DE102006052881A1

DE102006052881A1 - System für einen dynamischen Zeitversatz in verschachtelten Leistungsverstärkern

Info

Publication number: DE102006052881A1
Application number: DE102006052881A
Authority: DE
Inventors: Gerald R. Osceola Stanley
Original assignee: Harman International Industries Inc
Current assignee: Harman International Industries Inc
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2007-05-24
Also published as: JP2007143148A; CN1968009A; FR2896355A1; CN1968009B; US7778324B2; JP2011061865A; JP4943122B2; GB2432470A; US20070116109A1; GB2432470B; GB0622509D0

Abstract

System zum Steuern der auf einen Zweig eines Pulsbreitenmodulations-Verstärkers angewendeten Verzögerung. Die Verzögerung wird dabei erhöht, wenn der Pegel eines Eingangssignals niedrig ist, und vermindert, wenn der Pegel des Eingangssignals hoch ist. Das System kann unter Verwendung eines Schalters, eines Pegeldetektors und eines Timers implementiert werden, die gemeinsam bestimmen, ob die Verzögerungseinheit in den Zweig einbezogen oder umgangen werden soll. Das System kann auch eine programmierbare Verzögerung verwenden, die die angewendete Zeitdauer der Verzögerung anpassen kann oder programmiert werden kann, um als Durchlass zu wirken, wenn eine Verzögerung nicht mehr vorteilhaft ist, um eine hohe Signalqualität vorzusehen.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Pulsbreitenmodulations-Verstärker (PWM-Verstärker) und insbesondere einen verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärker mit einem Zeitversatz, der eingefügt oder entfernt bzw. erhöht oder vermindert werden kann.
Die Pulsbreitenmodulations-Verstärkung für Audioanwendungen wird verwendet, um die Effizienz zu erhöhen, indem Ausgabeeinrichtungen integriert werden, die als Schalter wirken. Bei Pusbreitenmodulations-Verstärkern wird ein Audio-Eingabesignal durch eine pulsbreitenmodulierte Wellenform wiedergegeben. Insbesondere moduliert ein eingegebenes Audiosignal die Breite einer Ultraschall-Rechteckwellenform. Die modulierte Wellenform wird dann tiefpassgefiltert, wobei das resultierende Analogsignal verwendet wird, um die Last bzw. den Lautsprecher anzutreiben. Im Gegensatz zu einer Linearmodus-Verstärkung werden die Transistoren, die das Signal verstärken, im Sättigungsmodus betrieben, in dem sie entweder vollständig eingeschaltet oder vollständig ausgeschaltet sind. Die Ausgabetransistoren sind in Halbbrückenpaaren derart ausgerichtet, dass ein Transistor eine positivere Spannung erzeugt, während der andere Transistor eine negativere Spannung erzeugt.
Die übliche Form von Pulsbreitenmodulations-Verstärkern, die als Klasse-D-Verstärker bezeichnet werden, sind theoretisch 100% effizient, weil die Ausgabetransistoren entweder vollständig eingeschaltet oder vollständig ausgeschaltet sind. Diese Verstärker sind jedoch problematisch, weil das Schalten der Transistoren sehr präzise gesteuert werden muss.
Bei einem Klasse-D-Verstärker werden die Schalter alternierend betrieben. Idealerweise werden die Schalter perfekt zeitlich abgestimmt, sodass ein Transistor unmittelbar ausgeschaltet wird, während der andere unmittelbar eingeschaltet wird. In der Realität kann jedoch eine Verzögerung vorhanden sein, bevor ein Transistor eine Ausgabe vorsieht. Die Zeit zwischen den Leitungsintervallen der zwei Schalter, während der keiner der Schalter eingeschaltet ist, wird als Totzeit bezeichnet. Eine Totzeit hat einen Steuerverlust zur Folge, der eine Verzerrung erzeugt und deshalb minimiert werden sollte. Umgekehrt kann bei einer nicht ausreichenden Totzeit ein Zeitfehler dazu führen, dass der positive und der negative Schalttransistor gleichzeitig eingeschaltet sind. Eine derartige Überlappung kann klein sein, erzeugt jedoch einen hohen Shoot-Through-Strom, der die Ausgabetransistoren zerstören kann.
Um dieses Problem zu beseitigen, entwickelte Crown Audio den Gegenstromwandler, der in dem US-Patent Nr. 5,657,219 beschrieben wird. In dem Gegenstromwandler, der alternativ hierzu auch als BCA (Balanced Current Amplifier) oder Klasse-I-Verstärker bezeichnet wird, werden die positiven und negativen Schaltimpulse verschachtelt anstatt sie zu alternieren. Wenn das Audioeingabesignal an einer Nullkreuzung ist, an der kein Signal ausgegeben wird, schalten die Schalter mit einem Arbeitszyklus von 50% ein und aus. Dadurch heben die positiven und negativen Signale einander auf, sodass ein Nullausgabesignal vorgesehen wird. Wenn das eingehende Signal zu positiv geht, wird der Arbeitszyklus des positiven Schalters erhöht, während der Arbeitszyklus des negativen Schalters vermindert wird. Wenn das eingehende Signal negativ ist, wird umgekehrt vorgegangen.

Der Klasse-I-Verstärker ist unter anderem vorteilhaft, weil die Impulse aneinander zentriert sind und nicht aktiv sind, wenn ein Signal ausgeschaltet wird. Der Klasse-I-Verstärker erfordert außerdem weniger Tiefpassfiltern, um das Schaltsignal aus der Ausgabe zu entfernen. Weitere Beschreibungen des Klasse-I-Verstärkers sind in dem US-Patent Nr. 5,657,219, in dem Weißbuch des Erfinders „Reinventing the Power Amplifier – BCA" und in der Schrift „Understanding Class-I primer" von Crown Audio zu finden, die hier alle unter Bezugnahme eingeschlossen sind.

Bei der Konstruktion von verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärker werden Schaltungen vorgesehen, die das Übersprechen der Schalter reduzieren, um zu verhindern, dass der Entscheidungsprozess eines Schalters auf den Ergebnissen eines anderen Schalters beruht. Das Problem des Übersprechens wird verstärkt, wenn die Signalpegel klein sind. Der Grund hierfür ist, dass hier auch ein kleiner Zeitfehler eine relativ große Verzerrung im Vergleich zu der idealen Antwort darstellt. Die Möglichkeit für eine Übersprechungsverzerrung ist bei Pulsbreitenmodulations-Verstärkern in integrierten Schaltungen besonders groß, weil hier mehrere Modulatoren und Ausgabestufen auf einem gemeinsamen Substrat und in einer gemeinsamen Packung vorgesehen sind.

