(57)【要約】積分ノイズ・シェーピングを含むデジタル・パルス幅変調発生器（１１０）を有する方法および装置（１００）。デジタル・パルス幅変調信号を生成するための装置は、ランダム周期信号発生器（１３０）と、ノイズ・シェーピング・ユニット（１４７）と、デューティ比量子化器（１３４）と、ＰＷＭカウンタ（１７２）とを含む。ランダム周期信号発生器（１３０）は、ランダム周期信号（１３２）を生成する。ノイズ・シェーピング・ユニット（１４２）は、少なくともデジタル信号（１０６）、ランダム周期信号（１３２）、および遅延デジタル信号（１６２）に応答して補正信号（１６８）を生成する。デューティ比量子化器（１３４）は、補正デジタル信号、ランダム周期信号、および量子化クロック信号（１９０）に応答し、第１のデューティ比信号（１３６）および第２のデューティ比信号（１３７）を生成する。ＰＷＭカウンタ（１７２）は、それぞれ、第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）および量子化クロック信号（１９０）に応答し、正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルＰＷＭ信号を発生するための積分ノイズ・シェーピングを含み、該デジタルＰＷＭ信号を生成する際に、デジタル信号入力（１０６）およびランダム周期信号（１３２）に応答して、所定のオーディオ帯域の外側の帯域に補正デジタル信号入力（１６８）の量子化ノイズを再分配するデジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号発生器（１１０）と、
増幅したデジタルＰＷＭ信号（１２２）を供給するために、前記デジタルＰＷＭ信号に応答する電力段（１１８）と、
を備えるデジタル増幅（１００）装置。
【請求項２】
前記デジタル信号入力（１０６）を供給するためのデジタル・ソース（１０２）をさらに備え、前記デジタル信号入力（１０６）が、パルス符号変調（ＰＣＭ）信号またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号を含む請求項１に記載のデジタル増幅装置。
【請求項３】
前記デジタルＰＷＭ信号発生器（１１０）が、前記ランダム周期信号（１３２）を使用して前記デジタルＰＷＭ信号の電磁障害を低減する請求項１に記載のデジタル増幅装置。
【請求項４】
前記デジタルＰＷＭ信号発生器（１１０）が、前記デジタルＰＷＭ信号を生成する際に、前記積分ノイズ・シェーピングを使用して前記補正デジタル信号の量子化によるノイズの量を低減する請求項１に記載のデジタル増幅装置。
【請求項５】
デジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号（１１０）を生成するための装置（１１０）であって、
ランダム周期信号を生成するためのランダム周期信号発生器（１３０）と、
少なくともデジタル信号（１０６）、前記ランダム周期信号（１３２）、および遅延デジタル信号（１６２）に応答して補正デジタル信号（１６８）を生成するノイズ・シェーピング・ユニット（１４７）と、
前記補正デジタル信号（１６８）、前記ランダム周期信号（１３２）、および量子化クロック信号（１９０）に応答して第１のデューティ比信号（１３６）および第２のデューティ比信号（１３７）を生成するデューティ比量子化器（１３４）と、
第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）および量子化クロック信号（１９０）に応答して、それぞれ正および負のＰＷＭ（１８０，１８４）信号を生成するＰＷＭカウンタ（１７２）と、を備える装置。
【請求項６】
前記ランダム周期信号（１３２）が独立可変周波数信号を含み、さらに同独立可変周波数信号がサイクル毎に変化する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ノイズ・シェーピング・ユニット（１４７）が、遅延（１４６）と、適応係数発生器（１４３）と、誤差積分増幅器（１４２）と、加算器（１６４）とを含み、さらに前記遅延（１４６）が、前記デジタル信号（１０６）および前記ランダム周期信号（１３２）に応答して遅延デジタル信号（１６２）を生成し、さらに前記適応係数発生器（１４３）が、前記ランダム周期信号（１３２）に応答して適応係数を生成し、前記誤差積分増幅器（１４２）が一連のノイズ・シェーピング動作を行い推定誤差信号（１７６）を生成する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
