[发明专利]用于驱动脉冲宽度调制（PWM）输出以减少热噪声的可调节持续时间

说明书

可以通过改变开关驱动输出节点的持续时间来减小在脉冲宽度调制器(PWM)的输出信号中引入的噪声。因为耦合到开关的电源是在PWM的输出信号中的噪声的源，电源驱动输出时的持续时间可以减小以得到在输出信号中的噪声的随后减小。例如，当期望小信号由PWM输出时，可以在较短的持续时间内操作开关。因此，开关在一个周期的持续时间内将噪声源耦合到地以减小噪声对输出的贡献。但当期望较大的信号由PWM输出时，可以在较长的持续时间或上述常规持续时间内操作开关。

本申请为分案申请，其原申请是于2018年6月15日(国际申请日为2016年6月19日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201680073860.5，发明名称为“用于驱动脉冲宽度调制(PWM)输出以减少热噪声的可调节持续时间”。

技术领域

本公开涉及信号调制。更具体地，本公开的部分涉及具有减小的噪声的脉冲宽度调制(PWM)。

背景技术

信息可以用很多方式被表示为信号。一种这样的方式是调制，其中通过改变载波信号的特性来对信息编码。调制的一个示例是在AM无线电装置中采用的振幅调制(AM)。在AM无线电信号中，在固定频率下的信号的振幅根据待传送的信息随着时间而改变。调制的另一示例是脉冲宽度调制(PWM)。脉冲宽度调制(PWM)在电子设备和通讯(例如移动电话)中被频繁地使用，以将信息从一个点传输到另一点，而不管是跨过电路板还是跨过数公里的无线电波。脉冲宽度调制(PWM)将数据编码为脉动信号中的一系列脉冲。脉冲由电路例如图1所示的电路产生。

图1是示出常规脉冲宽度调制器的电路示意图。调制器110可以包括分别耦合到正电源和负电源的开关116和118。开关116和118可以被配置为当耦合到节点112时驱动输出节点102而当耦合到节点114时不驱动输出节点102。被供应到开关116和118的控制信号CTRL1和CTRL2可以将开关116和118耦合到节点112以在输出节点102处产生脉冲。例如，可以通过将在图2A中所示的控制信号施加到图1的开关116和118来产生平均零输出。第一控制信号CTRL1 202和第二控制信号CTRL2 204可以在时间212是高的以将开关116耦合到节点112并将开关118耦合到节点114。在时间214，开关116和118反转，使得开关116耦合到节点114并且开关118耦合到节点112。作为另一示例，通过将在图2B中所示的控制信号施加到图1的开关116和118来产生平均正输出。第一控制信号CTRL1 206可以在时间212变高，接着是在时间216的第二控制信号CTRL2 208。现在，在输出节点102处的输出是来自开关116和118的驱动的强度的平均值，但被每个开关耦合到节点112时的时间的量加权。当来自开关116和118的驱动是相等时，在输出节点102处的输出是在时间212和时间214之间的正脉冲，因为在控制信号CTRL2使开关118耦合到节点112时的较长持续时间期间第一控制信号CTRL1使开关116耦合到节点112。

在上面关于图1所述的脉冲宽度调制(PWM)技术中，在输出节点102处的输出不是完美的信号。噪声由开关116和118的电源产生，并且噪声变成在输出节点102处的输出的部分。由开关116和118引入的一种类型的噪声是热噪声。热噪声是在节点112的驱动中的变化，其作为在开关116和118的电源内的热波动的结果而产生。热波动可能是由于环境变化或通过操作电源而产生的热所引起的。在上面所述的常规脉冲宽度调制(PWM)技术中，热噪声总是存在于输出信号中，因为开关112和118从来不都耦合到节点114。替代地，开关116和118的其中之一总是驱动输出节点102。

当电子器件继续进步时，由设备消耗的总功率减小，从而导致关于噪声的大问题。功率消耗减小常常是由于电子器件的供电电压的幅度减小而产生的，这是晶体管(其为电子器件的标准部件)的缩小所需要的。噪声(例如在电源中的热噪声)的源连同功率消耗一起不一定会减小。因此，当功率消耗减小时，噪声对输出信号的相对贡献增加。因为很多应用需要足够的信噪比(SNR)，所以当信号水平小时，由电源引入的噪声是个问题。