專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字－模擬變換器和數(shù)字－模擬變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)字-模擬變換器，而且涉及它的方法。
已知脈寬調(diào)制(PWM)系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器。這種數(shù)字-模擬變換器把脈沖信號(hào)輸人到低通濾波器，根據(jù)數(shù)字值對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，并把它轉(zhuǎn)換成模擬值。已知脈沖密度調(diào)制(pulse density modulation)(PDM)系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器。這種數(shù)字-模擬變換器把脈沖信號(hào)輸入到低通濾波器中，并把它轉(zhuǎn)換成模擬值，其中根據(jù)數(shù)字值對(duì)所述脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖密度調(diào)制。
在這些數(shù)字-模擬變換器中，響應(yīng)速度(數(shù)字/模擬變換速度)依賴(lài)于低通濾波器的時(shí)間常數(shù)。


圖1是示出PWM系統(tǒng)的傳統(tǒng)數(shù)字-模擬變換器的功能方框圖。如圖1所示的數(shù)字-模擬變換器包括具有計(jì)數(shù)器101和比較器102的PWM信號(hào)生成部分103，和低通濾波器104。
計(jì)數(shù)器101對(duì)具有與D/A變換的設(shè)定(set)位數(shù)相同的位數(shù)的計(jì)數(shù)值(countvalue)105進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)，而且把計(jì)數(shù)值105輸出到比較器102中。
比較器102把計(jì)數(shù)值105與設(shè)定數(shù)字值106進(jìn)行比較，而且把PWM信號(hào)107輸出到低通濾波器104中。特別是，比較器102運(yùn)用計(jì)數(shù)值105(工作比率變化)對(duì)設(shè)定數(shù)字值106進(jìn)行脈寬調(diào)制。通過(guò)對(duì)設(shè)定數(shù)字值106進(jìn)行脈寬調(diào)制所獲得的脈沖信號(hào)是PWM信號(hào)107。
低通濾波器104從PWM信號(hào)107中除去高頻成分，從而輸出與設(shè)定數(shù)字值106相對(duì)應(yīng)的電壓值，即，模擬信號(hào)108。
PWM系統(tǒng)的上述數(shù)字-模擬變換器具有電路規(guī)模小于電阻陣列類(lèi)的一般數(shù)字-模擬變換器的電路規(guī)模的優(yōu)點(diǎn)。
然而，在PWM系統(tǒng)的上述數(shù)字-模擬變換器中，響應(yīng)速度依賴(lài)于低通濾波器104的時(shí)間常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)與電阻陣列類(lèi)的一般數(shù)字-模擬變換器的響應(yīng)速度達(dá)到相同的程度，必須增加在PWM信號(hào)生成部分103中提供的計(jì)數(shù)器101的操作頻率，而且這也增加了消耗的電流。
本發(fā)明的目的在于，提供一種數(shù)字-模擬變換器，它可以最低速的計(jì)數(shù)器操作，實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度，從而減小所消耗的電流，以及它的變換方法。
本發(fā)明提供一種數(shù)字-模擬變換器，包括脈寬調(diào)制器，用于運(yùn)用從計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)值對(duì)實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈寬調(diào)制以生成脈寬調(diào)制信號(hào)；低通濾波器，用于從脈寬調(diào)制信號(hào)中除去高頻成分以輸出模擬信號(hào)；和實(shí)際設(shè)定值計(jì)算器，用于將當(dāng)前目標(biāo)設(shè)定值和前一個(gè)目標(biāo)設(shè)定值之差與根據(jù)低通濾波器的時(shí)間常數(shù)及目標(biāo)設(shè)定值的周期確定的系數(shù)相乘，并用于把相乘值加到前一個(gè)目標(biāo)設(shè)定值以計(jì)算實(shí)際設(shè)定值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器，運(yùn)用實(shí)際設(shè)定值執(zhí)行脈寬調(diào)制，它可以將在單位時(shí)間內(nèi)大于目標(biāo)數(shù)字值的變量，帶到低通濾波器的模擬輸出值。作為低通濾波器的模擬輸出的模擬信號(hào)可以更高速度變化。結(jié)果，不必用操作頻率的計(jì)數(shù)值來(lái)進(jìn)行脈寬調(diào)制。這可以減小所消耗的電流。
此外，本發(fā)明提供包括用脈沖密度調(diào)制器代替脈寬調(diào)制器的數(shù)字-模擬變換器，用于顛倒計(jì)數(shù)值的上下位以用經(jīng)顛倒的計(jì)數(shù)值對(duì)實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制以輸出到低通濾波器中。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，與脈寬調(diào)制器相比，可生成具有高穩(wěn)定性和少量脈動(dòng)的模擬信號(hào)。
