CN109728788A - 移频式采样方法、功率放大方法及数字功放 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信号处理领域，具体为移频式采样方法、功率放大方法及数字功放，其利用不同相位的多组载波对输入信号进行采样，生成不同相位下的电平信号，在对电平信号进行叠加，得到更完整的采样信号，减少因需要更高计算速度的芯片而导致成本昂贵的问题，并且在现有技术中，因为后续负载的影响，电平信号的放电特性会导致波形下降沿部分频段的缺失，对电平信号进行叠加，弥补了下降沿处的缺陷，减少了采样信号失真的情况。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理领域，尤其是涉及移频式采样方法、功率放大方法及数字功放。
背景技术
在对声音等信号进行采集时，需要利用载波对采集到的输入信号进行调制，从而将模拟信号转化为数字信号，现有技术中经常将三角波作为载波，输入信号与载波进行比较产生PWM波，对PWM波进行解调后即可还原为模拟信号，方便信号的传输和处理。
但是，在载波对输入信号进行调制的过程中，载波对输入信号的采集点有限，容易造成采样信号有较大的失真，目前的解决办法一般为利用更高频率的三角波进行采样，对芯片的要求较高，满足这些要求的芯片的价格较为昂贵。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种减少失真的移频式采样方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
移频式采样方法，包括以下步骤：
步骤一：将N组不同相位的载波对输入信号进行调制，产生N组不同相位的电平信号，其中N为大于1的正整数；
步骤二：将N组电平信号进行叠加处理，并作为输出信号输出。
通过采用上述技术方案，利用不同相位的多组载波对输入信号进行采样，生成不同相位下的电平信号，在对电平信号进行叠加，得到更完整的采样信号，减少因需要更高计算速度的芯片而导致成本昂贵的问题，并且在现有技术中，因为后续负载的影响，电平信号的放电特性会导致波形下降沿部分频段的缺失，对电平信号进行叠加，弥补了下降沿处的缺陷，减少了采样信号失真的情况。
本发明进一步设置为：所述载波为三角波。
通过采用上述技术方案，三角波的产生较为简单，适用范围广。
本发明进一步设置为：所述载波由信号发生器、单片机、DSP芯片的一种或多种发出。
通过采用上述技术方案，方便对载波的产生和相位进行设置。
本发明进一步设置为：对输入信号进行调制时，输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
通过采用上述技术方案，PWM波信号方便将电平信号还原为模拟信号，方便电路设计。
本发明进一步设置为：对于步骤二，由DSP芯片接收N路电平信号，并对其进行叠加处理，并产生输出信号。
通过采用上述技术方案，利用DSP芯片对N路电平信号进行处理，输出结果可靠性高。
本发明进一步设置为：其中N为2或4。
本发明的第二个目的是提供一种移频式功率放大方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
移频式功率放大方法，包括上述的移频式采样方法，对于步骤二，每组电平信号对一组功放电路进行驱动，N组功放电路的输出端叠加作为输出端。
通过采用上述技术方案，不同相位的电平信号对不同功放电路进行驱动，不同的功放电路的采样点发生偏移，并在输出端进行汇总，可取消死区时间，提高信号输出的质量。
本发明的第三个目的是提供一种移频式数字功放。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
移频式数字功放，包括N组功放电路和驱动电路，每组功放电路由驱动电路产生的电平信号进行驱动，N组功放电路的输出端叠加作为输出端，其中驱动电路利用载波对输入信号进行调制，产生电平信号，其中N组载波的相位不同，N为大于1的正整数。
通过采用上述技术方案，不同相位的电平信号对不同功放电路进行驱动，不同的功放电路的采样点发生偏移，并在输出端进行汇总，可取消死区时间，提高信号输出的质量。
本发明进一步设置为：功放电路包括相互串联并受控于驱动电路的第一功率管和第二功率管，驱动电路为比较器，对输入信号进行调制时，比较器将输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
通过采用上述技术方案，利用PWM波方便有效对功率管进行驱动，提高模拟信号还原的质量。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.利用不同相位的多组载波对输入信号进行采样，生成不同相位下的电平信号，在对电平信号进行叠加，得到更完整的采样信号，减少因需要更高计算速度的芯片而导致成本昂贵的问题；
2.对电平信号进行叠加，弥补了下降沿处的缺陷，减少了采样信号失真的情况；
3.不同相位的电平信号对不同功放电路进行驱动，不同的功放电路的采样点发生偏移，并在输出端进行汇总，提高信号输出的质量。
附图说明
图1是移频式采样方法的流程框图；
图2是移频式功率放大方法的流程框图；
图3是移频式数字功放的电路示意图。
图中，1、第一功率管；2、第二功率管；3、第一驱动电路；4、第二驱动电路；5、电感；6、滤波电容。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
移频式采样方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：将N组不同相位的载波对采集的输入信号进行调制，产生N组不同相位的电平信号，其中N为大于1的正整数，如2、3、4，N的值越大，输出信号的失真越少。
