KR20070022262A - Method and apparatus having a digital pwm signal generator with integral noise shaping - Google Patents
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Abstract
통합 잡음 형상화(integral noise shaping)를 하는 디지털 펄스 폭 변조(pulse width modulation;PWM) 생성기(110)를 갖는 방법 및 장치(100)가 제공된다. 디지털 PWM 신호를 생성하는 장치는 랜덤 주기 신호 생성기(130), 잡음 형상화 유닛(147), 듀티비(duty ratio) 양자화기(134), 및 PWM 카운터(172)를 포함한다. 랜덤 주기 신호 생성기(130)는 랜덤 주기 신호(132)를 생성한다. 잡음 형상화 유닛(142)은, 교정된 신호(168)를 생성하기 위해, 적어도 디지털 신호(106), 랜덤 주기 신호(132), 및 지연 디지털 신호(162)에 응답적이다. 듀티비 양자화기(134)는 교정된 디지털 신호, 랜덤 주기 신호, 및 양자화 클럭 신호(190)에 응답적이고, 제1 듀티비 신호(136)와 제2 듀티비 신호(137)를 생성한다. PWM 카운터(172)는 제1과 제2 듀티비 신호(136, 137)와 양자화 클럭 신호(190)에 응답적이고, 양과 음의 PWM 신호(180, 184) 각각을 생성한다. A method and apparatus 100 are provided having a digital pulse width modulation (PWM) generator 110 with integrated noise shaping. The apparatus for generating the digital PWM signal includes a random periodic signal generator 130, a noise shaping unit 147, a duty ratio quantizer 134, and a PWM counter 172. The random periodic signal generator 130 generates a random periodic signal 132. The noise shaping unit 142 is responsive to at least the digital signal 106, the random period signal 132, and the delay digital signal 162 to produce the corrected signal 168. The duty ratio quantizer 134 is responsive to the calibrated digital signal, the random periodic signal, and the quantization clock signal 190, and generates a first duty ratio signal 136 and a second duty ratio signal 137. The PWM counter 172 is responsive to the first and second duty ratio signals 136 and 137 and the quantization clock signal 190, and generates positive and negative PWM signals 180 and 184, respectively.
디지털 증폭기, PWM 생성기, 통합 잡음 형상화, 랜덤 주기 신호 생성기, 듀티비 양자화기, PWM 카운터, 양자화 클럭 신호, PCM/PDM 신호, 추정 에러 신호, 적응 계수 Digital Amplifiers, PWM Generators, Integrated Noise Shaping, Random Period Signal Generators, Duty Ratio Quantizers, PWM Counters, Quantized Clock Signals, PCM / PDM Signals, Estimated Error Signals, Adaptive Coefficients
Description
본 발명은 디지털 증폭기에 관한 것이고, 더 구체적으로, 펄스 폭 변조(pulse width modulation;PWM) 신호의 간섭과 잡음 감소에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to digital amplifiers and, more particularly, to interference and noise reduction of pulse width modulation (PWM) signals.
디지털 오디오 증폭기에서, PWM은 종종 디지털 신호를 그것의 아날로그 구성요소로 변환하기 위해 사용된다. 그 종류의 디지털 오디오 증폭기는 종종 디지털 PWM 오디오 증폭기로서 지칭된다. 디지털 PWM 오디오 증폭기는, 예를 들어, 셀룰러 전화와 고 성능 디지털 오디오 장치와 같은, 다양한 어플리케이션에서 사용될 수 있다.In digital audio amplifiers, PWM is often used to convert a digital signal into its analog component. Digital audio amplifiers of that kind are often referred to as digital PWM audio amplifiers. Digital PWM audio amplifiers can be used in a variety of applications, such as, for example, cellular telephones and high performance digital audio devices.