さらに前記誤差積分増幅器（１４２）が、前記適応係数、前記ランダム周期信号（１３２）、前記遅延デジタル信号（１６２）、前記デジタル信号（１０６）、および正および負のＰＷＭ信号（１００，１８４）に応答して、前記一連のノイズ・シェーピング動作を行って前記推定誤差信号（１７６）を生成し、前記推定誤差信号（１７６）が、前記遅延デジタル信号と前記正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）間の差の間のノイズ・シェーピング誤差を表し、前記遅延デジタル信号と前記ＰＷＭ信号差の間のノイズ・シェーピング誤差が、前記適応係数および前記デジタル信号により、前記誤差積分増幅器（１４２）の積分部分により整形されたノイズである請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ノイズ・シェーピング・ユニット（１４７）が、前記第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）の関数として、所定のオーディオ帯域の外側の帯域に、前記デューティ比量子化器（１３４）による量子化ノイズをさらに再分配する請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記デューティ比量子化器（１３４）が、前記ランダム周期信号（１３２）の左の半周期および右の半周期の両方に対する前記第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）を計算し、前記左の半周期に対して、前記デューティ比量子化器（１３４）が、前記正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）および第１のランダム半周期信号の予測量子化バージョンの第１の持続時間を使用して前記第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）を生成し、前記第１のランダム半周期信号が、前記ランダム周期信号（１３２）の左の半周期に対応し、前記正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の予測量子化バージョンの第１の持続時間が、ランダム周期信号（１３２）の左の半周期に対する前記補正デジタル信号（１６８）に対応する請求項５に記載の装置。
【請求項１１】
前記右の半周期に対して、前記デューティ比量子化器（１３４）が、前記正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）および第２のランダム半周期信号の予測量子化バージョンの第２の持続時間を使用して前記第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）を生成し、前記第２のランダム半周期信号が、前記ランダム周期信号（１３２）の右の半周期に対応し、前記正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の予測量子化バージョンの第２の持続時間が、ランダム周期信号（１３２）の右の半周期に対する前記補正デジタル信号（１６８）に対応する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ノイズ・シェーピング・ユニット（１４７）が、電力段（１１８）の出力のところで所望のＮ／Ｓ比基準に適合するために、所定のオーディオ帯域の外部に前記デューティ比量子化器（１３４）による前記量子化ノイズを再分配する請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＰＷＭカウンタ（１７２）が、それぞれ第１および第２のデューティ比信号（１３６，１３７）が表す量子化クロック・サイクルの数をカウントすることにより正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）を生成し、さらに正および負のＰＷＭ信号が矩形波の形をしている請求項５に記載の装置。
【請求項１４】
デジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するための方法であって、
デジタル信号を受信するステップと、
ランダム周期発生器（１３０）によりランダム周期信号を生成するステップであって、同ランダム周期信号がランダム周期を有し、左の半周期および右の半周期を含むステップと、
前記ランダム周期（１３２）に基づいて適応係数を計算するステップと、