Um das Problem des Übersprechens zu beseitigen, kann das Hauptschaltsignal für einige der verschiedenen Signalpfade eines verschachtelten Verstärkers verzögert werden, sodass weniger der kleinen Signalmodulationskanten zeitlich zusammenfallen. Diese Technik ist für eine Verschachtelung von zwei Vollbrücken-Verstärkern in dem US-Patent 6,373,336 von Anderskouv & Risbo gezeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst ein derartiges System ein Zeitverzögerungselement 140 in einem der Pulsbreitenmodulationszweige. Dieses System versucht das Problem einer unbeabsichtigten Nullkreuzungs-Verzerrung aufgrund eines Übersprechens durch das Einführen einer Zeitverzögerung zu beseitigen, die das Schaltrauschen von einem Modulator und einer Leistungsstufe zu einem nicht-Nullsignalteil des Modulationszyklus des zweiten Modulators und der zweiten Leistungsstufe verschiebt. Alternativ hierzu kann eine Modulationswellenform in einem Impuls mit einer Modulatorverzweigung verzögert werden, um einen Zeitversatz in Bezug auf den anderen Pulsbreitenmodulationszweig zu erzeugen. Es kann auch das Einführen einer Hysterese in den Modulator verwendet werden, um eine Verzögerung zu erzeugen.

1 ist ein Beispiel für einen einfachen verschachtelten PWM-Verstärkermodulator 100, der ein Eingangssignal von einer Signalquelle 110 empfängt. Der Verstärkermodulator 100 teilt die Eingabe in zwei Zweige auf. Der erste Zweig umfasst einen Wechselrichterblock 120, Der Wechselrichterblock 120 ist mit einem ersten Pulsbreitenmodulator 130 verbunden, der hier als PWM A bezeichnet wird. Der PWM A 130 ist mit einer ersten Halbbrücke 150 verbunden, die hier als Halbbrücke A bezeichnet wird. Der Ausgang der Halbbrücke A 150 ist mit der Last 160 verbunden.

Der zweite Zeit umfasst einen nicht-Wechselrichterblock 125, der mit einem zweiten Pulsbreitenmodulator 135 verbunden ist, der hier als PWM B bezeichnet wird. Der PWM B 135 ist mit einer Verzögerungseinheit 140 verbunden. Die Verzögerungseinheit 140 ist mit einer zweiten Halbbrücke 155 verbunden, die als Halbbrücke B bezeichnet wird. Die Halbbrücke B 155 ist mit der Last 160 verbunden.

Bei diesem System wird das Übersprechrauschen, das ansonsten hörbare Verzerrungen zur Folge haben kann, wenn es nahe der Nullkreuzung des Eingangssignals liegt, von der Nullkreuzung weg „gedrückt", indem eine Verzögerung durch die Verzögerungseinheit 140 eingeführt wird. Dadurch wird ein leicht hörbarer Fehler durch das nun größere Signal maskiert, das erforderlich ist, um die Rauschen erzeugende Ausgabe zeitlich mit dem Schaltzeitpunkt des anderen Modulators zusammenzuführen. Der Ansatz der Einführung einer Verzögerung weist jedoch Beschränkungen auf, die eine Verwendung unter bestimmten Bedingungen verhindern. Ein primäres Problem dieses Ansatzes liegt darin, dass wenn der Zeitversatz hinzugefügt wird, die Rückkopplungssignale beeinträchtigt werden. Wegen der hinzugefügten Zeitverzögerung werden auch die Pulsbreitenmodulationssignale beeinflusst. Deshalb können Pulsbreitenmodulationsspektra, die zuvor unterdrückt wurden, als Verzerrung in dem hörbaren Frequenzspektrum auftreten.

Indem eine Zeitverzögerung zu einem Zweig eines verschachtelten Pulsbreitenmodulators hinzugefügt wird, kann das Übersprechrauschen aus einer Kreuzung nahe Null des Eingangssignals zu einem höheren Signalpegel verschoben werden. Dabei werden jedoch auch die Rückkopplungssignale durch das Auftreten von Pulsbreitenmodulationsspektra beeinträchtigt, die ohne die Einführung der Verzögerung unterdrückt worden wären. Wenn der Signalpegel klein ist, ist die durch diese Seitenbänder eingeführte Verzerrung nahe null. Wenn der Signalpegel jedoch größer wird, ist der Nachteil der eingeführten Verzögerung größer als der Vorteil.

Um diese Probleme zu beseitigen, können der Zeitpunkt und/oder die Länge der eingeführten Verzögerung gesteuert werden. Durch eine Analyse des Pegels der eingeführten Quelle kann ein Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem bestimmen, ob eine Zeitverzögerung in einen der Zweige des Pulsbreitenmodulations-Verstärkers eingeführt werden soll. Alternativ hierzu können die Pegel analysiert werden, indem die Pulsbreitenmodulations-Wellenformen in einer oder mehreren der Zweige untersucht werden. Die Analyse kann eine Bestimmung des Signalpegels und der Zeitdauer umfassen, während welcher der Pegel innerhalb eines Signalbereichs liegt.

Das System kann auf verschiedene Weise implementiert werden. Zum Beispiel kann eine Bypass-Schaltung eingeführt werden, die durch einen Schalter gesteuert wird. Die Bypass-Schaltung kann die Zeitverzögerung umgehen, die in einem Zweig des Pulsbreitenmodulations-Verstärkers vorgesehen ist. Wenn die Signalpegel niedrig sind, wird der Schaltungsaufbau für die Zeitverzögerung in die Schaltung einbezogen. Wenn die Signalpegel ausreichend hoch sind, kann der Schalter die Bypass-Schaltung verbinden. Um sicherzustellen, dass kein übermäßiges Schalten zwischen den Betriebsmodi auftritt, kann ein Timer in das System eingeführt werden. Der Timer kann sicherstellen, dass die Bypass-Schaltung verbunden oder getrennt ist, wenn die Pegel für eine ausreichende Zeitperiode innerhalb eines geeigneten Bereichs liegen.

In einem anderen System kann ein programmierbarer Schaltungsaufbau für die Zeitverzögerung verwendet werden. Dabei kann der Timer den Zeitverzögerungs-Schaltungsaufbau anweisen, die in den Pulsbreitenmodulationszweig eingeführte Zeitverzögerung zu erhöhen oder zu vermindern. In diesem System kann außerdem ein Schalter verwendet werden, um die Bypass-Schaltung zu verbinden. Alternativ hierzu können der Zeitverzögerungs-Schaltungsaufbau und der Timer gemeinsam betrieben werden, um die Verzögerung progressiv zu null zu reduzieren, wobei in diesem Fall kein Schalter verwendet wird. Wenn die Modulations-Dreieckwellenform verschoben wird, um die Zeitverzögerung zu erzeugen, kann die Phasenverschiebung zu null reduziert werden. Wenn die Phasenverschiebung zum Beispiel durch einen Phasendetektor eines Phasenregelkreises erzeugt wird, der gegenüber den herkömmlichen Nullgraden des Sperrfehlers versetzt ist, kann der Versatz des Phasendetektors zurück zu null reduziert werden und kann die Verzögerung in dem Modulator entfernt werden.

