基于MASH結(jié)構(gòu)的多級電源調(diào)制器設(shè)計
2階MASH調(diào)制器有四種輸出:2、1、0、-1,正好可用作四級開關(guān)電源的控制,如圖4所示。MASH調(diào)制器輸出2時,電壓最高的電源打開,其余三個電源關(guān)斷;輸出-1時,打開電壓最低的電源,其余關(guān)斷;輸出1或0時,同理。
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假設(shè)這四級開關(guān)電源的電壓從低到高依次為,由于MASH2調(diào)制器的輸入在0~1之間,因此電源調(diào)制器的輸出在之間,為了擴大電源的輸出范圍,需要MASH1和MASH2相結(jié)合。當輸出電壓在之間,使用MASH1;電壓在之間,使用MASH2;電壓在之間,使用MASH1。這種一階和二階MASH相結(jié)合的方式同時兼顧了輸出電壓范圍和紋波大小。包絡(luò)的采樣值可分為整數(shù)和小數(shù)部分,假設(shè)采樣ADC為10bit,高2bit為整數(shù)部分,有00、01、10三種取值,低8bit作為小數(shù)部分輸入到MASH調(diào)制器,輸入包絡(luò)與輸出電壓之間的關(guān)系見表1所示。
由此,可計算得到電源調(diào)制器輸出電壓為:
其中第一項為對輸入信號包絡(luò)的跟蹤輸出電壓,第二項即為電源的紋波,由于量化噪聲被系數(shù)整型,因此紋波的能量都集中在高頻。
MASH調(diào)制器的FPGA實現(xiàn)
如圖5所示的一個累加器,傳輸函數(shù)為:
因此一個累加器即可實現(xiàn)一階Sigma-Delta調(diào)制器結(jié)構(gòu),加法器的進位輸出即為1bit量化輸出,而加法器的和是量化誤差的相反數(shù)。
前文所描述的MASH1和MASH2相結(jié)合的控制電路如圖6所示。 為2bit整數(shù)部分,用以選擇MASH1或MASH2的譯碼輸出。 為8bit小數(shù)部分,范圍在0~1之間,作為MASH調(diào)制器的輸入。該電路在Xilinx的Spartan 3E平臺上實現(xiàn)。
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