此外，本發(fā)明提供包括系數(shù)設(shè)定功能的數(shù)字-模擬變換器，用于改變系數(shù)，并根據(jù)目標(biāo)設(shè)定值和前一個(gè)目標(biāo)設(shè)定值之差的極性使其差與該系數(shù)相乘。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器，由于可通過(guò)正負(fù)變化精確地調(diào)節(jié)響應(yīng)速度，可以運(yùn)用低速操作頻率實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，從而可以減小所消耗的電流。
此外，本發(fā)明提供數(shù)字-模擬變換器，它包括確定部分，用于確定實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和選擇部分，用于當(dāng)作為確定結(jié)果，實(shí)際設(shè)定值超過(guò)設(shè)定可能范圍時(shí)，選擇當(dāng)前目標(biāo)設(shè)定值作為實(shí)際設(shè)定值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器，可以在設(shè)定可能范圍的最大值和最小值附近進(jìn)行A/D變換處理，而不用進(jìn)行復(fù)雜的處理。換句話說(shuō)，可以精確地執(zhí)行A/D變換處理，而不增加所消耗的電流。
此外，本發(fā)明提供數(shù)字-模擬變換器，它包括確定部分，用于確定實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和校正部分，用于當(dāng)作為確定結(jié)果，實(shí)際設(shè)定值超過(guò)設(shè)定可能范圍時(shí)，延長(zhǎng)設(shè)定周期以減小與設(shè)定的目標(biāo)設(shè)定值和前一個(gè)目標(biāo)設(shè)定值之差相乘的系數(shù)，從而計(jì)算實(shí)際設(shè)定值的周期。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器，即使在設(shè)定可能范圍的最大值和最小值附近，也能以更高速度生成模擬信號(hào)。因此，可以在整個(gè)設(shè)定可能范圍內(nèi)，以低速操作PWM或PDM信號(hào)生成功能，從而可以改進(jìn)減小所消耗的電流。
圖1是示出PWM類(lèi)的一般數(shù)字-模擬變換器的方框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電終端裝置的方框圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖；和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖。
參照附圖，具體描述本發(fā)明的數(shù)字-模擬變換器的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖。如圖2所示的數(shù)字-模擬變換器包括具有計(jì)數(shù)器201和比較器202的PWM信號(hào)生成部分203、低通濾波器204和設(shè)定值計(jì)算器205。
設(shè)定值計(jì)算器205獲得在電流目標(biāo)數(shù)字值206和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值206之差。然后，設(shè)定值計(jì)算器205將所獲得的差與系數(shù)相乘，其中由低通濾波器204的時(shí)間常數(shù)和目標(biāo)數(shù)字值206的設(shè)定周期確定上述系數(shù)。于是，設(shè)定值計(jì)算器205把乘積加到前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值206以計(jì)算與電流目標(biāo)數(shù)字值206相對(duì)應(yīng)的實(shí)際設(shè)定值207。
計(jì)數(shù)器201對(duì)具有與在數(shù)字-模擬變換中用到的位數(shù)相同的位數(shù)的計(jì)數(shù)值208進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)。從計(jì)數(shù)器202輸出的計(jì)數(shù)值208被送到比較器202中。
比較器202把計(jì)數(shù)值208與實(shí)際設(shè)定值207相比。于是，比較器202把根據(jù)比較結(jié)果獲得的PWM信號(hào)207輸出到低通濾波器204中。換句話說(shuō)，比較器202運(yùn)用計(jì)數(shù)值208對(duì)實(shí)際設(shè)定值207進(jìn)行脈寬調(diào)制。于是，比較器202把作為調(diào)制結(jié)果的PWM信號(hào)209輸出到低通濾波器204中。如上所述，把實(shí)際設(shè)定值207與系數(shù)相乘以獲得大于目標(biāo)數(shù)字值206的數(shù)值。因此，通過(guò)脈寬調(diào)制實(shí)際設(shè)定值207所獲得的PWM信號(hào)的脈寬大于目標(biāo)數(shù)字值206。
低通濾波器204輸出除去高頻成分的模擬電壓。用大于目標(biāo)數(shù)字值206的實(shí)際設(shè)定值207對(duì)PWM信號(hào)209進(jìn)行脈寬調(diào)制。因此，由于在高電平狀態(tài)下PWM信號(hào)的脈寬很長(zhǎng)，所以來(lái)自低通濾波器204的模擬電壓輸出突然升高。
接著，將解釋如上結(jié)構(gòu)的數(shù)字-模擬變換器的操作過(guò)程。
