[发明专利]一种脉冲密度调制方法及脉冲密度值信号转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，尤其是涉及一种用于DC-DC变流器或数模转换器中的脉冲密度调制方法及脉冲密度值信号转换电路。

背景技术

脉冲信号有三种基本属性：幅度、宽度、密度。使脉冲信号至少一种属性随我们希望的规律变化而变化的过程称为调制。调制后得到的信号就称为脉冲调制信号。

常见的调制方式有：PAM（脉幅调制），PWM（脉宽调制），PDM（脉密调制）。因为信号幅度很容易受到外界干扰，因此常用的是后两种调制方式。

在DC-DC变流器以及数模转换器中，通过控制控制信号的脉冲就可以控制输出电压，最常用的是脉冲宽度调制。脉冲宽度调制控制简单，但是波形不均匀。而脉冲密度调制波形比脉冲宽度调制均匀很多，但是控制更复杂。

现有的脉冲密度调制方法存在波动波形不均匀的缺陷。

中华人民共和国国家知识产权局于2011年09月21日公开了名称为《脉冲密度调制方法和装置》的专利文献（公开号：102195622A），其脉冲密度调制PDM驱动器输出PDM流并且可以切换至控制令牌。当PDM流的第一积分具有比第一预定值小或与第一预定值相等的量值，并且PDM流的第二积分具有比第二预定值小或与第二预定值相等的量值时，进行此切换。此方案仍然存在控制过程复杂、相关电路繁琐等缺陷。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的输出波形不均匀的技术问题，提供一种输出信号的波形波动较小、计算方便、电路结构简洁的脉冲密度调制方法及脉冲密度值信号转换电路。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种脉冲密度调制方法，包括以下步骤：

S01、获取二进制密度值d的位数n，将计数器的位数设置为n，计数器初始值为0或1；

S02、搜索最右的1：获取计数器当前的值i最右的1从右往左计数所在的位数j；计数器中的数为二进制数；j的最小值为1；

S03、判断对应位是否相等：如果d从左往右数第j位是1，则本周期输出的信号位为1；如果d从左往右数第j位是0，则本周期输出的信号位为0；

S04、计数器的值i加1，进入下一个周期，跳转到步骤S02。

二进制的脉冲信号密度值为本方案的输入，各周期输出的信号位构成的序列即输出信号，为本方案的输出。每一个二进制的密度值d对应一个输出信号。输出信号的第一位是最左边的位。

当i的初始值设为0时，输出信号位数为2ⁿ。当i的初始值为1时，输出信号位数为2ⁿ-1，此情况下脉冲密度范围是0（即0/(2ⁿ-1)）到1（即(2ⁿ -1)/(2ⁿ -1)），既可以产生每一位都是0的输出信号，也可以产生每一位都是1的输出信号。

计数器的值i达到上限后，返回初始值并进入下一个周期，或者流程结束。

本方案应用在DC-DC变流器或数模转换器上，二进制密度值d为DC-DC变流器的输入信号或数模转换器的前段生成的数字信号，得到输出信号之后，DC-DC变流器或数模转换器依据输出信号调制输出电压。

作为优选，步骤S02中，搜索最右的1具体为：使用CPU指令集当中的指令直接搜索得到计数器当前值i最右的1从右往左计数所在的位数j；

步骤S03中，判断对应位是否相等具体为：使用位测试指令检查密度值d左数第j位是否是1。

作为优选，步骤S02中，搜索最右的1通过从左到右或者从右到左循环测试得到；

步骤S03中，判断对应位是否相等具体为：通过移位指令将d向左移动j-1位并保留最高位，结果是1则对应位相等，结果是0则对应位不相等；或通过移位指令将d右移n-j位并保留最低位，结果是1则对应位相等，结果是0则对应位不相等。

作为优选，步骤S02和步骤S03具体为：

S11、将密度值d按位顺序反排得到D；

S12、将计数值i减一，然后与原i异或得到k；

S13、将k加1，然后右移一位得到m；

S14、将m与D进行与操作，如果结果与m相等，则本周期输出的信号位为1；如果结果与m不相等，则本周期输出的信号位为0。

作为优选，当i初始值为0时，设定输出信号的第1位为0或1。即i初始值为0时第一个周期输出的信号位固定为0或固定为1。