第１の発生器を使用して前記ランダム周期（１３２）の左の半周期に対する第１の関数を計算するステップと、
第２の発生器を使用して前記ランダム周期（１３２）の左の半周期に対する第２の関数を計算するステップと、
前記左の半周期に対する前記第２の関数により誤差信号（１７６）を推定するステップと、
前記デジタル信号（１０６）と前記左の半周期に対する前記推定誤差信号（１７６）とを加算するステップと、
前記左の半周期に対する第１および第２のデューティ比を量子化して正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の前記左の半周期に対する量子化クロック・カウントを確立するステップと、
前記第１の発生器を使用して前記ランダム周期（１３２）の右の半周期に対する第１の関数（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）を計算するステップと、
前記第２の発生器を使用して前記ランダム周期（１３２）の右の半周期に対する第２の関数（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４）を計算するステップと、
前記右の半周期に対する前記第２の関数により誤差信号（１７６）を推定するステップと、
前記デジタル信号（１０６）と前記右の半周期に対する前記推定誤差信号とを加算するステップと、
前記右の半周期に対する第１および第２のデューティ比を量子化して、正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の右の半周期に対する量子化クロック・カウントを確立するステップと、を含む方法。
【請求項１５】
前記左の半周期に対する前記第１の関数が、前記デジタル信号（１０６）、ランダム周期（１３２）、遅延デジタル信号（１６２）および正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の関数である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の関数が、前記左の半周期に対する第１の関数、適応係数（１４５）、および前記左の半周期に対する前の第２の関数の関数である請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記右の半周期に対する前記第１の関数が、前記デジタル信号（１０６）、前記ランダム周期（１３２）、前記遅延デジタル信号（１６２）および正および負のＰＷＭ信号（１８０，１８４）の関数である請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記右の半周期に対する前記第２の関数が、前記右の半周期に対する前記第１の関数、適応係数（１４５）、および前記右の半周期に対する前の第２の関数の関数である請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記右の半周期の終了の入手に応答して、前のランダム周期信号の代わりに新しいランダム周期信号の生成から開始する前記方法を反復するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル増幅器に関し、特にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号の干渉およびノイズの低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル・オーディオ・アンプの場合には、デジタル信号をアナログ構成要素に変換するためにパルス幅変調（ＰＷＭ）がよく使用される。このタイプのデジタル・オーディオ・アンプは、多くの場合、デジタルＰＷＭオーディオ・アンプと呼ばれる。デジタルＰＷＭオーディオ・アンプは、例えば、携帯電話およびハイエンド・デジタル・オーディオ機器のような種々の用途に使用することができる。
【０００３】
