TWI635708B - 脈波寬度調變轉換器及其轉換方法 - Google Patents

Abstract

本發明的實施例關於一種脈波寬度調變轉換器及其轉換方法。於所述實施例中，可將一第一輸入訊號轉換為一第一脈波寬度調變輸出訊號與一第二脈波寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號，且在每一個週期中，該第一脈波寬度調變輸出訊號的脈波寬度與該第二脈波寬度調變輸出訊號的脈波寬度不同。藉此，在每一個週期中，可避免該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號的脈波同時從低位準上升到高位準。

Description

脈波寬度調變轉換器及其轉換方法

本發明的實施例是關於一種轉換器及其轉換方法。更具體而言，本發明的實施例是關於一種脈波寬度調變轉換器及其轉換方法。

脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)是一種將類比訊號或將經取樣及編碼之類比訊號，例如對該類比訊號進行脈波編碼調變(Pulse Code Modulation，PCM)後的數位訊號，進行脈波寬度調變以產生脈波輸出訊號的技術，其中該脈波輸出訊號的週期一般固定，而每一週期的工作週期(duty cycle)(即脈波寬度)會隨著該類比訊號的振幅或相對應的脈波編碼值而改變。

脈波寬度調變技術經常用在各種類比或數位的放大器電路之中。以數位放大器電路為例，一般可經由PWM轉換器來將PCM訊號轉換為PWM輸出訊號，然後經由電源切換電路及電源供應器來放大該PWM輸出訊號，最後經由低通濾波器來從放大後的PWM訊號濾出原始的類比訊號，以便該類比訊號可被用於驅動各種負載。

上述負載的驅動方式可概括分為單端驅動以及雙端驅動兩類，前者是利用單一驅動訊號來驅動負載(即根據該驅動訊號與一接地面之間的差值來驅動負載)，而後者是利用一對驅動訊號來驅動負載(即根據該對驅動訊號 之間的差值來驅動負載)。在具有PWM轉換器之各種放大器電路中，一旦採用雙端驅動，則PWM轉換器會將單一輸入訊號(例如PCM訊號)轉換為一對PWM輸出訊號。在此情況下，若該一對PWM輸出訊號的脈波在某一個週期中同時、或是在非常接近的時間從低位準上升到高位準，則電源供應器必須瞬間提供大量電流，故會造成電源輸入瞬間產生劇烈變動，進而導致整體電路的效能降低。有鑑於此，如何避免採用雙端驅動的PWM轉換器產生同時或在非常接近的時間從低位準上升到高位準之一對PWM輸出訊號，將是在本發明所屬技術領域中亟需被解決的一個問題。

為了解決至少上述的問題，本發明的實施例提供了一種脈波寬度調變轉換器。該脈波寬度調變轉換器可包含一訊號處理器、一計數器與一比較器。該訊號處理器、該計數器與比較器彼此電性連接。該訊號處理器可用以接收一包含對應至複數第一週期之複數第一輸入值之第一輸入訊號，且在各該第一週期中根據一相對應之第一輸入值產生一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值，其中該第一脈波寬度調變輸入值不同於該第二脈波寬度調變輸入值。該計數器可用以在各該第一週期中因應一第一致能訊號而隨著一時脈依序產生複數第一計數值。該比較器可用以在各該第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。

為了解決至少上述的問題，本發明的實施例還提供了一種用於一 脈波寬度調變轉換器之轉換方法。該轉換方法可包含下列步驟：藉由該脈波寬度調變轉換器，接收一包含對應至複數第一週期之複數第一輸入值之第一輸入訊號，且在各該第一週期中根據一相對應之第一輸入值產生一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值，其中該第一脈波寬度調變輸入值不同於該第二脈波寬度調變輸入值；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中因應一第一致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第一計數值；以及藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。

如上所述，在本發明的實施例中，脈波寬度調變控制器及其轉換方法可將任一輸入訊號(例如第一輸入訊號)轉變為一對脈波寬度調變輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號與第二脈波寬度調變輸出訊號)，且該一對脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。中心對齊之脈波寬度調變訊號意味著該訊號在每一個週期中，其脈波的中心與該週期的中心是對齊的。

在採用雙端驅動負載的情況下，因需要透過該一對脈波寬度調變輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號與第二脈波寬度調變輸出訊號)來驅動負載，故必須使該一對脈波寬度調變輸出訊號在每一個週期中都存有差值。因此，在本發明的實施例中，每一個週期(例如第一週期)中的一對脈波 寬度調變輸入值(例如第一脈波寬度調變輸入值與第二脈波寬度調變輸入值)不同，而這也使得在每一個週期(例如第一週期)中的一對脈波寬度調變輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號與第二脈波寬度調變輸出訊號)的脈波寬度可不同(即存在差值)。

在本發明的實施例中，由於每一對脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號，且二者在每一個週期中的脈波寬度也不同，故可使得該一對脈波寬度調變輸出訊號在每一個週期中的脈波不會同時或在非常接近的時間從低位準上升到高位準。據此，本發明的實施例已提供了一種有效的解決方案來解決至少上述的問題。