假設(shè)，電流目標(biāo)數(shù)字值是DCRU，前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值是DPRE，那么目標(biāo)數(shù)字值206的設(shè)定周期是T、低通濾波器204的時(shí)間常數(shù)是CT、數(shù)字值-模擬電壓比率是R和經(jīng)過(guò)的時(shí)間是t。如果在比較器202中直接設(shè)定目標(biāo)數(shù)字值206，那么可以用下列等式(1)和(2)表示來(lái)自低通濾波器204的模擬電壓輸出當(dāng)DCUR＞DPRE時(shí)，模擬電壓=RX[DPRE+(DCUR-DPRE){1-exp(-t/CT)}]…(1)當(dāng)DPRE＞DCCR時(shí)，模擬電壓=RX[DPRE-(DCUR-DPRE){exp(-t/CT)}] …(2)在這種情況下，由于數(shù)字值的變量(variation)乘以系數(shù){1-exp(-t/CT)}或者exp(-t/CT)}，實(shí)際模擬電壓變得小了。由于這個(gè)原因，在本實(shí)施例中，數(shù)字值的變量乘以系數(shù)的倒數(shù)，從而使明顯的目標(biāo)數(shù)字設(shè)定值變得很大。
換句話說(shuō)，可以根據(jù)下列等式(3)和(4)計(jì)算實(shí)際設(shè)定值207當(dāng)DCUR＞DPRE時(shí)，實(shí)際設(shè)定值=DPRE+(DCUR-DPRE)/{1-exp(-T/CT)}…(3)當(dāng)DPRE＞DCUR時(shí)，實(shí)際設(shè)定值=DPRE-(DCUR-DPRE)/{exp(-T/CT)} …(4)此外，在當(dāng)前設(shè)定的目標(biāo)數(shù)字值DCUR與前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值DPRE完全相同的情況下，模擬電壓當(dāng)前達(dá)到與前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值DPRE相對(duì)應(yīng)的模擬電壓。出于這個(gè)原因，再一次將當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值DCUR設(shè)定為前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值DPRE。
設(shè)定值計(jì)算器205根據(jù)等式(3)和(4)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值207變成數(shù)值，它足以大于目標(biāo)數(shù)字值206。比較器202運(yùn)用計(jì)數(shù)值對(duì)實(shí)際設(shè)定值207進(jìn)行脈寬調(diào)制，以生成PWM信號(hào)209。例如，如果經(jīng)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值207是目標(biāo)數(shù)字值206的十倍，那么在高電平狀態(tài)下的PWM信號(hào)209的脈寬增加10倍。
與輸人具有通過(guò)直接對(duì)目標(biāo)數(shù)字值206進(jìn)行脈沖調(diào)制獲得的脈寬的PWM信號(hào)的低通濾波器相比，對(duì)輸入具有這種10倍脈寬的PWM信號(hào)209的低通濾波器204的運(yùn)用導(dǎo)致突然增加模擬電壓。此外，在低通濾波器204的模擬輸出達(dá)到與目標(biāo)數(shù)字值206相對(duì)應(yīng)的模擬電壓時(shí)，更新目標(biāo)數(shù)字值206，而且復(fù)位在比較器202中設(shè)定的實(shí)際設(shè)定值207。
換句話說(shuō)，在比較器中設(shè)定高于目標(biāo)數(shù)字值206的設(shè)定值207，從而低通濾波器204的模擬輸出可以突然改變。此外，當(dāng)?shù)屯V波器204的模擬輸出達(dá)到與目標(biāo)數(shù)字值206相對(duì)應(yīng)的模擬電壓而不增加計(jì)數(shù)器201的操作速度時(shí)，可以減少所需的時(shí)間。此外，在低通濾波器204的模擬輸出達(dá)到與目標(biāo)數(shù)字值206相對(duì)應(yīng)的模擬電壓時(shí)，復(fù)位在比較器202中設(shè)定的實(shí)際設(shè)定值207。藉此，可以獲得與目標(biāo)數(shù)字值206相對(duì)應(yīng)的模擬電壓。
于是，根據(jù)第一實(shí)施例，增加在比較器202中設(shè)定的實(shí)際設(shè)定值207的數(shù)值。結(jié)果，即使在與傳統(tǒng)情況下相同的操作頻率下操作計(jì)數(shù)器203，模擬信號(hào)210也能以高速度變化。
相反，這可以減小計(jì)數(shù)器203的操作頻率，從而可以減小所消耗的電流。
(第二實(shí)施例)圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的方框圖。如圖3所示的數(shù)字-模擬變換器除了包括與第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同的元件外，還包括位逆轉(zhuǎn)(bit reverse)部分301。位逆轉(zhuǎn)(bit reverse)部分301逆轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器201的計(jì)數(shù)值208的上、下位，并把結(jié)果輸出到比較器202中。由位逆轉(zhuǎn)部分301逆轉(zhuǎn)的計(jì)數(shù)值稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)值302。
然后，提供位逆轉(zhuǎn)部分301，從而從比較器202輸出的信號(hào)導(dǎo)致信號(hào)(PDM信號(hào))303，并對(duì)它進(jìn)行脈沖密度調(diào)制。換句話說(shuō)，由計(jì)數(shù)器201、位逆轉(zhuǎn)部分301和比較器202構(gòu)成PDM信號(hào)生成部分304。