多くのデジタルＰＷＭオーディオ・アンプは、クラスＤデジタル増幅器と呼ばれる特殊なクラスの増幅器である。典型的なクラスＤデジタル増幅器の場合には、パルス幅変調を行うために、三角形発振器（ｔｒｉａｎｇｌｅ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）のような固定周波数信号発生器が、デジタル・オーディオ入力と一緒に使用される。パルス幅変調された信号は、増幅され、電磁障害（ＥＭＩ）を低減するために低域フィルタに送られる。低域フィルタの使用はＥＭＩ障害を除去するための実行可能な方法であるが、また低域フィルタを使用すると、さらに広くスペースが必要になり、デジタル・オーディオ・アンプのコストが増大する。多くのローエンド携帯電話用途の場合にはコストが増大しては困るので、信号の品質を改善する一方でコストを低減するために使用することができる別の方法が考慮の対象になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故、デジタル増幅器内のＥＭＩおよび量子化ノイズを低減する改良形のデジタル増幅器が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下に本発明については説明するが、これは単に例示としてのものであり、本発明は添付の図面により制限されない。図面中、類似の参照番号は類似の要素を示す。図面中の要素は簡単にはっきり示すためのもので、必ずしも正確に縮尺されていない。例えば、本発明のある実施形態の理解を助けるために、図面内のいくつかの要素の寸法は他の要素に対して誇張してある。
【０００６】
本発明の一実施形態の場合には、デジタル増幅装置は、デジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するための、積分ノイズ・シェーピングによるデジタルＰＷＭ信号発生器および電力段を含む。ＰＷＭ信号発生器は、デジタルＰＷＭ信号を発生する際に、補正したデジタル信号入力の量子化ノイズを所定のオーディオ帯域の外側の帯域に再分配するために、デジタル信号入力およびランダム周期信号に応答する。電力段は、増幅したデジタルＰＷＭ信号を供給するためにデジタルＰＷＭ信号に応答する。
【０００７】
本発明の一実施形態の場合には、デジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するための装置は、ランダム周期信号発生器と、ノイズ・シェーピング・ユニットと、デューティ比量子化器と、ＰＷＭカウンタとを含む。ランダム周期信号発生器はランダム周期信号を生成する。ノイズ・シェーピング・ユニットは、補正した信号を発生するために、少なくともデジタル信号、ランダム周期信号、および遅延デジタル信号に応答する。デューティ比量子化器は、補正したデジタル信号、ランダム周期信号、および量子化クロック信号に応答し、第１のデューティ比信号および第２のデューティ比信号を生成する。ＰＷＭカウンタは、それぞれ、第１および第２のデューティ比信号および量子化クロック信号に応答し、正および負のＰＷＭ信号を生成する。
【０００８】
本発明の一実施形態の場合には、デジタル・パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するための方法を提供する。デジタル信号を受信する。ランダム周期信号がランダム周期発生器により発生し、ランダム周期信号は左の半周期および右の半周期を含む。ランダム周期に基づいて適応係数が計算される。第１の発生器は、ランダム周期の左の半周期に対する第１の関数を計算するために使用される。第２の発生器は、ランダム周期の左の半周期に対する第２の関数を計算するために使用される。誤差信号が、左の半周期に対する第２の関数により推定される。受信デジタル信号と左の半周期に対する推定誤差信号とが加算される。正および負のＰＷＭ信号の左の半周期に対する量子化クロック・カウントを確立するために、左の半周期に対して第１および第２のデューティ比が量子化される。第１の発生器は、ランダム周期の右の半周期に対する第１の関数を計算するために使用される。第２の発生器は、ランダム周期の右の半周期に対する第２の関数を計算するために使用される。誤差信号は、右の半周期に対する第２の関数により推定される。受信デジタル信号と右の半周期の推定誤差信号とが加算される。正および負のＰＷＭ信号の右の半周期の量子化クロック・カウントを確立するために、右の半周期に対して第１および第２のデューティ比が量子化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態によるデジタル増幅器１００である。デジタル増幅器１００は、デジタル・ソース１０２と、積分ノイズ・シェーピングによるデジタル・パルス幅変調信号発生器（ＤＰＳＧ）１１０と、電力段１１８と、負荷１２６とを含む。デジタル・ソース１０２は、ＣＤプレーヤ、デジタル・オーディオ・テープ・プレーヤ、携帯電話、デジタル・カー・ラジオ等のようなデバイスを含むことができる。一実施形態の場合には、負荷１２６はオーディオ・スピーカであってもよい。本発明の他の実施形態は、他のタイプの負荷を使用することができる。