다수의 디지털 PWM 오디오 증폭기는 D 클래스 디지털 증폭기로서 알려진 특별 클래스의 증폭기에 따른다. 통상적인 D 클래스 디지털 증폭기에서, 삼각 발진기와 같은, 고정 주파수 신호 생성기가 디지털 오디오 입력과 연결하여 사용되어 PWM을 수행한다. PWM 신호는 증폭되어 저역 필터에 제공되어 전자기 간섭(electromagnetic interference;EMI)을 감소시킨다. 저역 필터의 사용이 EMI 간섭을 제거하는 실행가능한 방식이지만, 또한 그것은 추가 기판 공간의 사용을 요구 하고, 디지털 오디오 증폭기로의 비용을 추가한다. 다수의 저 성능 셀룰러 전화 어플리케이션에서, 단위 비용의 증가는 실행가능한 옵션이 아니므로, 신호 품질을 향상시키면서 비용을 감소시키기 위해 사용될 수 있는 다른 방법이 종종 예로서 고려된다.Many digital PWM audio amplifiers follow a special class of amplifiers known as Class D digital amplifiers. In a typical class D digital amplifier, a fixed frequency signal generator, such as a triangular oscillator, is used in conjunction with the digital audio input to perform PWM. The PWM signal is amplified and provided to a low pass filter to reduce electromagnetic interference (EMI). Although the use of a low pass filter is a viable way to eliminate EMI interference, it also requires the use of additional board space and adds cost to the digital audio amplifier. In many low performance cellular telephone applications, increasing unit cost is not a viable option, so other methods that can be used to reduce the cost while improving signal quality are often considered as examples.
그러므로, 디지털 증폭기에서 EMI와 양자화 잡음을 감소시키는 향상된 디지털 증폭기에 대한 필요성이 존재한다.Therefore, there is a need for an improved digital amplifier that reduces EMI and quantization noise in the digital amplifier.
본 발명은 예를 통해 설명되고, 유사 부호가 유사 소자를 나타내는, 첨부된 도면들에 의해 제한되지는 않는다.The invention is illustrated by way of example and is not limited by the accompanying drawings, in which like symbols indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 디지털 증폭기를 블럭도로 나타낸다.1 is a block diagram illustrating a PWM digital amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 디지털 증폭기를 블럭도로 나타낸다.2 is a block diagram illustrating a PWM digital amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 에러 증폭기를 블럭도로 나타낸다.3 is a block diagram illustrating an integrated error amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 방법을 흐름도에 나타낸다.4 shows in a flowchart a method used in one embodiment of the invention.
도 5는 공지된 증폭기의 주파수 스펙트럼에 대비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 주파수 스펙트럼을 나타낸다.5 shows a frequency spectrum of an amplifier according to an embodiment of the present invention as compared to the frequency spectrum of a known amplifier.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM과 연관된 다양한 신호를 타이밍도에 나타낸다.6 illustrates various signals associated with a PWM in accordance with an embodiment of the present invention in a timing diagram.
당업자라면, 도면의 소자들이 단순성과 명료성을 위해 나타내지고 반드시 스 케일링하기 위해 그려지지는 않았슴을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면의 일부 소자들의 치수는 다른 소자들에 비해 과장되어서 본 발명의 실시예들의 이해를 도울 것이다. Those skilled in the art will appreciate that the elements in the figures are shown for simplicity and clarity and are not necessarily drawn to scale. For example, the dimensions of some of the elements in the figures may be exaggerated relative to other elements to help understand embodiments of the invention.
본 발명의 일 실시예에서, 디지털 증폭기 장치는 디지털 PWM 신호를 생성하는 통합 잡음 형상화를 하는 디지털 PWM 신호 생성기와 파워 스테이지(power stage)를 포함한다. PWM 신호 생성기는, 디지털 PWM 신호 생성에서 관심대상인 오디오 밴드의 외부 밴드로 교정된 디지털 신호 입력의 양자화 잡음을 재분배하기 위해 디지털 신호 입력과 랜덤 주기 신호에 응답적이다. 파워 스테이지는 증폭된 디지털 PWM 신호를 제공하기 위해 디지털 PWM 신호에 응답적이다.In one embodiment of the invention, the digital amplifier device comprises a digital PWM signal generator and a power stage with integrated noise shaping to generate a digital PWM signal. The PWM signal generator is responsive to the digital signal input and the random periodic signal to redistribute the quantization noise of the digital signal input corrected to the outer band of the audio band of interest in digital PWM signal generation. The power stage is responsive to the digital PWM signal to provide an amplified digital PWM signal.