具体地，载波为三角波，由信号发生器、单片机、DSP芯片的一种或多种发出，利用比较器对输入信号进行调制，将输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
步骤二：将N组电平信号进行叠加处理，并作为输出信号输出。
具体地，利用DSP芯片对电平信号进行叠加，由DSP芯片接收N路电平信号，并对其进行叠加处理，并产生输出信号。
本实施例的实施原理为：利用不同相位的多组载波对输入信号进行采样，生成不同相位下的电平信号，在对电平信号进行叠加，得到更完整的采样信号，减少因需要更高计算速度的芯片而导致成本昂贵的问题，并且在现有技术中，因为后续负载的影响，电平信号的放电特性会导致波形下降沿部分频段的缺失，对电平信号进行叠加，弥补了下降沿处的缺陷，减少了采样信号失真的情况。
移频式功率放大方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一：将采集的输入信号对N组不同相位的载波进行调制，产生N组不同相位的电平信号，其中N为大于1的正整数，如2、3、4，N的值越大，输出信号的失真越少。
具体地，载波为三角波，由信号发生器、单片机、DSP芯片的一种或多种发出，利用比较器对输入信号进行调制，将输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
步骤二：将N组电平信号进行叠加处理，并作为输出信号输出。
具体地，每组电平信号对一组功放电路进行驱动，N组功放电路的输出端叠加作为输出端。
有益效果：不同相位的电平信号对不同功放电路进行驱动，不同的功放电路的采样点发生偏移，并在输出端进行汇总，可取消死区时间，提高信号输出的质量。
移频式数字功放，如图3所示，包括两组功放电路和驱动电路，功放电路包括相互串联的第一功率管1、第二功率管2，两组驱动电路分别为第一驱动电路3和第二驱动电路4，分别与一组的功放电路中的第一功率管1和第二功率管2的控制端连接，即驱动电路分别为连接到其中一组功放电路的第一功率管1和第二功率管2的控制端的第一驱动电路3和连接到另一组功放电路的第一功率管1和第二功率管2的控制端的第二驱动电路4。
在本实施例中，第一功率管1和第二功率管2均为MOS管，本实施例中第一驱动电路3和第二驱动电路4均使用比较器。
两个第一功率管1的漏极连接电源+VCC，两个第二功率管2的源极连接电源-VCC，不同组的第一功率管1的源极和第二功率管2的漏极连接，使得第一功率管1之间相互并联，第二功率管2之间相互并联，同一组的第一功率管1和第二功率管2的连接点作为数字功放的输出端，并且同一组功放电路的第一功率管1和第二功率管2之间连接有电感5，即两组的第一功率管1和第二功率管2的连接点之间各连接一电感5的一端，两个电感5的另一端相连接，并且两个电感5的连接点作为输出端，为了对数字功放的输出进行滤波，优化输出信号，输出端并接有滤波电容6。
第一驱动电路3和第二驱动电路4的反相输入端均接入波形为三角波的载波，载波由信号发生器、单片机、DSP芯片的一种或多种发出，并且第一驱动电路3和第二驱动电路4接收的载波的相位相差180度，使得两驱动电路输出的电平信号之间相位相差180度。
在其他实施例中功放电路可设置成N组，并且两两驱动电路之间的输出相位相差360度/N，即不同组的功放电路的第一驱动电路3和第二驱动电路4接收的三角波的相位相差360度/N。
具体工作过程：第一驱动电路3和第二驱动电路4的反相输入端接入三角波的载波，同相输入端接入音频信号作为输入信号，在音频信号大于三角波信号时，比较器输出高电平，否则输出低电平，对应导通第一功率管1和第二功率管2。
利用不同相位的三角波与输入信号进行比较从而产生不同相位的PWM波（电平信号），用以对不同功放电路的第一功率管1和第二功率管2进行驱动，不同的功放电路的采样点发生180度偏移，并在输出端进行汇总叠加，可取消死区时间，减少因加入死区时间而导致输出信号出现较大失真的情况，提高信号输出的质量。
以上具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.移频式采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将N组不同相位的载波对输入信号进行调制，产生N组不同相位的电平信号，其中N为大于1的正整数；
步骤二：将N组电平信号进行叠加处理，并作为输出信号输出。
2.根据权利要求1所述的移频式采样方法，其特征在于，所述载波为三角波。
3.根据权利要求1所述的移频式采样方法，其特征在于，所述载波由信号发生器、单片机、DSP芯片的一种或多种发出。
4.根据权利要求2所述的移频式采样方法，其特征在于，对输入信号进行调制时，输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
5.根据权利要求1所述的移频式采样方法，其特征在于，对于步骤二，由DSP芯片接收N路电平信号，并对其进行叠加处理，并产生输出信号。
6.根据权利要求1所述的移频式采样方法，其特征在于，其中N为2或4。
7.移频式功率放大方法，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的移频式采样方法，对于步骤二，每组电平信号对一组功放电路进行驱动，N组功放电路的输出端叠加作为输出端。
8.移频式数字功放，其特征在于，包括N组功放电路和驱动电路，每组功放电路由驱动电路产生的电平信号进行驱动，N组功放电路的输出端叠加作为输出端，其中驱动电路利用载波对输入信号进行调制，产生电平信号，其中N组载波的相位不同，N为大于1的正整数。
9.根据权利要求8所述的移频式数字功放，其特征在于，功放电路包括相互串联并受控于驱动电路的第一功率管(1)和第二功率管(2)，驱动电路为比较器，对输入信号进行调制时，比较器将输入信号与载波进行比较以产生波形为PWM波的电平信号。
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