以上內容呈現了本發明的實施例的摘要說明(涵蓋了本發明的實施例可解決的問題、所採用的手段以及可達到的功效)，以提供對本發明的實施例的基本理解。以上內容並非有意概括本發明的所有實施例。另外，以上內容既不是為了確認本發明的任一或所有實施例的關鍵或必要元件，也不是為了確定本發明的保護範圍。上述內容的目的僅是以一簡單形式來呈現本發明的實施例的概念，以作為隨後實施方式的一個引言。

如下所示：

1‧‧‧脈波寬度調變轉換器

11‧‧‧訊號處理器

13‧‧‧計數器

131‧‧‧第一計數單元

15‧‧‧比較器

151‧‧‧第一比較單元

153‧‧‧第二比較單元

171‧‧‧第一負載

CLK‧‧‧時脈

C1‧‧‧第一計數值

D1‧‧‧第一輸入值

D11‧‧‧第一脈波寬度調變輸入值

D12‧‧‧第二脈波寬度調變輸入值

EN1‧‧‧第一致能訊號

S11‧‧‧第一脈波寬度調變輸出訊號

S12‧‧‧第二脈波寬度調變輸出訊號

X1‧‧‧第一輸入訊號

t1‧‧‧時間點

t2‧‧‧時間點

3‧‧‧脈波寬度調變轉換器

31‧‧‧訊號處理器

33‧‧‧計數器

133‧‧‧第二計數單元

35‧‧‧比較器

155‧‧‧第三比較單元

157‧‧‧第四比較單元

172‧‧‧第二負載

C2‧‧‧第二計數值

D2‧‧‧第二輸入值

D21‧‧‧第三脈波寬度調變輸入值

D22‧‧‧第四脈波寬度調變輸入值

EN2‧‧‧第二致能訊號

S21‧‧‧第三脈波寬度調變輸出訊號

S22‧‧‧第四脈波寬度調變輸出訊號

X2‧‧‧第二輸入訊號

T‧‧‧時間差

t3‧‧‧時間點

t4‧‧‧時間點

5‧‧‧用於一脈波寬度調變轉換器的轉換方法

501、503、505‧‧‧步驟

第1圖例示了在本發明的一或多個實施例中的一種脈波寬度調變轉換器。

第2A圖是在本發明的一或多個實施例中第一輸入訊號的一示意圖。

第2B圖是在本發明的一或多個實施例中第1圖所示脈波寬度調變轉換器的一時序示意圖。

第3圖例示了在本發明的一或多個實施例中的另一種脈波寬度調變轉換器。

第4圖是在本發明的一或多個實施例中第3圖所示脈波寬度調變轉換器的一時序示意圖。

第5圖例示了在本發明的一或多個實施例中的一種用於一脈波寬度調變轉換器之轉換方法。

以下所述的實施例並非用以限制本發明只能在所述的環境、應用、結構、流程或步驟方能實施。於圖式中，與本發明非直接相關的元件皆已省略。於圖式中，各元件的尺寸以及各元件之間的比例僅是範例，而非用以限制本發明。除了特別說明之外，在以下內容中，相同(或相近)的元件符號可對應至相同(或相近)的元件。

本發明的某些實施例可以是脈波寬度調變轉換器。第1圖例示了一種脈波寬度調變轉換器的架構，惟第1圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。參照第1圖，一脈波寬度調變轉換器1可包含一訊號處理器11、一計數器13，以及一比較器15。訊號處理器11、計數器13以及比較器15彼此之間可以呈現直接電性連接(即無透過其他功能性元件/電路/單元而彼此電性連接)、或可呈現間接電性連接(即透過其他功能性元件/電路/單元而彼此電性連接)。

訊號處理器11可以是各種具備訊號處理功能的微處理器(microprocessor)或微控制器(microcontroller)。微處理器或微控制器是一種可程式化的特殊積體電路，其具有運算、儲存、輸出/輸入等能力，且可接受並 處理各種編碼指令，藉以進行各種邏輯運算與算術運算，並輸出相應的運算結果)。訊號處理器11可包含具備數位訊號處理功能的數位訊號處理器及/或具備類比訊號處理功能的類比訊號處理器。

訊號處理器11可以用以接收一第一輸入訊號X1，而第一輸入訊號X1包含了對應至複數個第一週期的複數個第一輸入值D1。第2A圖是在本發明的一或多個實施例中該第一輸入訊號的一示意圖，惟第2A圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。參照第2A圖，第一輸入訊號X1可為類比訊號，且在每一個第一週期中，該類比訊號之一振幅取樣值可視為第一輸入值D1。於某些實施例，在每一個第一週期中，還可針對振幅取樣值進行PCM編碼，然後將該振幅取樣值的一PCM編碼值視為第一輸入值D1。換言之，第一輸入值D1可以是類比訊號的振幅取樣值或是該振幅取樣值的PCM編碼值。於其他實施例，第一輸入值D1也可以透過對類比訊號之振幅取樣值進行其他類型的編碼來取得。