본 발명의 일 실시예에서, 디지털 PWM 신호를 생성하는 장치는 랜덤 주기 신호 생성기, 잡음 형상화 유닛, 듀티비(duty ratio) 양자화기, 및 PWM 카운터를 포함한다. 랜덤 주기 신호 생성기는 랜덤 주기 신호를 생성한다. 잡음 형상화 유닛은, 교정된 신호를 생성하기 위해, 적어도 디지털 신호, 랜덤 주기 신호, 및 지연된 디지털 신호에 응답적이다. 듀티비 양자화기는, 교정된 디지털 신호, 랜덤 주기 신호, 및 양자화 클럭 신호에 응답적이고, 제1 듀티비 신호와 제2 듀티비 신호를 생성한다. PWM 카운터는, 제1과 제2 듀티비 신호와 양자화 클럭 신호에 응답적이고, 양과 음의 PWM 신호를 각각 생성한다.In one embodiment of the present invention, an apparatus for generating a digital PWM signal includes a random periodic signal generator, a noise shaping unit, a duty ratio quantizer, and a PWM counter. The random periodic signal generator generates a random periodic signal. The noise shaping unit is responsive to at least the digital signal, the random periodic signal, and the delayed digital signal to produce a calibrated signal. The duty ratio quantizer is responsive to the calibrated digital signal, the random periodic signal, and the quantized clock signal, and generates a first duty ratio signal and a second duty ratio signal. The PWM counter is responsive to the first and second duty ratio signals and the quantized clock signal and generates positive and negative PWM signals, respectively.
본 발명의 일 실시예에서, 디지털 PWM 신호 생성을 위한 방법이 제공된다. 디지털 신호가 수신된다. 랜덤 주기 생성기를 사용하여 랜덤 주기 신호가 생성되 고, 랜덤 주기 신호는 좌측 반-사이클과 우측 반-사이클을 포함한다. 랜덤 주기에 기초하여 적응 계수들(adaptive coefficients)이 계산된다. 제1 생성기는 랜덤 주기의 좌측 반-사이클에 대한 제1 함수들을 계산하기 위해 사용된다. 제2 생성기는 랜덤 주기의 좌측 반-사이클에 대한 제2 함수들을 계산하기 위해 사용된다. 좌측 반-사이클에 대한 제2 함수들을 사용하여 에러 신호가 추정된다. 수신된 디지털 신호는 좌측 반-사이클에 대한 추정된 에러 신호와 더해진다. 제1과 제2 듀티비는 좌측 반-사이클에 대해 양자화되어, 양과 음의 PWM 신호들의 좌측 반-사이클에 대한 양자화 클럭 카운트를 설정한다. 제1 생성기는 랜덤 주기의 우측 반-사이클에 대한 제1 함수들을 계산하기 위해 사용된다. 제2 생성기는 랜덤 주기의 우측 반-사이클에 대한 제2 함수들을 계산하기 위해 사용된다. 에러 신호는 우측 반-사이클에 대한 제2 함수들을 사용하여 추정된다. 수신된 디지털 신호는 우측 반-사이클에 대해 추정된 에러 신호와 더해진다. 제1과 제2 듀티비는 우측 반-사이클에 대해 양자화되어서 양과 음의 PWM 신호의 우측 반-사이클에 대한 양자화 클럭 카운트를 설정한다.In one embodiment of the present invention, a method for digital PWM signal generation is provided. The digital signal is received. A random period signal is generated using a random period generator, and the random period signal includes a left half-cycle and a right half-cycle. Adaptive coefficients are calculated based on a random period. The first generator is used to calculate the first functions for the left half-cycle of the