[發(fā)明專利]高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097235.6
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101847968A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 黃偉;馬成炎;葉甜春
• 申請（專利權）人: 杭州中科微電子有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;H03F1/32;H03F1/26
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王鑫康

1.高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，它包括前置可變增益放大器、積分器、脈寬調(diào)制PWM調(diào)制電路、三態(tài)調(diào)節(jié)電路、柵極驅動電路和功率輸出級；所述的積分器為兩級積分器級聯(lián)構成的級聯(lián)二階積分器，并引入兩路反饋構成高階的雙反饋回路；

高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器簡稱D類音頻功率放大器采用全差分結構，前置可變增益放大器連接級聯(lián)二階積分器，級聯(lián)二階積分器的差分輸出分別連接兩個PWM調(diào)制電路的一輸入端，載波發(fā)生電路的輸出端分別連接兩個PWM調(diào)制電路的另一輸入端，兩個PWM調(diào)制電路的輸出端分別連接三態(tài)調(diào)節(jié)電路的兩個差分輸入端，三態(tài)調(diào)節(jié)電路的兩個差分輸出端分別連接兩個柵極驅動電路的輸入端，每個柵極驅動電路的輸出端和功率輸出級的輸入端相連，功率輸出級的兩個輸出端接片外揚聲器構成全橋輸出形式；

前置可變增益放大器和三態(tài)調(diào)節(jié)電路之間接入一個級聯(lián)二階積分器，對經(jīng)前置可變增益放大器增益控制的輸出信號作二階積分處理，再接到三態(tài)調(diào)制電路，能減小無輸入信號狀態(tài)下的電磁干擾，柵極驅動電路用于控制死區(qū)時間和功率輸出級轉換特性，以減小該級引入的非線性失真；

由兩級積分器和雙反饋回路構成閉環(huán)結構，閉環(huán)結構有效抑制失真，增大電源抑制比，其性能的改善直接由環(huán)路增益決定，環(huán)路增益包括積分器增益，PWM級增益和反饋系數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述級聯(lián)二階積分器是由兩級高增益高擺率運算放大器組成的二階積分器，通過兩級積分器級聯(lián)使環(huán)路獲得高增益和高階濾波特性濾除帶外噪聲和諧波分量，以便改善D類音頻功率放大器的性能。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述級聯(lián)二階積分器的兩級積分器的差分輸入端都接有一個反饋電阻，反饋電阻的另一端連接功率輸出級的輸出端，組成多路反饋網(wǎng)絡；通過反饋電阻從功率輸出級引入兩路電壓負反饋信號，調(diào)節(jié)兩級積分器反饋系數(shù)，便能保證該非線性的D類音頻功率放大器的穩(wěn)定性。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器為一單片芯片，芯片上的可變增益放大器和級聯(lián)二階積分器的積分器為線性模塊，PWM調(diào)制電路的比較器和載波發(fā)生器、三態(tài)調(diào)制電路、柵極驅動電路以及功率輸出級為非線性模塊。

5.根據(jù)權利要求3所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器為一單片芯片，芯片上的可變增益放大器和級聯(lián)二階積分器的積分器為線性模塊，PWM調(diào)制電路的比較器和載波發(fā)生器、三態(tài)調(diào)制電路、柵極驅動電路以及功率輸出級為非線性模塊。

6.根據(jù)權利要求1或2或3或5所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述的積分器是高增益高擺率運算放大器，要求其增益高于60dB，擺率高于1V/μs，以便獲得高性能。

7.根據(jù)權利要求1或2或3或5或6所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述的積分器的差分輸入端各連接一個反饋電阻和輸入電阻，設計時通過調(diào)節(jié)反饋電阻與輸入電阻的比值實現(xiàn)反饋系數(shù)的調(diào)整，反饋系數(shù)的取值應小于0.25，為減小積分電容面積，輸入電阻和反饋電阻阻值大于100KΩ，積分電容和反饋電阻及輸入電阻取值通過模型仿真確定，以實現(xiàn)系統(tǒng)最小失真和保證反饋環(huán)路穩(wěn)定性。

8.根據(jù)權利要求1或2或3或5或6所述的高階多路反饋結構的高性能D類音頻功率放大器，其特征在于，所述的三態(tài)調(diào)制電路為由邏輯門和觸發(fā)器組成的數(shù)字電路，對PWM電路輸出信號進行調(diào)制，輸出的調(diào)制信號控制柵極驅動電路，實現(xiàn)在無音頻信號輸入情況下，D類音頻功率放大器全橋形式輸出時負載兩端電平確定為高電平，消除了傳統(tǒng)四態(tài)模式無信號輸入時負載兩端電平不確定而帶來的電磁干擾問題。