參照第1圖與第2A圖，為了實現雙端驅動負載，訊號處理器11可在每一個第一週期中根據相對應之第一輸入值D1產生第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12，其中第一脈波寬度調變輸入值D11不同於第二脈波寬度調變輸入值D12，以便於第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12之間具有差值。在某些實施例中，在每一個第一週期中，第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12相減之差等於第一輸入值D1。

參照第1圖與第2A圖，計數器13可包含一第一計數單元131。第一計數單元131可以是一種用以儲存特定事件或過程發生次數的電子電路、模組、 或晶片，其可隨著時脈而增加或減少其計數值。於本發明的某些實施例中，第一計數單元131可用以在每一個第一週期中因應一第一致能訊號EN1而隨著一時脈CLK依序產生複數第一計數值C1。第一致能訊號EN1與時脈CLK可由脈波寬度調變轉換器1所應用的系統來提供。

參照第1圖與第2A圖，比較器15可包含一個第一比較單元151以及一個第二比較單元153。第一比較單元151及第二比較單元153中的每一個都是一種通過比較兩個輸入端的大小，而在輸出端輸出不同結果的電子電路、模組、或晶片。於本發明的某些實施例中，第一比較單元151可用以在每一個第一週期中比較相對應之第一脈波寬度調變輸入值D11與該等第一計數值C1以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號S11，而第二比較單元153可用以在每一個第一週期中比較相對應之第二脈波寬度調變輸入值D12與該等第一計數值C1以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號S12，其中第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12各自為中心對齊之脈波寬度調變訊號。

在某些實施例中，脈波寬度調變轉換器1可以直接或間接電性連接到一第一負載171，以便於第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動並控制第一負載171。舉例而言，於某些實施例中，脈波寬度調變轉換器1可經由各種後處理裝置(未繪示)而電性連接至第一負載171。該後處理裝置可包含一電源切換電路與一低通濾波器，其中該電源切換電路可用以放大第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12，而該低通濾波器可用以從放大後的第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12中濾出第一輸入訊號X1，以便於驅動並控制第一負載171。

根據不同的需求，第一負載171可以是各種適合雙端驅動的負載。舉例而言，第一負載171可以是一揚聲器，而第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動並控制該揚聲器。另舉例而言，第一負載171也可以是一馬達，而第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動並控制該馬達。

以下將以第2B圖為例，進一步說明脈波寬度調變轉換器1。第2B圖是在本發明的一或多個實施例中第1圖所示脈波寬度調變轉換器1的一時序示意圖，惟第2B圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。

參照第2B圖，所有訊號的運作皆以時脈CLK的時脈週期作為最小的時間單位，且每當第一致能訊號EN1的電壓由高位準下降為低位準時，計數器13之第一計數單元131便開始隨著時脈CLK而進行計數，並持續提供相對應的第一計數值C1至比較器15的第一比較單元151與第二比較單元153，直到一個第一週期結束。在每一個第一週期中，訊號處理器11也會將相對應的第一脈波寬度調變輸入值D11以及第二脈波寬度調變輸入值D12分別提供至第一比較單元151與第二比較單元153。在每一個第一週期中，第一比較單元151會隨著時脈CLK而持續比較相對應之第一脈波寬度調變輸入值D11與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，以便產生第一脈波寬度調變輸出訊號S11，而第二比較單元153也會隨著時脈CLK而比較相對應之第二脈波寬度調變輸入值D12與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，以便產生第二脈波寬度調變輸出訊號S12。上述動作將依序實施於每一個第一週期，直到最後一個第一週期結束，其中第一週期的數量取決於第一輸入訊號Y1之長度以及第一週期的長度，且可因應不同的實施情況而變。

於某些實施例，計數器13可以是一非對稱計數器。非對稱計數器是一種類三角波計數之計數器，其包含了一高往低計數序列以及一低往高計數序列，且此二個計數序列的計數值是非對稱的。因應不同的實施情況，非對稱計數器可以先形成高往低計數序列而後形成低往高計數序列，也可以先形成低往高計數序列而後形成高往低計數序列。

舉例而言，如第2B圖所示，假設計數器13為一非對稱計數器，則第一計數單元131的計數長度可為M+1，也就是每一個第一週期包含了M+1個時脈週期。第一計數單元131的第一計數值C1的初始值可為M(在這個例子中，M假設為一奇數)，且每經過一個時脈週期，假設第一計數值C1遞減2，直到第一計數值C1計數到1，然後下一個第一計數值C1跳為0，以形成一高往低計數序列。接著，每經過一個時脈週期，第一計數值C1遞增2，直到計數到M-1為止，以形成一低往高計數序列。換言之，如第2B圖所示的範例中，在每一個第一週期中，第一計數值C1依序為M、M-2、M-4、...、5、3、1、0、2、4、...、M-3、M-1。