random period. The second generator is used to calculate second functions for the left half-cycle of the random period. The error signal is estimated using the second functions for the left half-cycle. The received digital signal is added with the estimated error signal for the left half-cycle. The first and second duty ratios are quantized for the left half-cycle to set the quantization clock count for the left half-cycle of the positive and negative PWM signals. The first generator is used to calculate the first functions for the right half-cycle of the random period. The second generator is used to calculate second functions for the right half-cycle of the random period. The error signal is estimated using the second functions for the right half-cycle. The received digital signal is added with the error signal estimated for the right half-cycle. The first and second duty ratios are quantized for the right half-cycle to set the quantization clock count for the right half-cycle of the positive and negative PWM signal.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 증폭기(100)를 나타낸다. 디지털 증폭기(100)는 디지털 소스(102), 통합 잡음 형상화를 하는 디지털 펄스 폭 변조 신호 생성기(DPSG;110), 파워 스테이지(18), 및 로드(load;126)를 포함한다. 디지털 소스(102)는 CD 플레이어, 디지털 오디오 테이프 플레이어, 셀 전화, 디지털 카 라디오 등과 같은 디바이스들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로드(126)는 오디오 스피커일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 다른 유형의 로드들을 사용할 수 있다.1 shows a
동작에서, 디지털 소스(102)는 DPSG(110)에게 디지털 신호(106)를 제공한다. 디지털 신호(106)는, 예를 들어, PCM(pulse code modulated) 신호 또는 PDM(pulse density modulated) 신호의 형태의 디지털 입력일 수 있다. DPSG(110)는 디지털 신호(106)를 수신하고, 랜덤 주기 생성기를 사용하여 EMI(electromagnetic interference)를 감소시키고, 통합 잡음 형상화를 사용하여 양자화에 의한 양자화 잡음의 양을 감소시킨다. DPSG(110)는 증폭을 위해 파워 스테이지(118)로 디지털 PWM 신호(114)를 제공한다. 파워 스테이지(118)는 디지털 PWM 신호(114)를 증폭시키고, 오디오 출력으로서 증폭된 PWM 신호(122)를 로드(126)에 제공한다.In operation,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 증폭기(100)를 나타낸다. 디지털 증폭기(100)의 DPSG(110)는 잡음 형상화 유닛(147), 랜덤 주기 생성기(130), 듀티비 양자화기(134), 및 PWM 카운터(172)를 포함한다. 잡음 형상화 유닛(147)은 지연 블럭(146), 통합 에러 증폭기(142), 합산기(164), 및 적응 계수 생성기(143)를 포함한다.2 shows a