Die Steuerung der Zeitverzögerung kann auch durch einen Mikroprozessor implementiert werden, der die Signalpegel analysiert, eine Zeitfunktion durchführt und den Verzögerungsschaltungsaufbau anweist, nur als Bypass betrieben zu werden oder eine vorbestimmte oder einstellbare Zeitverzögerung einzuführen. Die Funktionen der Zeitverzögerung können durch den Mikroprozessor vorgesehen werden.

Wie weiter oben bemerkt, kann die Analyse des Eingangssignals durchgeführt werden, indem eines oder beide pulsbreitenmodulierten Signale untersucht werden. Anstelle der Verwendung eines Mikroprozessors kann die Analyse auch auf weniger komplexe Weise durchgeführt werden, etwa indem ein Latch oder Detektor vorgesehen wird, der die vorderen oder hinteren Kanten der pulsbreitenmodulierten Signale untersucht und den Timer zum Starten eines Zählens anweist. Wenn der Timer einen geeigneten Zeitrahmen erreicht hat, ohne durch eine andere Ausgabe des Latches zurückgesetzt worden zu sein, kann ein Schalter eine Bypass-Schaltung verbinden.

Unter einer Verzögerungseinheit ist hier eine beliebige Hardware- oder Softwareimplementierung zu verstehen, in der ein Zeitversatz eingeführt werden kann. Die Verzögerungseinheit kann Softwarebefehle umfassen, die durch eine Steuereinrichtung oder einen Mikrocontroller ausgeführt werden, die bzw. der dazu dient, einen Zeitversatz einzuführen. Alternativ hierzu kann eine Verzögerungseinheit eine analoge CMOS-IC-Schaltung umfassen. Es können einstellbare Verzögerungselemente wie etwa in einem Ring-Oszillator verwendet werden. Es kann eine Hysterese in einen Vergleicher eingeführt werden, der ein Eingangssignal mit einer Modulations-Dreieckwellenform in einem Pulsbreitenmodulator vergleicht. Zeitversätze können durch Fortpflanzungszeiten in Stufen oder Gattern erzeugt werden.

Die Verzögerungseinheit kann auf verschiedene Weise implementiert werden.

Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der Erfindung können durch den Fachmann auf der Grundlage der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen realisiert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht. Die Teile sind in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt, da vor allem die Prinzipien der Erfindung verdeutlicht werden sollen. Einander entsprechende Teile werden in den verschiedenen Ansichten durch gleiche Bezugszeichen angegeben.

1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Einführen einer Zeitverzögerung in einen Zweig eines verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkers aus dem Stand der Technik.
2, 3 und 4 sind Kurvendiagramme, die jeweils die zweite, vierte und sechste Harmonische der 250 kHz-, 750 kHz-, 1,25 MHz- und 1,75 MHz-Seitenbänder in Abhängigkeit von der Modulation eines zeitverzögerten Signals zeigen.
5 ist ein Blockdiagramm eines verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystems.
6 ist ein Blockdiagramm eines verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystems, das bestimmt, ob eine Zeitverzögerung eingeführt wird, und weiterhin die Verzögerungsdauer steuert.
7 ist ein Blockdiagramm eines anderen verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystems, das bestimmt, ob eine Zeitverzögerung eingeführt wird, und weiterhin die Verzögerungsdauer steuert.
8 zeigt ein Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem, das bestimmt, ob eine Zeitverzögerung eingeführt wird.
9 ist ein Blockdiagramm eines anderen verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystems, das bestimmt, ob eine Zeitverzögerung eingeführt wird, und weiterhin die Verzögerungsdauer steuert.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Zeitversatzes in einem verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes Verfahren zum Steuern eines Zeitversatzes in einem verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem zeigt.
Die Erfindung wird im Folgenden im größeren Detail beschrieben, wobei zuerst die Wirkungen betrachtet werden, die durch das Einführen einer Zeitverzögerung in einem verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärker hervorgebracht werden. Das Ausgangssignalspektrum eines natürlichen Pulsbreitenmodulations-Prozesses lässt sich wie folgt wiedergeben:

M: ist der Modulationsindex, wobei 0 ≤ M ≤ 1,0
ω_s: ist die Signalfrequenz in Radianten/Sekunde
ω_c: ist die PWM-Träger/Schaltfrequenz in Radianten/Sekunde
V_o: ist die Spitzenausgangsspannung der Pulsbreitenmodulations-Wellenform
m: ist die ganzzahlige harmonische Ordnungszahl des Trägerbandes 1 ≤ n ≤ ∞
n: ist die Seitenband-Ordnungszahl –∞ ≤ n ≤ ∞

Der erste Cosinusterm ist das gewünschte Signal für einen Prozess, dessen Eingabe ein Cosinus einer Radiantenfrequenz ω_s ist und dessen Amplitude relativ zu der Modulations-Dreieckswellenform von der Proportion M ist. Die Dreieckswellenform wird in der Einheitsamplituden-Cosinusform wie folgt wiedergegeben:
Der zweite Teil der Gleichung 1 setzt sich aus den Harmonischen (m) des Modulationsdreiecks und den Seitenbandpaaren (±n) um jede Harmonische herum zusammen. Die Amplitude jedes Seitenbandes ergibt sich durch eine Bessel-Funktion der ersten Art (Ordnung n), eine Funktion des Modulationsindex und die harmonische Ordnung. Weil m und n immer Ganzzahlen sind, weist der Produkt-Sinusterm drei mögliche Werte auf: –1, 0 und +1. Wenn m + n gerade ist, ist der Sinusterm gleich null und ist kein Seitenband (oder Träger, wenn n = 0) vorhanden. Mit anderen Worten weisen die geraden Harmonischen nur Seitenbänder auf, die durch ungerade Vielfache der Signalfrequenz getrennt sind, während die ungeraden Harmonischen nur gerade Vielfache der Signalfrequenz einschließlich einer Träger-Harmonischen aufweisen.
Die Rückkopplung eines Seitenbandes mit n = 1 erzeugt einen Verstärkungsfehler und keine Verzerrung. Terme mit n = 0 und ungeradem m erzeugen DC-Offsetfehler. Diese welligen Signale resultieren in einer harmonischen Verzerrung, wenn sie Intermodulationssignale erzeugen, die in dem Signaldurchlassband des Verstärkers liegen. Bei einem Audioverstärker ist dieses Signaldurchlassband kleiner oder gleich 20 kHz. Harmonische Signale, die außerhalb des Durchlassbands liegen, können auch gemessen werden.
Ein Verfahren zum Reduzieren eines unerwünschten Spektrums in der Ausgabe besteht darin, eine verschachtelte Leistungsstufe zu verwenden. Bei einer optimalen Formung unter Verwendung einer natürlichen doppelseitigen Pulsbreitenmodulation kann die Verschachtelung darin resultieren, dass alle harmonischen Ordnungen und ihre Seitenbänder für alle Bänder mit Ausnahme derjenigen unterdrückt werden, die modulo mit der Verschachtelungsnummer N sind.
Das Ausgangsspektrum einer derartigen verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Leistungsstufe wird wie folgt wiedergegeben:

