[發明專利]具有改進的線性的級聯D類放大器

有效

• 申請號: 201210317147.4
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103296983A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 馬丁·肯亞;汪若鵬
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

所公開的系統和方法涉及開關放大器。更特別地，所公開的系統和方法涉及D類放大器(Class?D?amplifier)。

背景技術

放大器基于特定操作特性被分類。例如，A類放大器傳導在整個信號波的周期的信號電流，即，具有360度傳導。B類放大器確切地傳導在電流波形的一半周期信號的電流，即，180度傳導。AB類放大器是通過偏壓來避免交叉失真的B類放大器，并且C類放大器具有多于180度傳導和諧振加載。

D類放大器具有零度傳導并且利用開關功率級晶體管以防止放大器進入有源區。這些放大器通常包括在音頻系統中，諸如，家庭影院系統、移動電話、以及揚聲器。然而，傳統D類放大器具有有限的線性并且要求很難設計的高精度模擬組件和模擬控制回路。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種放大器，包括：第一級，包括：輸入節點，被連接以接收模擬輸入信號，模擬數字轉換器，被配置成將所述模擬輸入信號轉換成數字輸入信號，以及第一開關電路，被配置成響應于接收基于所述數字輸入信號的數字脈沖寬度調制信號，輸出第一模擬中間輸出信號；第二級，連接至所述第一級，所述第二級被配置成：接收所述第一級的脈沖寬度調制量化誤差，通過增益因數調節所述第一級的脈沖寬度調制量化誤差，以生成所述第一級的調節后的脈沖寬度調制量化誤差，以及基于所述第一級的調節后的脈沖寬度調制量化誤差輸出第二模擬中間輸出信號；以及求和電路，被配置成結合所述第一模擬中間輸出信號和所述第二模擬中間輸出信號以生成放大輸出信號。

在該放大器中，進一步包括：第三級，連接至所述第二級，所述第三級被配置成：從所述第二級提取脈沖寬度調制量化誤差，通過所述增益因數調節所述第二級的所述脈沖寬度調制量化誤差，以及將第三模擬中間輸出信號輸出到所述求和電路。

在該放大器中，所述求和電路被配置成結合所述第一模擬中間輸出信號、所述第二模擬中間輸出信號和所述第三模擬中間輸出信號，以生成所述放大輸出信號。

在該放大器中，所述第一級包括：數字濾波器，被配置成過濾從所述模擬數字轉換器輸出的所述數字輸入信號；以及數字脈沖寬度調制生成電路，被配置成響應于接收從所述數字濾波器接收的過濾后的數字輸入信號，生成所述數字脈沖寬度調制信號。

在該放大器中，所述第二級包括：數字脈沖寬度調制發生電路，被配置成響應于從增益電路接收所述第一級的調節后的脈沖寬度量化誤差，生成第二數字脈沖寬度調制信號；以及第二開關電路，被配置成響應于接收所述第二數字脈沖寬度調制信號，輸出所述第二模擬中間輸出信號。

在該放大器中，所述第一開關電路包括：第一晶體管，具有連接至第一電源節點的源極、連接至第一節點的柵極、以及連接至第二節點的漏極，所述第一節點被連接成基于所述數字輸入信號接收所述數字脈沖寬度調制信號，所述第二節點用于輸出所述第一模擬中間輸出信號；以及第二晶體管，具有連接至第二電源節點的源極、連接至所述第一節點的柵極、以及連接至所述第二節點的漏極。

在該放大器中，所述第二開關電路包括：第三晶體管，具有連接至所述第一電源節點的源極、連接至第三節點的柵極、以及連接至第四節點的漏極，所述第三節點被連接成接收所述第二數字脈沖寬度調制信號，所述第四節點用于輸出所述第二模擬中間輸出信號；以及第四晶體管，具有連接至第二電源節點的源極、連接至所述第三節點的柵極、以及連接至所述第四節點的漏極。

在該放大器中，所述第一開關電路包括：第一晶體管，具有連接至第一電源節點的源極、連接至第一節點的柵極、以及連接至第二節點的漏極，所述第一節點被連接成基于所述數字輸入信號接收所述數字脈沖寬度調制信號，所述第二節點用于輸出所述第一模擬中間輸出信號；以及第二晶體管，具有連接至第二電源節點的源極、連接至所述第一節點的柵極、以及連接至所述第二節點的漏極。

在該放大器中，模擬濾波器設置在所述第一級的反饋回路中，使得所述模擬濾波器連接至所述第一開關電路的輸出端和所述輸入節點。

根據本發明的另一方面，提供了一種方法，包括：在第一級的輸入節點接收模擬輸入信號；將所述模擬輸入信號轉換成數字輸入信號；基于所述數字輸入信號生成第一數字脈沖寬度調制信號；在第二級接收通過生成所述第一數字脈沖寬度調制信號引入的第一量化誤差；通過增益因數調節所述第一量化誤差；基于調節所述第一量化誤差，生成第二數字脈沖寬度調制信號；從所述第一級輸出第一模擬中間輸出信號，并且從所述第二級輸出第二模擬中間輸出信號；以及結合所述第一模擬中間輸出信號和所述第二模擬中間輸出信號以提供放大輸出信號。