於某些實施例中，計數器13也可以是一對稱計數器。對稱計數器也是一種類三角波計數之計數器，其同樣包含了一高往低計數序列以及一低往高計數序列，且此二個計數序列的計數值是對稱的。因應不同的實施情況，對稱計數器可以先形成高往低計數序列而後形成低往高計數序列，也可以先形成低往高計數序列而後形成高往低計數序列。舉例而言，假設第一計數單元131的計數長度為2M+1，也就是每一個第一週期包含了2M+1個時脈週期，則第一計數單元131的第一計數值C1的初始值可為M，且每經過一個時脈週期，假設第一計數值C1遞減一特定值(例如遞減1)，直到第一計數值C1計數到0，以形成一高往低計數序列。接著，每經過一個時脈週期，第一計數值C1同樣遞增該特定值， 直到計數到M為止，以形成一低往高計數序列。此時，該高往低計數序列與該低往高計數序列的計數值是對稱的。

當計數器13為一非對稱計數器時，在每一個第一週期中，第一比較單元151可比較第一脈波寬度調變輸入值D11的相應數值與一相加之和以及第一計數單元131所提供的第一計數值C1，且第二比較單元153可比較第二脈波寬度調變輸入值D12的相應數值與一相加之和以及第一計數單元131所提供的第一計數值C1。舉例而言，假設第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12在第i個第一週期的相應數值分別是N_i與K_i，則第一比較單元151可比較N_i與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，且第二比較單元153可比較K_i與第一計數單元131所提供的第一計數值C1。Ni與Ki的數值小於第一計數單元131的計數最大值M。

參照第2B圖，在第i個第一週期中，每當第一脈波寬度調變輸入值D11的相應數值與一相加之和(即N_i)大於第一計數值C1的時候，則第一比較單元151所輸出的值就對應至高位準(例如邏輯1)，亦即，此時第一脈波寬度調變輸出訊號S11的數值對應至高位準(例如邏輯1)。反之，在第i個第一週期中，每當第一脈波寬度調變輸入值D11的相應數值與一相加之和(即N_i)不大於第一計數值C1的時候，則第一比較單元151所輸出的值就對應至低位準(例如邏輯0)，亦即，此時第一脈波寬度調變輸出訊號S11的數值對應至低位準(例如邏輯0)。同樣地，在第i個第一週期中，每當第二脈波寬度調變輸入值D12的相應數值與一相加之和(即K_i)大於第一計數值C1的時候，則第二比較單元153所輸出的值就對應至高位準(例如邏輯1)，亦即，此時第二脈波寬度調變輸出訊號S12的數值對應至高位準(例如邏輯1)。反之，在第i個第一週期中，每當第 二脈波寬度調變輸入值D12的相應數值與一相加之和(即K_i)不大於第一計數值C1的時候，則第二比較單元153所輸出的值就對應至低位準(例如邏輯0)，亦即，此時第二脈波寬度調變輸出訊號S12的數值對應至低位準(例如邏輯0)。

參照第2B圖，舉例而言，假設在第一個第一週期中，第一脈波寬度調變輸入值D11的相應數值與一相加之和(即N₁)的數值等於M-3，則在第一計數值C1的數值介於M-4至M-5之間的期間，因N₁的數值大於第一計數值C1，使得第一脈波寬度調變輸出訊號S11從時間點t1開始呈現高位準，並在該期間內持續為高位準。同樣參照第2B圖，舉例而言，假設在第一個第一週期中，第二脈波寬度調變輸入值D12的相應數值與一相加之和(即K₁)等於4，則在第一計數值C1的數值介於3與2之間的期間，因K₁的數值大於第一計數值C1的數值，使得第二脈波寬度調變輸出訊號S12從時間點t2開始呈現高位準，並在該期間內持續為高位準。

當計數器13為一對稱計數器時，在每一個第一週期中，第一比較單元151可比較第一脈波寬度調變輸入值D11的相應數值以及第一計數單元131所提供的第一計數值C1，且第二比較單元153可比較第二脈波寬度調變輸入值D12的相應數值以及第一計數單元131所提供的第一計數值C1。舉例而言，假設第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12在第i個第一週期的相應數值分別是N_i與K_i，則第一比較單元151可比較N_i與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，且第二比較單元153可比較K_i與第一計數單元131所提供的第一計數值C1。Ni與Ki的數值小於第一計數單元131的計數最大值M。

