[发明专利]多级调制装置

说明书

本发明是有关于一种多级调制装置，且特别是有关于一种数字到模拟的多级脉冲宽度的调制装置。

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)是将数字脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)信号转换成以不同的工作周期(dutycycle)来表示。将PCM转换成PWM之后可直接推动喇叭产生模拟信号输出，成为PWM数字模拟转换器(PWM DAC)。PWM DAC的解析度、取样率与输入时脉频率具有下列的关系：

a.单端PWM DAC：解析度×取样率＝输入时脉频率

b.双端PWM DAC：解析度×取样率＝2×输入时脉频率

由上述可知，当系统的输入时脉频率固定时，解析度与取样率是反比关系。也就是说，若要PWM DAC具有高解析度，则势必要降低取样率。反之，若要提高取样率，则必须要牺牲解析度。

请参照图1，其绘示的是传统一种PWM DAC的方块图，其中PCM转换电路接收到PCM信号之后，随即输出P+12与P-14信号至缓冲器16/18，并经由输出缓冲器16/18输出驱动信号至输出装置20，使输出装置20输出PWM的信号。

请参照图2，其绘示的是传统一种PWM DAC的示意图。

传统PWM DAC主要是由输出缓冲器(output driver)22与输出缓冲器24所组成。输出缓冲器22的输入端接收一输入信号P+，其输出端连接至一个扬声器(speaker)26，的一输入端。而输出缓冲器24的输入端接收一输入信号P-，其输出端连接至扬声器26的另一输入端。扬声器26藉由来自输出缓冲器22与输出缓冲器24的两输入信号，以输出一声音信号至外部。上述输入信号P+与P-是来自用以将n位元PCM数值中的n-m个最大位元数值转换成PWM波形的转换电路，其中，n与m为任意正数，且n＞m。

在图1的输出缓冲器22与输出缓冲器24的PWM输出波形只有0与1两准位的数字波形。由于传统PWM DAC是数字式输出，其最小单位为1，故只能表示X与X+1、X+2等整数值。然而，若要进一步表示X+(1/4)、X+(1/2)甚至X+(7/8)的PCM值，则传统PWMDAC并无法完成。

有鉴于此，本发明提出一种多级调制装置，包括装置有：转换电路、2^m个第一输出缓冲装置、2^m个第二输出缓冲装置、控制装置、与输出装置。上述的m阶转换电路，用以将n位元PCM数值中的n-m个最大位元数值转换成PWM波形，以输出第一输入信号与第二输入信号。第一输出缓冲器用以接收第一输入信号，且每个第一输出缓冲器具有各输出电流值。第二输出缓冲器用以接收第二输入信号，且每个第二输出缓冲器具有各输出电流值。

以及，控制装置用以控制第一输出缓冲器与第二输出缓冲器的开关状态。其中，控制装置会依据PCM的m个最低位元，于每个取样周期的某一区间内，将数个第一输出缓冲器与数个第二输出缓冲器转变成高输出阻抗状态。此外，第一输出缓冲装置与第二输出缓冲装置的个数可以不同，亦即，可以有2^m1个第一输出缓冲装置与2^m2个第二输出缓冲装置，其中，m1与m2分别为小于n的正数。本发明提出的多准位脉冲宽度调制数字模拟转换器，不但可以提高解析度，并且也可以维持原来的取样率。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图式的简单说明：

图1绘示的是传统一种PWM DAC的方块图；

图2绘示的是传统一种PWM DAC的装置的示意图；

图3绘示的是依照本发明的MPWM DAC的方块图；

图4绘示的是依照本发明一较佳实施例的一种双端四阶MPWM DAC的装置的示意图；

图5绘示的是依照本发明一较佳实施例的一种MPWM DAC的控制装置示意图；

图6绘示的是传统PWM DAC的输出波形；以及

图7绘示的是本发明MPWM DAC的输出波形。

如先前所述，传统PWM的输出波形只有0与1两准位的数字波形，然而本发明则是将PWM输出波形变更为模拟式输出，在此称的为多准位脉冲宽度调制(Multi-level PWM，MPWM)。采用本发明提出的MPWMDAC的方法，不但可以提高解析度，并且也可以维持原来的取样率。以下，将以四阶MPWM DAC为范例，来详述本发明的实现方法。