동작에서, DPSG(110)는 디지털 소스(102)로부터 디지털 신호(106)를 수신한다. 디지털 신호(106)는 잡음 형상화 유닛(147)의 지연 블럭(146), 합산기(164), 및 통합 에러 증폭기(142)에 제공된다. 일 실시예에서, 지연 블럭(146)은 디지털 신호(106)를 수신하여, 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 생성된 랜덤 주기 신호(132)(랜덤 주기 (132))의 지속시간에 의해 제한되는 지연량만큼 디지털 신호(106)를 지연시킨다. 일 실시예에서, 랜덤 주기 신호(132)는 독립적으로 변화하 는 주파수 신호를 포함할 수 있고, 매 사이클마다 변할 수 있다. 랜덤 주기(132)의 반(랜덤 반-주기(132))을 사용하여 통합 에러 증폭기(142)에서 지연량이 정규화된다. 정규화된 지연량은 지연비(delay ratio)로서 지칭될 수 있다. 지연된 디지털 신호(162)는 통합 에러 증폭기(142)에 제공된다.In operation, DPSG 110 receives
지연 블럭(146)에 랜덤 주기(132)의 제공에 추가하여, 랜덤 주기 생성기(130)는 듀티비 양자화기(134), 통합 에러 증폭기(142), 및 적응 계수 생성기(143)에 랜덤 주기(132)를 제공한다. 적응 계수 생성기(143)는 랜덤 주기(132)를 사용하여 적응 계수들(145)을 생성한다. 그 다음, 적응 계수들(145)은 통합 에러 증폭기(142)에 제공된다.In addition to providing the
잡음 형상화 유닛(147)의 통합 에러 증폭기(142)는 랜덤 주기(132), 지연 블럭(146)으로부터 지연 디지털 신호(162), 디지털 소스(102)로부터 디지털 신호(106), 적응 계수 생성기(143)로부터 적응 계수(145), PWM 카운터(172)로부터 PWM 신호(184), 및 PWM 카운터(172)로부터 PWM 신호(180)를 수신한다. 통합 에러 증폭기(142)는 일련의 잡음 형상화 동작(도 3의 설명에서 더 기재됨)을 수행하여 에러 신호(176)(추정 에러)를 생성한다. 추정 에러(176)는, 지연 디지털 신호(162)와 PWM 신호 차(즉, PWM 신호(180)와 PWM 신호(184) 사이의 차이) 사이의 잡음 형상화 에러를 나타낸다. 일 실시예에서, 지연 디지털 신호(162)와 PWM 신호 차 사이의 에러는 적응 계수(145)와 디지털 신호(106)를 사용하여 통합 에러 증폭기(142)의 통합 부분에 의해 형상화되는 잡음이다. 일 실시예에서, 듀티비(136)와 듀티비(137)에 따른 듀티비들은 PWM 신호(180)와 PWM 신호(184)를 사용하여 통합 에러 증폭기(142)에 의해 유도될 수 있다. 다른 실시예에서, 통합 에러 증폭기(142)(도시 생략)에 듀티비(136)와 듀티비(137)가 직접 제공될 수 있다. 합산기(164)는 추정 에러(176)와 디지털 신호(106)를 수신하고, 합산 동작을 수행하여 교정된 디지털 신호(168)를 생성한다. 교정된 디지털 신호(168)는 랜덤 주기(132)와 양자화 클럭 신호(190)와 함께 듀티비 양자화기(134)에 제공된다.The
듀티비 양자화기(134)는 합산기(164)로부터 교정된 디지털 신호(168), 랜덤 주기 생성기(130)로부터 랜덤 주기(132), 및 양자화 클럭(191)으로부터 양자화 클럭 신호(190)를 수신하고, 듀티비(136)와 듀티비(137)를 생성한다. 일 실시예에서, 랜덤 주기(132)의 사이클의 좌측 반(좌측 반-사이클)과 랜덤 주기(132)의 사이클의 우측 반(우측 반-사이클) 모두에 대해 듀티비(136)와 듀티비(137)가 계산된다. 일 실시예에서, 듀티비 양자화기(134)는 PWM 신호(180)의 예측된 양자화 버젼의 지속시간(랜덤 주기(132)의 좌측 반-사이클에 대한 교정된 디지털 신호(168)에 따라서)과 랜덤 반-주기(좌측 반-사이클에 대응하는 랜덤 주기(132)의 반)를 생성한다. 유사하게, 듀티비 양자화기(134)는 PWM 신호(184)의 예측된 양자화 버젼의 지속시간(랜덤 주기(132)의 좌측 반-사이클에 대한 교정된 디지털 신호(168)에 따라서)과 랜덤 반-주기(좌측 반-사이클에 대응하는 랜덤 주기(132)의 반)를 사용하여 듀티비(136)를 생성한다. 우측 반-사이클에 대해서, 듀티비 양자화기(134)는 PWM 신호(180)의 예측된 양자화 버젼의 지속시간(랜덤 주기(132)의 우측 반-사이클에 대한 교정된 디지털 신호(168)에 따라서)과 랜덤 반-주기(우측 반-사이클에 대응하는 랜덤 주기(132)의 반)를 사용하여 듀티비(137)를 생성한다. 유사하게, 듀 티비 양자화기(134)는 PWM 신호(184)의 예측된 양자화 버젼의 지속시간(랜덤 주기(132)의 우측 반-사이클에 대한 교정된 디지털 신호(168)에 따라서)과 랜덤 반-주기(우측 반-사이클에 대응하는 랜덤 주기(132)의 반)를 사용하여 듀티비(136)를 생성한다.