從PDM信號(hào)生成部分304輸出的PDM信號(hào)303通過(guò)低通濾波器202，以轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)210。
根據(jù)第二實(shí)施例，逆轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)值208的上、下位，而且運(yùn)用逆轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)值302對(duì)實(shí)際設(shè)定值207進(jìn)行脈沖密度調(diào)制。由于在脈沖密度調(diào)制中脈寬很短，所以可以生成比第一實(shí)施例的脈寬調(diào)制更穩(wěn)定的模擬信號(hào)。即，與第一實(shí)施例相類(lèi)似，可以減小所消耗的電流，而且可以生成具有小脈動(dòng)(ripple)的穩(wěn)定的模擬信號(hào)。
(第三實(shí)施例)本實(shí)施例示出移動(dòng)無(wú)線電終端裝置的例子，它通過(guò)運(yùn)用在第二實(shí)施例中所述的PDM系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器，對(duì)發(fā)送增益放大器執(zhí)行增益控制。
圖4示出根據(jù)第三實(shí)施例，具有PDM系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器的移動(dòng)無(wú)線電終端裝置的功能方框圖。應(yīng)注意，把相同參考數(shù)字加到具有與在第二實(shí)施例中所述的PDM系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器相同的功能的部分中。
圖4的移動(dòng)無(wú)線電終端裝置包括天線401、變頻(frequency converting)部分402、增益控制放大器403、正交調(diào)制器404、數(shù)據(jù)調(diào)制器405、發(fā)送功率控制部分406、設(shè)定值計(jì)算器205、PDM信號(hào)生成部分204和低通濾波器104。
數(shù)據(jù)調(diào)制器405對(duì)要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化調(diào)制，以生成基帶信號(hào)。然后，數(shù)據(jù)調(diào)制器405把生成的基帶信號(hào)輸出到正交調(diào)制器404中。
正交調(diào)制器404用正交的方法調(diào)制基帶信號(hào)，并生成中間頻帶信號(hào)。然后，正交調(diào)制器404把中間頻帶信號(hào)輸出到增益控制放大器403中。
增益控制放大器40放大中間頻帶信號(hào)的幅度以輸出到變頻器402中。變頻器402把經(jīng)放大的中間頻帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻帶，而且射頻帶通過(guò)天線401輻射到空中。
發(fā)送功率控制部分406控制要發(fā)送的功率電平。特別是，發(fā)送功率控制部分406把與具有目標(biāo)功率電平的模擬信號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字值輸出到設(shè)定值計(jì)算器205中，作為目標(biāo)數(shù)字值206。
設(shè)定值計(jì)算器205生成實(shí)際設(shè)定值207，其中通過(guò)在第一實(shí)施例中所述的計(jì)算方法把大于目標(biāo)設(shè)定值的變量加到上述實(shí)際設(shè)定值207中。然后，設(shè)定值計(jì)算器205把實(shí)際設(shè)定值207輸出到PDM信號(hào)生成部分304中。
PDM信號(hào)生成部分304PDM轉(zhuǎn)換在第二實(shí)施例中所述的實(shí)際設(shè)定值207。于是，把所獲得的PDM信號(hào)303輸出到低通濾波器204中。
低通濾波器204通過(guò)除去高頻成分，把PDM信號(hào)303轉(zhuǎn)換成與實(shí)際設(shè)定值207相對(duì)應(yīng)的模擬電壓。于是，低通濾波器204把模擬電壓輸出到增益控制放大器403中，作為發(fā)送增益控制信號(hào)400。然后，由發(fā)送增益控制信號(hào)400來(lái)控制增益控制放大器403的增益。
于是，根據(jù)第三實(shí)施例，通過(guò)運(yùn)用PDM系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器執(zhí)行需要高速響應(yīng)的發(fā)送功率控制，其中PDM系統(tǒng)具有由低通濾波器204的時(shí)間常數(shù)引起的高速響應(yīng)困難。此外，由于以低速操作PDM系統(tǒng)的數(shù)字-模擬變換器的計(jì)數(shù)器，可以改進(jìn)功率消耗的減小。
在圖4中，即使使用在第一實(shí)施例中所述的PWM信號(hào)生成部分203代替PDM信號(hào)生成部分304，也可以獲得與第三實(shí)施例相同的效果。
(第四實(shí)施例)除了第一實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的結(jié)構(gòu)元件之外，本發(fā)明的第四實(shí)施例還示出數(shù)字-模擬變換器的例子，它確定要設(shè)定的數(shù)字值是否超過(guò)某一范圍，而且當(dāng)該值超過(guò)范圍時(shí)，該變換器運(yùn)用目標(biāo)數(shù)字值。
