数器13的第一计数单元131便开始随着时钟CLK而进行计数，并持续提供相对应的第一计数值C1至比较器15的第一比较单元151与第二比较单元153，直到一个第一周期结束。在每一个第一周期中，信号处理器11也会将相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11以及第二脉冲宽度调制输入值D12分别提供至第一比较单元151与第二比较单元153。在每一个第一周期中，第一比较单元151会随着时钟CLK而持续比较相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，以便产生第一脉冲宽度调制输出信号S11，而第二比较单元153也会随着时钟CLK而比较相对应的第二脉冲宽度调制输入值D12与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，以便产生第二脉冲宽度调制输出信号S12。上述动作将依序实施于每一个第一周期，直到最后一个第一周期结束，其中第一周期的数量取决于第一输入信号X1的长度以及第一周期的长度，且可因应不同的实施情况而变。
在某些实施例，计数器13可以是一非对称计数器。非对称计数器是一种类三角波计数的计数器，其包含了一高往低计数序列以及一低往高计数序列，且此二个计数序列的计数值是非对称的。因应不同的实施情况，非对称计数器可以先形成高往低计数序列而后形成低往高计数序列，也可以先形成低往高计数序列而后形成高往低计数序列。
举例而言，如图2B所示，假设计数器13为一非对称计数器，则第一计数单元131的计数长度可为M+1，也就是每一个第一周期包含了M+1个时钟周期。第一计数单元131的第一计数值C1的初始值可为M(在这个例子中，M假设为一奇数)，且每经过一个时钟周期，假设第一计数值C1递减2，直到第一计数值C1计数到1，然后下一个第一计数值C1跳为0，以形成一高往低计数序列。接着，每经过一个时钟周期，第一计数值C1递增2，直到计数到M-1为止，以形成一低往高计数序列。换句话说，如图2B所示的范例中，在每一个第一周期中，第一计数值C1依序为M、M-2、M-4、…、5、3、1、0、2、4、…、M-3、M-1。
在某些实施例中，计数器13也可以是一对称计数器。对称计数器也是一种类三角波计数的计数器，其同样包含了一高往低计数序列以及一低往高计数序列，且此二个计数序列的计数值是对称的。因应不同的实施情况，对称计数器可以先形成高往低计数序列而后形成低往高计数序列，也可以先形成低往高计数序列而后形成高往低计数序列。举例而言，假设第一计数单元131的计数长度为2M+1，也就是每一个第一周期包含了2M+1个时钟周期，则第一计数单元131的第一计数值C1的初始值可为M，且每经过一个时钟周期，假设第一计数值C1递减一特定值(例如递减1)，直到第一计数值C1计数到0，以形成一高往低计数序列。接着，每经过一个时钟周期，第一计数值C1同样递增该特定值，直到计数到M为止，以形成一低往高计数序列。此时，该高往低计数序列与该低往高计数序列的计数值是对称的。
当计数器13为一非对称计数器时，在每一个第一周期中，第一比较单元151可比较第一脉冲宽度调制输入值D11的相应数值与一相加的和以及第一计数单元131所提供的第一计数值C1，且第二比较单元153可比较第二脉冲宽度调制输入值D12的相应数值与一相加的和以及第一计数单元131所提供的第一计数值C1。举例而言，假设第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12在第i个第一周期的相应数值分别是Ni与Ki，则第一比较单元151可比较Ni与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，且第二比较单元153可比较Ki与第一计数单元131所提供的第一计数值C1。Ni与Ki的数值小于第一计数单元131的计数最大值M。
