[发明专利]分段线性转换方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种信号处理方法，特别是关于一种功放电路中的信号分段线性转换方法。

背景技术

传统的音频功率放大器大多为AB类。最近由于集成电路的发展及高转换效率的需求，D类功率放大器乃日益发展。D类功率放大器的功率转换效率依使用条件的不同，是约为AB类的3～5倍，但以目前的技术，D类功率放大器的失真率(THD：Total Harmonic Distortion)大于AB类。当功率放大器的输出信号达到饱和时，亦即输出尖峰电压达到供电电压时，失真率即随着输出信号的上升而快速上升。本发明即在于处理大信号时的失真率，使得在同一输出功率时可有较小的失真率，或在同一失真率时，可有较大的输出功率。

请参阅图1，此为先前技术的装置电路示意图，先前技术利用一比较器5接收三角波信号与参考信号，并将参考信号转换以输出一脉波宽度调变信号。此三角波信号波形仅具二种斜率，利用此电路图，可观察三角波信号、参考信号与脉波宽度调变信号的波形变化，而信号波形的电压(V)与时间(t)关系图如图2(a)至图2(e)所示。

以下的参考信号是以模拟信号为例，首先参阅图2(a)与图2(b)，当模拟信号的电压值正好为三角波信号的平均值时，如图2(a)的电压V₀，则脉波宽度调变信号的责任周期(duty cycle)就等于50％。接着参阅图2(a)与第2(c)图，当模拟信号的电压值提升至三角波信号的峰值电压V₁时，脉波宽度调变信号的责任周期会几乎变成100％。所以当模拟信号由V₀变化至V₁时，责任周期则线性地从50％增加到100％。接着参阅图2(a)与图2(d)，若再将模拟信号的电压值提升至V₂，也就是大于三角波信号的峰值电压时，则脉波宽度调变信号的责任周期就等于100％。由于脉波宽度调变信号无法表达模拟信号的电压而维持在100％，此时若从脉波宽度调变信号转回模拟信号，就会发现转换后的模拟信号已经饱和而出现严重失真了。继续参阅图2(a)与图2(e)，若模拟信号的电压值降低至V₃，也就是小于三角波信号的波谷电压时，则脉波宽度调变信号的责任周期就等于0％。由于脉波宽度调变信号无法表达模拟信号的电压而维持在0％，此时若从脉波宽度调变信号转回模拟信号，就会发现转换后的模拟信号也已经饱和而出现严重失真。由上可知当模拟信号电压介于三角波的波峰及波谷之间时，脉波宽度调变信号可以忠实表达模拟信号的电压值。但模拟信号的电压高于三角波的波峰电压或低于三角波的波谷电压时，脉波宽度调变信号无法表达模拟信号电压的变化而造成失真度的快速上升。

因此，本发明是在针对上述的困扰，提出一种分段线性转换方法，其是可改善现有缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种分段线性转换方法，其是依据三角波信号在不同电压区间定义不同斜率而转换信号以输出一脉波宽度调变信号，此方法可使一般D类功率放大器在进行数字信号转换时，降低饱和信号的失真度。

为达到上述的目的，本发明提供一种分段线性转换方法，其是首先利用一比较器接收一分段线性三角波信号与一参考信号，此分段线性三角波信号为具有至少三段不同斜率的波形。接着依据此三角波信号与参考信号交错的电压点以及不同的三角波斜率，将参考信号进行脉波宽度调变转换，以输出一脉波宽度调变信号。

本发明的有益效果在于：可使一般D类功率放大器在进行讯号信号转换时，降低信号失真度。

为使对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：

附图说明

图1为先前技术的装置电路示意图；

图2(a)为先前技术的三角波信号与模拟信号的波形示意图；

图2(b)至第2(e)图为先前技术的脉波宽度调变信号的波形示意图；

图3为本发明的装置电路示意图；

图4(a)为本发明的分段线性三角波信号与模拟信号的波形示意图；

图4(b)至图4(e)为本发明的脉波宽度调变信号的波形示意图；

图5为本发明的实验装置电路示意图；

图6至图8为先前技术与本发明的实验结果的信号波形示意图；

图9为本发明的经过分段线性转换处理且滤波之后的弦波信号的细部放大波形示意图；

图10为本发明的原弦波信号、分段线性三角波信号、脉波宽度调变信号、滤波之后的弦波信号的波形图。

附图标记说明：