圖5示出根據(jù)第四實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的功能方框圖。應(yīng)注意，把相同的參考數(shù)字加到具有與第一實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器相同功能的部分中。除了第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)元件之外，如圖5所示的數(shù)字-模擬變換器還包括設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值選擇部分502。
設(shè)定值確定部分501確定從設(shè)定值計(jì)算器205輸出的實(shí)際設(shè)定值207是否超過(guò)比較器202的設(shè)定范圍(動(dòng)態(tài)范圍的上下限)，并把確定結(jié)果503輸出到設(shè)定值選擇部分502中。
如果確定結(jié)果503超過(guò)設(shè)定范圍，那么設(shè)定值選擇部分502把目標(biāo)數(shù)字值206輸出到比較器202，作為所選設(shè)定值504。如果確定結(jié)果503不超過(guò)設(shè)定范圍，那么設(shè)定值選擇部分502把從設(shè)定值計(jì)算器205輸出的實(shí)際設(shè)定值207輸出到比較器202中，作為所選設(shè)定值504。
于是，根據(jù)第四實(shí)施例，可以在設(shè)定范圍的最大值和最小值附近生成精確的模擬信號(hào)210，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的處理。
此外，即使把被加到第四實(shí)施例的設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值選擇部分502加到第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，也可以獲得相同的效果。
此外，可以把第四實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器加到第三實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電終端裝置，從而可由數(shù)字-模擬變換器執(zhí)行發(fā)送增益放大器的增益控制。
在這種情況下，把設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值選擇部分502加到圖4的PDM信號(hào)生成部分304中?；蛘?，使用PWM信號(hào)生成部分203代替PDM信號(hào)生成部分304，而且還可以運(yùn)用設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值選擇部分502。結(jié)果，除了第三實(shí)施例的效果之外，還可以在移動(dòng)無(wú)線電終端裝置中獲得第四實(shí)施例的效果。
(第五實(shí)施例)除了第四實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的結(jié)構(gòu)元件之外，本發(fā)明的第五實(shí)施例還示出數(shù)字-模擬變換器的例子，它確定設(shè)定的數(shù)字值是否超過(guò)某一范圍，并延長(zhǎng)在計(jì)算實(shí)際設(shè)定值的過(guò)程中所用到的設(shè)定周期，而且當(dāng)該值超過(guò)范圍減小系數(shù)。
圖6示出根據(jù)第五實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器的功能方框圖。應(yīng)注意，把相同的參考數(shù)字加到具有與第四實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器相同功能的部分中。
該實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器包括設(shè)定值校正部分601，而代替了設(shè)定值選擇部分502。如果從設(shè)定值確定部分501輸出的確定結(jié)果503超過(guò)設(shè)定范圍的上限，那么設(shè)定值校正部分601設(shè)定在比較器102中的設(shè)定范圍的最大值，作為經(jīng)校正的設(shè)定值602。相反，如果確定結(jié)果503小于設(shè)定范圍的下限，那么設(shè)定值校正部分601設(shè)定在比較器102中的設(shè)定范圍的最小值，作為經(jīng)校正的設(shè)定值602。
分別將設(shè)定范圍的最大值和最小值代入在第一實(shí)施例中的模擬電壓計(jì)算的等式(1)和(2)中。于是，對(duì)被轉(zhuǎn)換成在設(shè)定周期之后可獲得的模擬電壓的數(shù)字值進(jìn)行計(jì)算。
更具體地說(shuō)，可由下列等式(5)至(8)表示上述計(jì)算當(dāng)DCUR＞DPRE時(shí)，模擬電壓=RX[DPRE+(DCUR-DPRE){1-exp(-T/CT)}]…(5)當(dāng)DPRE＞DCCR時(shí)，模擬電壓=RX[DPRE-(DCUR-DPRE){exp(-T/CT)}] …(6)于是，可以獲得模擬電壓，而且可以如下獲得經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字值當(dāng)DCUR＞DPRE時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字值=DPRE-(DCUR-DPRE){1-exp(-T/CT)}] …(7)當(dāng)DPRE＞DCCR時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字值=DPRE-(DCUR-DPRE){exp(-T/CT)}]…(8)當(dāng)設(shè)定數(shù)字值是DCUR時(shí)，前一個(gè)設(shè)定值是DPRE、設(shè)定周期是T、低通濾波器的時(shí)間常數(shù)是CT和數(shù)字值-模擬電壓比率是R。