【００１０】
動作中、デジタル・ソース１０２は、ＤＰＳＧ１１０にデジタル信号１０６を供給する。デジタル信号１０６は、例えば、パルス符号変調（ＰＣＭ）信号またはパルス密度変調（ＰＤＭ）信号のような形のデジタル入力であってもよい。ＤＰＳＧ１１０は、デジタル信号１０６を受信し、電磁障害（ＥＭＩ）を低減するためにランダム周期発生器を使用し、量子化による量子化ノイズの量を低減するために積分ノイズ・シェーピングを使用する。ＤＰＳＧ１１０は、増幅のためにデジタルＰＷＭ信号１１４を電力段１１８に供給する。電力段１１８は、デジタルＰＷＭ信号１１４を増幅し、増幅したＰＷＭ信号１２２をオーディオ出力として負荷１２６に供給する。
【００１１】
図２は、本発明の一実施形態によるデジタル増幅器１００である。デジタル増幅器１００のＤＰＳＧ１１０は、ノイズ・シェーピング・ユニット１４７と、ランダム周期発生器１３０と、デューティ比量子化器１３４と、パルス幅変調（ＰＷＭ）カウンタ１７２とを含む。ノイズ・シェーピング・ユニット１４７は、遅延ブロック１４６と、誤差積分増幅器１４２と、加算器１６４と、適応係数発生器１４３とを含む。
【００１２】
動作中、ＤＰＳＧ１１０は、デジタル・ソース１０２からデジタル信号１０６を受信する。デジタル信号１０６は、ノイズ・シェーピング・ユニット１４７の遅延ブロック１４６、加算器１６４、および誤差積分増幅器１４２に供給される。一実施形態の場合には、遅延ブロック１４６は、デジタル信号１０６およびランダム周期発生器１３０が発生したランダム周期信号１３２の持続時間（ランダム周期１３２）により制限された遅延量により遅延デジタル信号１０６を受信する。一実施形態の場合には、ランダム周期信号１３２は、独立可変周期信号を含むことができ、サイクル毎に変化することができる。遅延量は、ランダム周期１３２の１／２（ランダム半周期１３２）により誤差積分増幅器１４２で正規化される。正規化された遅延量は遅延比と呼ぶことができる。遅延デジタル信号１６２は、誤差積分増幅器１４２に供給される。
【００１３】
遅延ブロック１４６にランダム周期１３２を供給する他に、ランダム周期発生器１３０は、デューティ比量子化器１３４、誤差積分増幅器１４２および適応係数発生器１４３にランダム周期１３２を提供する。適応係数発生器１４３は、適応係数１４５を発生するためにランダム周期１３２を使用する。次に、適応係数１４５は、誤差積分増幅器１４２に供給される。
【００１４】
ノイズ・シェーピング・ユニット１４７の誤差積分増幅器１４２は、ランダム周期１３２、遅延ブロック１４６から遅延デジタル信号１６２、デジタル・ソース１０２からデジタル信号１０６、適応係数発生器１４３から適応係数１４５、ＰＷＭカウンタ１７２からＰＷＭ信号１８４、およびＰＷＭカウンタ１７２からＰＷＭ信号１８０を受信する。誤差積分増幅器１４２は、誤差信号（推定誤差）１７６を発生するために一連のノイズ・シェーピング動作（図３のところでさらに詳細に説明する）を行う。推定誤差１７６は、遅延デジタル信号１６２およびＰＷＭ信号の差間のノイズ・シェーピング誤差（すなわち、ＰＷＭ信号１８０とＰＷＭ信号１８４との間の違い）を表す。一実施形態の場合には、遅延デジタル信号１６２とＰＷＭ信号差の間の誤差が、適応係数１４５およびデジタル信号１０６により、誤差積分増幅器１４２の積分部分により整形されたノイズである。一実施形態の場合には、デューティ比１３６およびデューティ比１３７に対応するデューティ比は、ＰＷＭ信号１８０およびＰＷＭ信号１８４により誤差積分増幅器１４２により入手することができる。他の実施形態の場合には、デューティ比１３６およびデューティ比１３７を、直接、誤差積分増幅器１４２（図示せず）に供給することができる。加算器１６４は、推定誤差１７６およびデジタル信号１０６を受信し、補正デジタル信号１６８を発生するために加算を行う。補正デジタル信号１６８は、ランダム周期１３２および量子化クロック信号１９０と一緒に、デューティ比量子化器１３４に供給される。
【００１５】