N: ist die ganzzahlige Verschachtelungsordnung 1 ≤ N ≤ ∞
pN: ist die gannzahlige harmonische Zahl und 1 ≤ p ≤ ∞

Wenn N = 1 ist, ist die vorstehende Gleichung erwartungsgemäß identisch mit der Gleichung 1. Überall dort, wo m in der Gleichung 1 auftritt, tritt hier pN auf und zeigt, dass die Verschachtelung alle Bänder der Ordnung m unterdrückt hat, die nicht modulo N waren. Diese Bänder (m), die als ganzzahlige (p) Vielfache von N bleiben, weisen identische Seitenbänder und Träger-Harmonische wie in der Gleichung 1 auf.
Wenn eine Verzögerung zu einigen der Pulsbreitenmodulations-Signalen hinzugefügt wird, haben die Summierungen unter Umständen keine vollständige Unterdrückung der Bänder zur Folge, die zwischen den Vielfachen von N liegen. Die Amplituden der Vielfachen von N können sehr geringfügig reduziert werden, wobei dies jedoch allgemein kaum Auswirkungen hat.
In dem einfachen Fall von N = 2 in 1 werden zwei Pulsbreitenmodulations-Signalströme an dem Ausgang der Vollbrücken-Leistungsstufe summiert. Um einen derselben um Δt zu verzögern, wird die Phasenverschiebung jeder Spektrallinie mit einer Frequenz von ω_x um θ = Δt·ω_x verschoben, was eine Summierung von zwei derartigen Seitenbändern mit relativer Intensität zur Folge hat:
Dabei ist Ψ das neue Gewicht, das auf jede Spektrallinie in der Gleichung 1 angewendet wird, die ansonsten in Gleichung 3 aufgehoben worden wäre. Es ist zu beachten, dass wenn θ = 0 ist, dies auch für Ψ gilt. Wenn θ = π ist, dann wird jegliche Seitenband-Unterdrückung verloren, weil Ψ = 1 ist.
Ein Beispiel für die Verzerrung, die eingeführt werden kann, ist in 2, 3 und 4 gezeigt. Wenn zum Beispiel ein System wie etwa das in 1 gezeigte ein mit 250 kHz durchgeführtes Schalten verwendet, weist ein Eingangssignal eine Sinuswelle von 20 kHz und eine Δt von 100 ns auf. Die Seitenbänder, die mit ±40 kHz um alle ungeraden Vielfachen von 250 kHz liegen, sind in Bezug auf den Modulationsindex M aufgetragen und als Prozentsatz von M normalisiert.
Wenn diese Signale erneut als Rückkopplungssignale in den Modulationsprozess eingeführt würden, können sie als zweite harmonische Verzerrung (40 kHz) in dem Ausgangssignal wie in 2 gezeigt erscheinen. Die tatsächliche Anzahl der Signale, die erneut eingesetzt würden, kann von der verwendeten Rückkopplungsfilterung abhängen. Gewöhnlich ist die Schleifenverstärkung für das untere Seitenband größer als für das obere Seitenband, sodass dieses sich stärker auswirkt als das obere Seitenband. Weil der Winkel θ für das obere Seitenband größer als für das untere Seitenband ist, ist das untere Seitenband das größere der beiden. Das obere und das untere Seitenband können in Paaren auftreten.
Die Seitenbänder, die ±80 kHz um alle ungeraden Vielfachen von 250 kHz liegen, sind entsprechend in dem Beispiel von 3 gezeigt. Wenn diese Signale erneut in den Modulationsprozess eingeführt werden, werden sie zu der vierten Harmonischen.
Die Seitenbänder, die ±120 kHz um alle ungeraden Vielfachen von 250 kHz liegen, sind entsprechend in dem Beispiel von 4 gezeigt. Wenn diese Signale erneut in den Modulationsprozess eingeführt werden, werden sie zu der sechsten Harmonischen.
In 2, 3 und 4 ist der anfänglich kleine Signalverzerrungseffekt (kleines M), der durch derartige Seitenbänder in den Rückkopplungssignalen erzeugt werden kann, gleich null. Wenn jedoch M höher wird, verschlechtern sich die Ergebnisse rapide. In 2 vergrößern sich die 1,75 MHz-Seitenbänder 202 (oberes @ 1,79 MHz) und 204 (unteres @ 1,71 MHz) mit dem Zentrum bei 1,75 MHz, die 1,25 MHz-Seitenbänder 206 (oberes @ 1,29 MHz) und 208 (unteres @1,21 MHz) mit dem Zentrum bei 1,25 MHZ, und die 750 kHz-Seitenbänder 210 (oberes @ 790 kHz) und 212 (unteres bei 710 kHz) mit dem Zentrum bei 750 kHz rapide. Die 250 kHz-Seitenbänder 214 (oberes @ 290 kHz) und 216 (unteres @ 210 kHz) mit dem Zentrum bei 250 kHz dagegen können ungefähr 2–3% Verzerrung bei voller Modulation aufnehmen. In dieser Hinsicht können die 250 kHZ-Seitenbänder am problematischsten sein, weil sie aufgrund ihrer niedrigeren Frequenz am schwierigsten durch ein Filtern zu beseitigen sind.
In 3 ergeben die vierten Harmonischen 250 kHz-Seitenbänder 314 und 316, die noch flacher sind. Weil sie dennoch um 250 kHz zentriert sind, sind sie schwieriger zu filtern/entfernen. Entsprechend sind in 4 die 250 kHz-Seitenbänder 414 (oberes @ 370 kHz) und 416 (unteres @630 kHz) und die 750 kHz-Seitenbänder 410 (oberes @ 870 kHz) und 412 (unteres @ 630 kHz) nicht sichtbar. Dennoch weisen die niedrigeren Frequenzen (d.h. 130 kHz) gewöhnlich eine schwerer zu entfernende Wellenform auf. Dementsprechend kann in Fällen, in denen die Modulation zunimmt, die Verzögerung mehr ein Behinderung als eine Hilfe sein.
5 zeigt ein Beispiel eines Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystems, das die Verzögerung in geeigneter Weise beseitigen kann. wenn das Signal ausreichend wird, sodass eine Verzögerung als nicht mehr hilfreich betrachtet wird, kann es zu Gunsten eines Systems ohne Verzögerung oder eines Systems mit einer reduzierten Verzögerung umgangen werden. In diesem Beispiel ist eine Bypass-Verbindung 530 vorgesehen, die betrieben werden kann, wenn ein Schalter 540 zu einer ersten, oberen Position gesetzt ist. Wenn sich der Schalter in der zweiten, unteren Position befindet, wird die Verzögerung in das System einbezogen.
Wenn das Schalten selbst zu schnell oder häufig durchgeführt wird, kann dies eine bemerkbare Verzerrung erzeugen, wobei das in 5 gezeigte Beispiel auch einen Pegeldetektor 510 und einen Timer 520 umfasst. Der Timer 520 kann sicherstellen, dass die Bypass-Schaltung nicht aktiviert und/oder deaktiviert wird, bevor eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Der Timer 520 kann auf eine beliebige Zeitperiode gesetzt werden, wobei eine gewünschte Zeitperiode zum Beispiel 20 ms sein kann. Aus psychoakustischer Perspektive kann ein Schalten vorteilhaft sein, das häufiger als einmal pro 20 ms erfolgt. Der Timer kann auf verschiedene Weise implementiert werden. Zum Beispiel kann in einer vorwiegend digitalen Umgebung ein zurücksetzbarer Zähler/Timer verwendet werden. In einer analogen Umgebung kann eine zurücksetzbare monostabile Schaltung verwendet werden.