参照图2B，在第i个第一周期中，每当第一脉冲宽度调制输入值D11的相应数值与一相加的和(即Ni)大于第一计数值C1的时候，则第一比较单元151所输出的值就对应至高电平(例如逻辑1)，亦即，此时第一脉冲宽度调制输出信号S11的数值对应至高电平(例如逻辑1)。反之，在第i个第一周期中，每当第一脉冲宽度调制输入值D11的相应数值与一相加的和(即Ni)不大于第一计数值C1的时候，则第一比较单元151所输出的值就对应至低电平(例如逻辑0)，亦即，此时第一脉冲宽度调制输出信号S11的数值对应至低电平(例如逻辑0)。同样地，在第i个第一周期中，每当第二脉冲宽度调制输入值D12的相应数值与一相加的和(即Ki)大于第一计数值C1的时候，则第二比较单元153所输出的值就对应至高电平(例如逻辑1)，亦即，此时第二脉冲宽度调制输出信号S12的数值对应至高电平(例如逻辑1)。反之，在第i个第一周期中，每当第二脉冲宽度调制输入值D12的相应数值与一相加的和(即Ki)不大于第一计数值C1的时候，则第二比较单元153所输出的值就对应至低电平(例如逻辑0)，亦即，此时第二脉冲宽度调制输出信号S12的数值对应至低电平(例如逻辑0)。
参照图2B，举例而言，假设在第一个第一周期中，第一脉冲宽度调制输入值D11的相应数值与一相加的和(即N1)的数值等于M-3，则在第一计数值C1的数值介于M-4至M-5之间的期间，因N1的数值大于第一计数值C1，使得第一脉冲宽度调制输出信号S11从时间点t1开始呈现高电平，并在该期间内持续为高电平。同样参照图2B，举例而言，假设在第一个第一周期中，第二脉冲宽度调制输入值D12的相应数值与一相加的和(即K1)等于4，则在第一计数值C1的数值介于3与2之间的期间，因K1的数值大于第一计数值C1的数值，使得第二脉冲宽度调制输出信号S12从时间点t2开始呈现高电平，并在该期间内持续为高电平。
当计数器13为一对称计数器时，在每一个第一周期中，第一比较单元151可比较第一脉冲宽度调制输入值D11的相应数值以及第一计数单元131所提供的第一计数值C1，且第二比较单元153可比较第二脉冲宽度调制输入值D12的相应数值以及第一计数单元131所提供的第一计数值C1。举例而言，假设第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12在第i个第一周期的相应数值分别是Ni与Ki，则第一比较单元151可比较Ni与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，且第二比较单元153可比较Ki与第一计数单元131所提供的第一计数值C1。Ni与Ki的数值小于第一计数单元131的计数最大值M。
当计数器13为一对称计数器时，每当第一脉冲宽度调制输入值D11的第i个相应数值Ni大于第一计数值C1的时候，则第一比较单元151所输出的值就对应至高电平(例如逻辑1)，亦即，此时第一脉冲宽度调制输出信号S11的数值对应至高电平(例如逻辑1)。反之，在第i个第一周期中，每当第一脉冲宽度调制输入值D11的第i个相应数值Ni不大于第一计数值C1的时候，则第一比较单元151所输出的值就对应至低电平(例如逻辑0)，亦即，此时第一脉冲宽度调制输出信号S11的数值对应至低电平(例如逻辑0)。同样地，在第i个第一周期中，每当第二脉冲宽度调制输入值D12的第i个相应数值Ki大于第一计数值C1的时候，则第二比较单元153所输出的值就对应至高电平(例如逻辑1)，亦即，此时第二脉冲宽度调制输出信号S12的数值对应至高电平(例如逻辑1)。反之，在第i个第一周期中，每当第二脉冲宽度调制输入值D12的第i个相应数值Ki不大于第一计数值C1的时候，则第二比较单元153所输出的值就对应至低电平(例如逻辑0)，亦即，此时第二脉冲宽度调制输出信号S12的数值对应至低电平(例如逻辑0)。
如图2B所示，经由脉冲宽度调制转换器1所输出的第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。换句话说，在每一个第一周期中，第一脉冲宽度调制输出信号S11的相应脉冲的中心与第一周期的中心是对齐的，且第二脉冲宽度调制输出信号S12的相应脉冲的中心与第一周期的中心也是对齐的。另外，在每一个第一周期中，经由脉冲宽度调制转换器1所输出的第一脉冲宽度调制输出信号S11的脉冲宽度与第二脉冲宽度调制输出信号S12的脉冲宽度也不同，故在每一个第一周期中，可有效避免第一脉冲宽度调制输出信号S11的脉冲与第二脉冲宽度调制输出信号S12的脉冲同时或在非常接近的时间点从低电平上升到高电平。换句话说，时间点t1与时间点t2不是同时间，也不是非常接近的时间点。
图3例示了在本发明的一或多个实施例中的另一种脉冲宽度调制转换器，然而图3所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。参照图3，一脉冲宽度调制转换器3可以包含信号处理器31、计数器33，以及比较器35。信号处理器31、计数器33以及比较器35彼此之间可以呈现直接电性连接(即无通过其他功能性元件/电路/单元而彼此电性连接)、或可呈现间接电性连接(即通过其他功能性元件/电路/单元而彼此电性连接)。