デューティ比量子化器１３４は、加算器１６４から補正デジタル信号１６８を受信し、ランダム周期発生器１３０からランダム周期１３２を受信し、量子化クロック１９１から量子化クロック信号１９０を受信し、デューティ比１３６およびデューティ比１３７を発生する。一実施形態の場合には、デューティ比１３６およびデューティ比１３７は、ランダム周期１３２のサイクルの左半分（左の半周期）、およびランダム周期１３２のサイクルの右半分（右の半周期）の両方に対して計算される。一実施形態の場合には、デューティ比量子化器１３４は、デューティ比１３７を生成するために、（ランダム周期１３２の左の半周期の補正デジタル信号１６８に対応する）ＰＷＭ信号１８０の予測した量子化バージョン、およびランダムな半分の周期（左の半周期に対応するランダム周期１３２の半分）の持続時間を使用する。同様に、デューティ比量子化器１３４は、デューティ比１３６を生成するために、（ランダム周期１３２の左の半周期の補正デジタル信号１６８に対応する）ＰＷＭ信号１８４の予測した量子化バージョン、およびランダムな半分の周期（左の半周期に対応するランダム周期１３２の半分）の持続時間を使用する。右の半周期の場合には、デューティ比量子化器１３４は、デューティ比１３７を発生するために、（ランダム周期１３２の右の半周期の補正デジタル信号１６８に対応する）ＰＷＭ信号１８０の予測した量子化バージョン、およびランダムな半分の周期（右の半周期に対応するランダム周期１３２の半分）の持続時間を使用する。同様に、デューティ比量子化器１３４は、デューティ比１３６を生成するために、（ランダム周期１３２の右の半周期の補正デジタル信号１６８に対応する）ＰＷＭ信号１８４の予測した量子化バージョン、およびランダムな半分の周期（右の半周期に対応するランダム周期１３２の半分）の持続時間を使用する。
【００１６】
一実施形態の場合には、例えば、デューティ比量子化器１３４による量子化ノイズは、電力段１１８の出力のところで所望の信号雑音比基準に適合するように、所定のオーディオ帯域の外側にノイズ・シェーピング・ユニット１４７により再分配される。ＣＤ品質オーディオのような一実施形態の場合には、所望の信号雑音比基準は９６ｄＢである。他の実施形態は、それに応じてノイズ・シェーピング・ユニット１４７を調整することができる他の信号雑音比の基準を有することができる。
【００１７】
ＰＷＭカウンタ１７２は、デューティ比量子化器１３４からデューティ比１３６を受信し、デューティ比量子化器１３４からデューティ比１３７を受信し、量子化クロック１９１から量子化クロック信号１９０を受信し、ＰＷＭ信号１８０およびＰＷＭ信号１８４を発生する。一実施形態の場合には、ＰＷＭ信号１８０は、デューティ比１３７が表す量子化クロック・サイクルの数をカウントすることにより生成され、ＰＷＭ信号１８４は、デューティ比１３６が表す量子化クロック・サイクルの数をカウントすることにより生成される。両方とも矩形波の形をしているＰＷＭ信号１８０およびＰＷＭ信号１８４は、誤差積分増幅器１４２および電力段１１８に供給される。電力段１１８は、ＰＷＭ信号１８０およびＰＷＭ信号１８４を増幅し、増幅したＰＷＭ信号１２０および増幅したＰＷＭ信号１２１を生成する。増幅したＰＷＭ信号１２０および増幅したＰＷＭ信号１２１は、負荷１２６に送られ、デジタル増幅器１００のオーディオ出力を表す。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態による誤差積分増幅器１４２を示す。一実施形態の場合には、推定誤差１７６は、図３のブロック図に対応する式１〜１５により発生する。推定誤差１７６は、ランダム周期発生器１３０が生成したランダム周期１３２の左の半周期および右の半周期の両方に対して計算される。ｆ発生器は、左の半周期および右の半周期に対してｆ関数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を生成し、Ｉ発生器は、左の半周期および右の半周期に対してＩ関数Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を生成する。
【００１９】
本発明の一実施形態による数学的記述は、下記変数により表される。
半周期指数  ｋ
サイクル指数  ｎ
公称半周期  Ｔｏ［ｎ］
ランダム半周期  Ｔ［ｎ］
利得定数  Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４
左の半周期の遅延デジタル信号１６２  ｘｒ［ｎ−１］
右の半周期の遅延デジタル信号１６２  ｘｌ［ｎ］
左の半周期のデジタル信号１０６  ｘｌ［ｎ］
右の半周期のデジタル信号１０６  ｘｒ［ｎ］
左の半周期の遅延比  ｄｌ［ｎ］
右の半周期の遅延比  ｄｒ［ｎ］
左の半周期のＰＷＭ信号１８０のデューティ比  ｄｌ１［ｎ］
右の半周期のＰＷＭ信号１８０のデューティ比  ｄｒ１［ｎ］
左の半周期のＰＷＭ信号１８４のデューティ比  ｄｌ２［ｎ］
右の半周期のＰＷＭ信号１８４のデューティ比  ｄｒ２［ｎ］
サイクル指数ｎは、式１により計算することができる。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
