[發(fā)明專利]功率放大器及其調制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810184844.0
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101753109A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 侯信宏;林崇偉
• 申請（專利權）人: 財團法人工業(yè)技術研究院
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 蒲邁文

技術領域

本發(fā)明涉及一種功率放大器及其調制器，且特別是涉及一種具有自動調 制頻率功能的三角積分脈沖寬度調制(Sigma-Delta?Pulse-Width Modulation)D類功率放大器及其調制器。

背景技術

功率放大器視其應用而有多種分類，主要有A類、B類、AB類、C類以 及D類等。舉例來說，在手持式以及移動式裝置中的音頻信號處理，D類功 率放大器因具有高功率轉換效率(大于90％)的優(yōu)點而廣泛的被使用。而且， 某些D類功率放大器會使用脈沖寬度調制器來產生連續(xù)脈沖，這些脈沖寬度 隨音頻信號幅度而變化，以控制D類功率放大器內切換電路的運作。然而， 對于信號失真度要求較高的產品上，D類功率放大器的表現(xiàn)卻不如AB類功率 放大器那么地好。

因此，為了改善D類放大器輸出信號非線性失真的問題，便有人提出一 種積化和差(sigma-delta)D類功率放大器，其信號失真度能較AB類功率放 大器低，且也保留D類功率放大器高功率轉換效率的特點，使得積化和差D 類功率放大器在市場上有很大的競爭優(yōu)勢。然而，積化和差D類功率放大器 具有一個致命缺點。當輸入信號大到某程度時，通常約為參考電平的一半， 積化和差D類功率放大器的全諧波噪音比(total?harmonic?distortion?plus noise，THD+N)會急遽變大，其中全諧波噪音比為設備本身產生的失真諧波 功率及噪聲的總和與輸出功率的比值。

為了解決上述積化和差D類功率放大器的致命缺點，一種三角積分脈沖 寬度調制式D類功率放大器的技術便應運而生。如此一來，除了可改善積化 和差D類功率放大器的全諧波噪音比急遽變大的問題之外，還可保有脈沖寬 度調制式D類功率放大器在一般常用功率下的轉換效率。另外，此技術使用 了連續(xù)時間的三角積分調制概念，于是在回路濾波器的部分必須采用被動元 件如電阻、電容等...。

然而，由于工藝技術上的限制，被動元件的絕對值的大小約有±20％～ ±40％的差距，嚴重地影響電路的表現(xiàn)。而被動元件工藝上的變異無法精確地 被控制，以致于被動元件的絕對值的差距所造成的電路效能差異過大，導致 三角積分脈沖寬度調制式D類功率放大器的輸出信號質量無法有效提升。

發(fā)明內容

根據(jù)本發(fā)明的范例提供一種調制器，其包括回路濾波單元、頻率產生器 及量化單元。回路濾波單元用以計算一輸入信號與一輸出信號間的一差值， 并累加差值，以及依據(jù)差值與一參考頻率產生一第一信號。頻率產生器提供 具有參考頻率的一第二信號至回路濾波單元。量化單元耦接回路濾波單元， 其將第一信號量化為一數(shù)字信號，并輸出至該調制器的下一級電路。此外， 頻率產生器包括邏輯電路、電流陣列及虛擬負載。邏輯電路用以接收一第三 信號，比較第三信號與一第一參考信號或一第二參考信號的電平，并輸出一 邏輯信號。電流陣列耦接邏輯電路，依據(jù)邏輯信號產生第二信號與一虛擬信 號，其中第二信號與虛擬信號二者特性相關。虛擬負載耦接電流陣列，其用 以代表回路濾波單元內的一負載電路，其中電流陣列通過虛擬信號驅動虛擬 負載，使虛擬負載提供第三信號至邏輯電路。

根據(jù)本發(fā)明的范例提供一種功率放大器，其包括回路濾波單元、頻率產 生器、量化單元及輸出級模塊。回路濾波單元用以計算一輸入信號與一輸出 信號間的一差值，并累加差值，以及依據(jù)差值與一參考頻率產生一第一信號。 頻率產生器提供具有參考頻率的一第二信號至回路濾波單元。量化單元耦接 回路濾波單元，其將第一信號量化為一數(shù)字信號，并輸出至下一級電路。輸 出級模塊耦接量化單元，其接收數(shù)字信號，并依據(jù)數(shù)字信號的邏輯電平產生 對應的輸出信號，以驅動一外部負載。此外，頻率產生器包括邏輯電路、電 流陣列及虛擬負載。邏輯電路用以接收一第三信號，比較第三信號與一第一 參考信號或一第二參考信號的電平，并輸出一邏輯信號。電流陣列耦接邏輯 電路，依據(jù)邏輯信號產生第二信號與一虛擬信號，其中第二信號與虛擬信號 二者特性相關。虛擬負載耦接電流陣列，其用以代表回路濾波單元內的一負 載電路，其中電流陣列通過虛擬信號驅動虛擬負載，使虛擬負載提供第三信 號至邏輯電路。

基于上述，本發(fā)明采用所述的頻率產生器，其可適當?shù)卣{整頻率，并輸 出至回路濾波單元。這樣一來，通過適當?shù)卣{整頻率的頻率產生器，以降低 回路濾波單元中被動元件因工藝變異對功率放大器所造成的影響。進一步使 得功率放大器整體的表現(xiàn)可以維持在高質量的狀態(tài)。