于是，把由設(shè)定值校正部分601生成的經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字值603輸出到設(shè)定值計(jì)算器205中。在進(jìn)行下一次計(jì)算時(shí)，設(shè)定值計(jì)算器205運(yùn)用經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字值603作為前一個(gè)設(shè)定值。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，可以在整個(gè)設(shè)定范圍內(nèi)，在最大響應(yīng)速度下生成模擬信號(hào)210。
即使把被加到第五實(shí)施例的設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值校正部分601加到第二實(shí)施例，也可以獲得相同的效果。
此外，可以把第五實(shí)施例的數(shù)字-模擬變換器加到第三實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電終端裝置中，從而可由數(shù)字-模擬變換器執(zhí)行發(fā)送增益放大器的增益控制。
在這種情況下，把設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值校正部分601加到圖4的PDM信號(hào)生成部分304?；蛘?，使用圖6的PWM信號(hào)生成部分203代替PDM信號(hào)生成部分304，而且還可以使用設(shè)定值確定部分501和設(shè)定值校正部分601。結(jié)果，除了第三實(shí)施例的效果之外，還可以在移動(dòng)無(wú)線電終端裝置中獲得第五實(shí)施例的效果。
從上述解釋中可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)定具有大于目標(biāo)設(shè)定值的變量的實(shí)際設(shè)定值，從而可以更高速度改變模擬信號(hào)。因而，不必用操作頻率的計(jì)數(shù)值執(zhí)行脈寬調(diào)制。這可以減小所消耗的電流。
此外，設(shè)定具有大于目標(biāo)設(shè)定值的變量的值，從而模擬信號(hào)可以更高速度變化。于是，不必用操作頻率的計(jì)數(shù)值執(zhí)行脈沖密度調(diào)制。這可以改進(jìn)減小所消耗的電流。此外，可以生成具有高穩(wěn)定性和比脈寬調(diào)制系統(tǒng)更少的脈動(dòng)(ripples)的模擬信號(hào)。
此外，由于可通過(guò)正負(fù)變化來(lái)精確地調(diào)節(jié)響應(yīng)速度，所以可以運(yùn)用低速操作頻率實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，從而可以減小所消耗的電流。
本發(fā)明是根據(jù)在1998年1月27日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第HEI10-29326號(hào)和1998年9月11日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第HEI10-258355號(hào)，并作為參考資料在此引入。
權(quán)利要求
1．用于對(duì)目標(biāo)數(shù)字值進(jìn)行脈寬調(diào)制以將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，包括用于對(duì)預(yù)定的計(jì)數(shù)值重復(fù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器；脈沖調(diào)制器，用于運(yùn)用從所述計(jì)數(shù)器輸出的所述計(jì)數(shù)值對(duì)與所述目標(biāo)數(shù)字值相對(duì)應(yīng)的實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈寬調(diào)制以生成脈寬調(diào)制信號(hào)；低通濾波器，用于從所述脈寬調(diào)制信號(hào)中除去高頻成分以生成模擬信號(hào)；和設(shè)定值計(jì)算器，用于將當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差與根據(jù)所述低通濾波器的時(shí)間常數(shù)及所述目標(biāo)數(shù)字值的更新周期確定的系數(shù)相乘，并用于把相乘值加到所述前一個(gè)數(shù)字值以計(jì)算所述實(shí)際設(shè)定值。
2．如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，所述設(shè)定值計(jì)算器根據(jù)所述之差的極性，改變與所述當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和所述前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差相乘的所述系數(shù)。
3．如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，還包括確定裝置，用于確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和選擇器，用于當(dāng)作為確定結(jié)果，所述經(jīng)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，選擇所述當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值，而且當(dāng)所述經(jīng)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值存在于所述設(shè)定可能范圍內(nèi)時(shí)，選擇所述經(jīng)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值以把所述選定的值輸入到所述脈寬調(diào)制器中，作為所述實(shí)際設(shè)定值。