當計數器13為一對稱計數器時，每當第一脈波寬度調變輸入值D11的第i個相應數值N_i大於第一計數值C1的時候，則第一比較單元151所輸出的 值就對應至高位準(例如邏輯1)，亦即，此時第一脈波寬度調變輸出訊號S11的數值對應至高位準(例如邏輯1)。反之，在第i個第一週期中，每當第一脈波寬度調變輸入值D11的第i個相應數值N_i不大於第一計數值C1的時候，則第一比較單元151所輸出的值就對應至低位準(例如邏輯0)，亦即，此時第一脈波寬度調變輸出訊號S11的數值對應至低位準(例如邏輯0)。同樣地，在第i個第一週期中，每當第二脈波寬度調變輸入值D12的第i個相應數值K_i大於第一計數值C1的時候，則第二比較單元153所輸出的值就對應至高位準(例如邏輯1)，亦即，此時第二脈波寬度調變輸出訊號S12的數值對應至高位準(例如邏輯1)。反之，在第i個第一週期中，每當第二脈波寬度調變輸入值D12的第i個相應數值K_i不大於第一計數值C1的時候，則第二比較單元153所輸出的值就對應至低位準(例如邏輯0)，亦即，此時第二脈波寬度調變輸出訊號S12的數值對應至低位準(例如邏輯0)。

如第2B圖所示，經由脈波寬度調變轉換器1所輸出的第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。換言之，在每一個第一週期中，第一脈波寬度調變輸出訊號S11的相應脈波的中心與第一週期的中心是對齊的，且第二脈波寬度調變輸出訊號S12的相應脈波的中心與第一週期的中心也是對齊的。另外，在每一個第一週期中，經由脈波寬度調變轉換器1所輸出的第一脈波寬度調變輸出訊號S11的脈波寬度與第二脈波寬度調變輸出訊號S12的脈波寬度也不同，故在每一個第一週期中，可有效避免第一脈波寬度調變輸出訊號S11的脈波與第二脈波寬度調變輸出訊號S12的脈波同時或在非常接近的時間點從低位準上升到高位準。換言之，時間點t1與時間點t2不是同時間，也不是非常接近的時間點。

第3圖例示了在本發明的一或多個實施例中的另一種脈波寬度調變轉換器，惟第3圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。參照第3圖，一脈波寬度調變轉換器3可以包含訊號處理器31、計數器33，以及比較器35。訊號處理器31、計數器33以及比較器35彼此之間可以呈現直接電性連接(即無透過其他功能性元件/電路/單元而彼此電性連接)、或可呈現間接電性連接(即透過其他功能性元件/電路/單元而彼此電性連接)。

如同訊號處理器11，訊號處理器31可用以接收一第一輸入訊號X1。除此之外，訊號處理器31還可用以接收至少一個第二輸入訊號X2，其中每一個第二輸入訊號X2包含對應至複數第二週期之複數個第二輸入值D2。於某些實施例中，第一輸入訊號X1可不同於第二輸入訊號X2。於某些實施例中，第一輸入訊號X1可與第二輸入訊號X2相同。

如同訊號處理器11，訊號處理器31可在每一個第一週期中根據相對應之第一輸入值D1產生第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12，其中第一脈波寬度調變輸入值D11不同於第二脈波寬度調變輸入值D12。除此之外，訊號處理器31還可以用以在每一個第二週期中根據相對應之第二輸入值D2產生一第三脈波寬度調變輸入值D21與一第四脈波寬度調變輸入值D22，其中第三脈波寬度調變輸入值D21不同於第四脈波寬度調變輸入值D22。

如同計數器13，計數器33可包含一第一計數單元131，用以在每一個第一週期中因應第一致能訊號EN1而隨著時脈CLK依序產生複數第一計數值C1。除此之外，計數器33還可包含至少一個第二計數單元133，用以在每一個第二週期中因應一個第二致能訊號EN2而隨著時脈CLK依序產生複數第二計數值C2，其中第二致能訊號EN2與第一致能訊號EN1之間具有一預設的時間差。第 一致能訊號EN1、第二致能訊號EN2與時脈CLK可由脈波寬度調變轉換器3所應用的系統來提供。如同計數器13，計數器33可以是一非對稱計數器或一對稱計數器。當計數器33為非對稱計數器時，第一計數單元131與第二計數單元133所產生的低往高序列與高往低序列的計數值為非對稱，而當計數器33為對稱計數器時，第一計數單元131與第二計數單元133所產生的低往高序列與高往低序列的計數值為對稱的。

如同比較器15，比較器35可包含第一比較單元151與第二比較單元153。第一比較單元151可用以在每一個第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值D11與第一計數單元131所提供的多個第一計數值C1，以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號S11，而第二比較單元153可用以在每一個第一週期中比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值D12與該等第一計數值C1，以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號S12，其中第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。除此之外，比較器35還可包含至少一個第三比較單元155與至少一個第四比較單元157。第三比較單元155可用以在每一個第二週期中比較一相對應之第三脈波寬度調變輸入值D21與第二計數單元133所提供的多個第二計數值C2，以產生一第三脈波寬度調變輸出訊號S21，而第四比較單元157可用以在每一個第二週期中比較一相對應之第四脈波寬度調變輸入值D22與該等第二計數值C2，以產生一第四脈波寬度調變輸出訊號S22，其中第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。