Der Pegeldetektor kann den Pegel der Signalquelle messen und den Timer zum Starten, Stoppen und/oder Rücksetzen anweisen. Wenn ein vorbestimmter Erfassungspegel erreicht wird, kann der Pegeldetektor 510 den Timer 520 anweisen, mit der Zeitmessung/dem Zählen zu beginnen. Der Timer 520 kann ein Signal an den Schalter 540 senden, um den Schalter 540 anzuweisen, die Position zu wechseln und eine Verbindung 530 herzustellen, um die Verzögerungseinheit 140 zu umgehen. Jedes Mal, wenn der vorbestimmte Pegel erfasst wird, kann der Timer 520 zu dem anfänglichen Zeitmessungs-/Zählzustand zurückversetzt werden. Die Zeitmessung/das Zählen können zum Beispiel nur dann fortgesetzt werden, wenn der Pegel unterhalb des vorbestimmten Erfassungspegels liegt. Nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, ohne dass der vorbestimmte Pegel erreicht wurde, kann der Schalter 540 zu der unteren Position zurückversetzt werden, sodass die Verzögerungszeit erneut in das System aufgenommen wird. Wenn dagegen der erfasste Pegel für eine vorbestimmte Zeitdauer über dem Schwellwert bleibt, kann der Schalter 540 zu der oberen Position versetzt werden, damit die Bypass-Schaltung 530 die durch den Pulsbreitenmodulator B 135 ausgegebenen Signale mit der Halbbrücke B 155 verbinden kann, um auf diese Weise das Verzögerungseinführungselement 140 zu umgehen.
Das Blockdiagramm zeigt den Pulsbreitenmodulator B 135 und das Verzögerungseinführungselement 140 als separate Elemente, wobei diese jedoch auch in einer Einheit integriert sein können. Zum Beispiel kann der Pulsbreitenmodulator B 135 ein zeitlich verzögertes Signal in Bezug auf die Ausgabe des Pulsbreitenmodulators A 130 vorsehen. Wenn die Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 zum Beispiel durch eine Dreieckswellenform angetrieben werden, kann ein Zeitversatz eingeführt werden, indem die Dreieckwellenform verzögert wird, die den Pulsbreitenmodulator A 130 oder den Pulsbreitenmodulator B 135 antreibt.
In einem anderen beispielhaften Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem 600 von 6 kann die Verzögerung 140 eingestellt werden. Die Verzögerungseinstellleitung 610 zeigt eine Verbindung zwischen einem Ausgang des Timers 520 und einem Eingang der Verzögerung 140. Alternativ hierzu kann der Ausgang des Pegeldetektors 510 mit der Verzögerung 140 verbunden sein.
Der Pegeldetektor 510, der Timer 520, der Schaltungs-Bypass 530 und der Schalter 540 sind in 5 und 6 als separate Elemente gezeigt, wobei einige oder alle dieser Elemente auch in einer Einheit integriert sein können. Weiterhin können in 7 der Pegeldetektor 510 und der Timer 520 zu einer Pegelanalyseeinheit 710 kombiniert sein. Die Pegelanalyseeinheit 710 kann einen Satz von Befehlen umfassen, die durch einen Mikroprozessor betätigt werden. Die Pegelanalyseeinheit 710 kann durch den Satz von Befehlen oder einen Mikroprozessor gebildet werden, der den Satz von Befehlen ausführt. Die Pegelanalyseeinheit 710 kann die Signalquelle 110 bestimmen und die Verzögerung 140 steuern. In diesem Beispiel kann die Verzögerung 140 dynamisch eingestellt werden, um entweder keine Verzögerung (einfaches Durchlassen) oder eine durch die Pegelanalyseeinheit 710 gewählte Verzögerungsdauer vorzusehen.
Wenn bereits ein Zeitversatz zwischen den Ausgaben aus dem Pulsbreitenmodulator A 130 und dem Pulsbreitenmodulator B 135 besteht, kann der Zeitversatz auch reduziert werden, indem die Modulations-Wellenform in einem der Modulatoren 130 und 135 verzögert wird oder indem eine separate Verzögerungseinheit eingeführt wird, die eine Verzögerung einführt, die dazu dient, den Zeitversatz zwischen den Ausgängen der Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 zu vermindern. Entsprechend kann der Zeitversatz vergrößert werden, indem die Modulations-Wellenform in einem der Modulatoren 130 und 135 verzögert wird oder indem eine separate Verzögerungseinheit eingeführt wird, die eine Verzögerung einführt, die dazu dient, den Zeitversatz zwischen den Ausgängen der Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 zu vergrößern.
8 zeigt ein beispielhaftes Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem 800, das einen Pegeldetektor 810 und einen Timer 820 umfasst. Der Pegeldetektor 810 wird durch eine für Kanten empfindliche Logik implementiert, um zu bestimmen, wann die Zeitverzögerung durch die Modulation überwunden wurde. In dem gezeigten Beispiel ist der Pegeldetektor 810 ein Flipflop des Typs D. In anderen Beispielen kann ein durch Verzerrung getriebenes Pegelkriterium implementiert werden.
Ein Eingang des Pegeldetektors 810 kann mit dem Ausgang des Pulsbreitenmodulators A 130 verbunden sein. Der andere Eingang kann mit dem Ausgang der Verzögerungseinheit 140 verbunden sein. In 8 ist der Eingang D mit dem Pulsbreitemodulator A 130 verbunden und ist der Eingang C mit dem Ausgang der Verzögerungseinheit 140 verbunden. Alternativ hierzu kann der Eingang C auch mit dem Pulsbreitenmodulator A 130 verbunden sein und kann der Eingang D auch mit dem Ausgang der Verzögerungseinheit 140 verbunden sein. Dabei schaltet der Pegeldetektor 810 die Ausgangszustände, wenn der PWM A 130 oder die Verzögerungseinheit 140 zuerst die Kante überschreitet. Folglich kann der Timer 820 dann zurückgesetzt werden. Auf diese Weise kann der Schalter 340 erst wechseln, nachdem der Timer 820 eine ausreichende Zeit erreicht hat, wobei der Timer 820 nur dann aktiviert wird, wenn ein ausreichender Pegel von dem PWM A 130 oder der Verzögerungseinheit 140 erfasst wird.
Alternativ hierzu kann während des Betriebs die Verzögerung wahlweise variiert werden. Die wahlweise variierte Verzögerung kann glatt zu null reduziert werden, wenn der Signalpegel höher wird. Wenn eine verzögerte Version der Modulations-Wellenform in dem Modulator verwendet wird, kann dies eine analoge (aber nicht identische) Wirkung wie eine Verzögerung in der Pulsbreitenmodulationsausgabe erzeugen.
9 zeigt ein beispielhaftes Pulsbreitenmodulationssystem 900 einschließlich einer Schnittstelleneinheit 910 und einer Steuereinrichtung 920. In 9 können der PWM A 130, der PWM B 135 oder beide Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 eine Modulations-Wellenform verzögern, um wie oben beschrieben einen Zeitversatz zu erzeugen. Dabei kann die Steuereinrichtung 920 einen der Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 anweisen, um die Modulations-Wellenform zu verzögern. Die Verzögerung der einen Modulations-Wellenform kann verwendet werden, um einen Zeitversatz zu erhöhen oder zu vermindern. Alternativ hierzu können beide Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 angewiesen werden, verschiedene Verzögerungsgrößen zu implementieren, um Zeitversätze zu erhöhen, zu vermindern oder zu beseitigen zu versuchen. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 920 anweisen, dass dieselbe Verzögerung oder gar keine Verzögerung an den Pulsbreitenmodulatoren 130 und 135 angelegt wird.