일 실시예에서, 예를 들어, 듀티비 양자화기(134)에 의한 양자화 잡음은 잡음 형상화 유닛(147)에 의해 관심대상인 오디오 밴드의 외부로 재분배되어, 파워 스테이지(118)의 출력에서 원하는 신호-대-잡음 비율 기준에 일치되도록 한다. 일 실시예에서, CD 품질 오디오에 대해서와 같이, 원하는 신호-대-잡음 비율 기준이 96 dB일 수 있다. 다른 실시예들에서는, 잡음 형상화 유닛(147)이 대응하여 조절될 수 있는 다른 신호-대-잡음 기준을 가질 수 있다.In one embodiment, for example, the quantization noise by
PWM 카운터(172)는 듀티비 양자화기(134)로부터 듀티비(136), 듀티비 양자화기(134)로부터 듀티비(137), 및 양자화 클럭(191)으로부터 양자화 클럭 신호(190)를 수신하여, PWM 신호(180)와 PWM 신호(184)를 생성한다. 일 실시예에서, PWM 신호(180)는 듀티비(137)에 의해 나타내진 양자화 클럭 사이클의 수를 카운팅하여 생성되고, PWM 신호(184)는 듀티비(136)에 의해 나타내진 양자화 클럭 사이클의 수를 카운팅하여 생성된다. 모두 사각파형인 PWM 신호(180)와 PWM 신호(184)는 통합 에러 증폭기(142)와 파워 스테이지(118)에 제공된다. 파워 스테이지(118)는 PWM 신호(180)와 PWM 신호(184)를 증폭하여 증폭된 PWM 신호(120)와 증폭된 PWM 신호(121)를 제공한다. 증폭된 PWM 신호(120)와 증폭된 PWM 신호(121)는 로드(126)에 제공되어서 디지털 증폭기(100)의 오디오 출력을 나타낸다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 에러 증폭기(142)를 나타낸다. 일 실시예에서, 도 3에 도시된 블럭도에 대응하는 수학식 1-15를 사용하여 추정 에러(176)가 생성된다. 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 생성된 랜덤 주기(132)의 좌측 반-사이클과 우측 반-사이클 모두에 대해 추정된 에러(176)가 계산된다. f 생성기는 좌측 반-사이클과 우측 반-사이클에 대해 f 함수 f1, f2, f3, f4를 생성하고, I 생성기는 좌측 반-사이클과 우측 반-사이클에 대해 I 함수 I1, I2, I3, I4를 생성한다.3 illustrates an
아래 변수들을 사용하여 본 발명의 일 실시예가 수학적으로 기재된다:One embodiment of the present invention is mathematically described using the following variables:
반 사이클 인덱스, kHalf-cycle index, k
사이클 인덱스, nCycle index, n
공칭 반-주기, T0[n]Nominal half-cycle, T 0 [n]
랜덤 반-주기, T[n] Random half-cycle, T [n]
이득 상수, C1, C2, C3, C4Gain constant, C1, C2, C3, C4
좌측 반-사이클에 대한 지연 디지털 신호(162), xr[n-1]Delay
우측 반-사이클에 대한 지연 디지털 신호(162), xl[n]Delay
좌측 반-사이클에 대한 디지털 신호(106), xl[n]
우측 반-사이클에 대한 디지털 신호(106), xr[n]
좌측 반-사이클에 대한 지연 비율, dl[n]Delay ratio for left half-cycle, dl [n]
우측 반-사이클에 대한 지연 비율, dr[n]Delay ratio for right half-cycle, dr [n]
좌측 반-사이클에 대한 PWM 신호(180)의 듀티비, dl1[n]Duty ratio of PWM signal 180 for left half-cycle, dl 1 [n]
우측 반-사이클에 대한 PWM 신호(180)의 듀티비, dr1[n]Duty ratio of PWM signal 180 for right half-cycle, dr 1 [n]
좌측 반-사이클에 대한 PWM 신호(184)의 듀티비, dl2[n]Duty ratio of PWM signal 184 for left half-cycle, dl 2 [n]
우측 반-사이클에 대한 PWM 신호(184)의 듀티비, dr2[n]Duty ratio of PWM signal 184 for right half-cycle, dr 2 [n]
수학식 1을 사용하여 사이클 인덱스 n이 계산될 수 있다.Using
, 우측 반-사이클 , Right half-cycle
수학식 2를 사용하여 적응 계수들(145)을 계산할 수 있다.
수학식 3-6을 사용하여 좌측 반-사이클에 대한 f 함수 f1, f2, f3, f4를 계산할 수 있다.Equations 3-6 can be used to calculate the f functions f1, f2, f3, f4 for the left half-cycle.
수학식 7-10을 사용하여 우측 반-사이클에 대한 f 함수 f1, f2, f3, f4를 계산할 수 있다.Equations 7-10 can be used to calculate the f functions f1, f2, f3, f4 for the right half-cycle.
수학식 11-14를 사용하여 우측 반-사이클과 좌측 반-사이클 모두에 대한 I 함수 I1, I2, I3, I4를 계산할 수 있다.Equations 11-14 can be used to calculate the I functions I1, I2, I3, and I4 for both the right half-cycle and the left half-cycle.
