[發明專利]集成電路

有效

• 申請號: 201210310297.2
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102957384A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: M·貝爾庫特;L·L·A·H·多佩爾
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;G01R31/317
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及一種包括D類放大器的集成電路和一種測試這樣的集成電路的方法，該D類放大器用于放大在輸入端子處的輸入信號。

背景技術

D類放大器普遍在消費者、汽車和移動應用中用作揚聲器驅動器。在多數D類放大器中，使用輸入信號的某一形式的脈寬調制(PWM)。可以通過比較輸入信號與三角波參考信號來生成PWM信號。通常，參考信號的頻率比輸入信號的頻率高得多(例如約350kHz或者8×f_s，其中f_s是音頻信號的采樣頻率(例如44.1kHz))。

理想地，PWM信號的頻譜不含調制信號的諧波，這意味著它可以在失真方面視為理想。許多D類放大器使用積分反饋回路以提供電源抑制和輸出級中的切換誤差的校正。

在移動應用中，可以假定多數音頻源為數字的，而音頻信號本質是模擬的。這意味著在音頻源與揚聲器之間某處必須執行數模(D/A)轉換。由于音頻D/A轉換器通常運用噪聲整形，所以數模轉換器(DAC)與閉環D類放大器的組合需要專用架構以避免將帶外量化噪聲互調回到音頻頻帶中。

在圖1中示出了一個例子。在這一例子中，通過將常見數字格式(例如I2S或者DSD)的輸入信號轉換成數字PWM信號(在圖1中表示為dpwm)而在數字域(未示出)中執行PWM生成。dpwm信號的重要性質在于它是同步信號(即信號的邊沿與在高得多的頻率(例如2048×f_s)下運行的系統時鐘同步)。一位DAC1將dpwm信號轉換成向第一積分器2的虛擬接地中注入的模擬電流I_DPWM。由于輸入信號已經是PWM格式，所以無需時鐘參考。第一積分器2與第二積分器3一起形成二階低通濾波器。來自第一積分器2和第二積分器3的輸出饋給比較器4的非反相輸入和反相輸入，該比較器生成用于驅動輸出級5的信號(在圖1中表示為comp)。

在零調制的情況下，comp信號是dpwm輸入信號的延遲版本。當施加正調制時，comp信號的占空比大于dpwm信號的占空比。另一方面，當施加負調制時，comp信號的占空比少于dpwm信號的占空比。反饋回路的一個效果在于擴張dpwm輸入信號的調制。因而comp信號是異步信號(即comp信號的邊沿不再與系統時鐘同步)。

向輸出級中直接饋給comp信號，該輸出級以很小延遲并且在更高功率水平再現信號。雖然輸出信號V_PWM看來是數字的，但是它實質上是模擬的。經由反饋電阻器6向第一積分器2的輸入反饋代表輸出信號V_PWM的反饋電流，并且由包括電感器7和電容器8的濾波器從PWM信號恢復音頻信號Vo。這一音頻信號Vo驅動負載9(例如揚聲器)。

包括這樣的D類放大器的集成電路被大批量生產，并且為了確保每個產品的質量，工業上在晶片上(即在將晶片切分成個別電路并且封裝之前)測試它們。用包括可編程信號生成器和電源生成器、電壓和電流計以及數字接口的專用測試設備完成工業測試。用針狀探針接觸個別產品，這些針狀探針精確布置于所謂的探針卡中以確切匹配產品的鍵合開口的位置。對于音頻放大器，測試包括多個關鍵規格項目(比如失真(THD)、噪聲(SNR)、電源抑制(PSR)、增益和偏移)。

為了實現音頻測量，必須在測試設置中添加一些外部硬件。對于典型D類橋放大器，附加硬件由用于每個放大器的低通濾波器(LPF)和精確模數轉換器(ADC)構成。用于受測試的D類放大器的輸入信號由專用測試設備生成，并且向LPF和ADC饋給來自D類放大器的輸出信號。向專用測試設備反饋ADC的數字輸出用于分析。在稱為操縱器(handler)的電路板上組裝LPF和ADC，該電路板也包含探針卡并且用作在受測試的放大器與專用測試設備之間的接口。

工業測試的成本是總產品價格的重要部分并且與為了完成測試而花費的總時間成比例。為了加速測試時間，并行測試放大器是有利的。當并行或者多部位測試時，用單個探針卡接觸多個放大器。然而操縱器上的空間量有限。在一些情況下，這意味著為了進行音頻測量而需要的外部硬件實際上是可以并行測試的部位數目的限制因素。

另一問題涉及測量質量。工業測試環境相當有噪聲，這使得難以執行靈敏的測試。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種包括D類放大器的集成電路，D類放大器用于放大在輸入端子處的輸入信號，D類放大器在操作模式與測試模式之間可切換，在操作模式中，比較器直接耦合到輸出級，在測試模式中，比較器經由采樣器耦合到輸出級并且輸出級經由反饋網絡耦合到輸入端子，借此輸出信號的數字表示在采樣器的輸出處可用。