Die Steuereinrichtung 920 kann Daten von der Schnittstelleneinheit 910 empfangen, die mit der Signalquelle 110 verbunden ist. Die Schnittstelleneinheit 910 kann als Pegeldetektor, Analog/Digital-Wandler, Vorverarbeitungseinheit oder als eine Kombination aus diesen drei Einrichtungen funktionieren. Allgemein dient die Schnittstelleneinheit 910 dazu, für die Steuereinrichtung 920 Daten auf der Basis der Signalquelle 110 vorzusehen. Die derart zugeführten Daten können eine Bestimmung, ob der Pegel der Signalquelle 110 größer als ein Schwellwert ist, eine Frequenz-Spektralanalyse, eine Rauschanalyse usw. umfassen. Aus diesen Daten kann die Steuereinrichtung 920 bestimmen, ob und welche Verzögerung auf den Pulsbreitenmodulator A 130 und/oder den Pulsbreitenmodulator B 135 angewendet wird. Die Steuereinrichtung 920 und die Schnittstelleneinheit 910 können in einer einzelnen integrierten Schaltung enthalten oder als separate Elemente vorgesehen sein.
Die Steuereinrichtung 920 kann die Funktionen eines Pegeldetektors und eines Timers umfassen. Zum Beispiel kann die Schnittstelleneinheit 910 die Signalquellen 110 abtasten und für die Steuereinrichtung 920 digitale Daten vorsehen, aus denen die Steuereinrichtung 920 den Pegel der Signalquelle, und die Dauer, für welche die Signalquelle über (oder unter) einem Pegelschwellwert ist, berechnen kann und zudem bestimmen kann, ob die Zeitdauer der Signalquelle über (oder unter) dem Pegelschwellwert einen Zeitschwellwert erreicht hat.
Alternativ hierzu kann die Steuereinrichtung 920 die Pegel- oder die Zeitschwellwerte in Übereinstimmung mit empfangenden Daten anpassen. Die Steuereinrichtung 920 kann auch verschiedene Analysen mit oder ohne Pegel- oder Zeitschwellwerten verwenden, um zu berechnen, ob die Verzögerung eingeführt werden soll, welche Verzögerungsdauer eingeführt werden soll und ob die Verzögerung reduziert werden soll.
10 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Zeitversatzes in einem verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärker. In Schritt 1000 wird der Eingangssignalpegel analysiert. Dann wird in Schritt 1010 das Eingangssignal evaluiert, um zu bestimmen, ob die Eingabe über wenigstens einem Eingangsschwellwert ist. Wenn das Eingangssignal unter dem Schwellwert ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 1000 zurück. Wenn das Eingangssignal über dem Eingangsschwellwert ist, wird die Verzögerung (der Zeitversatz) in Schritt 1020 reduziert.
11 zeigt ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Zeitversatzes in einem verschachtelten Pulsbreitenmodulations-Verstärker. In Schritt 1100 wird der Eingangssignalpegel analysiert. In Schritt 1110 wird bestimmt, ob das Eingangsignal über dem Pegelschwellwert liegt. Wenn es über dem Pegelschwellwert liegt, bestimmt das System in Schritt 1120, ob der Pegel zuvor über dem Pegelschwellwert lag. Wenn der Pegel zuvor nicht über dem Pegelschwellwert lag, wird der Timer in Schritt 1150 zurückgesetzt und kehrt das System zu Schritt 1100 zurück.
Wenn Schritt 1110 bestimmt wird, dass der Eingangspegel gleich oder niedriger als der Pegelschwellwert ist, wird dann in Schritt 1126 bestimmt, ob der Eingangspegel zuvor gleich oder niedriger als der Pegelschwellwert war. Wenn der Pegel zuvor nicht gleich oder niedriger als der Pegelschwelwert war, wird der Timer in Schritt 1150 zurückgesetzt und kehrt das System zu Schritt 1100 zurück.
Wenn das System in Schritt 1120 feststellt, dass der Pegel zuvor über dem Pegelschwellwert war (oder in Schritt 1125 feststellt, dass der Pegel gleich oder niedriger als der Pegelschwellwert war), bestimmt das System in Schritt 1130, ob der Timer über dem Zeitschwellwert ist (oder in Schritt 1135 für gleiche oder niedrigere Schwellwertsignale). Wenn der Zeitschwellwert nicht überschritten wurde, kehrt das System zu Schritt 1100 zurück.
Wenn der Zeitschwellwert in Block 1130 überschritten wurde und der Pegel über dem Schwellwert ist, reduziert das System in Schritt 1140 den Zeitversatz zwischen den zwei pulsbreitenmodulierten Signalen. Wenn das System bereits einen reduzierten Zeitversatz angewendet hat, erhält das System den reduzierten Zeitversatz. In diesem Schritt hat das System bestimmt, dass der Pegel des Eingangssignals für eine als wesentlich betrachtete Zeitperiode ausreichend hoch war.
Daraus resultiert, dass bestimmt wird, dass der Zeitversatz nicht vorteilhaft ist und deshalb reduziert werden muss. Die Reduktion kann teilweise sein oder den Zeitversatz im wesentlichen beseitigen. Alternativ hierzu kann die Reduktion in Schritten oder in Abhängigkeit von der Zeitperiode und/oder der Größe des Eingangssignals über dem Schwellwert erfolgen. Das Anwenden oder Erhalten des reduzierten Zeitversatzes kann auf verschiedene Weise implementiert werden, wobei einige Beispiele davon beschrieben wurden.
Wenn der Zeitschwellwert überschritten wurde und der Pegel gleich oder niedriger als der Schwellwert ist, erhöht das System in Schritt 1145 den Zeitversatz zwischen den zwei pulsbreitenmodulierten Signalen. Wenn das System bereits einen erhöhten Zeitversatz angewendet hat, erhält das System den erhöhten Zeitversatz. In diesem Schritt hat das System bestimmt, dass die Einführung eines Zeitversatzpegels vorteilhaft ist, und erhöht entsprechend den Zeitversatzpegel oder hält einen erhöhten Zeitversatzpegel aufrecht. Alternativ hierzu kann die Erhöhung des Zeitversatzes in Schritten oder in Abhängigkeit von der Zeitperiode und/oder der Größe des Eingangssignals unter dem Schwellwert angewendet werden. Das Anwenden oder Erhalten des erhöhten Zeitversatzes kann auf verschiedene Weise implementiert werden, wobei einige Beispiele davon beschrieben wurden.
Es wurden verschieden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen innerhalb des Erfindungsumfangs möglich sind. Zum Beispiel gibt es viele Ausführungsformen von Verzögerungserzeugern und verschiedene Möglichkeiten, wie diese moduliert oder umgangen werden können. Der Erfindungsumfang ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern wird durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.