如同脈波寬度調變轉換器1，脈波寬度調變轉換器3可以電性連接到第一負載171，以便於第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸 出訊號S12可被用於驅動並控制第一負載171。除此之外，脈波寬度調變轉換器3還可以電性連接到一第二負載172，以便於第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22可被用於驅動並控制第二負載172。在某些實施例中，脈波寬度調變轉換器1可以直接或間接電性連接到一第一負載171，以便於第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動第一負載171。舉例而言，於某些實施例中，脈波寬度調變轉換器3可經由各種後處理裝置(未繪示)而電性連接至第一負載171與第二負載172。該後處理裝置可包含一電源切換電路與一低通濾波器，其中該電源切換電路可用以放大第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12，且該低通濾波器可用以從放大後的第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12中濾出第一輸入訊號X1，以便於驅動第一負載171。除此之外，該電源切換電路可用以放大第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22，且該低通濾波器可用以從放大後的第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22中濾出第二輸入訊號X2，以便於驅動第二負載172。

如同第一負載171，根據不同的需求，第二負載172可以是各種適合雙端驅動的負載。舉例而言，第一負載171可以是一揚聲器(例如左聲道揚聲器)，而第二負載172可以是另一揚聲器(例如右聲道揚聲器)，其中第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動並控制該左聲道揚聲器，且第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22可被用於驅動並控制該右聲道揚聲器。此時，第一輸入訊號X1與第二輸入訊號X2可各自為一聲音訊號。另舉例而言，第一負載171可以是一馬達，而第二負 載172可以是另一馬達，其中第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12可被用於驅動並控制該馬達，且第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22可被用於驅動並控制該另一馬達。

以下將以第4圖為例，進一步說明脈波寬度調變轉換器3。第4圖是在本發明的一或多個實施例中第3圖所示脈波寬度調變轉換器3的一時序示意圖，惟第4圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。

參照第4圖，如同脈波寬度調變轉換器1，脈波寬度調變轉換器3的所有訊號的運作也是以時脈CLK的時脈週期作為最小的時間單位，且每當第一致能訊號EN1的電壓由高位準下降為低位準時，計數器33之第一計數單元131便開始隨著時脈CLK而進行計數，並持續提供相對應的第一計數值C1至比較器35的第一比較單元151與第二比較單元153，直到一個第一週期結束。除此之外，每當第二致能訊號EN2的電壓由高位準下降為低位準時，計數器33之第二計數單元133便開始隨著時脈CLK而進行計數，並持續提供相對應的第二計數值C2至比較器35的第三比較單元155與第四比較單元157，直到一個第二週期結束。第二致能訊號EN2與第一致能訊號EN1之間具有一預設的時間差T(例如第4圖中所示的1個時脈週期)，且該預設的時間差T可由使用者預先設定。

如同訊號處理器11，在每一個第一週期中，訊號處理器31也會將相對應的第一脈波寬度調變輸入值D11以及第二脈波寬度調變輸入值D12分別提供至第一比較單元151與第二比較單元153。在每一個第一週期中，第一比較單元151會隨著時脈CLK而持續比較相對應之第一脈波寬度調變輸入值D11與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，以便產生第一脈波寬度調變輸出訊號S11，而第二比較單元153也會隨著時脈CLK而比較相對應之第二脈波寬度調變 輸入值D12與第一計數單元131所提供的第一計數值C1，以便產生第二脈波寬度調變輸出訊號S12。上述動作將依序實施於每一個第一週期，直到最後一個第一週期結束，其中第一週期的數量取決於第一輸入訊號X1之長度以及第一週期的長度，且可因應不同的實施情況而變。

除此之外，在每一個第二週期中，訊號處理器31還會將相對應的第三脈波寬度調變輸入值D21以及第四脈波寬度調變輸入值D22分別提供至第三比較單元155與第四比較單元157。在每一個第二週期中，第三比較單元155會隨著時脈CLK而持續比較相對應之第三脈波寬度調變輸入值D21與第二計數單元133所提供的第二計數值C2，以便產生第三脈波寬度調變輸出訊號S21，而第四比較單元157也會隨著時脈CLK而比較相對應之第四脈波寬度調變輸入值D22與第二計數單元133所提供的第二計數值C2，以便產生第四脈波寬度調變輸出訊號S22。上述動作將依序實施於每一個第二週期，直到最後一個第二週期結束，其中第二週期的數量取決於第二輸入訊號X2之長度以及第二週期的長度，且可因應不同的實施情況而變。

如第4圖所示，經由脈波寬度調變轉換器3所輸出的第一脈波寬度調變輸出訊號S11、第二脈波寬度調變輸出訊號S12、第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。換言之，在每一個第一週期中，第一脈波寬度調變輸出訊號S11的相應脈波的中心與第一週期的中心是對齊的，且第二脈波寬度調變輸出訊號S12的相應脈波的中心與第一週期的中心也是對齊的；而在每一個第二週期中，第三脈波寬度調變輸出訊號S21的相應脈波的中心與第二週期的中心是對齊的，且第四脈波寬度調變輸出訊號S22的相應脈波的中心與第二週期的中心也是對齊的。