如同信号处理器11，信号处理器31可用以接收一第一输入信号X1。除此之外，信号处理器31还可用以接收至少一个第二输入信号X2，其中每一个第二输入信号X2包含对应至多个第二周期的多个第二输入值D2。在某些实施例中，第一输入信号X1可不同于第二输入信号X2。在某些实施例中，第一输入信号X1可与第二输入信号X2相同。
如同信号处理器11，信号处理器31可在每一个第一周期中根据相对应的第一输入值D1产生第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12，其中第一脉冲宽度调制输入值D11不同于第二脉冲宽度调制输入值D12。除此之外，信号处理器31还可以用以在每一个第二周期中根据相对应的第二输入值D2产生一第三脉冲宽度调制输入值D21与一第四脉冲宽度调制输入值D22，其中第三脉冲宽度调制输入值D21不同于第四脉冲宽度调制输入值D22。
如同计数器13，计数器33可包含一第一计数单元131，用以在每一个第一周期中因应第一致能信号EN1而随着时钟CLK依序产生多个第一计数值C1。除此之外，计数器33还可包含至少一个第二计数单元133，用以在每一个第二周期中因应一个第二致能信号EN2而随着时钟CLK依序产生多个第二计数值C2，其中第二致能信号EN2与第一致能信号EN1之间具有一预设的时间差。第一致能信号EN1、第二致能信号EN2与时钟CLK可由脉冲宽度调制转换器3所应用的系统来提供。如同计数器13，计数器33可以是一非对称计数器或一对称计数器。当计数器33为非对称计数器时，第一计数单元131与第二计数单元133所产生的低往高序列与高往低序列的计数值为非对称，而当计数器33为对称计数器时，第一计数单元131与第二计数单元133所产生的低往高序列与高往低序列的计数值为对称的。
如同比较器15，比较器35可包含第一比较单元151与第二比较单元153。第一比较单元151可用以在每一个第一周期中比较一相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11与第一计数单元131所提供的多个第一计数值C1，以产生一第一脉冲宽度调制输出信号S11，而第二比较单元153可用以在每一个第一周期中比较一相对应的第二脉冲宽度调制输入值D12与该等第一计数值C1，以产生一第二脉冲宽度调制输出信号S12，其中第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。除此之外，比较器35还可包含至少一个第三比较单元155与至少一个第四比较单元157。第三比较单元155可用以在每一个第二周期中比较一相对应的第三脉冲宽度调制输入值D21与第二计数单元133所提供的多个第二计数值C2，以产生一第三脉冲宽度调制输出信号S21，而第四比较单元157可用以在每一个第二周期中比较一相对应的第四脉冲宽度调制输入值D22与该等第二计数值C2，以产生一第四脉冲宽度调制输出信号S22，其中第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。
如同脉冲宽度调制转换器1，脉冲宽度调制转换器3可以电性连接到第一负载171，以便于第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制第一负载171。除此之外，脉冲宽度调制转换器3还可以电性连接到一第二负载172，以便于第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22可被用于驱动并控制第二负载172。在某些实施例中，脉冲宽度调制转换器1可以直接或间接电性连接到一第一负载171，以便于第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动第一负载171。举例而言，在某些实施例中，脉冲宽度调制转换器3可经由各种后处理装置(未绘示)而电性连接至第一负载171与第二负载172。该后处理装置可包含一电源切换电路与一低通滤波器，其中该电源切换电路可用以放大第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12，且该低通滤波器可用以从放大后的第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12中滤出第一输入信号X1，以便于驱动第一负载171。除此之外，该电源切换电路可用以放大第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22，且该低通滤波器可用以从放大后的第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22中滤出第二输入信号X2，以便于驱动第二负载172。