수학식 15를 사용하여 추정 에러(176)가 계산될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 의해 수행되는 기능을 흐름도에 나타낸다. 일 실시예에서, 흐름도(401)는 DPSG(110)의 개시에서 시작한다. 그 다음, 흐름(401)은, 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 랜덤 주기가 생성되는, 단계(404)로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은 랜덤 주기에 기초하여 적응 계수들이 계산되는, 단계(408)로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 생성되는 랜덤 주기의 좌측 반-사이클에 대해 f 생성기가 f 함수 f1, f2, f3, f4를 계산하는, 단계(412)로 진행한다. f 함수(수학식 3-6)는 디지털 신호(106), 랜덤 주기(132), 지연 디지털 신호(162), PWM 신호(180), 및 PWM 신호(184)의 함수들이다. 그 다음, 흐름(401)은, 좌측 반-사이클에 대해 I 함수 I1, I2, I3, I4가 계산되는, 블럭(416)으로 진행한다. I 함수(수학식 11-14)는 좌측 반-사이클에 대한 f 함수들, 적응 계수들(145), 및 좌측 반-사이클에 대한 이전 I 함수들의 함수들이다. 그 다음, 흐름(401)은, I 함수들과 이득 상수들 C1, C2, C3, C4를 사용하여 추정 에러(176)가 추정되는, 블럭(420)으로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 디지털 신호(106)가 추정 에러(176)와 더해지는, 블럭(424)으로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 좌측 반-사이클에 대한 듀티비가 양자화되어 PWM 신호(180, 184)의 좌측 반-사이클에 대한 양자화 클럭 카운트를 설정하는, 블럭(428)으로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 좌측 반-사이클의 끝이 완료되었는지의 여부에 대한 판정이 되는, 판정 다이아몬드(432)로 진행한다. 좌측 반-사이클의 끝이 완료되지 않았을 때, 판정 다이아몬드(432)는 좌측 반-사이클의 끝이 완료될 때까지 반복된다. 좌측 반-사이클의 끝이 완료될 때, 흐름(401)은, 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 생성되는 랜덤 주기의 우측 반-사이클에 대해 f 생성기가 f 함수들 f1, f2, f3, f4를 계산하는, 블럭(436)으로 진행한다. 우측 반-사이클에 대한 f 함수들(수학식 7-10)은 디지털 신호(106), 랜덤 주기(132), 지연 디지털 신호(162), PWM 신호(180), 및 PWM 신호(184)의 함수들이다. 그 다음, 흐름(104)은, 우측 반-사이클에 대해 I 함수들 I1, I2, I3, I4가 계산되는, 블럭(440)으로 진행한다. 우측 반-사이클에 대한 I 함수들(수학식 11-14)은 우측 반-사이클에 대한 f 함수들, 적응 계수들(145), 및 우측 반-사이클에 대한 이전 I 함수들의 함수들이다. 그 다음, 흐름(104)는, 우측 반-사이클에 대한 I 함수들과 이득 상수들 C1, C2, C3, C4를 사용하여 추정 에러(176)가 추정되는, 블럭(444)으로 진행한다. 그 다음, 흐름도(401) 는, 디지털 신호(106)가 추정 에러(176)와 더해지는, 블럭(448)으로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 우측 반-사이클에 대한 듀티비가 양자화되어 PWM 신호(180, 184)의 우측 반-사이클에 대한 양자화 클럭 카운트를 설정하는, 블럭(452)으로 진행한다. 그 다음, 흐름(401)은, 우측 반-사이클의 끝이 완료되었는지의 여부에 대한 판정이 되는 판정 다이아몬드(456)로 진행한다. 우측 반-사이클의 끝이 완료되지 않았을 때, 판정 다이아몬드(456)는 우측 반-사이클의 끝이 완료될 때까지 반복된다. 우측 반-사이클의 끝이 완료될 때, 흐름(401)은 블럭(404)으로 진행한다.4 shows in a flowchart a function performed by one embodiment of the present invention. In one embodiment, the
도 5는, 랜덤 스위칭 주파수를 갖는 랜덤 주기 생성기를 사용한 시뮬레이션(저 피크(peak) 값(504))에 대비하여 고정 스위칭 주파수를 갖는 고정 주기 생성기의 시뮬레이션(고 피크 값(502))을 나타낸다. 고 피크 값(502)에서, 스펙트럼 컨텐츠의 큰 부분이 125 kHZ에 놓인다. 랜덤 주기 생성기(130)에 의해 생성되는 랜덤 주기를 사용하여, 스위칭 주파수 잡음이 넓은 주파수 스펙트럼에 걸쳐 분포되어(저 피크 값(504)에 의해 도시된 것처럼), 저역 필터가 유사한 동작을 수행할 필요가 없게 한다. 5 shows a simulation (high peak value 502) of a fixed period generator with a fixed switching frequency as compared to a simulation using a random period generator with a random switching frequency (low peak value 504). At the