在每一個第一週期中，由於經由脈波寬度調變轉換器3所輸出的第一脈波寬度調變輸出訊號S11的脈波寬度與第二脈波寬度調變輸出訊號S12的脈波寬度是不同的，故在每一個第一週期中，可有效避免第一脈波寬度調變輸出訊號S11的脈波與第二脈波寬度調變輸出訊號S12的脈波同時或在非常接近的時間點從低位準上升到高位準。換言之，時間點t1與時間點t2不是同時間，也不是非常接近的時間點。除此之外，在每一個第二週期中，由於經由脈波寬度調變轉換器3所輸出的第三脈波寬度調變輸出訊號S21的脈波寬度與第四脈波寬度調變輸出訊號S22的脈波寬度是不同的，故在每一個第二週期中，亦可有效避免第三脈波寬度調變輸出訊號S21的脈波與第四脈波寬度調變輸出訊號S22的脈波同時或在非常接近的時間點從低位準上升到高位準。換言之，時間點t3與時間點t4不是同時間，也不是非常接近的時間點。

由於第二致能訊號EN2與第一致能訊號EN1之間具有一預設的時間差T，使得第一脈波寬度調變輸出訊號S11的脈波、第二脈波寬度調變輸出訊號S12的脈波、第三脈波寬度調變輸出訊號S21的脈波與第四脈波寬度調變輸出訊號S22的脈波不會同時也不會在非常接近的時間點從低位準上升到高位準。換言之，時間點t1、t2、t3與t4不是同時間，也不是非常接近的時間點。

本發明的某些實施例可以是用於一脈波寬度調變轉換器的轉換方法。第5圖例示了一種用於一脈波寬度調變轉換器的轉換方法，惟第5圖所示內容僅是為了說明本發明的實施例，而非為了限制本發明。參照第5圖，一種用於一脈波寬度調變轉換器之轉換方法5可包含以下步驟：藉由該脈波寬度調變轉換器，接收一包含對應至複數第一週期之複數第一輸入值之第一輸入訊號，且在各該第一週期中根據一相對應之第一輸入值產生 一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值，其中該第一脈波寬度調變輸入值不同於該第二脈波寬度調變輸入值(標示為501)；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中因應一第一致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第一計數值(標示為503)；以及藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號(標示為505)。

於某些實施例中，轉換方法5還可更包含以下步驟：藉由該脈波寬度調變轉換器，接收一包含對應至複數第二週期之複數第二輸入值之第二輸入訊號，且在各該第二週期中根據一相對應之第二輸入值產生一第三脈波寬度調變輸入值與一第四脈波寬度調變輸入值，其中該第三脈波寬度調變輸入值不同於該第四脈波寬度調變輸入值；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第二週期中因應一第二致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第二計數值，其中該第二致能訊號與該第一致能訊號之間具有一預設的時間差；以及藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第二週期中比較一相對應之第三脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第三脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第四脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第四脈波寬度調變輸出訊號，其中該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。

於某些實施例中，轉換方法5可更包含以下條件：該第一輸入訊號與該第二輸入訊號各自為一聲音訊號；該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第一揚聲器；以及該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第二揚聲器。

於某些實施例中，轉換方法5可更包含以下條件：根據一相對應之第一輸入值所產生之一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值相減之差等於該相對應之第一輸入值。

於某些實施例中，轉換方法5可更包含以下條件：該計數器為一非對稱計數器。

於某些實施例中，轉換方法5用於脈波寬度調變轉換器1或脈波寬度調變轉換器3，並完成脈波寬度調變轉換器1或脈波寬度調變轉換器3的全部運作。由於本發明所屬技術領域中具有通常知識者可根據上文針對脈波寬度調變轉換器1或脈波寬度調變轉換器3的說明而直接得知轉換方法5完成該等運作的相對應步驟，故相關細節於此不再贅述。

如上所述，在本發明的實施例中，脈波寬度調變控制器及其轉換方法可將任一輸入訊號(例如第一輸入訊號X1或第二輸入訊號X2)轉變為一對脈波寬度調變輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12或第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22)，且該一對脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。中心對齊之脈波寬度調變訊號意味著該訊號在每一個週期中，其脈波的中心與該週期的中心是對齊的。

在採用雙端驅動負載的情況下，因需要透過該一對脈波寬度調變 輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12或第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22)來驅動負載，故必須使該一對脈波寬度調變輸出訊號在每一個週期中都存有差值。因此，在本發明的實施例中，每一個週期(例如第一週期或第二週期)中的一對脈波寬度調變輸入值(例如第一脈波寬度調變輸入值D11與第二脈波寬度調變輸入值D12或第三脈波寬度調變輸入值D21與該第四脈波寬度調變輸入值D22)不同，而這也使得在每一個週期(例如第一週期或第二週期)中的一對脈波寬度調變輸出訊號(例如第一脈波寬度調變輸出訊號S11與第二脈波寬度調變輸出訊號S12或第三脈波寬度調變輸出訊號S21與第四脈波寬度調變輸出訊號S22)的脈波寬度可不同(即存在差值)。