如同第一负载171，根据不同的需求，第二负载172可以是各种适合双端驱动的负载。举例而言，第一负载171可以是一扬声器(例如左声道扬声器)，而第二负载172可以是另一扬声器(例如右声道扬声器)，其中第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制该左声道扬声器，且第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22可被用于驱动并控制该右声道扬声器。此时，第一输入信号X1与第二输入信号X2可各自为一声音信号。另举例而言，第一负载171可以是一马达，而第二负载172可以是另一马达，其中第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12可被用于驱动并控制该马达，且第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22可被用于驱动并控制该另一马达。
以下将以图4为例，进一步说明脉冲宽度调制转换器3。图4是在本发明的一或多个实施例中图3所示脉冲宽度调制转换器3的一时序示意图，然而图4所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。
参照图4，如同脉冲宽度调制转换器1，脉冲宽度调制转换器3的所有信号的运作也是以时钟CLK的时钟周期作为最小的时间单位，且每当第一致能信号EN1的电压由高电平下降为低电平时，计数器33的第一计数单元131便开始随着时钟CLK而进行计数，并持续提供相对应的第一计数值C1至比较器35的第一比较单元151与第二比较单元153，直到一个第一周期结束。除此之外，每当第二致能信号EN2的电压由高电平下降为低电平时，计数器33的第二计数单元133便开始随着时钟CLK而进行计数，并持续提供相对应的第二计数值C2至比较器35的第三比较单元155与第四比较单元157，直到一个第二周期结束。第二致能信号EN2与第一致能信号EN1之间具有一预设的时间差T(例如图4中所示的1个时钟周期)，且该预设的时间差T可由使用者预先设定。
如同信号处理器11，在每一个第一周期中，信号处理器31也会将相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11以及第二脉冲宽度调制输入值D12分别提供至第一比较单元151与第二比较单元153。在每一个第一周期中，第一比较单元151会随着时钟CLK而持续比较相对应的第一脉冲宽度调制输入值D11与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，以便产生第一脉冲宽度调制输出信号S11，而第二比较单元153也会随着时钟CLK而比较相对应的第二脉冲宽度调制输入值D12与第一计数单元131所提供的第一计数值C1，以便产生第二脉冲宽度调制输出信号S12。上述动作将依序实施于每一个第一周期，直到最后一个第一周期结束，其中第一周期的数量取决于第一输入信号X1的长度以及第一周期的长度，且可因应不同的实施情况而变。
除此之外，在每一个第二周期中，信号处理器31还会将相对应的第三脉冲宽度调制输入值D21以及第四脉冲宽度调制输入值D22分别提供至第三比较单元155与第四比较单元157。在每一个第二周期中，第三比较单元155会随着时钟CLK而持续比较相对应的第三脉冲宽度调制输入值D21与第二计数单元133所提供的第二计数值C2，以便产生第三脉冲宽度调制输出信号S21，而第四比较单元157也会随着时钟CLK而比较相对应的第四脉冲宽度调制输入值D22与第二计数单元133所提供的第二计数值C2，以便产生第四脉冲宽度调制输出信号S22。上述动作将依序实施于每一个第二周期，直到最后一个第二周期结束，其中第二周期的数量取决于第二输入信号X2的长度以及第二周期的长度，且可因应不同的实施情况而变。
