數(shù)字功率放大器(04-100)
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與上述模擬PWM相似,我們也可以直接將均勻取樣PCM信號變換為數(shù)字PWM信號,然后進行功率放大。PCM至PWM變換稱為數(shù)字PWM。數(shù)字PWM不同于PCM信號用D/A變換器變換成模擬信號,再用上面已介紹的方法將模擬信號變換成PWM信號。
一個數(shù)字PWM是將幅度取樣脈沖直接變換成與取樣幅度成正比的脈沖列。倘若仍采用下降邊NPWM電路,通常稱為均勻取樣PWM(UPWM),其取樣定時圖如圖4(b)所示。它的頻譜同樣包含輸入頻率,載波和各次諧波,以及兩者的調制積。但存在一個明顯的區(qū)別,即它的基頻帶中含有輸入頻率的諧波,且其幅度隨調制率和載波頻率而增加。
數(shù)字PWM線性化技術
頻譜分析表明,均勻取樣PCM信號直接變換成PWM數(shù)據(jù)會導致音頻基帶中的高次諧波成分,造成失真,無法在高保真系統(tǒng)中應用。因此,在PCM數(shù)據(jù)送入PCM至PWM變換器之前應先進行預處理,以補償其非線性。在各種線性化方案中,偽NPWM法和動態(tài)濾波法尤為常見。下面扼要介紹這兩種方案的出發(fā)點和基本工作原理。
偽NPWM(PNPWM)法是在均勻取樣PCM數(shù)據(jù)上來摹仿模擬NPWM過程。上面分析表明,模擬NPWM信號在基帶內是不存在諧波成分的,而數(shù)字UPWM信號卻存在諧波成分,試比較圖5上兩者的取樣波形,鋸齒波與均勻取樣PCM信號的交叉點和鋸齒波與原始模擬信號的交叉點確實存在著差別。這意味著,為了補償非線性,必須在特定PWM脈沖時間間隔內重構模擬信號。重構模擬輸入波形的正確分析表達式應是由無數(shù)個成比例和時延的正弦函數(shù)組成,取樣鋸齒波則可描述為一個一階方程,于是重構模擬信號與鋸齒波的交叉點需求解這兩個相應的聯(lián)立方程。當然,一種更為實用的方法是用n階多項式來近似模擬輸入波形,每個間隔內的多項式可利用n+1個PCM數(shù)據(jù)間隔兩邊的邊界條件來重構。近似多項式的階數(shù)越高,其誤差越小。為了避免使用高階方程分析解法,可采用諸如Newton-Raphson等數(shù)值算法。
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