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基于PDM的D/A转换技术

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作者:王莲莲 邹丽新 齐郾琴时间:2006-10-27来源:现代电子技术收藏
1 引言

在数字信号处理中,常常需要将多位数字信号转化为一位数字信号。例如,在通信领域,接收器接收到经过编码的数字语音信号,需将他转化为模拟信号,即将原来的模拟语音信号复原。经过编码的语音信号,通常是多位的比特流。因此,如何将多位比特流转化为模拟语音信号,便成为保证通信质量的关键。又如,在一些控制电路中,控制信号是经过计算生成的多位数字信号,而这些数字信号必须转化为模拟信号才能对电路进行控制。因此,如何将多位数字信号转化为符合实际要求的模拟信号,则成为控制电路设计者最关心的问题。

在传统的电路设计中,面对上述问题时,通常选择使用由多个分离的电子元器件组成的器,有时我们也称他为静态器。但是由于静态器的组成结构,决定了他在系统中,必须占用一定的空间及消耗一定量的功率。于是在那些要求携带方便的系统方案中,静态D/A转换器就不得不被替换掉[1]。

于是人们选择所谓“数字基础”的D/A转换器。而用于数字D/A转换的方法有2种:(P ulse Width Modulation)脉冲宽度和PDM(Pulse Density Modulation)脉冲密度。这种数字D/A转换器所占用的物理空间比较小,消耗的功率也比较小。因此,适用于对系统硬件大小以及功耗要求比较严格的系统[1]。

早在20世纪40年代,就开始被应用在电话中。由于的局限性,人们在二十年后,提出了PDM方法。但由于当时的应用市场尚不成规模,因而这种调制方法一直未能得到广泛的关注和应用。近年来,由于数字技术在各个领域里得到了广泛的应用,数字产品飞速发展,数字信号处理开始得到越来越多的关注。于是PDM调制技术重新得到重视,并被应用在不同的领域中。

2 PDM基本介绍  

PDM是一种在数字领域提供模拟信号的调制方法。在PDM信号中,逻辑“1”表示单个脉冲,逻辑“0”表示没有脉冲。通常逻辑“1”和逻辑“0”是不连续的,逻辑“1”比较均匀地分布在每个调制信号周期里。其中单个脉冲并不表示幅值,而一系列脉冲的密度才对应于模拟信号中的幅值。完全由“1”组成的PDM信号对应于幅值为正的电压;而完全由“0”组成的PDM信号则对应于负幅值的电压;由“1”和“0”交替组成的信号则对应于0幅值的电压。

3 PDM的实现

pdm调制技术的逻辑框图

PDM调制技术的逻辑框图如图1所示。用1个分频计数器实现符合实际应用要求的时钟信号,脉冲周期为ΔT。再将时钟信号送入N位计数器,实现0,1,…,2N-1的计数。在计数的单个脉冲周期ΔT里,将计数结果各个位上的逻辑值经过一系列逻辑操作,实现N位比较基准脉冲信号,分别为Bit0,Bit1,Bit2,…,Bit(N -1)。值得注意的是,在每一个ΔT里,都只有一个位上有逻辑“1”,其他位 上均为逻辑“0”。同时将寄存器输出的N位总线数据与比较基准脉冲信号Bit0,Bit1,Bit2,…,Bit(N-1)进行逐位与操作,再将各个位上的结果相或,便得到ΔT内的调 制结果。这样,在整个调 制周期结束后便得到调制结果。

对于N位的数字信号,调制周期T=2N



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