如图4所示，经由脉冲宽度调制转换器3所输出的第一脉冲宽度调制输出信号S11、第二脉冲宽度调制输出信号S12、第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。换句话说，在每一个第一周期中，第一脉冲宽度调制输出信号S11的相应脉冲的中心与第一周期的中心是对齐的，且第二脉冲宽度调制输出信号S12的相应脉冲的中心与第一周期的中心也是对齐的；而在每一个第二周期中，第三脉冲宽度调制输出信号S21的相应脉冲的中心与第二周期的中心是对齐的，且第四脉冲宽度调制输出信号S22的相应脉冲的中心与第二周期的中心也是对齐的。
在每一个第一周期中，由于经由脉冲宽度调制转换器3所输出的第一脉冲宽度调制输出信号S11的脉冲宽度与第二脉冲宽度调制输出信号S12的脉冲宽度是不同的，故在每一个第一周期中，可有效避免第一脉冲宽度调制输出信号S11的脉冲与第二脉冲宽度调制输出信号S12的脉冲同时或在非常接近的时间点从低电平上升到高电平。换句话说，时间点t1与时间点t2不是同时间，也不是非常接近的时间点。除此之外，在每一个第二周期中，由于经由脉冲宽度调制转换器3所输出的第三脉冲宽度调制输出信号S21的脉冲宽度与第四脉冲宽度调制输出信号S22的脉冲宽度是不同的，故在每一个第二周期中，也可有效避免第三脉冲宽度调制输出信号S21的脉冲与第四脉冲宽度调制输出信号S22的脉冲同时或在非常接近的时间点从低电平上升到高电平。换句话说，时间点t3与时间点t4不是同时间，也不是非常接近的时间点。
由于第二致能信号EN2与第一致能信号EN1之间具有一预设的时间差T，使得第一脉冲宽度调制输出信号S11的脉冲、第二脉冲宽度调制输出信号S12的脉冲、第三脉冲宽度调制输出信号S21的脉冲与第四脉冲宽度调制输出信号S22的脉冲不会同时也不会在非常接近的时间点从低电平上升到高电平。换句话说，时间点t1、t2、t3与t4不是同时间，也不是非常接近的时间点。
本发明的某些实施例可以是用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法。图5例示了一种用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法，然而图5所示内容仅是为了说明本发明的实施例，而非为了限制本发明。参照图5，一种用于一脉冲宽度调制转换器的转换方法5可包含以下步骤：
藉由该脉冲宽度调制转换器，接收一包含对应至多个第一周期的多个第一输入值的第一输入信号，且在各该第一周期中根据一相对应的第一输入值产生一第一脉冲宽度调制输入值与一第二脉冲宽度调制输入值，其中该第一脉冲宽度调制输入值不同于该第二脉冲宽度调制输入值(标示为501)；
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中因应一第一致能信号而随着该时钟依序产生多个第一计数值(标示为503)；以及
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中比较一相对应的第一脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第一脉冲宽度调制输出信号，以及比较一相对应的第二脉冲宽度调制输入值与该等第一计数值以产生一第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号(标示为505)。
在某些实施例中，转换方法5还可还包含以下步骤：
藉由该脉冲宽度调制转换器，接收一包含对应至多个第二周期的多个第二输入值的第二输入信号，且在各该第二周期中根据一相对应的第二输入值产生一第三脉冲宽度调制输入值与一第四脉冲宽度调制输入值，其中该第三脉冲宽度调制输入值不同于该第四脉冲宽度调制输入值；
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第二周期中因应一第二致能信号而随着该时钟依序产生多个第二计数值，其中该第二致能信号与该第一致能信号之间具有一预设的时间差；以及
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第二周期中比较一相对应的第三脉冲宽度调制输入值与该等第二计数值以产生一第三脉冲宽度调制输出信号，以及比较一相对应的第四脉冲宽度调制输入值与该等第二计数值以产生一第四脉冲宽度调制输出信号，其中该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。