4．如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，還包括確定裝置，用于確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和設(shè)定值校正器，用于當(dāng)作為所述確定結(jié)果，所述實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，延長(zhǎng)所述目標(biāo)數(shù)字值的設(shè)定周期，而且用于減小與在所述當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和所述前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之間的差相乘的所述系數(shù)以計(jì)算所述實(shí)際設(shè)定值。
5．如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，還包括確定裝置，用于確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和設(shè)定值校正器，用于當(dāng)作為確定結(jié)果，所述實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，選擇設(shè)定可能最大值和設(shè)定可能最小值，作為所述實(shí)際設(shè)定值，和根據(jù)所述低通濾波器的時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)字值的所述更新周期計(jì)算通過(guò)下一個(gè)更新時(shí)期的所述低通濾波器的模擬輸出值，以獲得與所述經(jīng)計(jì)算的值相對(duì)應(yīng)的所述實(shí)際設(shè)定值。
6．一種用于對(duì)目標(biāo)數(shù)字值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制以將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，包括計(jì)數(shù)器，用于對(duì)預(yù)定計(jì)數(shù)值進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)；脈沖調(diào)制器，用于運(yùn)用從所述計(jì)數(shù)器輸出的所述計(jì)數(shù)值對(duì)與所述目標(biāo)數(shù)字值相對(duì)應(yīng)的實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制以生成脈沖密度調(diào)制信號(hào)；低通濾波器，用于從所述脈沖密度調(diào)制信號(hào)中除去高頻成分以生成模擬信號(hào)；和設(shè)定值計(jì)算器，用于把當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差與根據(jù)所述低通濾波器的時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)字值的更新周期確定的系數(shù)相乘，而且把所述相乘值加到前一個(gè)數(shù)字值中以計(jì)算所述實(shí)際設(shè)定值。
7．如權(quán)利要求6所述的數(shù)字-模擬變換器，其特征在于，所述脈沖密度調(diào)制器顛倒所述計(jì)數(shù)值的上下位，以用所述經(jīng)顛倒的計(jì)數(shù)值對(duì)所述實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制。
8．一種移動(dòng)無(wú)線電終端裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬變換器；增益控制放大器，用于對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化調(diào)制，它按照與從所述數(shù)字-模擬變換器輸出的模擬信號(hào)一致的增益，放大所述數(shù)字調(diào)制信號(hào)；和無(wú)線電單元，用于把所述經(jīng)增益放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成要發(fā)送的射頻帶。
9．一種移動(dòng)無(wú)線電終端裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求6所述的數(shù)字-模擬變換器；增益控制放大器，用于對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化調(diào)制，它按照與從所述數(shù)字-模擬變換器輸出的模擬信號(hào)一致的增益，放大所述數(shù)字調(diào)制信號(hào)；和無(wú)線電單元，用于將所述經(jīng)增益放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成要發(fā)送的射頻帶。
