[发明专利]针对脉宽调制方波的低通滤波法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对脉宽调制方波的低通滤波方法。

背景技术

在集成电路内部对脉宽调制方波信号进行低通滤波可以有多种方法，如用电阻-电容构成的低通滤波电路(可以是高阶的)；用开关电容滤波电路，即用开关电容来代替电阻；用开关电流滤波电路(接近数字滤波器的概念)；用数字滤波器电路来达到。所有这些实现方法都有一个实现成本的问题。特别对这脉宽调制方波信号的频率比较低的情况，如100Hz，实现成本是一个问题。如用电阻-电容构成的低通滤波器的时间常数是相当大的，对应的电阻电容值就相当大；对应电阻电容的尺寸相当大；在开关电容滤波电路中，要求电容比例相当大，并且要求开关频率远大于信号频率；在开关电流滤波电路中，对应存储电流变化范围相当大，并且要求开关频率远大于信号频率；这些要求使得对低频率脉宽调制方波信号的低通滤波器的实现成本比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用脉宽调制方波信号的特点来实现低成本的低通滤波电路方案。

本发明方案充分利用脉宽调制方波的特点，即为高电平和低电平这两个电平。这使得在整个脉冲周期内相对脉宽调制方波所对应的直流电平而言，只有大于和小于两个状态。这样这低通滤波功能可以用正增量和负增量来完成；也就是说，在大于状态时，以增加正增量来步进增加对应的直流电平；而在小于状态时，以增加负增量来步进减少对应的直流电平。再进一步采用可变增量的方法使得对应直流电平更加接近低通滤波器输出电平，具体的讲是根据这对应直流电平的高低来控制对应正增量和负增量的大小，使得这对应直流电平更加接近低通滤波器输出电平。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种针对脉宽调制方波的低通滤波法；由如下功能块构成低通滤波器：正负增量判定功能块、步进累加增量功能块、数模变换器、可变正增量控制器、可变负增量控制器；

正负增量判定功能块根据输入脉宽调制方波Vin和数模变换器的输出Vo瞬时值大小输出“1”或“0”控制信号以决定步进累加增量功能块是正增量步进累加还是负增量步进累减；

步进累加增量功能块输出的数字量经数模变换器输出模拟电平，即直流电平Vo；直流电平Vo对应的是上述步进累加增量功能块正增量的步进增加或者负增量的步进减小；

该直流电平Vo分别控制可变正增量控制器和可变负增量控制器对应输出的正增量的大小和负增量的大小；可变正增量控制器的输出大小控制步进累加增量功能块的步进正增量的大小；可变负增量控制器的输出大小控制步进累加增量功能块的步进负增量的大小。

作为本发明的针对脉宽调制方波的低通滤波方法的改进：

当脉宽调制方波Vin大于数模变换器的输出Vo瞬时值时，正负增量判定功能块输出“1”的控制信号；反之，当脉宽调制方波Vin小于数模变换器的输出Vo瞬时值时，正负增量判定功能块输出“0”的控制信号。

正负增量判定功能块输出“1”电平时，控制步进累加增量功能块正增量的步进增加；反之，正负增量判定功能块输出“0”电平时，控制步进累加增量功能块负增量的步进增加。

在本发明中：

步进累加增量功能块2输出的数字量经数模变换器3输出一模拟电平，即对应的直流电平Vo。直流电平Vo对应的是上述步进累加增量功能块2正增量的步进增加或者负增量的步进减小。这直流电平Vo分别控制可变正增量控制器4和可变负增量控制器5对应输出的正增量的大小和负增量的大小。可变正增量控制器4的输出大小控制步进累加增量功能块2的步进正增量的大小；可变负增量控制器5的输出大小控制步进累加增量功能块2的步进负增量的大小。

这正增量的大小和负增量的大小是随这直流电平Vo相反方向变化的，即这直流电平Vo越低(相对于地电平而言)，正增量越大而负增量越低；反之这直流电平Vo越高，正增量越低而负增量越高。

数模变换器3的输出模拟直流电平即为这低通滤波器的输出模拟量Vo；而步进累加增量功能块2输出的数字量正是这低通滤波器的输出数字量Vos。这步进累加增量功能块2中的步进速度正是这低通滤波器的时间常数的表征。也就是说，这低通滤波器的截至频率是由这步进速度控制的。显然这步进速度越慢，对应的低通滤波器的截至频率越低。控制这步进速度有多种方法，此控制方法属于常规技术，例如可为：以固定增量但改变对应频率、也可以固定频率但改变对应的增量或者同时改变增量和频率两者。

本发明具体提供了如下的针对脉宽调制方波的低通滤波方法：