在某些实施例中，转换方法5可还包含以下条件：该第一输入信号与该第二输入信号各自为一声音信号；该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号用以驱动一第一扬声器；以及该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号用以驱动一第二扬声器。
在某些实施例中，转换方法5可还包含以下条件：根据一相对应的第一输入值所产生的一第一脉冲宽度调制输入值与一第二脉冲宽度调制输入值相减的差等于该相对应的第一输入值。
在某些实施例中，转换方法5可还包含以下条件：该计数器为一非对称计数器。
在某些实施例中，转换方法5用于脉冲宽度调制转换器1或脉冲宽度调制转换器3，并完成脉冲宽度调制转换器1或脉冲宽度调制转换器3的全部运作。由于本发明所属领域技术人员可根据上文针对脉冲宽度调制转换器1或脉冲宽度调制转换器3的说明而直接得知转换方法5完成该等运作的相对应步骤，故相关细节于此不再赘述。
如上所述，在本发明的实施例中，脉冲宽度调制控制器及其转换方法可将任一输入信号(例如第一输入信号X1或第二输入信号X2)转变为一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12或第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22)，且该一对脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号。中心对齐的脉冲宽度调制信号意味着该信号在每一个周期中，其脉冲的中心与该周期的中心是对齐的。
在采用双端驱动负载的情况下，因需要通过该一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12或第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22)来驱动负载，故必须使该一对脉冲宽度调制输出信号在每一个周期中都存有差值。因此，在本发明的实施例中，每一个周期(例如第一周期或第二周期)中的一对脉冲宽度调制输入值(例如第一脉冲宽度调制输入值D11与第二脉冲宽度调制输入值D12或第三脉冲宽度调制输入值D21与该第四脉冲宽度调制输入值D22)不同，而这也使得在每一个周期(例如第一周期或第二周期)中的一对脉冲宽度调制输出信号(例如第一脉冲宽度调制输出信号S11与第二脉冲宽度调制输出信号S12或第三脉冲宽度调制输出信号S21与第四脉冲宽度调制输出信号S22)的脉冲宽度可不同(即存在差值)。
在本发明的实施例中，由于每一对脉冲宽度调制输出信号各自为一中心对齐的脉冲宽度调制信号，且二者在每一个周期中的脉冲宽度也不同，故可使得该一对脉冲宽度调制输出信号在每一个周期中的脉冲不会同时或在非常接近的时间从低电平上升到高电平。此外，在驱动多个负载的环境下，可藉由预先设定多个致能信号之间的时间差(例如第一致能信号EN1与第二致能信号EN2之间的时间差T)，使得每一对脉冲宽度调制输出信号彼此之间也可以在时间上错开，藉此避免这些输出信号的脉冲同时或在非常接近的时间从低电平上升到高电平。据此，本发明的实施例已提供了一种有效的解决方案来解决至少上述的问题。
以上所公开的实施例只是为了说明本发明，而非为了限制本发明。关于以上所公开的实施例，本发明所属领域技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排都落于本发明的范围内，而本发明的范围是以权利要求书所载内容为准。

Claims (8)

1.一种脉冲宽度调制转换器，包含：
信号处理器，用以接收包含对应至多个第一周期的多个第一输入值的第一输入信号，且在各该第一周期中根据相对应的第一输入值产生第一脉冲宽度调制输入值与第二脉冲宽度调制输入值，其中该第一脉冲宽度调制输入值不同于该第二脉冲宽度调制输入值；
计数器，用以在各该第一周期中因应第一致能信号而随着时钟依序产生多个第一计数值；以及
比较器，电性连接该信号处理器与该计数器，并用以在各该第一周期中比较相对应的第一脉冲宽度调制输入值与所述第一计数值以产生第一脉冲宽度调制输出信号，以及比较相对应的第二脉冲宽度调制输入值与所述第一计数值以产生第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为中心对齐的脉冲宽度调制信号；
