[发明专利]互补型脉冲宽度调制电路、及数模转换装置

说明书

技术领域

本发明特别涉及适合在数字音频设备中使用的互补型脉冲宽度调制电路、及数模转换装置。

背景技术

在数字音频设备中使用的数模转换电路(以下，称为DAC：Digital Analog Converter)大致分为广泛使用于一般设备到高级设备的1比特DAC、和高级设备所采用的多比特DAC。

多比特DAC是按照比特数准备与PCM(Pulse Code Modulation：脉冲编码调制)信号等所输入的数字数据的比特权重相对应的元件、并取出总和以作为模拟信号的输出的方式，在该情况下，采样频率成为动作单位时间。

与此不同的是，1比特DAC是输出电压只有两种(0和1的输出)值、将动作单位时间提高到采样频率的数百倍并以时间轴来呈现振幅的方式。作为1比特DAC所采用的采样方式，已知有Δ∑(德尔塔西格玛)方式。Δ∑(德尔塔西格玛)方式是为了在1比特DAC中进行相当于多比特的处理而在时间轴方向进行高阶运算的采样方式的名称。

由于与多比特DAC不同，1比特DAC没有使用加权元件，因此，微小振幅的线性变高，但是，由于通过噪声整形(shaping)技术将量化噪声逼到可听频带外(20KHz)以上，因此，高频带的噪声较多。1比特DAC通常与二阶到四阶的噪声整形器进行组合，进行总计16～18比特左右的DA转换。

在作为一种上述噪声整形技术的MASH(注册商标)方式之外，还有几种，而且，对于1比特DAC的方式，还已知有PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)转换之外的几种方式。

PWM转换是利用脉冲宽度使其输出电压变化的方法，输出与输入信号的值相对应的宽度的脉冲信号，但在PWM输出波形中包含有由取决于其脉冲宽度的振幅分量的其功率中心所决定的相位分量。而且，若忽略该相位分量来进行PWM转换，则输出采样间隔随机的PWM输出波形，该输出波形必然失真。

因此，以往，提出了如下的1比特DAC的PWM电路，该PWM电路进行控制，使得各PWM输出波形的功率中心的波形在各自的期间内一直相同而不产生失真(例如，参照非专利文献1、专利文献1)。

非专利文献1：无线电技术，1990年11月号，第162～168页，“MASH 1比特DAC的PWM(脉冲宽度调制)部分的分析和器件特征”，高山强之等

专利文献1：日本专利特开平9-284107号公报

发明内容

在图6(a)、图6(b)、图6(c)中，示出现有的Δ∑方式1比特DAC中使用的互补型PWM电路的输出波形。在图6(a)、图6(b)、图6(c)中，示出在使输入信号成为4比特的并行数据(利用2的补数成为+5～-5)时、由互补型PWM电路生成的各自的信号，示出与输入信号的值无关地生成并且相位相差180度的两个脉冲宽度调制信号(PWM#1、PWM#2)和两者的合成信号(PWM#1+PWM#2)。

如图6(a)、图6(b)的波形图所示，由现有的相补型PWM电路输出的处于互补关系的PWM输出波形(PWM#1、PWM#2)在每一周期前后均从相同方向构成信号。

因此，若想要提高失真度和SN比等的性能而提高PWM波频率，则由于PWM输出波形周期和开关周期变得相同，因此，开关次数增加(这里每一周期开关两次)，产生随之而带来的开关噪声、以及伴随该开关而带来的无用辐射和非线性失真，在应对EMI(Electro Magnetic Interference：电磁干扰)上变得不利。

此外，由于各PWM输出波形的功率中心不在各周期的中央，因此，产生相位分量的不均匀所引起的失真，虽然如图6所示，通过将处于互补关系的两个PWM输出波形进行合成，可使该失真有一定程度的降低，但若两个PWM输出波形的峰值产生偏差，则其合成波形中的功率中心位置会失去固定性，会产生失真。在上述非专利文献1、专利文献1中均没有记载消除该失真的技术。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种互补型脉冲宽度调制电路及数模转换装置，该互补型脉冲宽度调制电路及数模转换装置力图降低开关噪声，并且，可实现即使PWM输出波形的峰值产生偏差也不易受到其影响的低失真的传输特性，提高了性能。