適応計数４５は、式２により計算することができる。
【００２２】
【数２】
2007537664.tif 000004
【００２３】
左の半周期のｆ関数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４は、式３〜６により計算することができる。
【００２４】
【数３】
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【００２５】
右の半周期のｆ関数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４は、式７〜１０により計算することができる。
【００２６】
【数４】
2007537664.tif 000006
【００２７】
左の半周期および右の半周期両方のＩ関数Ｉ１，Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、式１１〜１４により計算することができる。
【００２８】
【数５】
2007537664.tif 000007
【００２９】
推定誤差１７６は、式１５により計算することができる。
【００３０】
【数６】
2007537664.tif 000008
【００３１】
図４は、本発明の一実施形態が実行する機能のフローチャートである。一実施形態の場合には、流れ４０１は、ＤＰＳＧ１１０の初期化により開始する。次に、流れ４０１はステップ４０４に進み、そこでランダム周期発生器１３０がランダム周期を生成する。次に、流れ４０１はステップ４０８に進み、そこで適応係数がランダム周期に基づいて計算される。次に、流れ４０１はステップ４１２に進み、そこでｆ発生器が、ランダム周期発生器１３０が生成したランダム周期の左の半周期に対するｆ関数、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を計算する。ｆ関数（式３〜６に示す）は、デジタル信号１０６、ランダム周期１３２、遅延デジタル信号１６２、ＰＷＭ信号１８０、およびＰＷＭ信号１８４の関数である。次に、流れ４０１は、ステップ４１６に進み、そこで左の半周期に対するＩ関数、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が計算される。Ｉ関数（式１１〜１４に示す）は、左の半周期に対するｆ関数、適応係数１４５、および左の半周期に対する前のＩ関数の関数である。次に、流れ４０１は、ステップ４２０に進み、そこで推定誤差１７６が、Ｉ関数および利得定数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４により推定される。次に、流れ４０１はステップ４２４に進み、そこでデジタル信号１０６と推定誤差１７６とが加算される。次に、流れ４０１は、ステップ４２８に進み、そこでＰＷＭ信号１８０および１８４の左の半周期に対する量子化クロック・カウントを確立するために、左の半周期に対するデューティ比が量子化される。次に、流れ４０１は決定ステップ４３２に進み、そこで左の半周期が終了したかどうかについての判定が行われる。左の半周期が終了していない場合には、左の半周期が終了するまで決定ステップ４３２が反復して行われる。左の半周期が終了した場合には、流れ４０１はステップ４３６に進み、そこでｆ発生器が、ランダム周期発生器１３０が生成したランダム周期の右の半周期に対するｆ関数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を計算する。右の半周期に対するｆ関数（式７〜１０に示す）は、デジタル信号１０６、ランダム周期１３２、遅延デジタル信号１６２、ＰＷＭ信号１８０、およびＰＷＭ信号１８４の関数である。次に、流れ４０１は、ステップ４４０に進み、そこで右の半周期に対するＩ関数Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が計算される。右の半周期のＩ関数（式１１〜１４に示す）は、右の半周期に対するｆ関数、適応係数１４５、および右の半周期に対する前のＩ関数の関数である。次に、流れ４０１は、ステップ４４４に進み、そこで推定誤差１７６が、右の半周期のＩ関数および利得定数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４により推定される。次に、流れ４０１は、ステップ４４８に進み、そこでデジタル信号１０６と推定誤差１７６とが加算される。次に、流れ４０１は、ステップ４５２に進み、そこでＰＷＭ信号１８０および１８４の右の半周期に対する量子化クロック・カウントを確立するために、右の半周期に対するデューティ比が量子化される。次に、流れ４０１は決定ステップ４５６に進み、そこで右の半周期が終了したかどうかについての判定が行われる。右の半周期が終了していない場合には、右の半周期が終了するまで決定ステップ４５６が反復して行われる。右の半周期が終了した場合には、流れ４０１はステップ４０４に進む。
