[發(fā)明專利]用于H橋式數(shù)字D類功放的功率級電源噪聲誤差消除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410100228.8
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103856170B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 于澤琦;樊養(yǎng)余;袁永金;史龍飛;呂國云
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/217
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發(fā)明涉及一種功率級電源噪聲誤差消除方法，特別是涉及一種用于H橋式數(shù)字D類功放的功率級電源噪聲誤差消除方法。

背景技術

參照圖1。數(shù)字D類功放由于其高電源效率以及便于與數(shù)字音頻信號源接口匹配，越來越受到消費類電子產(chǎn)品的青睞。數(shù)字D類功放通常由數(shù)字插值濾波器、sigma-delta調(diào)制器、數(shù)字PWM（Pulse?Width?Modulation，脈沖寬度調(diào)制）發(fā)生器、功率級和模擬低通濾波器構成。數(shù)字D類功放輸入的數(shù)字音頻信號首先經(jīng)過數(shù)字插值濾波器和sigma-delta調(diào)制器轉(zhuǎn)換為高速低精度的數(shù)字信號，再由數(shù)字PWM發(fā)生器轉(zhuǎn)換成PWM信號，然后功率級把該PWM信號放大輸出給模擬低通濾波器，最后模擬低通濾波器濾除大功率PWM信號的高頻成分驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。

由于功率級的直流供電電源通常由整流器、模擬低通濾波器和穩(wěn)壓器組成，功率級直流供電電源的精度越高，其模擬低通濾波器和穩(wěn)壓器的體積越大，所以為了節(jié)省成本和縮小產(chǎn)品體積，無穩(wěn)壓器的直流供電電源常常用于數(shù)字D類功放。由于在相同的供電電壓下，H橋式功率級的輸出功率是單端式功率級的四倍，所以大功率數(shù)字D類功放通常使用H橋式功率級。H橋式數(shù)字D類功放結構示意圖附圖1所示。當H橋式數(shù)字D類功放使用無穩(wěn)壓器的直流供電電源為功率級供電時，功率級供電電源的電源噪聲將會與輸入信號互調(diào)從而產(chǎn)生誤差，使H橋式數(shù)字D類功放的性能下降。然而，目前市場上大多數(shù)的H橋式數(shù)字D類功放都是純開環(huán)結構且不含電源誤差消除功能，它們無法消除功率級電源噪聲對輸出信號產(chǎn)生的誤差。少數(shù)高性能H橋式數(shù)字D類功放含有反饋回路以消除功率級電源噪聲誤差，在這些H橋式數(shù)字D類功放的反饋回路中，功率級的輸出信號往往作為反饋信號輸入到sigma-delta調(diào)制器或者數(shù)字PWM發(fā)生器或者功率級的輸入端，由于反饋信號為高頻、大功率信號，所以這些H橋式數(shù)字D類功放的設計較復雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有H橋式數(shù)字D類功放電路復雜的不足，本發(fā)明提供一種用于H橋式數(shù)字D類功放的功率級電源噪聲誤差消除方法。該方法首先對功率級電源電壓進行分壓降幅、模數(shù)轉(zhuǎn)換和歸一化處理，得到歸一化的數(shù)字電源噪聲信號；然后把歸一化的數(shù)字電源噪聲信號與插值濾波器輸出信號相乘得到誤差信號；最后用插值濾波器輸出信號減去該誤差信號得到校正后的信號。由于該校正后的信號含有功率級電源噪聲誤差補償量，所以把其直接輸入到sigma-delta調(diào)制器中即可消除H橋式數(shù)字D類功放的功率級電源噪聲誤差。本發(fā)明所提供的方法可在不改變原有H橋式數(shù)字D類功放現(xiàn)有模塊內(nèi)部結構的情況下，完成對功率級電源噪聲誤差的消除，且該方法實現(xiàn)簡單，誤差消除效果顯著。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于H橋式數(shù)字D類功放的功率級電源噪聲誤差消除方法，其特點是采用以下步驟：

第一步：對功率級直流供電電源電壓(V_DD+V_N(t))利用電阻進行分壓降幅得到然后對隔除直流分量后輸出到一個ADC得到數(shù)字化的電源噪聲V'_N(kT_ADC)。

其中，V_DD為理想的功率級供電電源電壓，V_N(t)為功率級電源噪聲，G為常數(shù)，T_ADC為ADC輸出數(shù)字信號的采樣周期，k∈Z，t∈R；

第二步：根據(jù)第一步所用ADC的位數(shù)L和ADC滿量程輸入峰峰電壓值V_FS，由如下公式計算得到歸一化的功率級電源噪聲V”_N(kT_ADC)：