Claims

Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem, das umfasst: einen ersten Pulsbreitenmodulator (130), der betrieben werden kann, um ein Eingangssignal zu empfangen und daraus ein erstes pulsbreitenmoduliertes Signal zu erzeugen, wobei der erste Pulsbreitenmodulator (135) mit einer ersten Schaltmodus-Leistungsstufe (150) verbunden ist und betrieben werden kann, um mit einer Last (160) verbunden zu werden, einen zweiten Pulsbreitenmodulator (135), wobei der zweite Pulsbreitenmodulator (135) betrieben werden kann, um das Eingangssignal zu empfangen und daraus ein zweites pulsbreitenmoduliertes Signal zu erzeugen, das zeitlich in Bezug auf das erste pulsbreitenmodulierte Signal versetzt ist, wobei der zweite Pulsbreitenmodulator (135) mit einer zweiten Schaltmodus-Leistungsstufe (155) verbunden ist und betrieben werden kann, um mit einer Last (160) verbunden zu werden, eine Steuereinrichtung (920), die betrieben werden kann, um den zweiten Pulsbreitenmodulator (135) anzuweisen, die Größe anzupassen, mit welcher das zweite pulsbreitenmodulierte Signal zeitlich in Bezug auf das erste pulsbreitenmodulierte Signal versetzt wird.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Pulsbreitenmodulator (130, 135) Modulations-Dreieckswellenformen verwenden.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schaltmodus-Leistungsstufe (150, 155) zwei Halbbrücken eines verschachtelten Vollbrücken-Leistungswandlers sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Schaltmodus-Leistungsstufe (150, 155) Positiv- und Negativstromhälften eines Gegenstromwandlers sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Pegeldetektor (510; 710), der betrieben werden kann, um einen Pegel des Eingangssignals zu analysieren.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch einen Timer (520), der mit dem Pegeldetektor (510) und der Steuereinrichtung (920) verbunden ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (510) und die Steuereinrichtung (920) in einer integrierten Schaltung enthalten sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Pulsbreitenmodulator (130), der zweite Pulsbreitenmodulator (135), der Pegeldetektor (510) und die Steuereinrichtung (920) in einer integrierten Schaltung enthalten sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal ein digitales Audiosignal ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal ein analoges Audiosignal ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Wechselrichterblock (120), der mit dem Eingangssignal und dem ersten Pulsbreitenmodulator (130) verbunden ist, und durch einen nicht-Wechselrichterblock (125), der mit dem Eingangssignal und dem zweiten Pulsbreitenmodulator (135) verbunden ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen nicht-Wechselrichterblock, der mit dem Eingangssignal und dem ersten Pulsbreitenmodulator (130) verbunden ist, und durch einen Wechselrichtungsblock, der mit dem Eingangssignal und dem zweiten Pulsbreitenmodulator (135) verbunden ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem, das umfasst: einen ersten Pulsbreitenmodulator (130), der betrieben werden kann, um ein Signal zu empfangen und ein erstes pulsbreitenmoduliertes Signal auszugeben, wobei der erste Pulsbreitenmodulator (130) mit einer ersten Schaltmodus- Leistungsstufe (150) verbunden ist und betrieben werden kann, um mit einer Last (160) verbunden zu werden, einen zweiten Pulsbreitenmodulator (135), wobei der zweite Pulsbreitenmodulator (135) betrieben werden kann, um ein zweites pulsbreitenmoduliertes Signal auszugeben, das mit dem ersten pulsbreitenmodulierten Signal verschachtelt ist, wobei der zweite Pulsbreitenmodulator (135) mit einer zweiten Schaltmodus-Leistungsstufe (155) verbunden ist und mit einer Last (160) verbunden werden kann, einen Pegeldetektor (510), der betrieben werden kann, um den Pegel eines Eingangssignals zu analysieren, eine Verzögerungseinheit (140), die betrieben werden kann, um das zweite pulsbreitenmodulierte Signal zeitlich in Bezug auf das erste pulsbreitenmodulierte Signal zu versetzen, wobei die Verzögerungseinheit (140) mit dem Pegeldetektor (510) und dem zweiten Pulsbereitenmodulator (135) verbunden ist, und eine Bypass-Schaltung (530), die in Reaktion auf eine Ausgabe aus dem Pegeldetektor (510) betrieben werden kann, um die Verzögerungseinheit (140) in einem ersten Zustand zu umgehen und die Verzögerungseinheit (140) in einem zweiten Zustand einzubeziehen.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Pulsbreitenmodulator (130, 135) durch entsprechende Modulations-Dreieckswellenformen betrieben werden.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schaltmodus-Leistungsstufe (150, 155) zwei Halbbrücken eines verschachtelten Vollbrücken-Leistungswandlers sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite Schaltmodus-Leistungsstufe (150, 155) die Positiv- und Negativstromhälften eines Gegenstromwandlers sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungseinheit (140) eine Pulsverzögerungseinheit ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungseinheit (140) betrieben werden kann, um das zweite Pulsmodulationssignal zeitlich in Bezug auf das erste Pulsmodulationssignal zu versetzen, indem eine durch den zweiten Pulsbreitenmodulator (135) verwendete Modulations-Dreieckswellenform in Bezug auf die Phase einer durch den ersten Pulsbreitenmodulator (130) verwendeten Modulations-Dreieckswellenform verschoben wird.