【００３２】
図５は、固定スイッチング周波数（高い方のピーク値５０２）を含む固定周期発生器によるシミュレーションに対するランダム・スイッチング周波数（低い方のピーク値５０４）を含むランダム周期発生器によるシミュレーションを示す。高い方のピーク値５０２の場合には、スペクトルの内容の大きな部分は１２５ｋＨｚのところで位置する。ランダム周期発生器１３０が生成するランダム周期により、スイッチング周波数ノイズは、広い周波数スペクトル（低い方のピーク値５０４により示す）上に拡がっているので、類似の動作を行うのに低域フィルタを使用する必要はない。
【００３３】
図６は、デジタル増幅器１００（図１および図２に示す）で使用されおよび／または生成される信号のうちのいくつかの時間領域を示す。デジタル入力信号１０６は、入力ＰＣＭ信号１０６として表されるＰＣＭ信号である。図では、サンプル点１Ａおよび１Ｂは、ランダム周期三角関数として表示されているランダム周期信号１３２と補正デジタル信号１６８の交点である。サンプル点１Ａは、補正デジタル信号１６８の左の半周期内の第１のもとのサンプル点に対応する。サンプル点２Ａは、補正デジタル信号１６８の左の半周期内の第１の負のもとのサンプル点（ランダム周期三角関数の参照中心点１）に対応する。サンプル点１Ｂは、補正デジタル信号１６８の右の半周期内の第１のもとのサンプル点に対応する。サンプル点２Ｂは、補正デジタル信号１６８の右の半周期内の第１の負のもとのサンプル点に対応する。一実施形態の場合には、ランダム周期三角関数のランダム周期は、周期持続時間２Ｔ［ｎ］を有している。何故なら、左の半周期および右の半周期の両方とも、Ｔ［ｎ］という半周期持続時間を有しているからである。量子化予測ＰＷＭ信号１８０は、ＰＷＭカウンタ１７２が出力したＰＷＭ信号１８０を表し、量子化ＰＷＭ信号１８４は、ＰＷＭカウンタ１７２が出力したＰＷＭ信号１８４を表す。予測ＰＷＭ信号１８０および予測信号１８４は、それぞれＰＷＭ信号１８０およびＰＷＭ信号１８４の量子化していないバージョンを示す。
【００３４】
今まで特定の実施形態を参照しながら本発明を説明してきた。しかし、通常の当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の修正および変更を行うことができることを理解することができるだろう。それ故、本明細書および図面は例示としてのものとみなすべきで、本発明を制限するものとみなすべきではない。これらのすべての修正は、本発明の範囲内に含まれる。
【００３５】
特定の実施形態を参照しながら、種々の利点、他の有利な点、問題の解決方法を説明してきた。しかし、任意の利点、有利な点または解決方法をもっと優れたものにするまたはすることができる種々の利点、有利な点、問題の解決方法および任意の要素を、請求項のうちのあるものまたはすべてのものの重要な、必要な、または本質的な特徴または要素と見なすべきではない。本明細書で使用する場合、「備える」、「備えている」またはその任意の他の派生語は、要素のリストを含むプロセス、方法、物品または装置が、これらの要素だけを含んでいるのではなく、リストに明示されていない他の要素、またはこのようなプロセス、方法、物品または装置に固有の他の要素を含むことができるように、非排他的に他のものを含むことができるようにするためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態によるＰＷＭデジタル増幅器のブロック図。
【図２】本発明の一実施形態によるＰＷＭデジタル増幅器のブロック図。
【図３】本発明の一実施形態による誤差積分増幅器のブロック図。
【図４】本発明の一実施形態で使用する方法のフローチャート。
【図５】周知の増幅器の周波数スペクトルと本発明の一実施形態による増幅器の周波数スペクトルとの比較。
【図６】本発明の一実施形態によるパルス幅変調に関連する種々の信号のタイミング図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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