在本發明的實施例中，由於每一對脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號，且二者在每一個週期中的脈波寬度也不同，故可使得該一對脈波寬度調變輸出訊號在每一個週期中的脈波不會同時或在非常接近的時間從低位準上升到高位準。此外，在驅動多個負載的環境下，可藉由預先設定多個致能訊號之間的時間差(例如第一致能訊號EN1與第二致能訊號EN2之間的時間差T)，使得每一對脈波寬度調變輸出訊號彼此之間也可以在時間上錯開，藉此避免這些輸出訊號的脈波同時或在非常接近的時間從低位準上升到高位準。據此，本發明的實施例已提供了一種有效的解決方案來解決至少上述的問題。

以上所揭露的實施例只是為了說明本發明，而非為了限制本發明。關於以上所揭露的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可輕易 完成的改變或均等性的安排都落於本發明的範圍內，而本發明的範圍是以申請專利範圍所載內容為準。

Claims (8)

1. 一種脈波寬度調變轉換器，包含：一訊號處理器，用以接收一包含對應至複數第一週期之複數第一輸入值之第一輸入訊號，且在各該第一週期中根據一相對應之第一輸入值產生一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值，其中該第一脈波寬度調變輸入值不同於該第二脈波寬度調變輸入值；一計數器，用以在各該第一週期中因應一第一致能訊號而隨著一時脈依序產生複數第一計數值；以及一比較器，電性連接該訊號處理器與該計數器，並用以在各該第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第二脈波寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號；其中：該訊號處理器更用以接收一包含對應至複數第二週期之複數第二輸入值之第二輸入訊號，且在各該第二週期中根據一相對應之第二輸入值產生一第三脈波寬度調變輸入值與一第四脈波寬度調變輸入值，其中該第三脈波寬度調變輸入值不同於該第四脈波寬度調變輸入值；該計數器更用以在各該第二週期中因應一第二致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第二計數值，其中該第二致能訊號與該第一致能訊號之間具有一預設的時間差；以及該比較器更用以在各該第二週期中比較一相對應之第三脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第三脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應 之第四脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第四脈波寬度調變輸出訊號，其中該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。
2. 如請求項1所述的脈波寬度調變轉換器，其中：該第一輸入訊號與該第二輸入訊號各自為一聲音訊號；該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第一揚聲器；以及該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第二揚聲器。
3. 如請求項1所述的脈波寬度調變轉換器，其中根據一相對應之第一輸入值所產生之一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值相減之差等於該相對應之第一輸入值。
4. 如請求項1所述的脈波寬度調變轉換器，其中該計數器為一非對稱計數器。
5. 一種用於脈波寬度調變轉換器之轉換方法，包含下列步驟：藉由該脈波寬度調變轉換器，接收一包含對應至複數第一週期之複數第一輸入值之第一輸入訊號，且在各該第一週期中根據一相對應之第一輸入值產生一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值，其中該第一脈波寬度調變輸入值不同於該第二脈波寬度調變輸入值；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中因應一第一致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第一計數值；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第一週期中比較一相對應之第一脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第一脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第二脈波寬度調變輸入值與該等第一計數值以產生一第二脈波 寬度調變輸出訊號，其中該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊脈波寬度調變訊號；藉由該脈波寬度調變轉換器，接收一包含對應至複數第二週期之複數第二輸入值之第二輸入訊號，且在各該第二週期中根據一相對應之第二輸入值產生一第三脈波寬度調變輸入值與一第四脈波寬度調變輸入值，其中該第三脈波寬度調變輸入值不同於該第四脈波寬度調變輸入值；藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第二週期中因應一第二致能訊號而隨著該時脈依序產生複數第二計數值，其中該第二致能訊號與該第一致能訊號之間具有一預設的時間差；以及藉由該脈波寬度調變轉換器，在各該第二週期中比較一相對應之第三脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第三脈波寬度調變輸出訊號，以及比較一相對應之第四脈波寬度調變輸入值與該等第二計數值以產生一第四脈波寬度調變輸出訊號，其中該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號各自為一中心對齊之脈波寬度調變訊號。
6. 如請求項5所述的轉換方法，其中：該第一輸入訊號與該第二輸入訊號各自為一聲音訊號；該第一脈波寬度調變輸出訊號與該第二脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第一揚聲器；以及該第三脈波寬度調變輸出訊號與該第四脈波寬度調變輸出訊號用以驅動一第二揚聲器。
7. 如請求項5所述的轉換方法，其中根據一相對應之第一輸入值所產生之一第一脈波寬度調變輸入值與一第二脈波寬度調變輸入值相減之差等於該相對應之第一輸入值。
8. 如請求項5所述的轉換方法，其中該計數器為一非對稱計數器。