10．一種用于對(duì)目標(biāo)數(shù)字值進(jìn)行脈寬調(diào)制以轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法，其特征在于，包括下列步驟對(duì)預(yù)定計(jì)數(shù)值進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)；運(yùn)用從所述計(jì)數(shù)器輸出的所述計(jì)數(shù)值，對(duì)與所述目標(biāo)數(shù)字值相對(duì)應(yīng)的實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈寬調(diào)制，以生成脈寬調(diào)制信號(hào)；將所述脈寬調(diào)制信號(hào)輸入到低通濾波器中，以從所述脈寬調(diào)制信號(hào)中除去高頻成分以生成模擬信號(hào)；把當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差與根據(jù)所述低通濾波器的時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)字值的更新周期確定的系數(shù)相乘；和把所述相乘值加到所述前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值中以計(jì)算所述實(shí)際設(shè)定值。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和當(dāng)作為確定結(jié)果，所述經(jīng)計(jì)算的實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，選擇所述目標(biāo)數(shù)字值作為所述實(shí)際設(shè)定值。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；和當(dāng)作為確定的結(jié)果，所述實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，通過(guò)延長(zhǎng)所述更新周期并減小與當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和所述前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差相乘的所述系數(shù)，計(jì)算所述實(shí)際設(shè)定值。
13．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟確定所述實(shí)際設(shè)定值是否超過(guò)設(shè)定可能范圍；當(dāng)作為確定結(jié)果，所述實(shí)際設(shè)定值超過(guò)所述設(shè)定可能范圍時(shí)，選擇設(shè)定可能最大值或設(shè)定可能最小值，作為所述實(shí)際設(shè)定值；和當(dāng)選擇所述最大值或最小值作為所述實(shí)際設(shè)定值時(shí)，根據(jù)輸出所述模擬信號(hào)的所述低通濾波器的所述時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)字值的所述設(shè)定周期，計(jì)算通過(guò)下一個(gè)更新時(shí)期的所述低通濾波器的模擬輸出值。
14．一種用于對(duì)目標(biāo)數(shù)字值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制以將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法，其特征在于，包括對(duì)預(yù)定計(jì)數(shù)值進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)；把當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差與根據(jù)低通濾波器的時(shí)間常數(shù)和所述目標(biāo)數(shù)字值的更新周期確定的系數(shù)相乘；把所述相乘值與所述前一個(gè)數(shù)字值相加，以計(jì)算實(shí)際設(shè)定值；顛倒所述計(jì)數(shù)值的上下位，以用所述經(jīng)顛倒的計(jì)數(shù)值對(duì)所述實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈沖密度調(diào)制，以生成脈沖密度調(diào)制信號(hào)；和把所述脈沖密度調(diào)制信號(hào)輸入到所述低通濾波器中，以從所述脈沖密度調(diào)制信號(hào)中除去高頻成分以生成模擬信號(hào)。
全文摘要
在包括脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器和低通濾波器的數(shù)字－模擬變換器中,將當(dāng)前目標(biāo)數(shù)字值和前一個(gè)目標(biāo)數(shù)字值之差與根據(jù)低通濾波器的時(shí)間常數(shù)目標(biāo)設(shè)定值的周期確定的系數(shù)相乘,而且把相乘值加到前一個(gè)目標(biāo)設(shè)定值中,以計(jì)算實(shí)際設(shè)定值,其中所述脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器通過(guò)用計(jì)數(shù)值對(duì)實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行脈寬調(diào)制來(lái)生成脈寬調(diào)制信號(hào),而所述低通濾波器用于從脈寬調(diào)制信號(hào)中去除高頻成分,以輸出模擬信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M1/82GK1233112SQ99101750
公開(kāi)日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1999年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月27日
發(fā)明者森屋正弘 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社