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, das die Bypass-Schaltung (530) zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand wechseln kann, indem ein Schalter (540) verbunden oder getrennt wird.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, das weiterhin eine zweite Verzögerungseinheit umfasst, die mit dem ersten Pulsbreitenmodulator (130) verbunden ist und betrieben werden kann, um den Zeitversatz des zweiten pulsbreitenmodulierten Signals in Bezug auf das erste pulsbreitenmodulierte Signal zu reduzieren, indem eine Verzögerungsperiode zu dem ersten pulsbreitenmodulierten Signal eingeführt wird.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, das weiterhin einen Timer (520) umfasst, der mit dem Pegeldetektor (510) und der Bypass-Schaltung (530) verbunden ist.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Timer (520) betrieben werden kann, um die Größe des durch die Verzögerungseinheit (140) erzeugten Zeitversatzes anzupassen.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Timer (520) betrieben werden kann, um die Verzögerungseinheit (140) anzuweisen, eine Zeitperiode für eine Verzögerung zu setzen.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (520) betrieben werden kann, um die Verzögerungseinheit (140) anzuweisen, einen gewünschten Zeitversatz vorzusehen.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Pulsbreitenmodulator (130, 135) in einer integrierten Schaltung enthalten sind.
Pulsbreitenmodulations-Verstärkungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor (510) einen Latch umfasst, wobei der Latch mit dem ersten Pulsbreitenmodulator (130) und der Verzögerungseinheit (140) verbunden ist.
Verfahren zum Steuern einer Zeitverzögerung in einem Pulsbreitenmodulations-Verstärker, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines ersten pulsbreitenmodulierten Signals durch einen ersten Pulsbreitenmodulator, der mit einer ersten Schaltmodus-Leistungsstufe verbunden ist, Erzeugen eines zweiten pulsbreitenmodulierten Signals durch einen zweiten Pulsbreitenmodulator, der mit einer zweiten Schaltmodus-Leistungsstufe verbunden ist, Analysieren des Pegels eines Eingangssignals, Vergleichen des Pegels des Eingangssignals mit einem Schwellwert, und wahlweises Anpassen eines Zeitversatzes zwischen dem zweiten pulsbreitenmodulierten Signal und dem ersten pulsbreitenmodulierten Signal auf der Basis des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen eines Zeitversatzes das Reduzieren des Zeitversatzes umfasst, wenn der Pegel des Eingangssignals größer als der Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen eines Zeitversatzes das Reduzieren des Zeitversatzes umfasst, wenn der Pegel des Eingangssignals größer als oder gleich dem Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen eines Zeitversatzes das Erhöhen des Zeitversatzes umfasst, wenn der Pegel des Eingangssignals kleiner als der Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen eines Zeitversatzes das Erhöhen des Zeitversatzes umfasst, wenn der Pegel des Eingangssignals kleiner als oder gleich dem Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vergleichen weiterhin das Bestimmen umfasst, ob der Pegel des Eingangssignals für eine bestimmte Zeitdauer größer oder kleiner als ein Schwellwert war.
Verfahren zum Steuern einer Zeitverzögerung in einem Pulsbreitenmodulations-Verstärker, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorsehen eines ersten Pulsbreitenmodulators, der mit einer ersten Schaltmodus-Leistungsstufe verbunden ist, Vorsehen eines zweiten Pulsbreitenmodulators, der mit einer zweiten Schaltmodus-Leistungsstufe verbunden ist, zeitliches Versetzen eines durch den zweiten Pulsbreitenmodulator erzeugten zweiten pulsbreitenmodulierten Signals in Bezug auf ein durch den ersten Pulsbreitenmodulator erzeugten ersten pulsbreitenmoduliertes Signal, Analysieren des Pegels eines Eingangssignals, Bestimmen, dass der Pegel des Eingangssignals für eine bestimmte Zeitperiode größer als ein Schwellwert war, und Anpassen des Zeitversatzes.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Anpassen des Zeitversatzes das Vermindern des Zeitversatzes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Anpassen des Zeitversatzes umfasst, dass der Zeitversatz im wesentlichen entfernt wird.
Computerlesbares Speichermedium mit darin gespeicherten Daten für Befehle, die durch einen Prozessor ausgeführt werden können, um eine Zeitverzögerung in einem Pulsbreitenmodulations-Verstärker zu steuern, wobei das Speichermedium Befehle zum Ausführen der folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Eingangssignals, Erzeugen eines ersten pulsbreitenmodulierten Signals auf der Basis des Eingangssignals, Erzeugen eines zweiten pulsbreitenmodulierten Signals auf der Basis des Eingangssignals, wobei das zweite pulsbreitenmodulierte Signal einen Zeitversatz in Bezug auf das erste pulsbreitenmodulierte Signal aufweist, Analysieren des Pegels des Eingangssignals, und wahlweises Anpassen des Zeitversatzes in Abhängigkeit von dem Pegel.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen des Zeitversatzes das Vermindern des Zeitversatzes umfasst.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen des Zeitversatzes umfasst, dass der Zeitversatz im wesentlichen entfernt wird.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum wahlweisen Anpassen des Zeitversatzes das Erhöhen des Zeitversatzes umfasst.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Analysieren des Pegels des Eingangssignals das Bestimmen umfasst, ob das Eingangssignal für eine bestimmte Zeitperiode größer als ein Schwellwert war.