도 6은 디지털 증폭기(100)(도 1과 도 2에 도시됨)에서 사용되고 그리고/또는 생성되는 일부 신호들의 시간 도메인 표현을 나타낸다. 디지털 입력 신호(106)는 입력 PCM 신호(106)로서 표현되는 PCM 신호이다. 샘플점 1A와 1B는, 랜덤 주기 삼각 함수로서 디스플레이되는, 랜덤 주기 신호(132)와 교정된 디지털 신호(168) 사이의 교차점들로서 도시된다. 샘플점 1A는 교정된 디지털 신호(168)의 좌측 반-사이클에서 제1 원래 샘플점에 대응한다. 샘플점 2A는 교정된 디지털 신호(168)의 좌측 반-사이클에서 제1 원래 샘플점의 음의 점(negative)(랜덤 주기 삼각 함수의 중앙점 1을 기준함)에 대응한다. 샘플점 1B는 교정된 디지털 신호(168)의 우측 반-사이클에서 제1 원래 샘플점에 대응한다. 샘플점 2B는 교정된 디지털 신호(168)의 우측 반-사이클의 제1 원래 샘플점의 음의 점에 대응한다. 일 실시예에서, 좌측 반-사이클과 우측 반-사이클 모두가 T[n]의 반-주기 지속시간을 가지므로, 랜덤 주기 삼각 함수의 랜덤 주기는 2T[n]의 주기 지속시간을 갖는다. 양자화된 예측 PWM 신호(180)는 PWM 카운터(172)에 의한 PWM 신호(180) 출력을 나타내고, 양자화된 PWM 신호(184)는 PWM 카운터(172)에 의한 PWM 신호(184) 출력을 나타낸다. 예측 PWM 신호(180)와 예측 PWM 신호(184)는 PWM 신호(180)와 PWM 신호(184) 각각의 비양자화된 버젼들을 나타낸다.6 shows a time domain representation of some signals used and / or generated in digital amplifier 100 (shown in FIGS. 1 and 2). The
전술된 명세서에서, 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 기재되었다. 그러나, 당업자라면, 아래 청구항들에 기재된 것처럼 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정과 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 명세서와 도면은 제한적 관점보다는 설명적 관점에서 보아져야 할 것이고, 모든 그런 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되려고 의도된다.In the foregoing specification, the invention has been described with reference to specific embodiments. However, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the claims below. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of present invention.
특정 실시예들에 관련하여 이득, 다른 이점, 및 문제의 해결책이 상술되었다. 임의의 이득, 이점, 또는 해결책이 발생하거나 또는 더 공지되도록 할 수 있는 이득, 이점, 문제의 해결책, 및 임의의 소자가 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 필수의, 또는 기본적 특징이나 소자로서 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)"이라는 용어 들 또는 그것들의 임의의 다른 변형이 비배타적인 포괄성을 망라하려고 의도되어서, 소자의 리스트를 구성하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 단지 그런 소자들만을 포함할 뿐만이 아니라 명백히 리스트되거나 그런 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 고유하지 않은 다른 소자들도 포함할 수 있도록 한다. Benefits, other advantages, and solutions to problems have been described above with regard to specific embodiments. Any benefit, advantage, solution of a problem, and any device that could cause any benefit, advantage, or solution to occur or become more known may be construed as an important, essential, or fundamental feature or device of any or all claims Should not be. As used herein, the terms "comprises", "comprising" or any other variation thereof are intended to encompass non-exclusive comprehensiveness, thus forming a list of devices. It is intended that the process, method, article, or apparatus that is described not only includes those elements, but may also include other elements that are not explicitly listed or unique to such processes, methods, products, or devices.
Claims (20)
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2005
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