其中根据相对应的第一输入值所产生的第一脉冲宽度调制输入值与第二脉冲宽度调制输入值相减的差等于该相对应的第一输入值。
2.如权利要求1所述的脉冲宽度调制转换器，其中：
该信号处理器还用以接收包含对应至多个第二周期的多个第二输入值的第二输入信号，且在各该第二周期中根据相对应的第二输入值产生第三脉冲宽度调制输入值与第四脉冲宽度调制输入值，其中该第三脉冲宽度调制输入值不同于该第四脉冲宽度调制输入值；
该计数器还用以在各该第二周期中因应第二致能信号而随着该时钟依序产生多个第二计数值，其中该第二致能信号与该第一致能信号之间具有预设的时间差；以及
该比较器还用以在各该第二周期中比较相对应的第三脉冲宽度调制输入值与所述第二计数值以产生第三脉冲宽度调制输出信号，以及比较相对应的第四脉冲宽度调制输入值与所述第二计数值以产生第四脉冲宽度调制输出信号，其中该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号各自为中心对齐的脉冲宽度调制信号。
3.如权利要求2所述的脉冲宽度调制转换器，其中：
该第一输入信号与该第二输入信号各自为声音信号；
该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号用以驱动第一扬声器；以及
该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号用以驱动第二扬声器。
4.如权利要求1所述的脉冲宽度调制转换器，其中该计数器为非对称计数器。
5.一种用于脉冲宽度调制转换器的转换方法，包含下列步骤：
藉由该脉冲宽度调制转换器，接收包含对应至多个第一周期的多个第一输入值的第一输入信号，且在各该第一周期中根据相对应的第一输入值产生第一脉冲宽度调制输入值与第二脉冲宽度调制输入值，其中该第一脉冲宽度调制输入值不同于该第二脉冲宽度调制输入值；
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中因应第一致能信号而随着时钟依序产生多个第一计数值；以及
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第一周期中比较相对应的第一脉冲宽度调制输入值与所述第一计数值以产生第一脉冲宽度调制输出信号，以及比较相对应的第二脉冲宽度调制输入值与所述第一计数值以产生第二脉冲宽度调制输出信号，其中该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号各自为中心对齐脉冲宽度调制信号；
其中根据相对应的第一输入值所产生的第一脉冲宽度调制输入值与第二脉冲宽度调制输入值相减的差等于该相对应的第一输入值。
6.如权利要求5所述的转换方法，还包含下列步骤：
藉由该脉冲宽度调制转换器，接收包含对应至多个第二周期的多个第二输入值的第二输入信号，且在各该第二周期中根据相对应的第二输入值产生第三脉冲宽度调制输入值与第四脉冲宽度调制输入值，其中该第三脉冲宽度调制输入值不同于该第四脉冲宽度调制输入值；
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第二周期中因应第二致能信号而随着该时钟依序产生多个第二计数值，其中该第二致能信号与该第一致能信号之间具有预设的时间差；以及
藉由该脉冲宽度调制转换器，在各该第二周期中比较相对应的第三脉冲宽度调制输入值与所述第二计数值以产生第三脉冲宽度调制输出信号，以及比较相对应的第四脉冲宽度调制输入值与所述第二计数值以产生第四脉冲宽度调制输出信号，其中该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号各自为中心对齐的脉冲宽度调制信号。
7.如权利要求6所述的转换方法，其中：
该第一输入信号与该第二输入信号各自为声音信号；
该第一脉冲宽度调制输出信号与该第二脉冲宽度调制输出信号用以驱动第一扬声器；以及
该第三脉冲宽度调制输出信号与该第四脉冲宽度调制输出信号用以驱动第二扬声器。
8.如权利要求5所述的转换方法，其中用以在各该第一周期中因应第一致能信号而随着该时钟依序产生多个第一计数值的计数器为非对称计数器。
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